妊娠期碘营养对子代脑发育影响的机制研究

发布时间：2020-03-18 08:09

【摘要】：前言:碘是产生甲状腺激素(TH)所必需的元素。碘缺乏(ID)严重地区孕妇的随机试验证实了妊娠期严重ID对儿童认知生长的不良影响。最近,在英国进行的一项观察性研究(n=1040)发现,妊娠期轻至中度ID母亲的子代有可能存在阅读技能和非语言智商的损伤。然而,在碘充足的国家,例如荷兰,轻微妊娠期ID不会影响后代的认知能力。一些研究发现母体亚临床甲状腺功能减退(SCH),低T4血症(IH),单纯TPOAbs阳性与子代智力下降有关。然而,其他研究未能验证这些相关性。一项随机对照试验(CATS)评估了妊娠期间左甲状腺素(LT4)治疗对患有轻度甲状腺功能障碍(SCH和IH)的女性对子代认知能力的影响。在ID的状态下,研究表明,母亲LT4治疗对儿童认知改善的疗效不佳。总之,有证据表明,LT4治疗妊娠早期轻微甲状腺功能异常(SCH、IH、TPOAbs阳性)改善子代认知发育的疗效可能会受到母体碘营养状态影响。为此,我们进行了一项前瞻性研究,观察碘营养水平是否影响LT4治疗妊娠早期轻度甲状腺功能异常的妇女对子代认知能力的疗效。方法:前瞻性研究包含8个试验组,每组包含15个母子对。可能影响认知结局的混杂因素在组间是匹配的,如:分娩年龄、分娩方式、产次、母亲教育程度、子代性别、胎龄及出生体重。分组如下:1)碘营养正常+甲状腺功能正常;(2)碘缺乏+甲状腺功能正常;3)碘营养正常+IH+LT4治疗;4)碘缺乏+IH+LT4治疗;5)碘营养正常+亚临床甲减(SCH)+LT4治疗;6)碘缺乏+SCH+LT4治疗;7)碘营养正常+TPOAb阳性+LT4治疗;8)碘缺乏+TPOAb阳性+LT4治疗。通过贝利量表评估12-30个月的儿童的智力发育指数(MDI)和运动发育指数(PDI)。结果:1)在相同的甲功及干预治疗的条件下,妊娠期碘缺乏使子代的MDI数值降低(P0.05),PDI数值不受影响(P0.05)。线性回归表明母体尿碘水平与子代MDI呈显著性正相关(B=0.0325[CI 0.0097-0.0553];P=0.006)。2)在妊娠期碘缺乏时,与甲功正常组相比,LT4治疗SCH和IH无法使子代MDI改善(分别P=0.233,P=0.305)。在妊娠期碘营养正常的状态下,与甲功正常组相比,LT4治疗SCH和IH可以改善子代MDI(分别P=0.000034,P=0.037)。但是,PDI在以上这些组间没有显著性差异(P0.05)。3)无论碘营养状态正常还是缺乏(分别P=0.008,P=0.00002),与甲功正常组相比,妊娠期TPOAb阳性妇女LT4干预治疗不能改善子代MDI。母体TPOAb阳性与子代MDI呈负相关(B=-0.030[CI-0.052--0.008];P=0.008)。在碘缺乏状态下,与甲功正常组相比,LT4治疗无法改善妊娠期TPOAb阳性的子代PDI水平(P=0.019);而在碘正常状态下,LT4治疗可以改善妊娠期TPOAbs阳性妇女的子代PDI水平(P=0.187)。母体TPOAb阳性与子代PDI呈负相关(B=-0.037[CI-0.061--0.014];P=0.002)。结论:不同的碘营养状态下,妊娠期LT4治疗轻微的甲状腺功能异常对于子代认知结局的疗效是不同的。在碘缺乏的状态下,单纯纠正甲状腺功能(SCH/IH)不足以改善子代的智力发育,在碘营养正常的状态下,LT4干预治疗纠正甲状腺功能(SCH/IH)可以改善子代的智力发育。妊娠期TPOAbs是影响子代认知发育的关键因素。建议在妊娠期间密切监测甲状腺功能及碘营养状态。前言:碘是大多数器官,特别是大脑生长所必需的微量元素。由于大多数国家已实施全民食盐加碘(USI),公共卫生重点已转向轻度或中度ID的危害。轻度或中度碘缺乏在许多地区仍然普遍存在。同时,中国部分地区因水源性高碘,导致存在碘过量状态。关于母体边缘性碘缺乏和碘过量状态与胎儿智力发育之间的关系仍存在争议。发病机制也知之甚少。本研究目的是探讨母体边缘性碘缺乏和碘过量状态对仔鼠认知功能的影响,是否通过影响与海马发育至关重要的Wnt/β-catenin信号起作用。方法:给大鼠碘缺乏饮食并提供碘化钾的去离子水,创建三个孕鼠模型:边缘ID组、正常碘状态组(N组)和6倍高碘摄入量组(6HI组)。分别使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和酶联免疫吸附测定(ELISA)检查尿碘水平和TSH、FT4、TT4以验证动物模型的成功。Morris水迷宫用于分析出生后第21天(P21),P40的仔鼠的学习记忆功能。同时,我们还采用脑片进行LTP测量,分析P10、P21和P40仔鼠海马CA1区的突触可塑性。采用免疫印迹、实时荧光定量RT-PCR和免疫荧光法检测P10、P21和P40幼鼠海马Wnt/β-catenin通路基因和PSD-95基因的表达/蛋白水平。结果:孕前,三组尿碘浓度(UIC)和大鼠甲状腺功能无差异(P0.05)。E17时,UIC和TT4值与碘摄入量相关(P0.05)。P10时,与N组相比,边缘ID组f-EPSPs显著性降低(P0.05)。6HI组中观察到显著性低于N组的f-EPSPs(P0.05)。P21时点,与N组相比,边缘ID组f-EPSPs显著性降低(P0.05)。6HI组中观察到显著性低于N组的f-EPSPs(P0.05)。P21时点,仔鼠的Morris水迷宫结果发现,来自边缘性ID和6HI组幼鼠的逃避潜伏期明显大于第3天的N组(P0.05)。三组间穿越平台次数无统计学差异(P0.05)。然而,在P40时点,Morris水迷宫和LTP结果在三组之间没有显著性差异(P0.05)。与功能实验一致,在P10和P21时点,与N组相比,来自边缘ID和6HI的仔鼠,正调节基因(Wnt 3a、β-catenine、Dvl)、核转录因子(TCF)的表达/蛋白水平降低,负调节基因(DKK)及PSD-95基因的表达/蛋白水平降低(P0.05)。同时,在P40时,Wnt/β-catenin通路基因(Wnt3a、β-catenin、Dvl、DKK、GSK3β、TCF)和PSD-95基因的表达/蛋白水平在这三组中无显著性差异(P0.05)。免疫荧光染色用于共定位海马CA1区的β-catenine和PSD-95。在P10和P21时间点,与N组相比,边缘ID和6HI组的仔鼠海马中β-catenine和PSD-95染色免疫阳性细胞数量减少以及标记亮度降低。然而,在P40点,这三组无差异。结论:母体边缘性ID和6HI可以导致仔鼠认知发育受损,这可能是由于Wnt/β-catenin信号通路受到抑制。然而,这种影响可能是有限的,并且当仔鼠长大后,这种影响似乎可以自我修复。前言:碘作为TH合成的重要元素,在胎儿早期发育的关键时期发挥重要作用,特别是神经发育。ID是妊娠妇女的一个重要问题,她们需要的碘(250μg/d)比非妊娠妇女(150μg/d)更多。最近的研究报道了妊娠期碘缺乏(ID)引起的各种疾病。这些疾病包括听力和言语障碍,精神发育迟滞和运动功能障碍。一些临床研究报道,轻度母体ID可能损害胎儿运动发育。但是,很少有研究证明母亲过量碘摄入与胎儿运动功能之间存在联系。母体过量碘状态对子代小脑发育影响的机制尚不清楚。Wnt/β-catenine信号通路对小脑的生长发育是有影响的,其中有证据表明它可以调节干细胞的发育。因此,我们选择不同发育时点的仔鼠小脑作为模型,系统地研究母体边缘ID和过量碘摄入是否会损害仔鼠的运动功能并探究损伤的机制。方法:给大鼠碘缺乏饮食并提供碘化钾的去离子水,创建三个发育大鼠模型:边缘ID组,正常碘状态组(N组)和6倍高碘摄入量组(6HI组)。分别使用ICP-MS和ELISA检查尿碘水平和TSH,FT4,TT4以确定动物模型的成功。采用空中翻正实验,平衡木实验,转棒实验来评估仔鼠的运动功能。采用免疫印迹,实时荧光定量RT-PCR和免疫荧光法检测P0,P10,P21,仔鼠海马Wnt/β-catenin通路基因的表达/蛋白水平。结果:孕前,三组UIC和大鼠甲状腺功能无差异(P0.05)。E17时,UIC和TT4值与碘摄入量相关(P0.05)。空中翻正实验发现在P13,P14,P15,P16,P17和P18上,6HI组仔鼠的成功率显著低于N组仔鼠(P0.05)。同时,在P15,P16和P17上,边缘ID组与N组之间存在显著性差异(P0.05)。转棒实验发现与N组相比,来自轻度ID和6HI组的仔鼠的潜伏期下降(P0.05)。平衡木实验发现与N组相比,6HI组和ID组的幼崽穿过平衡木的时间明显延长(P0.05)。6HI组幼仔的四肢错误步数明显高于N组(P0.05)。边缘ID组和N组的幼仔之间的四肢错误步数有显著性差异(P0.05)。这是由于在P0,P10,P21时点,小脑中Wnt/β-catenin通路基因的表达/蛋白水平显着改变。在P0,P10和P21时点,与N组的子代相比,来自边缘ID和6HI的仔鼠,降低了正调节基因(Wnt 1,β-catenine,Dvl)、核转录因子(TCF)的表达并增加了小脑中的负调节基因(DKK)表达(P0.05)。Western blot结果显示,在P0,P10和P21时点,与N组的子代相比,母体边缘ID和6HI显着降低了Wnt/β-catenin通路蛋白(Wnt 1,TCF和Dvl)的水平,并增加了小脑中Wnt/β-catenin通路抑制剂(DKK)的水平(P0.05)。有趣的是,在P0,P10和P21时点,我们发现与母体N组相比,母体边缘ID和6HI显著降低了子代小脑P-GSK-3β/GSK-3β的比例,增高了小脑P-β-catenin/β-catenin的比例(P0.05)。在P0,P10和P21时点,与N组的子代相比,来自轻度ID和6HI组的子代也显示出免疫阳性细胞数量减少以及小脑中β-catenine的标记亮度降低。结论:本研究首次采用大鼠模型验证了妊娠期间受边缘ID和高碘饮食损伤的子代的小脑功能,这可能是与Wnt/β-catenin信号通路的下调有关。
【图文】：

碘营养,认知能力

图 1：碘营养对认知能力的影响有趣的是，我们发现在不同的碘营养状态下，LT4 干预治疗 SCH 和 IH 的妇女，其后代的 MDI 评分存在显著差异。在 ID 状态下，与甲状腺功能正常的后代相比，，SCH 或 IH 患者的 LT4 治疗并未改善其子女的 MDI 评分（P.000034 和 P = 0.037）。然而，在正常碘状态的情况下，与甲状腺功能正常的的后代相比，SCH或IH患者的LT4治疗可以改善其子女的MDI评分（P = 0.

干预治疗,母体

图 2：LT4 干预治疗对认知结局的影响在 ID 条件下，对照组和 TPOAb + LT4 组之间的 MDI 评分存在显著差异.00002）。此外，在 ID 条件下，我们发现母体 TPOAb 水平可能影响其后I 评分。在 ID 条件下，与 TPOAb 阴性的女性相比，LT4 治疗无法改善 TP性患者后代的 PDI 评分（P = 0.019）。然而，在碘充足状态下，两组之间的分没有显著差异（P = 0.187）。所有这些结果表明，母体 ID 可能影响 LT4
【学位授予单位】：中国医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R714.256

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