叶酸与出生缺陷关系的研究进展

The Research of the Relationship between Folic Acid and Birth Defect

摘要: 叶酸属于B族维生素，是DNA和RNA合成过程中不可缺少的重要物质，在细胞生长、分化、修复和宿主防御等方面扮演重要角色。近年来，叶酸在先天性心脏病、神经管畸形等出生缺陷中的作用越来越受到关注。孕妇在妊娠前和妊娠期增补适量叶酸可有效降低出生缺陷疾病的发生率。本文对叶酸与出生缺陷的关系做一简要综述。

Abstract: Folic acid, a B-vitamin, is required for the synthesis of DNA and RNA, and plays an important role in the cell growth, differentiation, repairmen and host defense. In recent years, more and more studies show that folic acid has an important role in the birth defects such as congenital disease and neural tube defects. It can effectively reduce the risk of having a baby with birth defects when the pregnant women have appropriate dose of folic acid. This article reviews the relationship between folic acid and birth defects.

1. 引言

叶酸是人体必不可少的营养物质，属于B族维生素，由喋啶核、对氨基苯甲酸及谷氨酸3部分组成，化学名为蝶酰单谷氨酸。其主要生物学功能是作为甲基供体参与细胞内的甲基化反应和脱氧核糖核酸的合成，叶酸不能被人体直接利用，必须经过一系列活化才能发挥其生理功能。人类自身不能合成叶酸，必须依赖食物供给，从食物中摄取的叶酸主要以蝶酰多谷氨酸的形式存在，需经空肠粘膜刷状缘的γ-谷氨酰羧基肽酶水解为单谷氨酸才能被小肠吸收，单谷氨酸叶酸在肠道中进一步被叶酸还原酶还原，在维生素C与NADPH参与下，先还原成二氢叶酸，再经二氢叶酸还原酶作用，在NADPH参与下，还原成具有生理作用的四氢叶酸，才能参与氨基酸的相互转换、DNA的合成等人体许多重要化合物的形成和代谢，并在细胞生长、分化、修复和宿主防御等方面发挥重要的作用。叶酸缺乏可导致许多先天性异常的发生率明显上升，特别是神经管畸形(Neural Tube Defects, NTDs)的发生[1] 以及其他的出生缺陷，例如先天性心脏病、唇腭裂、以及唐氏综合症[2] 等，并可使胎盘发生严重多发畸形，使胚胎在发育早期即死亡[3] 。

出生缺陷是指由于遗传因素和/环境因素作用于妊娠前或妊娠期，引起胚胎或胎儿在发育过程中的解剖学结构和(或)功能上的异常。出生缺陷可导致死胎、围生儿或婴儿死亡，重大缺陷可导致终身残疾，影响生长、发育以及正常的生活和工作。常见严重性缺陷有神经管缺陷、Down综合征、先天性心脏病、唇腭裂等。在危害人口质量的诸多因素中，出生缺陷是十分突出的问题，并且它逐渐成为全球许多国家和地区围产儿、婴儿残疾和死亡的主要原因，它的发生给家庭乃至社会带来严重影响。我国每年约有20~30万肉眼可见先天畸形儿出生加上出生后数月和数年才显现的缺陷先天残疾儿童总数高达80~120万/年占每年出生人口总数的4%~6%[4] 。根据中国出生缺陷监测数据显示，我国的出生缺陷总发生率居于世界前列，因环境污染及饮食习惯等问题，山西省又是全国出生缺陷的高发省份[5] 。Mosley等人研究证实，妇女围孕期服用叶酸增补剂可以降低胎儿出生缺陷的发病风险[6] ，并且与围孕期规律服用叶酸相比，不服用叶酸组娩出出生缺陷胎儿的风险增加了2.48倍[7] 。故对叶酸与出生缺陷关系的研究越来越引起人们的重视。

2. 叶酸与神经管畸形

NTDs是指由于胚胎在母体内发育至3~4周时，神经管未能闭合所造成的先天缺陷，是一种比较常见的中枢神经系统的先天畸形，主要包括无脑畸形、脊柱裂、脑膜脑膨出等。NTDs是胎儿、围生儿死亡及终生残疾的重要原因。克拉玛依市人口计生委对本市0~5岁儿童出生缺陷状况进行调查的结果显示按发生例数的多少，前4位依次排列为先天性心脏病、神经系统缺陷、肢体缺陷、唇腭裂。分别占缺陷总数的18.175%、17.104%、13.164%、12.150%[8] 。章艳珍等为了解黄山市0~5岁儿童出生缺陷的患病率情况，采用流行病学的筛查方法，对黄山市在2006年1月1日~2010年12月31日期间出生的围产儿和0~5岁户籍儿童进行出生缺陷入户筛查，共筛查出生缺陷儿981例出生缺陷发生率为158.63/万排在前5位的是先天性心脏病、肢体畸形、总唇腭裂脑萎缩和先天性脑积水，占总出生缺陷的60.35%[9] 。由此可见，预防NTDs对预防出生缺陷有重要的意义。

NTDs的发生普遍认为是遗传因素和环境因素共同作用的结果，强调在多基因遗传的基础上，胚胎在孕早期受到各种外界致畸因子的影响，导致神经管闭合失常所引起的疾病，但其具体病因及发病机制尚未完全明确，有待进一步深入研究。Wilson等[10] 、Mosley等[6] 和谢华等[11] 的研究表明，妊娠妇女体内叶酸缺乏是NTDs的一个重要危险因素，母亲在妊娠期胎儿器官形成的关键时期增补叶酸可有效降低胎儿发生NTDs的危险性。高光请等[12] 和高宝英等[13] 的研究显示孕妇缺乏叶酸是妊娠NTDs胎儿的独立因素，这与众多研究结果相同。此外，众多的研究都表明，叶酸对NTDs的发生有重要的预防作用，可预防50%~70%NTDs的发生[14] -[17] 。Blom等研究指出，孕期补充0.4~5 mg/d的叶酸，可以使NTDs的发生率降低4倍[1] 。

3. 叶酸与先天性心脏病

先天性心脏病是指胎儿在宫内发生的心脏或大血管机构异常，对心功能产生了实际或潜在影响的一组出生缺陷，在所有出生缺陷中站最大比例[8] [9] ，也是导致死胎、死产和新生儿死亡的首要原因，主要类型包括房间隔缺损、室间隔缺损和动脉导管未闭等。国内外的研究很多，普遍认为先天性心脏病是一组有遗传因素和环境因素共同作用的疾病，但目前为止其病因尚不明确。叶酸与先天性心脏病的研究尚在不断积累阶段，多数研究表明，叶酸缺乏增加先天性心脏病的发病率。LiD等利用鼠进行研究，雌性Mthfr+/+和Mthfr+/−鼠在与雄性Mthfr+/−交配之前被分组分别给予正常饮食和叶酸缺乏饮食，雌鼠孕14.5 d时，对胎鼠的生长发育状况、多发性先天性异常的发生情况进行检查，发现胎鼠生长发育迟缓度、心脏异常的发生率等指标Mthfr+/−组与Mthfr+/+相比有明显升高，叶酸缺乏饮食组与正常对照组相比也有明显升高。这说明MTHFR活性降低或予以低叶酸饮食都可以增加胚胎的流产率、使胚胎发育迟缓、并有心脏发育的异常[18] 。Shaw等调查母亲围产期应用叶酸后改善患儿先天性异常的状况发现，应用叶酸后可以减少包括室间隔缺损在内的畸形的发生[19] 。另外，亚特兰大一项人群病例对照研究表明，补充含叶酸的多种维生素可以显著减少非综合征先天性心脏病[20] 。Botto等进行的配对巣式病例对照研究研究发现，单纯补充0.4 mg/d的叶酸制剂可以使先天性心脏病发病危险下降35.5%[21] 。

4. 叶酸与唇腭裂

唇腭裂主要是在怀孕第4周到第10周期间颌腭组织发育不全或受阻而引起的一组颌面部先天畸形，主要包括唇裂、腭裂和唇裂合并腭裂。据有关部门调查，近年来我国唇腭裂发病率呈上升趋势。阐明唇腭裂的病因和发病机制，以便有效地预防和治疗，对提高人口素质有重大意义。叶酸与唇腭裂关系的研究目前尚存在争议，有待进一步深究。李勇等以全反式视黄酸(RA)诱导CLP小鼠模型，发现CLP小鼠愕板闭合和骨化延迟，腮板间质细胞的增殖和分化受到抑制；细胞停留在GO/Gl期，并出现过度的细胞凋亡；周期蛋白D和E的表达受到抑制，Rb磷酸化降低；ed k4和cd k2激酶活性降低，体外全胚胎培养结果显示，10⁻⁴~10⁻³ mol/L叶酸能够明显拮抗RA的致畸性，主要表现为鳃弓和下领突的发育改善[22] 。Wilcox等报道，妊娠早期补充叶酸可以减少1/3的唇腭裂畸形儿的出生，而补充时间晚于妊娠后1个月则没有保护效应[23] 。Canfield等报道，美国在妊娠前的妇女推广叶酸的强化食品后，唇裂的发生率下降了12%[24] 。Munger等分别对居住于菲律宾的黑人和当地土著人妇女对照研究，观察维生素B6及叶酸缺乏对非综合性唇腭裂发病的影响，结果显示维生素B6缺乏对两类人群唇腭裂发病均表现出强烈的相关性，而叶酸缺乏对黑人唇腭裂的发病风险降低，对当地土著人则发病风险增加，作者认为其间的分歧与维生素B6摄入的交互作用及特定人群特征不同有关[25] 。Bower等进行的病例对照研究显示，妊娠早期补充超过0.2 mg/d叶酸组唇腭裂畸形的发生率比未补充叶酸组低，但无统计学意义[26] 。研究结果的不一致可能与样本量大小、干预剂量的不同、研究对象种族差异以及畸形发病率高低等因素有关。

5. 叶酸与其他出生缺陷

除了与上述神经管畸、形先天性心脏病和唇腭裂方面的密切相关外，叶酸缺乏也可以导致其他出生缺陷的发生率上升，例如唐氏综合症、脐膨出、肛门闭锁等。

Down综合征(DS)又称21三体综合征或先天愚型，是发病率最高的常染色体病，也是引起人类智力低下最常见的遗传性疾病。James等人首先提出，由于叶酸代谢相关基因的缺陷致叶酸代谢障碍引起DNA低甲基化导致染色体不分离，可能是Down综合征发生的危险因素，并从饮食习惯的问卷调查发现，生育DS患儿的母亲叶酸摄入量均低于400 Lg/d[27] ，说明叶酸的影响不容忽视。胎儿脐膨出多为先天性腹壁发育不全，是一种较为少见的先天性畸形，其发生几率约为1/4000~1/5000[28] 。美国在推广使用叶酸强化食品后脐膨出的发生率下降了21%[21] ，并有类似研究得同样结论，由此可见叶酸的补充可有效降低脐膨出畸形发生的危险性。先天性肛门直肠畸形是小儿最常见的消化道畸形，是世界卫生组织常规监测的先天畸形之一，发病率约为1/1000~1/1500，国内统计为1:2800，28%~72%伴发其他畸形，有1/3的病例术后存在不同程度的排便功能障碍，严重影响患儿的生活质量和心理发育，多数需要终生进行治疗，给患儿、家长和社会带来沉重的负担[29] 。Myers等研究结果显示，单纯叶酸干预组肛门闭锁的发生率为0.31%，而对照组为0.16%，调整母亲年龄后OR值为0.59(95% CI：0.33~1.07），即妊娠前后补充0.4 mg/d的叶酸可使肛门闭锁发生危险性下降41%[30] ，同样叶酸的影响不容忽视。

综上所述，目前相关研究提示孕妇叶酸缺乏对出生缺陷起着重要作用，在今后的一段时间内，叶酸将会成为医学、生物和化学研究的共同关注焦点。虽然许多研究发现妊娠前后口服叶酸能降低出生缺陷的发病率和复发率，并且已有许多国家开展了各种公共卫生项目来推动孕期叶酸等营养补充剂的使用，但其机制目前尚不完全清楚。今后有关叶酸的研究应集中在叶酸预防出生缺陷及各种疾病的机制方面。可以相信，随着研究的进一步深入，叶酸将会对人类做出更大的贡献。

NOTES

^*通讯作者。