宮內生長受限與認知障礙的研究進展

王少博(綜述),付正英，張引國(審校)

(　1.天津中醫藥大學研究生院,天津 300193； 2.武裝警察部隊后勤學院附屬醫院婦產科，天津 300309；

3.武裝警察部隊后勤學院生理與病理生理學教研室，天津 300309)

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宮內生長受限與認知障礙的研究進展

王少博1△(綜述),付正英2，張引國3※(審校)

(1.天津中醫藥大學研究生院,天津 300193； 2.武裝警察部隊后勤學院附屬醫院婦產科，天津 300309；

3.武裝警察部隊后勤學院生理與病理生理學教研室，天津 300309)

摘要：宮內生長受限(IUGR)是圍生期胎兒發病和死亡的主要危險因素之一,它不僅影響胎兒期的生長發育，而且也影響兒童期和青年期的神經系統和體格發育,并與成年后高血壓病、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、糖尿病、腎病等心血管系統以及內分泌系統疾病密切相關。IUGR損害認知功能的機制目前尚未完全清楚，主要涉及海馬結構和功能的變化。

關鍵詞：宮內生長受限；認知障礙；海馬

優生優育是我國的基本國策，人類生殖健康正受到來自內外環境的威脅(如營養、污染和藥物濫用等)。胎兒宮內生長受限(intrauterine growth restriction,IUGR)，又稱胎兒營養不良綜合征，是指胎兒在宮內的生長沒有達到相應的遺傳潛力，因此胎兒出生后體質量低于2.5 kg,或低于同齡平均體質量的2個標準差,或低于同孕齡正常體質量的第10百分位數。據報道，全球每年出生的新生兒中，5%～10%為IUGR患兒[1]，其中25%～34%在兒童期出現認知障礙等神經系統后遺癥[2]，表現為學齡期學習成績差、注意力集中短暫、社會行為能力障礙，部分患兒甚至發生腦癱。我國IUGR發生率為2.75%～15.53%，近年來也呈不斷上升趨勢[3]。現就IUGR 與認知障礙的研究進展予以綜述。

1IUGR導致認知功能障礙的病因

IUGR引起認知功能障礙的病因很多，包括母體因素、胎盤因素和胎兒因素。母體因素包括母體營養不良、不良生活習慣、宮內感染、妊娠合并高血壓、糖尿病、嚴重心肺功能障礙和腎臟疾病、慢性高血壓、慢性腎炎、心臟病、貧血等；胎兒因素即胎兒染色體異常或基因突變等；胎盤因素包括胎盤絨毛病變、子宮胎盤床血管異常、胎盤發育異常、胎盤感染和腫瘤等。在臨床上，胎盤功能不全是誘發IUGR最為常見的病因，占妊娠的5%～10%，并可導致相當高比例的兒童認知功能障礙[2]。有研究發現，IUGR胎兒胎盤組織中B細胞淋巴瘤因子相關X蛋白、X-連鎖凋亡抑制蛋白[4]、GC-Ma(glial cells missing)、Syncytin[5]、Bcl-2、胱天蛋白酶3蛋白[6]及母血和臍血血清中胎盤生長因子[7]和臍血激活素A等多種凋亡及免疫相關因子表達上調，使胎盤滋養細胞凋亡增加，細胞分化減少，導致細胞功能受損和胎盤發育不良。這些研究表明，胎盤功能不全可能在IUGR發病中起著關鍵作用。胎盤功能不全可通過多普勒超聲技術評估胎盤血流量來確定[8-9]。胎盤功能不全時，進入胎盤的營養物質和血流量減少，導致胎兒慢性低氧血癥和營養不良，從而對發育中的大腦產生影響[10-11]。動物實驗中通常采用妊娠中晚期子宮動脈結扎或鉗夾方法或圍生期營養/食物限制方法模擬IUGR。

2IUGR對認知的影響

IUGR會增加神經系統認知功能缺陷的風險，IUGR患兒有學習能力障礙、智力低下及在標準化測試中的異常心理行為。Leitner等[12]對123例IUGR患兒進行了長達10年的隨訪研究，并與63例年齡、孕期和社會經濟地位相匹配的正常出生體質量的兒童比較，結果顯示，IUGR患兒的神經發育評分和智商均明顯降低，并且在學齡期表現出了相似的神經認知困難。Morsing等[13]對34例在孕中期(24～29孕周)出生的IUGR早產兒、34例孕齡相符的早產兒和34例正常孕期出生的兒童采用韋氏學齡前智力量表、韋氏兒童智力量表和布朗注意力缺陷量表進行評估，結果顯示，IUGR組的言語智商明顯低于同齡的早產兒組和正常孕齡出生的兒童組，其操作智商也低于正常孕齡出生的兒童組。Fattal-Valevski等[14]對136例IUGR患兒的身體生長發育和神經認知功能進行了回顧性研究，隨訪時間從出生至9～10歲，并逐年測量生長參數，評估神經發育和測試智商；結果發現，9～10歲的患兒神經發育和認知分別與體質量和頭圍大小有相關性；其中，智商與頭圍明顯相關，而神經發育與體質量的評分明顯相關；另外，通過患兒1歲時的身高可預測智商。研究表明，IUGR患兒在智力和言語功能方面還存在性別差異，表現為男性患兒言語智商和全量表智商得分低于女性患兒[13]。動物實驗研究結果表明，IUGR子鼠出生后體質量降低、生長緩慢和神經發育延遲[15-16]，成年后社會行為[17]和空間學習能力下降[18-19]等。

3IUGR致認知功能障礙的發病機制

3.1腦灰質和白質的改變IUGR認知障礙的機制復雜多樣，與腦內白質和灰質的廣泛性損傷有關[20-21]。應用磁共振成像技術發現，IUGR新生兒腦結構的變化主要表現為大腦皮質與海馬容積下降[22]及皮質的發育延遲[23]，在嬰兒期也發現大腦皮質和白質分形維數降低[24]。很顯然，在腦發育的關鍵期內，神經細胞的分裂、增殖、遷移、分化及神經髓鞘的形成等一系列復雜而精細的過程受到了影響，進而改變了腦的高級功能，甚至出現智力低下[1]。

3.2海馬長時程增強改變海馬突觸傳遞的長時程增強一直以來被認為是學習記憶的神經基礎之一，是突觸可塑性的功能指標之一，是研究學習記憶的理想模型。通過圍生期食物限制建立IUGR模型，發現模型組海馬CA1區在體記錄的場興奮性突觸后電位明顯降低[25]，這一結果不僅與Morris水迷宮測試空間學習和記憶能力下降相符，也與模型組海馬CA1區一氧化氮合酶陽性細胞密度減少[19]及CA1區錐體神經元的樹突棘密度降低一致[26]。

3.3海馬神經元N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受體特性改變NMDA受體是中樞神經系統中的主要離子型谷氨酸受體，對突觸的發生和認知功能起決定性作用。NMDA受體至少存在7個亞基，即NR1、NR2A、NR2B、NR2C、NR2D、NR3A和NR3B。NR1是功能亞基，其基因表達紊亂引起受體功能喪失；NR2是受體復合物的調節亞基。NMDA受體主要分布在神經細胞的突觸后膜，是由2個NR1亞單位和2個NR2亞單位形成的異四聚體結構。Schober等[27]通過結扎孕晚期大鼠雙側子宮動脈來誘導子鼠IUGR，結果顯示，無論子鼠性別如何，在出生后第21日其海馬NMDA受體亞單位NR1的亞型NR1-3a和NR1-3b信使RNA的表達增強；在出生后第21日雄鼠海馬NMDA受體亞單位NR1C2和NR2A蛋白表達明顯降低、NR2A/NR2B的比率下降；在出生后第21日雌鼠海馬NMDA受體亞單位NR2B蛋白表達增加，表明IUGR認知障礙與突觸NMDA受體亞單位組成發生改變有關。

3.4海馬絲裂原活化蛋白激酶系統功能增強絲裂原活化蛋白激酶通過胞外信號調節激酶1/2，調節海馬學習記憶的信號。由于雙特異性磷酸酶5促進胞外信號調節激酶1/2脫磷酸化[28-29]，因而，雙特異性磷酸酶5與學習和記憶有關。通過對IUGR大鼠的研究發現，子鼠出生后21 d，其雙特異性磷酸酶5信使RNA和蛋白表達均明顯下降；熒光原位雜交和免疫組織化學分析也證實了上述結果[30]，表明IUGR大鼠海馬胞外信號調節激酶磷酸化增加。絲裂原活化蛋白激酶系統功能增強可能是IUGR認知障礙的信號轉導機制之一。

3.5海馬表觀遺傳特性改變染色質結構的后天修飾引起轉錄調控的持續性改變，涉及DNA甲基化和組蛋白乙酰化的進程。CpG二核苷酸的甲基化是一個重要的改變染色質結構的表觀遺傳機制，從而影響DNA復制和轉錄的進程。Ke等[31]通過結扎大鼠兩側的子宮動脈來誘導子鼠IUGR模型，在子鼠出生后的第0天，海馬和腦室周圍全基因組和CpG島甲基化作用分別顯著減少，同時分別增強了海馬和腦室周圍組蛋白3賴氨酸9和組蛋白3賴氨酸14的乙酰化作用；IUGR也降低了DNA甲基轉移酶1、甲基化CpG結合蛋白2以及組蛋白去乙酰化酶1的表達。IUGR對甲基化和乙酰化作用具有性別差異性。出生后第21日的模型組雌性大鼠，大腦白質和海馬的CpG DNA甲基化仍然較低，但其組蛋白3賴氨酸9和組蛋白3賴氨酸14的高乙酰化持續存在；而出生后第21日的模型組雄性大鼠，大腦白質和海馬組蛋白3賴氨酸9 和組蛋白3賴氨酸14的乙酰化降低[31]。

3.6海馬自由基產生過多與有氧氧化能力下降在胎盤功能不全的情況下,胎兒腦血管的調節可能會增加氧自由基的產生,從而可能對神經造成毒性作用；其次，IUGR可降低腦細胞線粒體酶的活性,使新生兒大腦線粒體有氧氧化能力下降。機體為保證大腦能量供應,使糖酵解能力代償性增加以緩解缺氧對腦代謝的抑制。腦組織在缺氧情況下使糖原只能通過無氧酵解途徑供給神經元腺苷三磷酸,導致能量不足及腦組織氧化過程受阻,使得腺苷三磷酸生成減少；當神經元的能量代謝發生障礙時,細胞膜內外離子的動態平衡被擾亂,鈣離子內流,激活一系列細胞反應過程,最終導致細胞死亡[32]。

3.7其他IUGR可引起許多神經遞質的異常，包括與認知有關的遞質系統(如膽堿能系統、5-羥色胺能系統和多巴胺能系統)。IUGR大鼠或小鼠腦源性神經生長因子、谷氨酸脫羧酶67活性及糖皮質激素受體基因的表達均在海馬CA1區發生了改變[33]。

4小結

IUGR是圍生兒死亡的重要原因之一，改善IUGR患兒認知功能障礙是臨床婦產科和兒科面臨的挑戰之一。目前IUGR 患兒出現神經系統認知功能障礙的確切分子機制尚不十分清楚,如何從始動或中間環節減輕IUGR對神經系統發育的不良影響,保證胎兒腦發育,糾正腦組織損傷,從而提高生命質量成為研究的重點。海馬是與智力發育密切相關的腦區，也是最易受發育中環境因素影響的腦區之一，未來的研究應關注海馬在IUGR認知障礙中的作用，為揭示和干預IUGR認知障礙提供依據。

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Research Progress of Cognitive Dysfunction Induced by Intrauterine Growth RestrictionWANGShao-bo1,FUZheng-ying2,ZHANGYin-guo3.(1.GraduateSchoolofTianjinUniversityofTraditionalChineseMedicine,Tianjin300193,China; 2.DepartmentofGynecologyandObstetrics,AffiliatedHospitalofLogisticsUniversityofChinesePeople′sArmedPoliceForce,Tianjin300309,China; 3.DepartmentofPhysiologyandPathophysiology,LogisticsUniversityofChinesePeople′sArmedPoliceForce,Tianjin300309，China)

Abstract:Intrauterine growth restriction(IUGR),one of the main dangerous factors of perinatal fetal disease and death,not only influences growth and development of fetal period,but also influences the nervous system and physical development of childhood and adolescence.Moreover,it is closely related to diseases of adult cardiovascular system and the endocrine system,such as high blood pressure disease,coronary heart disease,diabetes and kidney disease.Cognitive dysfunction induced by IUGR refers to changes of hippocampal structure and function.Howerever,the mechanism is still unclear,which mainly involves changes in hippocampal formation and function.

Key words:Intrauterine growth restriction; Cognitive dysfunction; Hippocampus

收稿日期：2014-12-18修回日期：2015-03-31編輯：鄭雪

基金項目：國家自然科學基金面上項目(81271224); 武裝警察部隊后勤學院創新團隊基金 (WHTD 201308)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.20.002

中圖分類號：R388.1

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)20-3651-04