母乳IGF-Ⅱ與嬰兒體格生長指標關聯性分析及影響因素研究

張金娟 郭倩穎 崔銘萱 楊晨 彭小雨 潘麗娜 李威 汪家琦 劉晨迪 王琳琳 柳鵬 劉菊芬

胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor,IGF)是有絲分裂生長因子家族中一種與胰島素具有高度同源性的多肽因子[1],通過內分泌、自分泌和旁分泌等方式參與個體生長發育、糖脂代謝等多種生物學過程[2]。IGF家族包括IGF-I、IGF-Ⅱ共兩個配體。IGF-I受到生長激素(growth factor,GH)及相關信號通路的調控,可以介導GH在外周靶器官組織的促生長效應;而IGF-Ⅱ是參與胎盤和胎兒發育的一種有效的有絲分裂原,是胚胎著床前的最重要的生長調節因子之一[3]。研究發現,IGF-Ⅱ在胚胎發育之后,也起重要作用,如調控骨骼肌的生長發育、加快細胞周期進程、調控細胞增殖、增加DNA的合成能力和血管的合成能力等,對個體生長發育具有重要作用[2]。

既有研究提示IGF-Ⅱ與嬰兒生長發育之間存在相關性。丹麥一項研究發現母親孕期IGF-Ⅱ水平與出生體重正相關[4]。北京一項出生隊列研究顯示,胎盤組織IGF-Ⅱ豐度降低與小于胎齡兒出生體重及早期追趕生長直接相關[5]。巴基斯坦一項研究發現胎盤IGF-I、IGF-Ⅱ的mRNA高表達與嬰兒出生體重顯著相關[6]。既往研究也提示臍帶血中IGF-Ⅱ水平與出生身長、體重有關聯,但結果并不一致[7-9]。

母乳IGF-Ⅱ在促進新生兒腸道及免疫恢復方面起到重要作用,主要體現在通過增殖、抗凋亡和促血管生成作用促進新生兒腸道上皮細胞的生長,參與腸絨毛膜上皮細胞的分化,并可影響新生兒胃腸道營養供給以及腸道吸收后的代謝[10],間接調節新生兒的生長發育。母乳IGFs經新生兒胃腸道吸收后,需達到與受體結合的有效濃度才可以發揮其作用[1]。然而既往研究多局限于研究血液中、胎盤中IGF-Ⅱ水平與嬰兒生長發育之間的關系,缺乏母乳中多階段IGF-Ⅱ與嬰兒身長、體重關聯的研究。

膳食炎癥指數(dietary Inflammatory Index,DII)可以較好地預測機體炎癥標志物的水平,已在包括妊娠人群在內的不同人群中得到驗證[11]。孕期本身就處于一個慢性炎癥的狀態,且妊娠期糖尿病、肥胖等均會增加孕婦體內的炎癥水平,調節膳食對控制機體慢性低度炎癥、降低相關疾病發生風險具有重要意義。目前研究證據表明,母親孕期蛋白質、多不飽和脂肪酸、脂肪等攝入會影響臍帶血中的IGF-Ⅱ水平[12-14]。孕期不良膳食模式,如高糖分、能量密集型飲食等會導致胎盤形態/功能的改變,增加炎癥物質的轉運,對后代產生消極影響[15]。除胎盤、臍帶血外,關于孕期膳食與母乳IGF-Ⅱ水平關聯的文章較少,尚未發現孕期DII與母乳IGF-Ⅱ之間關聯的研究報道。

本研究擬基于北京地區一個單中心出生隊列,描述哺乳期各階段母乳IGF-Ⅱ濃度的變化;并探討母乳IGF-Ⅱ對嬰兒體格生長的影響,及可能影響母乳IGF-Ⅱ的因素,探索母乳精準營養與嬰兒生長發育間的關聯,為母乳成分研究提供新思路。

對象與方法

一、研究對象

本研究采用隊列研究的方法,選擇2020年10月至2021年9月在北京大學人民醫院建檔并分娩的婦女為研究對象。納入標準:(1)在該院建立了孕期健康檔案并成功分娩的婦女;(2)單胎妊娠,年齡在20～45歲;(3)同意將母乳樣本用于本研究,并接受問卷調查。排除標準:(1)產檢信息缺失;(2)收集的母乳量不足以支持分析;(3)患有精神心理疾患和艾滋病、乙肝等傳染性疾病。本研究經過北京大學人民醫院生物醫學倫理委員會批準,研究對象均已簽署知情同意書。

二、方法

1. 資料收集:從孕期營養門診獲取產婦一般情況,包括出生日期、民族、孕前身高、體重、既往史、孕產史、末次月經、分娩情況等。通過食物頻率問卷計算DII以評價孕期膳食炎性水平[16]。通過自擬嬰兒信息采集問卷收集嬰兒喂養方式(母乳喂養、混合喂養);喂養次數(次/天)、喂養間隔時間(h)以及每次喂養量(mL)等信息。根據每日喂養次數及每次喂養的量對每日母乳喂養量進行大致的估算。

2. DII計算:本研究使用中國疾病預防控制中心制定的中國成人慢性病與營養監測孕婦問卷(2015)作為參考[17],制定膳食頻率問卷(food frequency questionnaire,FFQ)。此版FFQ共包含12大類共計107種食物種類。根據第六版中國食物成分表得到每種食物每1克包含的食物或營養素含量[18]。通過將某種營養素日均攝入量與世界人群每日平均攝入量相比較,對日均攝入量進行標準化,據此計算出研究對象每種營養素/食物的Z分數,公式為Z=(個體某營養素/食物每日平均攝入量-人群平均每日攝入量)/人均每日攝入標準差;為了最大限度減少所得到的Z值“右偏”的影響,將所得到的Z值進行百分位數轉換,即每個百分位數加倍后減去1,實現以0為中心且介于-1和+1之間的對稱分布;隨后計算研究對象每種營養素/食物的DII得分,將Z值百分位數變換過的值乘以該種營養素/食物的炎癥效應指數最后對個體每種營養素/食物DII得分相加,得到總的DII分數。將DII>0定義為促炎飲食,DII<0定義為抗炎飲食。進行分組比較時,按照DII的三位位數進行分組。

3. 生物樣本采集:在6個時間段,產后2 d、產后15 d、產后42 d、產后6個月、產后9個月及產后12個月每個階段收集母乳樣本,采集時間為清晨第二次哺乳時(上午9:00～11:00),婦女在家中自行清潔乳房,手法擠乳為主,采集至少50 mL的母乳,將母乳儲存在儲奶袋里。冰箱儲存。隨后由婦女自行攜帶至醫院或由工作人員入戶取樣。將采集好的樣本貼上標簽,準確記錄采集日期及母親姓名。將初步分裝好的母乳置于冰箱內-80℃儲存,入庫待用。

4. 實驗室檢測:母乳樣本在4°條件下以每分鐘3 000 g離心力的轉速離心20 min。丟棄離心后生成的脂肪層與底部沉淀,使用中層澄清液體進行后續檢測。采用酶聯免疫吸附試劑盒檢測母乳中IGF-Ⅱ濃度(江萊生物,JL10473)。每個標準品及樣本均設置復孔進行檢測,通過四參數擬合法建立標準曲線。

5. 嬰兒體格生長指標測量:所有嬰兒出生時體格生長指標由醫院產科進行測量,由醫療病例直接獲得,隨后隨訪時間點(15日齡、42日齡、6月齡、9月齡、12月齡)的指標測量由專業隨訪人員(營養科醫生、護士)入戶進行測量,使用經計量認證的專業體重秤(測量分度值≤0.01 kg)與臥式測量床(測量擺幅≤0.5 cm),由2人完成,嬰兒穿單衣單褲,取仰臥位于檢測儀上,1人控制上肢,使嬰兒頭部置于儀器頂點,另1人使嬰兒足部接觸移動底板,控制下肢并讀數。獲取基礎數據后使用WHO兒童成長測評軟件(WHO anthro v3.2.2)分別計算年齡別身長z評分(length for age z score,LAZ)和年齡別體重z評分(weight for age z score,WAZ)。嬰兒體格發育標準如下:-2

6. 統計學處理:使用Shapiro-Wilk檢驗了解數據正態情況,對于服從正態分布的數據,使用(Mean±SD)表示,對于不服從正態分布的數據,使用中位數及四分位數[M(P25, P75)]進行統計描述。組內差異性檢驗時,正態分布資料采用兩樣本t檢驗或多樣本方差分析,非正態資料采用Mann Whitney U檢驗(兩樣本)或Kruskal-Wallis檢驗(多樣本)。

采用廣義估計方程(general estimate equation, GEE)模型分析嬰兒體格生長指標與不同階段母乳IGF-Ⅱ含量的關聯,調整的混雜因素包括母親年齡、孕前BMI、母親民族、孕產史、嬰兒性別、喂養方式等。采用GEE模型,探索可能影響母乳IGF-Ⅱ的因素(調整的混雜因素包括母乳采集時間、母親年齡、孕前BMI、孕期增重、孕期DII、母親民族、孕產史、嬰兒性別等)。所有統計分析采用Stata 16.0軟件(Stata Corp LLC)實現。P<0.05(雙側)為差異具有統計學意義。

結 果

一、研究對象基本特征

本研究共納入研究對象32例,產婦年齡范圍為26～38歲,平均年齡為(31.6±3.5)歲,平均孕周為(39.2±1.2)周。絕大多數母親為漢族,占比93.8%。孕前BMI范圍為16.7～32.9 kg/m2,孕前超重或肥胖(BMI≥24 kg/m2)的母親占21.9%。78.1%母親為初產婦,83.1%的母親生產方式為順產。研究對象的哺乳期體力活動以低體力活動水平為主,占84.4%,其余變量特征見表1。

表1 乳母的基本特征(n=32)Table 1 Characteristics of the mothers (n=32), n(%)

二、母乳IGF-Ⅱ隨哺乳期變化

Shapiro-Wilk檢驗結果顯示,產后15 d過渡乳(88.4±58.8)ng/mL及9月成熟乳(77.4±46.6)ng/mL IGF-Ⅱ濃度分布服從正態分布,其余階段母乳IGF-Ⅱ分布均不服從正態分布。T1到T6產后2 d(2D)、產后15 d(15D)、產后42 d(42D)、產后6個月(6M)、產后9個月(9M)、產后12個月(12M)各個階段母乳的中位濃度(P25,P75)分別為77.7(48.5,131.4)ng/mL;18.2(41.4,120.7)ng/mL;67.5(34.3,125.3)ng/mL;55.3(28.2,124.0)ng/mL;68.9(37.2,113.2)ng/mL;82.5(42.0,125.5)ng/mL。Kruskal-Wallis檢驗結果顯示,各階段間IGF-Ⅱ濃度未見明顯差異(P=0.48)。母乳IGF-Ⅱ中位濃度在12月成熟乳中最高(82.5 ng/mL),6月成熟乳中最低(55.3 ng/mL),母乳IGF-Ⅱ中位數隨時間變化趨勢見圖1。

圖1 母乳IGF-Ⅱ隨時間變化趨勢 Figure 1 Trend of breast milk IGF-II by breastfeeding time

三、 嬰兒體格生長指標基本情況

研究共納入嬰兒32名,平均出生體重為(3.4±0.3)kg,平均出生身長為(50.3±1.4)cm。出生階段LAZ、WAZ中位水平分別為0.7(0.3,1.3),0.4(-0.2,1.1)。對于LAZ,出生階段約6%(2/32)名嬰兒處于高值,其余嬰兒皆處于正常狀態; 12月齡時,84%(27/32)名嬰兒處于正常狀態,16%(5/32)嬰兒處于高值;無嬰兒處于生長遲緩狀態。對于WAZ,出生階段約66%(21/32)體重為正常范圍,34%(11/32)體重不足; 12月齡時,78%(25/32)嬰兒處于正常體重狀態,12%(4/32)嬰兒處于偏重/肥胖狀態,9%(3/32)嬰兒處于體重不足狀態。嬰兒出生、15日齡、42日齡、6月齡、9月齡和12月齡身長、體重及其LAZ評分、WAZ評分情況如表2所示。

表2 嬰兒體格生長指標基本情況(n=32)Table 2 Physical growth indicators of infants (n=32)

四、 產后不同階段母乳IGF-Ⅱ與嬰兒生長發育的關聯

在控制了母親年齡、孕前BMI、孕周、母親民族、孕產史、孕期并發癥情況(妊娠期糖尿病、妊娠期高血壓、妊娠期甲狀腺疾病)、每日喂養量、嬰兒喂養方式及嬰兒性別后,產后不同階段母乳IGF-Ⅱ含量與體格生長指標的關系見表3,研究結果顯示初乳中IGF-Ⅱ含量與嬰兒身長呈正相關關系(β=0.9,P<0.01),初乳、42 d成熟乳、12月成熟乳中的IGF-Ⅱ含量與嬰兒體重呈正相關關系(P=0.02,P<0.01和P=0.01)

表3 不同階段母乳IGF-Ⅱ含量與嬰兒體格生長指標的關聯分析Table 3 Association between breast milk IGF-II and infant growth indicators

五、母乳IGF-Ⅱ影響因素分析

本研究人群DII中位水平為-0.03(-0.98 to 1.04),其中最小值為-2.52,最大值為2.96。將孕期DII以三分位法分為三組(Q1:最抗炎傾向組;Q2:中間組;Q3:最促炎傾向組),以分類變量形式納入GEE回歸模型,調整的協變量不變,結果顯示,Q3組(即最促炎傾向組)與母乳IGF-Ⅱ濃度正相關(β=28.6,P=0.01),除此之外,孕前BMI與母乳IGF-Ⅱ正相關(β=3.5,P<0.01),孕齡與母乳IGF-Ⅱ濃度(β=-10.0,P=0.01)正相關,孕期增重與母乳IGF-Ⅱ正相關(β=0.9,P=0.03),見表4。

表4 母乳IGF-Ⅱ影響因素分析Table 4 Influencing factors of breast milk IGF-Ⅱ concentration

討 論

本研究基于前瞻性隊列研究設計,分析了母乳IGF-Ⅱ的濃度變化趨勢,并探討母乳IGF-Ⅱ含量對嬰兒體格生長的影響以及可能影響母乳IGF-Ⅱ含量的因素。本研究發現,母乳IGF-Ⅱ中位水平隨哺乳期進行呈先降低再升高趨勢,但各階段間未見明顯差異;初乳中IGF-Ⅱ含量與嬰兒身長正相關,初乳、42 d成熟乳、12月成熟乳中的IGF-Ⅱ含量與嬰兒體重正相關。孕期促炎膳食傾向越高,母乳IGF-Ⅱ濃度越高。

研究人群初乳、6月成熟乳以及12月成熟乳中IGF-Ⅱ中位水平分別為77.7(48.6,131.4)、67.5(34.3,125.3)和82.5(42.0,125.5)ng/mL。母乳IGF-Ⅱ在不同地區差異較大,可能受到研究人群、種族差異、樣本檢測方法(RIA vs. ELISA)以及母乳采集時間等多方面因素的影響[3]。瑞士一項研究顯示母乳中IGF-Ⅱ含量在產后1 d為(10.5±8.5) ng/mL,而產后5 d為(35±21) ng/mL(RIA法)[19]。新西蘭一項研究,基于23名婦女的母乳樣本,結果顯示母乳中IGF-Ⅱ水平在產后前三天的平均濃度為18 ng/mL(RIA法)[20]。一項歐洲的研究結果顯示母乳中IGF-Ⅱ含量在出生前3個月平均水平為(17.16±5.42)ng/mL,產后4～6個月為(12.62±3.30) ng/mL[21](RIA法)。國內尚未有母乳IGF-Ⅱ含量相關報道,本研究進一步補充了對中國產婦不同泌乳階段母乳中IGF-Ⅱ水平。

本研究人群母乳IGF-Ⅱ中位水平在過渡乳時期最高,然后逐漸下降,在6個月時達到最低,而后逐漸升高,但組間并未發現顯著性差異。本研究母乳IGF-Ⅱ變化趨勢結果與既往對母乳IGF-Ⅱ隨哺乳期變化的規律較為一致,即母乳中IGFs在泌乳初期較高,隨著泌乳時間的進行逐漸下降。Grunewald等[21]基于5個歐洲國家(荷蘭、意大利、西班牙、匈牙利、德國)對367名婦女及569例母乳樣本進行分析,使用RIA方法進行母乳中IGF-Ⅱ的檢測,結果提示早期(哺乳期1～3個月)與晚期(哺乳期4～6個月)母乳中IGF-Ⅱ呈下降趨勢(P<0.01),與本研究母乳IGF-Ⅱ哺乳期0-6月趨勢大致一致。Elmlinger等[22]研究者也發現母乳IGF-Ⅱ含量在產后7 d和產后14 d呈輕微下降趨勢,但組間未發現統計學意義。Milsom等[20]基于23名研究對象,從產后第4天開始每日收集母乳標本至14 d,隨后每4周收集1次直至9個月,采用RIA法對IGF-1、IGF-Ⅱ及3種IGFBP進行測定,結果顯示母乳中IGF-1、IGF-Ⅱ均在產后2周最高,在接下來6周下降57%～70%,隨后逐漸下降,IGF-Ⅱ含量在產后6周至9個月后保持穩定,顯著低于泌乳初期。與本研究過渡乳中IGF-Ⅱ含量最高結果較為一致。不同于既往研究對母乳IGF-Ⅱ出生至最長9個月的隨訪,本研究通過對同一人群更長的隨訪時間(0～12個月)發現母乳IGF-Ⅱ含量在產后9個月到產后12個月呈上升趨勢,不同泌乳階段母乳IGF-Ⅱ的變化有待繼續擴大樣本量進行研究。

IGFs 系統在人體生長發育過程中起到重要作用,對全身各個系統的生長發育均有促進作用。既往研究多著重于母乳 IGF-I 與嬰兒生長發育之間的關聯[23-25]。本研究發現,母乳 IGF-Ⅱ 對嬰兒生長發育也可能存在促進作用。本研究發現,初乳 IGF-Ⅱ 含量與嬰兒身長存在正向關聯,此過程可能是母乳中的 IGF-Ⅱ 對骨骼增長具有一定的促進作用[26]。而母乳IGF-Ⅱ與嬰兒體重之間的正向關聯可能與 IGF-Ⅱ 促進脂肪沉積的作用有關。Alfares 等[27]研究提示 IGF-Ⅱ 可能作為脂質代謝的生理調節劑,具有促進前脂肪細胞生長作用,并且可能在調節體脂構成中起保護作用。前脂肪細胞和脂肪細胞均表達 IR-A,當IGF-Ⅱ 被刺激時,IR-A 可以導致產前脂肪生長和出生時脂肪含量增加[28]。IGF-Ⅱ 與胰島素受體結合,可能介導 IGF-Ⅱ對脂肪組織的作用,刺激前脂肪細胞向脂肪細胞分化,通過脂肪蛋白脂酶的作用增加循環中脂蛋白對脂肪酸的攝取,抑制脂肪組織中的脂肪分解,促進葡萄糖進入脂肪細胞,導致脂肪堆積[28-29]。Lamberson等[12]研究者對9周齡和21周齡豬進行測定,發現 IGF-Ⅱ 濃度與生長期所測定的體重呈正相關,血漿中IGF-Ⅱ濃度可以提高豬背膘厚。既往研究對 IGF-Ⅱ 與生長發育之間的研究多著重于胚胎發育及胎兒生長時期,或者是其他介質(如血液、胎盤等),母乳中IGF-Ⅱ與嬰兒生長發育之間的關聯及其內在機制有待于進一步研究。

本研究發現孕期孕期膳食營養素攝入與母乳IGF-Ⅱ濃度有關,促炎傾向的膳食增加母乳IGF-Ⅱ濃度。目前尚無研究探討膳食炎性與母乳IGF-Ⅱ的關系,但既往有研究探討孕期膳食炎性與母乳成分之間的關聯,巴西一項基于269名婦女出生隊列研究發現,孕期促炎飲食可以影響母乳中的脂肪成分[30]。母體營養被認為是調節基因表達的重要因素之一。炎癥是母體飲食影響表觀基因組的途徑之一,由于孕期營養損傷,如膳食炎性增加,會影響IGF-Ⅱ和H19基因的甲基化,從而改變其基因表達水平,對母乳中IGF-Ⅱ含量產生一定影響[3]。關于母親膳食炎癥潛能與母乳IGF-Ⅱ的關聯有待于進一步研究。

本研究優勢在于通過隨訪,縱向調查了同一組人群的母乳指標以及嬰兒指標隨著哺乳期進行的動態變化,避免了可能存在的回憶偏倚。暴露結局之間存在時序關系,增加了暴露與結局間的因果聯系。本研究局限性在于,一是本研究通過膳食調查問卷信息回顧性收集研究對象的孕期膳食攝入情況,可能會存在一定的回憶偏倚,且本研究只納入分析了孕期膳食情況,缺乏哺乳期膳食數據信息;二是本研究樣本量較小,研究人群局限于北京地區,有待進一步在中國其他人群擴大樣本量進行驗證;三是未能對嬰兒輔食添加情況進行收集,在后續研究中考慮納入更多相關因素。

本研究通過對32對母嬰的縱向隨訪,發現母乳IGF-Ⅱ中位水平在9～12個月呈上升趨勢,但在哺乳期不同泌乳階段間未見明顯差異;未來有待擴大樣本量進一步開展人群研究及相關動物實驗研究,進一步探討母乳IGF-Ⅱ對嬰幼兒生長發育可能存在的作用,并探索其中相關機制。母親孕期膳食的促炎傾向增加母乳IGF-Ⅱ濃度,其內在機制有待于進一步研究。