围孕期营养素及母胎Jaggedl基因多态性与先天性心脏病的相关研究

发布时间：2017-05-26 11:18

  本文关键词：围孕期营养素及母胎Jaggedl基因多态性与先天性心脏病的相关研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：1.研究背景和目的1.1研究背景先天性心脏病(congenital heart diseases, CHD)是胎儿时期心脏血管发育异常所致的心血管畸形,表现为心脏及大血管的形成障碍而引起的局部解剖结构异常,或出生后应自动关闭的通道未能闭合。常见的临床类型包括房间隔缺损、室间隔缺损、动脉导管未闭、肺动脉瓣狭窄、主动脉狭窄、法洛式四联症、完全性大动脉转位等。部分CHD患儿在婴儿期死亡,而存活下来的CHD患儿需要更多的医疗关照,从而给家庭、社会带来沉重的心理及经济负担。全球范围内,CHD已跃居全部出生缺陷的首位,其发病率约为4‰～10‰,每年超过百万的患儿出生,在我国活产婴儿中,CHD发病率为8‰-10‰,胎儿期的发病率为10‰～20‰,每年大约有15万的CHD新生儿出生,其中大约30%会在婴儿期死亡,占了出生缺陷的50%以上,年手术治疗费高达120亿元人民币。美国疾病控制预防中心的研究显示,大约9%-18%的先天性心脏病由基因、染色体异常导致,其余为基因与环境危险因素的共同作用所致,尤其在中低收入国家,贫困、孕期营养不良等原因引起的CHD更为常见。由此可见,70%～80%的先天性心脏病是可以通过改善上述不利因素进行预防的。饮食是孕妇通过胎盘可以影响胎儿的最容易的途径,但是全球范围内,大约有二十亿人微量营养素缺乏,其中多数是妇女和儿童,并且在妊娠期间比例会更高。国内外多项调查显示孕妇孕期营养素摄入普遍不合理,并且不同地区各类营养素缺乏情况亦不完全相同。对伦敦2019名孕妇膳食强化剂、铁、锌和叶酸的摄入情况的队列研究发现,尽管该地区女性有着较高的社会经济地位,孕期铁、锌、叶酸的摄入仍是低于推荐的膳食摄入比例,有1/5孕妇未补充上述任何一种营养素补充剂。2010年中国9个省(市)孕产妇营养状况调查显示孕妇孕期的营养元素缺乏率约为15%,针对四川德阳孕妇的膳食调查发现该地区孕妇整体膳食能量来源中：脂肪过度(39%),碳水化合物较低(49.6%),蛋白质仅达到最低要求(12.1%);与农村地区相比,城市地区孕妇的营养素参考摄入量明显较高(106.1%比93.4%),脂肪(146.6%比119.7%),蛋白质(86.9%比71.6%),维生素A(94.3%比65.2%),锌(70.9%比61.8%),铁(56.3%比48%),钙(55.1%比41%)和核黄素(74.7%比60%)。经济水平低、粮食安全无保障、保健意识薄弱、医疗卫生不健全是发展中国家孕产妇营养不良的常见原因。大量证据显示孕期母体营养状态能显著影响妊娠结局,孕妇营养元素缺乏轻则导致胎儿生长受限,重则导致流产、早产甚至胎儿畸形。已有实验研究表明某些营养素的缺乏与胎儿先天性心脏病的发生相关,如在大鼠胚胎发育的敏感期,孕鼠铁缺乏可引起胚胎期大鼠心脏扩大等心脏发育异常表现,孕期膳食B族维生素摄入不足会增加胎儿大动脉转位的风险,孕期缺锌可致胚胎发生心脏畸形。深圳市作为人口密集的经济特区城市,有必要了解该地区近年CHD的基本流行病学特点,以发现影响该地区CHD发生可能的因素；比较先心儿母体与正常胎儿母体围孕期营养元素摄入情况,明确该地区孕妇围孕期营养元素摄入在胎儿CHD发生中的影响程度；为更好地做好CHD的一级预防工作提供帮助。锌作为人体必需的微量元素之一,对人体健康及生长发育有非常重要的作用,如：参与人体超过300种锌金属酶的合成、某些蛋白质及生物膜的组成;调节DNA的复制、转录和修复；维持正常的食欲、味觉及消化功能；维持正常的免疫功能；稳定细胞膜；参与维生素A的代谢等。锌缺乏是导致发展中国家疾病负担的十大因素之一,南亚、东南亚、撒哈拉沙漠以南的地区是锌缺乏的高发地带,对孟加拉国一个农村的调查发现该地区孕妇早孕期锌缺乏率高达55%。多国报道显示12%-50%的孕妇存在锌摄入量不足的情况,最近有研究检测了襄阳市211例育龄期妇女及孕妇发样中15种元素的含量,发现该地区育龄期妇女及孕妇均存在显著的锌元素缺乏,且孕妇更为明显(育龄期妇女及孕妇锌缺乏构成比分别是78.82%、82.89%)。缺锌引起的不良妊娠结局是不容忽视的,已有动物实验研究报道孕期锌缺乏时动物的畸胎发生率约为47%,表现为胚胎宫内生长迟缓以及心脏、肺、脑和泌尿生殖器等结构畸形,其中心血管畸形主要为心室肌缺损、主动脉狭窄、室间隔缺损、心脏流出道畸形等。最近有研究报道先心儿母体全血锌浓度低于无畸形胎儿母体(P0.05),认为孕妇锌缺乏可能会增加胎儿CHD的发生风险。维生素A属于脂溶性维生素,包括视黄醇、视黄醛、视黄酸(RA)及视黄酯四种代谢形式,RA是维生素A最重要的活性代谢产物。维生素A是机体各项生命活动所必需的元素,主要参与基因的表达、细胞的增殖分化、黏膜表面的维持、肠道铁的吸收等,在免疫系统、造血、视循环及生殖等方面也有着重要作用。维生素A的多重功效主要依赖于其特定的核受体：视黄酸受体(RARs)和视黄醇类X受体(RXRs),而在胚胎发育的早期阶段这些受体基因的表达是由RA水平调节的。目前维生素A的缺乏相当普遍,WHO和联合国儿童基金会确定铁、维生素A和碘缺乏是世界性三大微量营养素缺乏性疾病,全球约有1900万孕妇血清视黄醇浓度较低,国家有15.3%的孕妇有维生素A缺乏的危险。国内有研究检测了2755例孕妇血清维生素A含量,发现在妊娠早期孕妇血清维生素A的水平偏低较为明显。已有老鼠、牛、狗等动物实验发现孕期母体维生素A缺乏或过量均可导致胎儿一系列的先天性缺陷,包括心脏、视觉、肺和中枢神经系统发育的异常等[29-32],其中维生素A水平异常导致的心脏畸形包括有室间隔缺损、右室双流出道和永存动脉干等[33]。锌可以通过影响维生素A代谢所需酶的合成从而影响维生素A的水平,同样的,严重的维生素A缺乏也可以通过改变锌依赖的结合蛋白水平而减少锌在机体的吸收和转运。虽然已有动物实验发现机体内两者有着相互的影响关系,但是动物实验不能完全控制排除掉由于锌缺乏本身引起的蛋白能量营养不良对于实验结果的影响,故两者在机体内可能的变化关系尚不明确。各地孕妇营养状况对胎儿CHD发生的影响程度存在差异,因此了解深圳市孕妇孕期血锌、维生素A的水平与子代CHD发生的相关性对该地区CHD的预防及风险筛查很有必要,并且在先天性心脏病儿母体中血锌、维生素A水平之间可能存在的变化关系也尚无定论。人心脏的正常发育需要超过400多个基因[341,其中任一基因的异常或在不同时间、空间的先后表达和相互作用出现了异常都可能会导致CHD。虽然单个基因突变的概率很低,但是因为能引起心脏异常的潜在基因很多,那么CHD的发生也就不罕见了[35]。通过模型(动物或体外)研究,我们发现了一系列与CHD有关的基因,但是模型并不能完全反映人类心脏发生发展的机制,很多在模型中发现的与CHD相关的基因突变在人体内并未发现,仅少数基因突变在人体内得到证实,如GATA4, TBX5, NOTCH1和NKX2.5 等。在哺乳动物中Notch蛋白受体及Notch配体的表达贯穿心血管发生早期,参与了高度保守的North信号通路,该通路决定了起源于三个胚层的所有细胞的命运[37]。Jaggedl基因能转录出与Notch受体结合的配体-Jaggedl蛋白,Jaggedl蛋白是一种细胞表面蛋白,具有调控血管生成等作用。已有研究证明Notch1、Jagged1、Notchl/Notch4突变会对小鼠胚胎造成如心室流出道畸形等的严重血管缺陷。在小鼠心脏的发育过程中Jagged1基因主要在房室间通道、流出道、大血管和心房肌上表达[39]。已有数据证实Jagged1基因突变能引起常染色体显性遗传病Alagille综合征(ALGS),主要表现为肝内胆管发育不良、骨骼、颜面、眼睛异常和心血管畸形(外周肺动脉狭窄、肺动脉瓣狭窄及法洛氏四联症等)[40]。Jagged1基因有很高的突变率,目前已在ALGS患者体内发现超过440种Jagged1基因的突变[41],而且突变形式多样,有移码突变、无义突变、剪切位点突变、错义突变、插入突变等。无义突变指由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子,使肽链合成提前终止。错义突变指编码某种氨基酸的密码子经碱基替换后,变成编码另一种氨基酸的密码子,从而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变。在CHD研究中Jaggedl基因编码区的突变是重点,但是其突变热点并不明显,突变相对集中于外显子2-6、23-25以及外显子9中[42,43],在外显子6区域内有3个多态性位点对Jaggedl基因发挥正常功能具有重要作用,包括无义突变c.765CA (p.Tyr255X),错义突变c.814GT (p.Val 272 Phe)、c.834GT (p.Glu278Asn)目前国内外针对Jagged基因的研究主要集中于消化道、乳腺等部位的恶性肿瘤、神经系统、骨骼系统、ALGS、某些特定类型CHD(如肺动脉狭窄、法洛氏四联症)等方面,研究人群多为欧美人群,对东亚人群的相应研究并不充分,母胎中该基因多态性对发生胎儿CHD的影响也仍不清楚。1.2研究目的回顾性分析深圳市2009.1.1-2013.12.31出生缺陷监测资料,了解近五年深圳市先天性心脏病的基本流行病学特点；比较深圳市先天性心脏病儿母体与正常胎儿母体围孕期营养元素摄入情况,明确该地区围孕期营养素摄入情况在胎儿CHD发生中的影响程度；以期发现影响该地区CHD发生可能的因素,为孕妇围孕期合理的饮食及营养素的补充提供指导,更好地做好CHD的一级预防工作。检测先天性心脏病胎儿母体和正常胎儿母体全血锌及血清维生素A的含量和母胎Jagged1基因的多态性,分析其与胎儿CHD发生的相关性,有望通过检测母体全血锌、血清维生素A的含量及母胎Jagged1基因多态性筛查出发生胎儿CHD的高危人群,为CHD的产前筛查和风险评估提供帮助。2.材料方法2.1研究对象流行病学研究：收集深圳市妇幼保健系统2009年～2013年医院出生监测资料进行回顾性分析；并从中随机抽取2013年1月至2013年12月在深圳居住时间满1年以上的先天性心脏病儿母亲和同期引产或分娩的正常胎婴儿母亲组成病例组和对照组,按照1：1匹配,匹配条件：年龄相差2岁以内、孕周相差2周以内、孕期生活在深圳同一城区、汉族。对两组的围孕期营养元素摄入情况进行电话回访。两组孕妇年龄、孕周的差异均无统计学意义(P0.05),具有可比性。共收集问卷324份。实验室研究：选取2013年11月～2014年11月在深圳市妇幼保健院引产或分娩的先天性心脏病胎儿及其母亲组成病例组,其中母体病例组44例,胎儿病例组44例;同期在深圳市妇幼保健院引产或分娩的正常胎儿及其母亲为对照组,按照1：2匹配,匹配条件：同前。共收集母体对照组88例,胎儿对照组88例。两组孕妇年龄、孕周的差异均无统计学意义(P0.05),具有可比性。所有的调查及研究对象都在知情同意后纳入研究。2.2实验方法2.2.1根据深圳市2009年～2013年深圳市监测的先天性心脏病胎婴儿及其母亲的资料,分析五年内深圳市出生缺陷和先天性心脏病发生率的变化趋势和先天性心脏病胎婴儿及其母亲的基本流行病学特征(包括孕妇的户籍类型、文化程度、年龄分布等；先心儿的性别、出生季节、转归等)。将CHD分为仅有心血管系统畸形的单纯型CHD(单纯组)及合并有其他心外系统畸形的复杂型CHD(复杂组),对两组的年龄分层、转归、户籍类型、诊断时间、文化程度、妊娠／分娩并发症进行统计分析。2.2.2通过电话回访,调查深圳市先天性心脏病儿母体与正常胎儿母体围孕期营养元素摄入情况,包括①孕早期饮食习惯(分为肉食为主、荤素相当、素食为主),孕早期饭量改变(分为较孕前差,与孕前相当,较孕前好),怀孕前三个月、妊娠早期和妊娠中晚期奶制品、蛋类、豆类、水果、坚果类、海产品、复合维生素、叶酸、钙片、铁剂、鱼肝油、蛋白粉的摄入情况;②奶制品、蛋类、豆类、水果、坚果类、海产品在怀孕前三个月、妊娠早期和妊娠中晚期的摄入频率(分为每天、每周4-6次、每周1-3次、少于一周1次),共32个变量。2.2.3在引产或分娩时采集病例组和对照组母体肘静脉血8m1,分别注入干燥管、肝素钠抗凝管各3m1,干燥管血液自然凝固30min后,以3000转/分离心10分钟后分离血清,将全血和血清放置-80℃冰箱保存,以待检测全血锌、血清维生素A的含量；另2m1静脉血采用EDTA抗凝,并在引产或分娩时采集所有入选对象5m1羊水,注入BD管内,一起保存于-80℃冰箱,以待检测Jaggedl基因多态性。2.2.4应用超高液相色谱法(UHPLC)测定母体血清维生素A含量；应用电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定母体全血锌含量。2.2.5采用PCR测序技术检测母胎Jaggedl基因第6外显子区3个位点(765、814、834)。2.2.6数据经核实整理后在Excel上创建数据文件库,均采用SPSS16.0统计软件进行分析,计量资料进行正态性检验后,正态分布数据采用两独立样本t检验,用均数±标准差表示,非正态分布数据采用两独立样本的非参数检验,用中位数(四分位数间距)[M(Q)]表示；计数资料用率表示,采用卡方/Fisher检验,计算OR值及其95% CI,表示它们之间的关联强度,以P0.05认为差异具有统计学意义。3.结果3.1五年内深圳市先天性心脏病平均发生率为7.25%o,呈上升趋势,其中超声波检查发现者占94.36%,产前诊断率为33.20%；孕妇年龄30岁者占64.80%,其中≥35岁者占40.72%,暂住型户籍占44.36%,高中及中专文化水平者占41.93%；以单胎、男性、夏秋季出生者较多；最常见的心血管畸形是动脉导管未闭、室间隔缺损、房间隔缺损,发生率分别是24.12‰、18.96‰、14.81‰；并发心外系统畸形者占14.11%,以骨骼四肢系统、颜面五官、神经系统畸形常见；51.83%的单纯型CHD并发有两种及以上心脏畸形；单纯型CHD与复杂型CHD在孕妇年龄分层、文化程度、胎儿转归、产前诊断时间的差异具有统计学意义(P0.01)。3.2 围孕期未补充任何一种营养素补充剂者,病例组有7人(4%),正常组有5人(3%)。两组补充率较高的均为叶酸、孕妇奶粉、复合维生素、钙片,而铁剂、鱼肝油和蛋白粉的补充率则两组都较低。单因素卡方检验显示：两组间孕早期饮食习惯,围孕期补充奶制品、坚果类、海产品、豆类、复合维生素、叶酸、铁剂、鱼肝油的差异有统计学意义(P0.05),而且围孕期上述营养元素的补充均为保护性因素(OR1)。两组在围孕期不同阶段奶制品、蛋类、水果、豆类、坚果类和海产品的摄入频率有差异,尤其孕前3个月及孕早期(P0.05)。多因素条件Logistic回归分析显示：围孕期补充复合维生素、叶酸、奶制品、坚果类,孕前三个月奶制品的摄入频率,孕早期素食为主的饮食习惯会影响胎儿CHD的发生(P0.05)。3.3 先天性心脏病儿母体的全血锌含量[5.20(0.85)mg/L]和血清维生素A[0.37(0.16)mg/L]含量均低于正常胎儿母体[5.67(1.05)mg/L、0.43(0.10)mg/L],差异具有统计学意义(P0.05)。先天性心脏病儿母体全血锌和血清维生素A含量间呈正相关性(rp=0.594,P0.001),正常胎儿母体内未发现两者相关(P=0.072)。3.4 132例孕妇中,Jagged1基因c.765CA突变型基因频率为18.18%,非突变型(即野生纯合型)为81.82%；132例胎儿中Jagged1基因c.765CA突变型基因频率为21.97%,非突变型(即野生纯合型)为78.03%。Jagged1基因814位点和834位点在所有样本中均未发现基因突变。两组母体和胎儿的Jagged1基因c.765CA突变型与非突变型的基因型及等位基因分布间的差异均具有统计学意义(P0.05)。4. 结论4.1 2009～2013年深圳市先天性心脏病发生率呈上升趋势。以单纯型CHD为主,复杂型CHD的死胎率、产前诊断率均明显高于单纯型CHD,年龄≥35岁的孕妇子代复杂型CHD的构成比高于单纯型CHD,尤其40岁后更为明显。4.2 孕早期以素食为主的饮食会增加胎儿CHD的发生风险,而围孕期补充复合维生素、叶酸、奶制品、坚果类以及孕前三个月奶制品的摄入频率越高,子代CHD的发生风险会降低。4.3 孕期母体全血锌和血清维生素A低水平状态会增加胎儿先天性心脏病的发生风险。先心儿母体内全血锌和血清维生素A水平呈正性相关,表现为共变趋势。4.4 母胎携带Jagged1基因c.765CA突变可能与胎儿先天性心脏病的发生相关。
【关键词】：先天性心脏病 营养素 锌 维生素A Jagged1 基因多态性
【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R714.5
【目录】：

• 摘要3-12
• ABSTRACT12-26
• 第一章 2009年～2013年深圳市先天性心脏病监测资料分析26-34
• 1. 前言26
• 2. 资料来源与方法26-27
• 3. 结果27-30
• 4. 讨论30-34
• 第二章 围孕期营养素摄入与胎儿先天性心脏病的相关性研究34-42
• 1. 前言34
• 2. 资料来源与方法34-35
• 3. 结果35-39
• 4. 讨论39-42
• 第三章 母体孕期血锌及维生素A水平与胎儿先天性心脏病的相关性研究42-52
• 1. 前言42-43
• 2. 实验材料43-45
• 3. 实验方法45-46
• 4. 结果46-48
• 5. 讨论48-52
• 第四章 母胎JAGGED1基因多态性与胎儿先天性心脏病的相关性研究52-62
• 1. 前言52-53
• 2. 实验材料53-54
• 3. 实验方法54-56
• 4. 结果56-58
• 5. 讨论58-62
• 第五章 结论62-63
• 参考文献63-74
• 英汉缩略图表74-75
• 成果75-76
• 综述76-86
• 参考文献82-86
• 致谢86-87

【参考文献】

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