孕期多环芳烃暴露对子代脑源性神经营养因子影响
夏海达·阿勒木江, 尔西丁·买买提, 鲁英     
新疆医科大学公共卫生学院
摘要: 目的 本研究通过对多环芳烃(PAHs)暴露的产妇进行新生儿脑源性神经营养因子(BDNF)、芳香烃受体(Ahr)和孕妇Ahr浓度的检测,比较孕早期、孕中晚期及孕早中晚全期产妇PAHs暴露对子代BDNF的影响。方法 选取孕早期、孕中晚期及孕全期PAHs暴露的产妇115名,采用酶联免疫吸附法(ELISA)对新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度进行检测,并对三组实验室检查结果分别两两进行统计学分析。结果 孕早期与孕中晚期PAHs暴露两组新生儿BDNF和产妇Ahr浓度相比较无统计学差异(Z分别为-1.799和-1.360,P>0.05),新生儿Ahr相比较有统计学差异(Z=-3.052,P < 0.01)。孕早期与孕全期PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度相比较有统计学差异(Z分别为-3.300、-3.614和-1.360,P < 0.01)。孕中晚期与孕全期PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度相比较无统计学差异(Z分别为-0.800、-0.540和-0.485,P>0.05)。新生儿BDNF水平与新生儿Ahr、产妇Ahr的相关性分析结果显示无统计学意义(rs分别为-0.013和-0.062,P>0.05)。结论 孕早期PAHs暴露对新生儿BDNF的影响较大;PAHs暴露的产妇及新生儿在孕早期更容易吸收PAHs。
关键词: 孕期    多环芳烃    脑源性神经营养因子    
Effects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Exposure during Pregnancy on Progeny Brain-derived Neurotrophic Factors
ALEMUJIANG Xiahaida, MAIMAITI Erxiding, LU Ying
Abstract: Objectives This study was performed to detect the brain-derived neurotrophic factor(BDNF) and aromatic hydrocarbon receptor (Ahr) levels of neonates and Ahr levels of pregnant women with PAHs exposure during pregnancy, and to compare the effects of maternal PAHs exposure on the offspring of BDNF in the early pregnancy, middle, late and whole pregnancies. Methods 115 parturients with PAHs exposure during early, middle, late and whole pregnancies were selected. enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA) method was used to detect the concentrations of Ahr and BDNF of neonatesas well as Ahr of parturients. Three groups of test result were statistically analyzed in pairs. Results There was no significant difference (Z values were -1.799 and -1.360, vespectively, P>0.05) in BDNF of neonates and Ahr of parturient between the early, middle and late pregnancy exposures to the PAHs. There were statistically significant differences (Z=-3.052, P < 0.01) in Ahr of neonates. There were statistically significant differences (Z values were -3.300, -3.614 and -1.360, respectively, P < 0.01) in BDNF and Ahr of neonates and Ahr of parturients between the early, middle and late pregnancies. There were no statistically significant differences (Z values were -0.800, -0.540 and -0.485, respectively P>0.05) in BDNF and Ahr of neonates and Ahr of parturients between the middle, late and whole pregnancies. The correlation analysis between BDNF and Ahr of neonates or between BDNF of neonates and Ahr of parturients showed no statistical significance (rs=-0.013, -0.062, P>0.05). Conclusions The effect of PAHs exposure on BDNF of neonates in early pregnancy is greater. PAHs exposed parturients and neonates more easily absorbed PAHs in the early pregnancy.
Key words: pregnancy    polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)    brain-derived neurotrophic factor    

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,是重要的环境和食品污染物。人体暴露PAHs通常通过监测其体内代谢产物1-羟基芘(1-OH-P)进行评估。芳香烃受体(Ahr)是一种配体激活转录因子,与PAH结合后被激活,可介导PAHs类化合物的毒性反应(包括致癌性),参与信号转导、细胞分化、细胞凋亡等过程。研究表明孕期接触PAHs可以使新生儿行为能力降低[1],脑源性神经营养因子(brain-derivedneurotrophic factor, BDNF)可以作为反映孕期PAHs暴露对新生儿神经行为发育造成影响的特定生物标志。本研究将PAHs暴露的孕妇分为孕早期暴露、孕中晚期暴露或孕早期及中晚期均有暴露三组,共115例,通过检测新生儿BDNF的浓度及母体与子代的Ahr的浓度,探讨PAHs暴露对子代BDNF的影响。

1 内容与方法 1.1 研究对象

选择乌鲁木齐市某医院中115名在孕早期(从末次月经时间,进而推算出孕期开始时间,孕12周为孕早期)、孕中晚期(孕中期到孕晚期,孕12周~28周为孕中期)或怀孕全期(从末次月经开始到28周及其)PAHs暴露的孕妇,所有入选对象均为签署知情同意书的产妇。研究对象的入选原则如下:年龄纳入标准为>18岁及≤45岁之间;在当地居住1 a以上;本人不吸烟、不饮酒;无现患急、慢性疾病;无家族遗传病史;孕期内未服用人工流产药物。

1.2 问卷调查

问卷调查是在一对一的访谈中进行的,调查人员都接受了培训。问卷调查内容包括:孕产妇的一般条件(年龄,教育),和与多环芳烃接触有关的生活和环境条件(家庭取暖方式、被动吸烟、怀孕期间住房是否近期装修、烧烤油炸类食品的食用、做饭工具、马路交通时间等)。

1.3 生物样品采集

由专职护士收集产妇静脉血5 mL和胎儿脐带血10 mL于紫帽EDTA抗凝真空采血管中,共计115组样品。样品采集后30 min内3 500 rpm离心5 min,取上清。用微量移液器移入EP管中,保存于-80 ℃备用。所有样品均明确标明调查对象的编号、姓名、采样日期。

1.4 实验过程

1.4.1 实验原理

BDNF实验原理:试剂盒采用双抗体夹心ELISA法。用抗人BDNF抗体包被于酶标板上,实验时样品或标准品中的BDNF会与包被抗体结合,游离的成分被洗去。加入辣根过氧化物酶标记的抗人BDNF抗体。抗人BDNF抗体与结合在包被抗体上的BDNF结合,游离的成分被洗去。加入显色底物,显色底物在辣根过氧化物酶的催化下呈现蓝色,加终止液后变成黄色。用酶标仪检测OD值,BDNF浓度与OD值之间呈正比,通过绘制标准曲线计算出样品中BDNF的浓度。

Ahr检测原理:采用ELISA法检测,同BDNF实验原理。

1.4.2 实验材料

全自动生化分析仪(罗氏cobas701),BDNF、Ahr检测试剂盒,高精度移液器,EDTA真空抗凝采血管,EP管等。

1.4.3 实验方法

① 取足够数量的酶标包被板,固定于框架上,分别设置标准品孔、待测样本孔和空白对照孔。②37℃水浴锅或恒温箱温育30 min后洗板。③每孔加入酶标工作液50 μL,空白对照孔不加。再37 ℃温育30 min后洗板。④加入显色剂,37 ℃避光显色15 min。⑤取出酶标板,每孔加终止液50 μL,终止反应。⑥以空白孔调零,在终止后15 min内,测量各孔的OD值。⑦根据标准品的浓度及对应的OD值,计算出标准曲线的直线回归方程,再根据样本的OD值,在回归方程上计算出对应的样品浓度。

1.5 质量控制

所有血液样品的采集均由专业护士严格按规定进行操作,所有标本储存及实验室检测均严格按规定进行操作。

1.6 统计分析

利用SPSS 17.0统计软件进行数据的管理和分析。由于本研究BDNF与Ahr浓度均不满足正态性与方差齐性,故数据结果用M(QL-QU)表示,差异性检验用秩和检验,因数据不符合正态性,相关分析采用Spearman分析,检验水准α=0.05。

2 结果 2.1 孕妇体内PAHs负荷水平

本研究中,115例孕妇尿样符合检测条件,检出率为85.2%(98/115)。检出浓度中位数(M)为0.30 μ mol/mol Cr,四分位数间距(IQR)为(0.16~0.51) μmol/mol Cr。有74.4%(73/98)的母亲尿样1- OHP含量高于一般居民尿中1-OHP的生物暴露限值(0.11 μ mol/mol Cr),同时4.3%(43/98)的母亲尿样1-OHPy含量高于焦炉工人生物暴露限值(1.90 μmol/mol Cr),这表明研究人群中PAHs的暴露水平通常较高。

2.2 不同暴露因素孕妇体内1-羟基芘浓度的比较(μmol/mol Cr)

怀孕期间在文化程度、怀孕期间取暖方式、怀孕期间被动吸烟、怀孕期间是否住近期装修的房子、怀孕期间食用烧烤油炸类食品、孕期在马路附近交通时间对孕妇体内尿中1-羟基芘的浓度影响均无明显统计学差异。怀孕期间做饭工具对孕妇体内尿中1-羟基芘的浓度影响是有统计学差异(P < 0.05)(表 2)。

表 1 不同影响因素对孕妇体内尿中1-羟基芘浓度比较
因素分组人数/人1-羟基芘浓度/(μmol/mol Cr)P
中位数P25~P75
孕妇年龄/岁<30770.310.16~0.600.32
≥30380.220.13~0.62
孕妇文化程度未上学11.291.29~1.290.25
小学12.202.20~2.20
中学260.430.24~0.58
大专或大学870.340.22~0.54
怀孕期间取暖方式暖气1090.290.17~0.520.15
炉子40.320.25~0.40
电力20.390.36~0.42
怀孕期间被动吸烟650.470.25~0.320.10
500.380.30~0.36
孕期住房是否近期装修130.300.24~0.400.12
1020.320.26~0.38
孕期是否食用烧烤油炸类食品270.330.21~0.390.16
880.280.20~0.32
孕期做饭工具电磁炉50.310.12~0.480.02
煤气1090.290.89~0.29
煤球10.780.78~0.78
孕期在马路交通时间/h1 h以内520.210.22~0.370.20
(1~2) h470.230.24~0.32
2 h以上160.300.34~0.42

表 2 孕早期、中晚期及早中晚期产妇PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度的比较 M(QL-QU) (单位:ng/mL)
检查项目孕早期
n=47
孕中晚期
n=19
孕早中晚期
n=49
新生儿BDNF0.053(0.045~0.074)0.069(0.053~0.096)0.070(0.055~0.111)
新生儿Ahr0.162(0.092~0.369)0.076(0.058~0.137)0.096(0.069~0.135)
产妇Ahr0.247(0.131~0.688)0.195(0.071~0.372)0.141(0.086~0.275)

2.3 孕早期与孕中晚期产妇PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度的比较

采用秩和检验对孕早期与孕中晚期PAHs暴露两组新生儿BDNF和产妇Ahr浓度相比较无统计学差异(Z分别为-1.799和-1.360,P>0.05),两组新生儿Ahr相比较有统计学差异(Z=-3.052,P < 0.01)(表 2)。

2.4 孕早期与孕全期产妇PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度的比较

孕早期与孕全期PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度相比较有统计学差异(Z分别为-3.300、-3.614和-1.360,P < 0.01)(表 2)。

2.5 孕中晚期与孕全期产妇PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度的比较

孕中晚期与孕全期PAHs暴露两组新生儿BDNF、Ahr和产妇Ahr浓度相比较无统计学差异(Z分别为-0.800、-0.540和-0.485,P>0.05)(表 2)。

2.6 新生儿BDNF水平与新生儿Ahr、产妇Ahr的相关性分析

新生儿BDNF水平与新生儿Ahr、产妇Ahr的相关性分析结果显示无统计学意义(rs分别为-0.013和-0.062,P值分别为0.891和0.507)。

3 讨论 3.1 孕妇PAHs暴露与新生儿BDNF的关系

BDNF对周围和中枢神经元有广泛的作用,对多种中枢神经系统退行性疾病及急性损伤具有治疗潜能[2]。针对新生儿相关方面,BDNF对新生儿的神经发育、出生体重等方面有重要的作用。一方面,缺血缺氧性脑病是围生期新生儿常见的危急重症,且在存活者中神经系统后遗症的发生率也比较高,一直以来都受到研究学者的广泛关注,而BDNF对新生儿缺血缺氧性脑病具有保护机制[3]。另一方面,出生体重与小儿肥胖密切相关,高出生体重是小儿肥胖的重要因素之一。BDNF与体重、体重指数呈负相关趋势[4]。如果新生儿血BDNF过低,会影响小儿神经系统的发育,而且对儿童的出生体重甚至小儿的肥胖造成一定的影响。

本研究可见,仅孕早期PAHs暴露的产妇较孕全期PAHs暴露的产妇新生儿BDNF浓度低,可能原因为乌鲁木齐供暖时间为当年12月—次年3月,共四个月,供暖期为孕妇PAHs暴露时期。孕早期指怀孕初期的三个月,仅孕早期PAHs暴露的产妇组大部分孕妇为孕早期三个月时间均有暴露,而孕全期暴露组产妇大多为孕早期只暴露一个月或两个月,此次研究说明,孕早期PAHs暴露对新生儿BDNF的影响较大。孕早期为胎儿神经管发育成熟的关键时期,BDNF对神经系统的发育起到至关重要的作用,孕早期产妇PAHs暴露时间长,使得新生儿BDNF浓度降低,可能会对儿童的智力、发育指数、神经行为能力等造成一定影响。在美国哥伦比亚大学对波兰孕妇接触PAHs的研究中,发现孕期PAHs暴露与5岁儿童的智力下降有关[5];在对纽约孕妇的研究中,发现孕期高度暴露PAHs, 与3岁儿童的智力发育指数下降有关[6, 7]。孕妇PAHs暴露与乌鲁木齐供暖是密不可分的,2011年的数据分析发现乌市大气环境最大容量为全年烟尘4万t、二氧化硫6.7万t、氮氧化物13万t,而2011年,乌市向大气中实际排放烟尘5.5万t、二氧化硫12万t、氮氧化物15万t。其中,仅燃煤供热排放的污染物就超出了环境承载能力[8]。2012年乌市实行煤改气工程,大气质量有了一定的改善,但PAHs的污染仍较严重,有待进一步改进,降低污染。

3.2 孕妇PAHs暴露与新生儿Ahr、产妇Ahr的关系

本研究结果显示,仅孕早期PAHs暴露的产妇较孕中晚期及孕全期PAHs暴露的产妇新生儿Ahr浓度高;仅孕早期PAHs暴露的产妇较孕全期PAHs暴露的产妇本身Ahr浓度高。说明PAHs暴露的产妇及新生儿在孕早期更容易吸收PAHs, 进而使产妇与新生儿体内Ahr浓度升高。PAHs与Ahr对人体均具有致癌作用[9],Ahr参与许多信号转导途径,在调控细胞增殖、分化和凋亡方面起着重要作用,而这些过程与肿瘤的发生、发展相关,并最终导致恶性肿瘤的形成[10]。孕妇在孕早期更易吸收PAHs进而使Ahr浓度升高,更进一步加重了PAHs与Ahr二者对于孕妇的致癌性。

本研究通过将PAHs暴露的孕妇分为孕早期、孕中晚期或孕全期暴露三组,并对新生儿BDNF的浓度及母体与子代的Ahr的浓度进行检测,探讨PAHs暴露对子代BDNF的影响。由此可得出的结论为,孕早期PAHs暴露对新生儿BDNF的影响较大;PAHs暴露的产妇及新生儿在孕早期更容易吸收PAHs, 进而使产妇与新生儿体内Ahr浓度升高。本研究也有一定的局限性,样本量小,研究对象局限于一家医院,没有对多家医院均进行采样,缺乏基因相关数据,不能分析基因和环境交互作用,如能进一步从基因角度探索,结合基因和环境的交互研究,能更加的体现研究结果。如今后条件允许,进行前瞻性的队列研究,得出的结果结论则更有参考价值。

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