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胆碱与胎儿生长发育的关系相关研究进展

发布时间:2026-02-03

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孕期营养状态异常,化学物质暴露等均可通过表观遗 传修饰导致子代表型改变,进而影响子代健康 [1] 。表观遗 传学包括 DNA 甲基化、组蛋白甲基化和其他非编码 RNA 的基因表达 / 翻译修饰等 [2] ,其中甲基化为最重要的表观 遗传修饰形式,它的形成需要甲基供体,而甲基供体主要
由一碳代谢(one-carbonmetabolism, OCM)提供,已有报 道证实参与 OCM 的胆碱的水平与胎盘、胎儿及胎儿神经 系统发育等有关,本文将对此做详细综述。
一、胆碱来源及代谢
胆碱的来源为内源性合成或外源性摄入。人体在肝脏 内利用 S- 腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine, SAM)作 为甲基供体,在磷脂酰乙醇胺 - 甲基转移酶(PEMT)的催化下将磷脂酰乙醇胺甲基化产生磷脂酰胆碱,这是目前已知的唯一的胆碱内源性合成通路 [3] ;胆碱也可外源性的 从食物中获取,包括蛋类,肉类,鱼肉和谷物 [4] ,其中最佳来源是全蛋,研究显示与不吃鸡蛋的孕妇相比,每天吃 鸡蛋的孕妇更容易达到胆碱的适宜摄入量 [5] 。在 OCM 中, 胆碱在胆碱脱氢酶的作用下,通过氧化反应形成甜菜碱, 后者在甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶的催化下,提供一 个甲基给同型半胱氨酸形成蛋氨酸,参与蛋氨酸循环,蛋氨酸进一步形成体内通用的甲基供体 -SAM,并为后续的 DNA、蛋白质等的甲基化提供甲基。
二、胆碱围孕期变化
胎盘是以乙酰胆碱的形式储存大量胆碱的非神经组织 之一,胆碱通过胎盘主动转运输送给胎儿 [6] ,因此胎儿体内的胆碱浓度较高 [7] 。随孕周的增加母体游离胆碱和磷脂酰胆碱的浓度也逐渐增加,游离胆碱浓度在分娩后快速下降,这与外周组织对胆碱清除增加及肝合成磷脂酰胆碱减少有关。而不论是顺产还是剖宫产,两种物质浓度下降的幅度相似,并在产后 24 h 内恢复至未孕水平,说明分娩方式对其没有影响 [8] 16~20 周和 36~40 周的羊水中游离胆碱浓度无变化,均高于母体浓度 [8] 。在早产儿中,新生儿的血浆胆碱浓度为脐血的 50%,这意味着早产儿处于胆碱营养不良的状态,对胆碱吸收利用不够,可能导致不良结局 [9]
三、胆碱与胎盘形成和发育
子宫螺旋动脉的重塑对于胎盘形成具有重要的意义,重 塑障碍时胎盘功能不良,与胎儿生长受限等异常密切相关。 胆碱是体内细胞膜的形成,信号转导及基因的表达的重要 微量营养素。体外试验证明,在体外滋养细胞中,增加胆碱 浓度降低了促炎、抗血管生成和促凋亡因子的丰度 [10] ;小鼠的体内试验同样显示额外补充胆碱可以调节胎盘炎症因子,血管生成因子及细胞凋亡过程,对胎盘血管形成和发育产生积极的影响 [11] 。在人类的研究中发现,健康孕妇额外补充胆碱,可降低妊娠晚期可溶性血管内皮生长因子受体的浓度 [12] 。由此可推测,孕期补充胆碱可能会通过调节胎盘血管生成相关因子对胎盘血管的形成产生有益的影响,减轻部分胎盘源性疾病状态。最近有研究 [13] 显示,对胎盘功能受损的小鼠模型(Dlx3+/-)在交配前 5 天开始补充不同剂量(124 倍)的胆碱,其中 4 倍胆碱剂量可以增加妊娠早期和中期的胎鼠和胎盘的重量,以中期更为显著,这为胆碱作为治疗宫内生长迟缓(Intrauterine Growth Restriction, IUGR)、胎盘功能不全的潜在应用前景提供了依据。同时,由于妊娠并发症如 IUGR 和子痫前期其医源性早产风险高,因此妊娠中期胎儿体重的增加可能会减少由此导致的不良结局。
四、胆碱对新生儿出生体重的影响
胆碱与胎儿出生体重的关系尚不确切。荷兰 [7] 一项研究检测了 366 例孕晚期(30~34 周)母体外周血和 1 126 脐血中的胆碱,甜菜碱,二甲基甘氨酸的浓度,结果显示母血中的胆碱,甜菜碱和二甲基甘氨酸浓度低于脐血,并且与出生体重无关,但脐血胆碱和甜菜碱浓度与出生体重负相关,研究者认为胎盘是利用胆碱的主要部位,当胎盘损伤(如缺氧)引起细胞降解时,会导致胆碱从胎盘释放到脐血循环,脐静脉血中较高的胆碱浓度可以反映胎盘功能紊乱,而胎盘功能障碍最终导致胎儿出生体重下降,从这个角度讲,脐血中胆碱可作为预测胎盘功能的一个标志物。这与西班牙 [14] 的一项研究结果相反,他们的研究提示低出生体重儿脐血的胆碱水平较低,可能的机制为胆碱作为甲基供体的来源,浓度下降可改变 DNA 甲基化影响基因表达,从而影响胎儿发育。另有 Du [15] 研究显示母体血浆中胆碱与胎儿出生体重并无关系,高浓度的甜菜碱与出生体重降低有关,这与 Van Lee [16] 的结果一致。需要注意的是,脐静脉血反映母体代谢物浓度,代表的是向胎儿供给,而脐动脉血反映的是胎儿的代谢物,脐动脉血和脐静脉血里的代谢物浓度高度相关。在将来的研究中测定母血,脐动脉和脐静脉血中总
胆碱和不同形态胆碱的含量,有助于探索胆碱影响胎儿生长 发育的机制。
五、胆碱与胎儿神经系统
动物实验表明在妊娠期和产后早期高胆碱摄入可改善 成年后的认知功能,防止与年龄相关的记忆衰退,并保护大脑免受与阿尔茨海默病相关的神经病变的影响,以及与 癫痫、遗传疾病(如唐氏综合征)相关的神经损伤 [17] 。且 胆碱和甜菜碱摄入与叶酸有着类似的作用,可以降低胎儿
神经管缺陷发生的风险 [18] 基础研究显示 DNA 甲基化对中枢神经系统的发育有 很重要的作用。低胆碱饮食孕鼠周期蛋白依赖性蛋白激酶 3 中的胞嘧啶甲基化减少,导致 cdkn3 基因表达增加而抑制细胞周期,从而影响胎儿大脑的海马区前体细胞增殖 [19] 。有研究也证实胆碱与大脑皮层发育关系密切 [20] 。海马区和大脑皮层对人类的记忆和信息处理至关重要,当这部分的细胞受到损害时,就会对记忆功能产生影响,而在孕期补充胆碱则会对改善大鼠的长期记忆 [21] 。一项研究将孕晚期的孕妇随机分配至胆碱摄入 480 mg/d 组(n=13)和 930 mg/d 组(n=13),孕妇需坚持摄入胆碱至分娩,并在婴儿第 471013 个月时进行信息处理速度和视觉空间记忆能力测试。 结果显示四个年龄段的平均反应速度在母体摄入胆碱 930 mg/d 组的婴儿中表现更好;而在 480 mg/d 组中的婴儿中摄 入胆碱时间越长的婴儿其反应速度越快 [22] 。除影响大脑神 经细胞的发育,同样也会引起神经系统血管生成减少,这 与前述胎盘血管生成机制类似 [23]
六、父亲胆碱水平与胎儿生长发育
前述研究讨论母体胆碱状态与胎儿生长发育的关系,研究显示父亲也可通过表观遗传对子代生长发育产生影响。 在配子发生发育过程中,表观遗传修饰的主要靶细胞是发育中的生殖细胞 [24] 。动物实验表明,饮食因素可以改变生殖细胞的表观遗传,而精子可以将改变后的表观遗传特征传递给子代 [25] 。一项比利时的研究 [26] 51 名父亲 7 d 估计饮食记录进行计算,得出胆碱,甜菜碱,蛋氨酸和叶酸的摄入量,并分析其与胎儿脐血全基因组甲基化和胰岛素样生长因子Ⅱ(insulin-like growth factor, IGF2)差异性甲 基 化 区 域(differentially methylated region, DMR甲 基化情况,及胎儿出生体重的关系,结果发现父亲的甜菜碱摄入量与子代的整体 DNA 甲基化呈正相关,而与出生体- 孕龄 Z 分数呈负相关,父亲蛋氨酸摄入量和后代 IGF2DMR 甲基化呈正相关。但由于膳食记录的不确定性及样本量较小,后续研究需要采集父亲外周血并扩大样本量。综上所述,无论是女性孕期还是父亲的胆碱水平与胎儿的发育存在一定的关系,但机制仍需进一步探索。虽然增加母体胆碱摄入量对个体的影响可能很小,但在群体水平上可能很大。目前国内已经建立了一些大的出生队列,利用队列进行更全面的表观遗传学等相关研究可以对孕前和孕期胆碱等甲基供体的补充建立有效的孕期指导,应用于临床来改善出生结局。