臍帶組織九種元素含量與胎齡的關系

于錦慧 孫穎 蘇在明 李智文 張樂 張亞黎 劉菊芬 王琳琳 任愛國 靳蕾

流行病學研究發現，妊娠期暴露于含鎘(Cd)環境可能增加胎兒神經管缺陷(Neural Tube Defects，NTDs)的發病風險[1]，因NTDs流產的孕中期婦女全血中Pb的水平明顯高于對照組[2]，暴露于As環境胎兒NTDs的發病風險會上升[3-4]。母親攝入過量Mo不利于胚胎發育[5]，母親頭發中Ni和Mo含量與NTDs發病風險呈負相關關系[6]。出生缺陷發生率的空間分布與土壤中Zn、Se元素含量分布呈一定程度負相關關系[7]，但目前有關元素暴露與NTDs發病風險的關系并無定論。

以往研究采用母血、胎盤、頭發等標本中元素含量來間接評估胎兒宮內暴露情況[2, 6, 8]。臍帶是從卵黃囊和尿囊分化而來，是胎兒身體的一部分，能直接反映胎兒宮內暴露的情況[9]。在胎兒臍帶組織元素暴露水平與NTDs發病風險關系的病例對照研究中，病例多數為產前診斷引產的患兒，對照多為足月的健康新生兒，病例組與對照組的孕齡差異很大。如果不清楚孕齡與臍帶元素含量的關系就無法得到可靠的研究結論。查閱相關的國內外文獻，尚未發現有關人類胎齡與臍帶組織元素水平關系的研究，本研究利用不同胎齡神經管缺陷兒臍帶組織元素暴露水平探究胎齡與臍帶組織元素水平的關系，為后續分析奠定基礎。

對象與方法

一、對象

研究對象來自山西省太谷縣、平定縣、昔陽縣、壽陽縣、澤州縣、太原市和長治市2004年至2016年間，由產前超聲確診后引產或出生時發現的神經管缺陷兒，共166名，均為單胎，胎齡16～44周，中位值28.4周，胎齡四分位間距(23，34)周。研究方案通過北京大學生物醫學倫理委員會的審查批準，募集時母親簽署了知情同意書。

二、方法

1.問卷調查：確診病例后由經過統一培訓的醫護人員對孕婦進行面對面訪談調查，內容包括分娩年齡、孕前體重指數(BMI)、職業、文化程度、孕次、畸形兒生育史、孕期高熱或感冒病史、主動或被動吸煙情況、是否飲白酒等信息。

2.標本采集與元素分析：胎兒娩出后，采集5～10 cm臍帶組織存放在-20 ℃冰箱中備用。在冷凍狀態下分離2 g左右的臍帶，用干凈剪刀將臍帶血管剪開，用超純水沖凈其中的血凝塊，放入干凈聚乙烯自封袋中存放在-20℃冰箱中備用。將于-80 ℃冰箱里預冷至少24 h以上的臍帶樣品，置于預熱1 h的CHRIST真空冷凍干燥機中凍干。稱量凍干后樣品，并比較凍干前后樣品重量，計算臍帶組織含水率(臍帶組織平均含水率約為90%)。

準確稱取0.2 g左右(d=0.001 mg，SARTORIUS公司，CP225D型)凍干臍帶組織放入石英消解管中，加入3.0 ml硝酸溶液(UP級，蘇州品瑞化學有限公司)，放置1 h。加入0.5 ml雙氧水(UP級，蘇州品瑞化學有限公司)，并用超純水(電阻率≥18.2兆歐)定容至15 ml，加蓋。放入Ultra WAVE(意大利Milestone公司)微波消解儀中，加壓40 bar，處理1 h。同步制備空白樣。用超純水將消化液稀釋2倍后，使用電感耦合等離子體質譜(ICP-MS，美國Agilent公司，7700x型)檢測。每批次同步處理并檢測2份標準物質 [ 豬肝(GBW 10051)] 作為質控。

3.儀器檢出限：硒(Se)為0.06 ng/ml，鈷(Co)為0.0019 ng/ml，鎘(Cd)為0.006 ng/ml，砷(As)為0.016 ng/ml，鉛(Pb)為0.0172 ng/ml，鎳(Ni)為0.0225 ng/ml，鉬(Mo)為0.0283 ng/ml，鋅(Zn)為0.4044 ng/ml，錳(Mn)為0.0235 ng/ml。

4.統計學處理：元素含量采用中位值及四分位間距 [ M(P25，P75)] 表示，采用Kruskal-Wallis檢驗比較不同胎齡組元素含量。對于不同胎齡組含量有差異的Zn、Mn、Mo、Ni四種元素，將各元素含量均四等分，由小到大分別賦值為1、2、3、4，分別采用有序多分類Logistic回歸模型調整潛在混雜因素后，分析胎齡與元素含量的關系。混雜因素包括母親年齡、文化程度、職業、孕前BMI、孕次、孕早期高熱或感冒史、出生缺陷生育史、主動或被動吸煙和飲白酒情況。應用SPSS 20.0軟件進行數據分析。檢驗水準α= 0.05(雙側)。

結 果

一、胎兒及其母親的主要特征

胎兒及其母親的主要特征見表1。母親年齡的中位值為26歲，四分位間距(23，31)歲。77.7%的母親為農民，83.4%的母親文化程度為初中或更低。孕前超重或肥胖人數占53.4%。胎兒胎齡中位值28.4周，四分位間距(23, 34)周。

表1 胎兒及其母親的主要特征

a:There is missing data for the variable.

二、不同胎齡兒臍帶組織中九種元素含量比較

在五個胎齡組中，臍帶組織中Ni、Mo、Zn、Mn含量的中位值及四分位間距分別為28.99 (20.10，49.76) ng/g、26.52 (21.75，33.11) ng/g、52.69 (44.79，61.78) μg/g、0.42 (0.33，0.55) μg/g，且差異有統計學意義。兩兩比較發現，Ni在38≤胎齡<45周組的中位值比其他四個胎齡組均低(調整P值后，P<0.05)；Mo在38≤胎齡<45周組的中位值比16≤胎齡<23周的中位值均高(調整P值后，P<0.05)；調整P值后，Zn濃度在不同胎齡組兩兩比較無統計學意義(P>0.05)；Mn在16≤胎齡<23周組的中位值比23≤胎齡<28周、28≤胎齡<33周、33≤胎齡<38周的中位值高(調整P值后，P<0.05)。臍帶組織中Se、Co、Cd、As、Pb含量的中位值及四分位間距分別為0.56 (0.50，0.64) μg/g、3.47 (2.48，5.14) ng/g、1.33 (0.57，3.51) ng/g、6.33(3.96，9.47)ng/g和27.32(18.37，50.34)ng/g，不同胎齡組間差異未見統計學意義。見表2。

三、胎齡與臍帶組織中Ni、Mo、Zn和Mn元素含量的關系

采用有序多分類Logistic回歸模型調整混雜因素后，以16≤胎齡<23周組為參照，Ni在38≤胎齡<45周組含量較其他胎齡組低，Mo在28≤胎齡<33周和38≤胎齡<45周組含量較其他胎齡組高，Zn在23≤胎齡<28周和33≤胎齡<38周含量較其他胎齡組低，Mn在23≤胎齡<28周、28≤胎齡<33周、33≤胎齡<38周組含量較其他胎齡組低。見表3。

討 論

本研究發現以16≤胎齡<23周為參照，Ni在38≤胎齡<45周含量降低，Mo在28≤胎齡<33周和38≤胎齡<45周含量升高，Zn在23≤胎齡<28周和33≤胎齡<38周含量降低，Mn在23≤胎齡<28周、28≤胎齡<33周、33≤胎齡<38周含量降低。未發現臍帶組織中Se、Co、Cd、As、Pb元素含量與胎齡相關。

有關臍帶組織中元素含量的研究較少。本研究檢索了國內外文獻，僅找到兩篇有關足月新生兒臍帶組織中元素含量的研究(見表4)。兩個研究均采用與本研究相同的ICP-MS檢測方法。日本的研究檢測的是48名健康足月兒(37～41周)的凍干臍帶Se、Cd、Pb、Zn元素含量[10]，結果與本研究接近。另外一個是英國的父母和兒童隊列研究(The Avon Longitudinal Study of Parents and Children, ALSPAC)[11]，該研究測定的是濕重臍帶組織中的Se、Pb、Zn元素含量，報告的是幾何均數。本研究中Se、 Pb、Zn含量幾何均數分別為551.87 ng/g、28.59 ng/g、56 697.26 ng/g，與英國的研究差異懸殊，即使考慮了臍帶組織的含水率后(約為90%)，本研究的結果仍明顯高于該研究。

表2 不同胎齡的臍帶組織中九種元素含量

Kruskal-Wallis test,*P<0.05

表3 臍帶組織Ni、Mo、Zn和Mn元素含量與胎齡的關系

*P<0.05

表4 三項研究中臍帶組織元素值對比

a:The concentration is shown as median and interquartile range, DW:dry weight; b:The concentration is shown as geometric mean, WW:wet weight.

檢索國內外文獻，未見有關臍帶組織元素含量與胎齡關系的研究，因此，本研究通過有關孕周和母親血液或頭發中元素含量關系的研究結果，探索其規律的一致性。母親孕早期血清Zn含量較孕晚期高[12-13]，如在西班牙亞拉貢地區的研究檢測了159名健康妊娠婦女血清中Zn元素濃度，發現血清Zn含量中位值在孕5～15周時為72.0 μg/dl， 在孕15～25周、25～35周、35～40周中位值都是60.0 μg/dl，即Zn含量在5～15周時較高[12]，這與本研究臍帶組織中的Zn含量變化規律不同。上海市郊區婦女孕晚期(28周至分娩前)頭發中Ni含量下降(P<0.05)[14]，與本研究中Ni元素濃度在38～44周組含量降低的結果一致。且上海市郊區婦女孕晚期(28周至分娩前)頭發中Co含量也無孕周差異[14]。本研究中Mn和Zn元素濃度在16～22周和33～37周組低于38～44周，而上海市郊區婦女孕晚期(28周至分娩前)頭發中Mn含量下降(P<0.05)，而Zn含量在孕晚期至分娩前無差異[14]。

鑒于缺乏母親頭發、血液、胎盤、臍帶血或臍帶組織相關元素含量之間的關系或上述元素與孕周關系研究的文獻，尚難以通過其他研究的結果來評價本研究的發現，提示將來需要重視這方面的研究。

本研究首次采用臍帶組織樣本中元素含量作為胎兒體內元素水平標志物來研究胎齡與胎兒體內元素水平的關系，然而由于臍帶樣品來自NTDs患兒，可能與健康胎兒存在一定差異，但由于未足月健康胎兒的臍帶組織難以獲得，通過NTDs病例的臍帶組織觀察也不失為一種權宜之計。

綜上所述，本研究通過對166例16～44周NTDs胎兒臍帶組織分析胎齡與臍帶組織九種微量元素含量的關系，發現臍帶組織中Zn、Mn、Mo、Ni含量與胎齡有關，而Se、Co、Cd、As和Pb元素含量與胎齡無關。