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背景:巨大儿是指出生体重≥4000 g的新生儿,是产科中常见的异常妊娠结局之一。巨大儿不仅会造成孕妇分娩时发生胎儿窒息、死产、肩难产等一些产科损伤,而且其成年后,罹患糖尿病、肥胖等代谢相关疾病的风险较高,甚至一些癌症的发生也与巨大儿存在一定的关系。巨大儿在全球范围内发生率较高的地区(如阿尔及利亚、非洲)可达14.9%,我国2008年报道为6.9%,2011年上升到7.3%,全国各地从4.1%到13.4%不等。但近几年,国内部分地区报道的发生率在8.57%至16.17%之间,并且发生率还在持续上升。因此,积极开展巨大儿发生的危险因素研究,对于阐明其发生机制、减少产科并发症和成年期疾病的预防都具有重要意义。胎盘是孕期胎儿与母体的物质交换枢纽,对于胎儿在母体内的生长发育发挥了重要的作用。线粒体是生物体内有氧呼吸的重要场所,细胞中90%的能量供应都来源于线粒体内的氧化磷酸化。胎盘中合体滋养层细胞的增殖分化和胎盘血管内皮细胞功能直接与线粒体的有氧呼吸相关。已有大量的研究发现,线粒体与糖尿病、肥胖等代谢性疾病有密切的关联。最近,有研究报道宫内生长受限新生儿与正常新生儿相比,其胎盘线粒体DNA(mtDNA)的拷贝数有明显的升高,但巨大儿的发生是否也有线粒体的参与,是否是由于胎盘中线粒体功能改变引起能量代谢的异常从而引起胎儿过度生长,目前还未见相关研究报道。 目的:通过检测胎盘mtDNA拷贝数、相关调控基因的表达以及线粒体功能指标的变化,探讨其与巨大儿发生的关系,分析巨大儿发生与胎盘线粒体之间的联系,为巨大儿的发生机制提供线索,也为预防和干预巨大儿提供有价值的参考。 方法:⑴连续收集2013年3月至2014年4月于温州医科大学附属育英儿童医院进行常规产前检查,并在该院分娩的单胎足月新生儿及产妇为研究对象。采用病例-对照研究设计,病例组(巨大儿组)为出生体重≥4,000 g的新生儿和产妇,对照组(正常出生体重儿组)为出生体重在2,500-3,999 g的新生儿和产妇,与巨大儿组分娩时间相差3天以内。入选标准:正常妊娠,单胎、足月分娩,糖耐量试验正常并且新生儿没有先天畸形。排除标准为:有妊娠合并症者如糖尿病、高血压、心脏病等;有妊娠并发症者如胎盘异常、先兆子痫等以及新生儿先天畸形者。采用自行编写的调查问卷收集母亲相关信息和新生儿发育状况。⑵胎盘娩出后,立即用无菌无酶的PBS冲洗,进行无菌操作,选取母体面胎盘中心区域约1 cm3的胎盘组织,放入含有3ml的RNAlater(Ambion,Austin,Texas)的无酶冻存管中,4℃冰箱保存过夜,之后放入-80℃冰箱进行长期保存。另外,本研究还收集了2016年4月至2016年5月于温州医科大学附属育英儿童医院进行常规产前检查,并在该院分娩的10例单胎足月新生儿胎盘样品,采集同样选择母体面胎盘中心区域,用于胎盘线粒体功能性指标检测。⑶采用实时荧光定量PCR法(qRT-PCR)检测胎盘组织mtDNA拷贝数,检测mtDNA复制相关的5个基因,即TFAM、PLOGA、PLOGB、Twinkle、MTSSB的表达水平。采用免疫印迹(western bolt)的方法,检测胎盘中细胞色素c蛋白的相对表达量,化学发光和荧光方法检测胎盘组织中ATP的含量和线粒体膜电位。⑷计量资料采用t检验或秩和检验、计数资料采用x2检验比较两组之间的差异;运用Pearson相关或Spearman相关进行相关分析。采用非条件Logistics回归进行巨大儿发生的影响因素分析。所有数据分析应用SPSS14.0统计软件进行。 结果:①基线资料分析共收集巨大儿54例和正常出生体重儿54例,基线资料分析结果显示,巨大儿组男婴比例大于对照组,且差异具有统计学意义(77.78% VS57.41%,x2=5.12 P=0.024)。分娩方式上,巨大儿组中有8例为剖宫产分娩(占14.8%),而正常出生体重儿组均为自然分娩,两组差别有统计学意义(x2=8.64,P=0.003)。巨大儿组的孕周(Z=-2.216,P=0.027)、母亲孕期体重增加量(Z=-2.257,P=0.024)均有意义地高于对照组,但两组孕前BMI和母亲年龄方面未显示统计学差异。②胎盘mtDNA拷贝数采用秩和检验分析两组胎盘mtDNA拷贝数,结果显示,巨大儿组mtDNA拷贝数有意义地低于对照组(Z=-2.141,P=0.032)。进一步进行分层分析显示:在男性胎儿中,巨大儿组的mtDNA拷贝数低于正常组,且差异具有统计学差异(Z=-2.014,P=0.044),在女性胎儿中也显示了同样趋势,但差异未达到有统计学意义。在孕周方面,也显示了mtDNA拷贝数在巨大儿组低于对照组的趋势(<40周层,Z=-1.950,P=0.051)。另外,在母亲年龄≥29岁和孕前BMI≥20.42 kg/m2的母亲中,巨大儿组的胎盘mtDNA拷贝数均表现出有意义地降低(分别为Z=-2.967,P=0.003,Z=-3.526,P<0.001)。在分娩方式方面,由于正常体重胎儿中没有剖宫产分娩,所以本次研究只在自然分娩胎儿中做了比较,结果显示,巨大儿组的mtDNA拷贝数低于正常组的胎儿(Z=-2.362,P=0.018)。为了进一步确定巨大儿发生与mtDNA拷贝数变化之间的关系,以是否为巨大儿作为因变量(是=1,否=0),以基线资料中存在差异的变量和mtDNA拷贝数为自变量,进行多因素Logistic回归分析(由于对照组没有观察到剖宫产者,故该分析在正常分娩方式的个体中进行)。多因素Logistic回归分析结果显示,在调整了胎儿性别、孕周、孕期体重增加等因素后,胎盘mtDNA拷贝数降低仍为巨大儿的危险因素,即较高的胎盘mtDNA拷贝有利于减低胎儿的体重(OR=0.27,95%CI:0.081~0.90,P=0.033),而男性新生儿(OR=5.29,95%CI:1.85~31.40,P=0.005)、孕期体重增加越多(OR=10.36,95%CI:2.55~42.06,P=0.001)、孕周越长(OR=10.28,95%CI:2.42~43.61,P=0.002)和孕妇年龄越大(OR=5.12,95%CI:1.43~18.40,P=0.012)则发生巨大儿的风险越高,即为巨大儿发生的危险因素。③mtDNA复制基因检测为了探索胎盘mtDNA拷贝数变化产生的原因,对作用于mtDNA复制阶段的5个基因进行了mRNA表达水平分析。结果显示,mtDNA复制相关的调控基因表达在巨大儿组和对照组之间的差异未显示有统计学意义。进一步对上述5个基因与mtDNA拷贝数的关系进行相关分析发现,MTSSB在巨大儿组和对照组中都与mtDNA拷贝数存在正相关关系(r=0.290,P=0.034; r=0.353,P=0.009),而其他4个基因则未显示有统计学意义的相关。④线粒体功能初探结果为了进一步探索mtDNA拷贝数的变化是否对线粒体内相关的蛋白的表达和功能产生影响,采用western blot方法对线粒体细胞色素c蛋白的表达量进行定量分析。结果显示,线粒体中细胞色素c的表达量在巨大儿组中呈现低表达的趋势(与观察到的mtDNA拷贝数在巨大儿组中降低相一致),但通过定量分析软件Quantity one对图像信息进行定量转化后显示,巨大儿组的相对表达量为0.296±0.121,对照组的相对表达量为0.382±0.083,两组差异无统计学意义(t=1.172,P=0.286)。进一步检测了胎盘中线粒体膜电位和胎盘组织中ATP的含量,发现两者在两组中差异没有统计学意义,但是巨大儿组中两个指标均表现出较大的变异性。以上结果,提示mtDNA拷贝数的变化可能对线粒体编码蛋白和线粒体功能产生了一定的影响,但其详细机制尚需进一步研究。 结论:⑴巨大儿组胎盘mtDNA的数量低于对照组,并且与其他孕期因素共同影响巨大儿发生,表明线粒体数量变化是巨大儿发生的一个重要因素;⑵mtDNA拷贝数随着孕周增加而降低,提示随胎儿生长、成熟,胎盘的功能逐渐退化;⑶MTSSB无论在巨大儿组还是在正常体重儿组都与mtDNA拷贝数成正相关,提示MTSSB可能是调节mtDNA拷贝数较为敏感的基因;⑷巨大儿组胎盘线粒体细胞色素c的蛋白表达量相比对照组有下降的趋势,且线粒体膜电位和胎盘组织中ATP含量都表现出较大的不稳定性。提示这可能与mtDNA拷贝数的降低有关,胎盘中mtDNA拷贝数减少,可能会引起一系列线粒体功能的改变。