必需微量金属元素的胎盘传输效能及影响因素分析

王燕侠，刘 倩，毛宝宏，刘 青，刘婧婷，李亚梅

(甘肃省妇幼保健院科研中心，甘肃 兰州 730050)

锌(zinc，Zn)、硒(selenium，Se)、铜(copper，Cu)、钼(molybdenum，Mo)、铬(chromium，Cr)、钴(cobalt，Co)、铁(iron，Fe)、碘(iodine，I)是8种人体必需微量金属元素，是人体生理活性物质和有机结构中的必需成分，该类元素主要通过食物摄入[1]；与非孕期妇女不同，妊娠妇女生理状态及代谢有较大的改变，必需微量元素对胚胎生长发育和母体代谢活动均有重要作用[2]。胎盘是保护胚胎和胎儿免受危害的屏障，通过采集母血及脐血并进行全血微量元素分析，是深入了解胎盘传输效能、母儿代谢和营养互换的必要手段。

胎盘传输效能(placental transfer efficiency，PTE)又被称为胎盘通透性，是产前金属元素暴露水平风险评估指标，通过某元素脐血浓度/母血浓度的比值获得，以前主要用于环境健康研究[3-5]。本研究依托于兰州地区2012年前瞻性出生队列研究，分析母血及新生儿脐血中锌、铁、铜、硒、钼、铬和钴水平，利用产时母胎PTE评价母胎必需微量金属元素营养传递状况，以期为预防母婴不良妊娠结局及母胎界面营养素失衡提供基础科学依据。

1资料与方法

1.1资料来源及收集方法

研究对象资料信息及生物样本均来源于2012—2014年在甘肃省妇幼保健院成功建立的“兰州地区出生队列研究项目”，该队列既往通过“孕妇健康调查问卷”(包括一般人口学特征、婚育史、个人生活习惯、环境状况等)对1万名孕妇于孕期开展流行病学调查，随访记录妊娠结局，产时采集住院分娩孕妇外周静脉血样本和新生儿脐带血样本，使用不含微量元素的注射器并转移到肝素涂层中通过反转管混合抗凝管，所有样本分装于冻存管后规范冻存于-80℃深低温冰箱(DW86L626，海尔)，保存在医院科研中心生物样本库。项目经甘肃省妇幼保健院伦理委员会批准实施，所有调查对象均签署知情同意书。

本研究依托于队列研究，调取了孕妇的一般人口学特征、产时情况、分娩结局等记录信息以探讨胎盘传输效能及其影响因素。

1.2必需微量金属元素检测

2020年10月至2021年4月，在生物样本库系统抽样随机选择出院确诊为正常妊娠，无任何基础疾病、妊娠合并症及并发症，单胎且足月、产时无异常状况的母外周静脉血及脐血全血生物样本各100对，冷链运输至中国科学院兰州化学物理研究所采用电感耦合等离子质谱系统(inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS，Thermo Scientifici CAPRQ，美国赛默飞公司)进行金属元素检测[6]，检测前样本经BHW-09A型微波消解仪(上海博通化学科技有限公司)处理，精确量取200μL全血样品放入四氟内胆中，加入1mL 68%优级纯硝酸经过酸纯化仪纯化后摇匀，密闭入175℃烘箱保持6～8h，冷却后将提取液转移至10mL试管中，用去离子水稀释至10mL摇匀后等待上机测定，将200μL去离子水按照与血液相同的方法处理后所得为空白溶液。

PTE计算[3-5]：个体PTE=脐带全血个体金属元素浓度(μg/L)对应的母体血全血金属元素浓度(μg/L)。

1.3统计学方法

2结果

2.1母全血和脐血中锌、铁、铜、硒、钼、铬、钴浓度检测情况

母血的血锌、铜浓度高于脐血，差异有统计学意义(t值分别为80.30、66.64，P<0.05)；母血的血硒、铬中值浓度均低于脐血，差异有统计学意义(Z值分别为-5.44、-4.66，P<0.05)。139份母血钴的中值浓度为0.85μg/L，而对应的样本脐血钴浓度检测值低于下限；160例母血和脐血的钼浓度检测值均低于下限，见表1。

表1 母血和脐血中锌、铁、铜、硒、钼、铬、钴浓度(μg/L)

2.2母血和脐血中必需微量金属元素PTE分析

个体间母血和脐血中必需微量金属元素PTE值差异大。血锌、铁、铜、硒、铬元素的PTE(中值)分别为0.35、1.40、0.50、1.27、1.47，血锌、铜元素PTE低(<1)，而血铁、硒、铬元素PTE高(>1)，见表2。

表2 母血和脐血中必需微量元素PTE分析表

2.3血锌、铁、铜、硒、铬元素PTE影响因素分析

因血中钼和钴元素低于检测下限值较多，故仅就产时因素对血锌、铁、铜、硒、铬元素PTE的影响进行了分析，结果发现分娩时孕妇体重指数(body mass index，BMI)、分娩方式、是否使用了缩宫素、羊水颜色、羊水量及胎盘重量、胎盘娩出方式等因素与血锌、铁、铜、硒、铬元素PTE无关，是否存在胎膜早破与血锌、铁、铜、铬元素PTE无关，但与血硒的PTE有关(Z=-3.12，P<0.05)，见表3。

表3 必需微量金属元素PTE的影响因素分析

续表

3讨论

随着孕程进展，妊娠妇女通过胎盘转运供给胎儿生长发育所需营养，胎盘作为母胎循环的界面，可调节必需金属微量元素等营养物质的运输，也阻止重金属等有毒物质传递给胎儿[7]。然而，由于胎儿器官的快速发育，比成人有更高的吸收需求，加之免疫系统发育不成熟，胎盘对各类物质的吸收和阻断效能是值得深入探讨的重要问题[8]。另一方面，在胎盘发挥传输和屏障作用的过程中，必需金属微量元素间的吸收也存在协同或抑制作用，如改善孕妇的铜和硒营养状况，可能会增强胎盘对镉的屏障作用等[9]。产时必需金属微量元素在母、胎血中的浓度差异能够说明PTE及相互作用，故此，本研究通过对6种必需金属微量元素的PTE及影响因素评价，希望为母胎营养等相关研究提供科学依据。

3.1必需金属微量元素检测浓度及PTE水平探讨

Chen等[10]报道，红细胞比血浆更能反映某些微量元素从母亲到胎儿的胎盘转移，本研究也采用全血而非血浆样本进行必需微量金属元素检测，具有一定的科学性和可靠性。本研究共测试194对母血和脐血样本，母外周全血和脐带血的锌、铁、铜、硒、铬检出率达100%，部分血样钴和钼检测值低于下限值导致血钴检出率为71.60%，而血钼中检出率仅17.50%。其中，母血与脐血血锌浓度均值分别为4 809.27μg/L和1 713.27μg/L，母血与脐血血铁浓度均值分别为317 811.07μg/L和436 418.53μg/L，母血与脐血血铜浓度均值分别为1 063.45μg/L和535.69μg/L。母血锌、铜浓度均高于脐带血(P<0.05)，母血铁浓度比脐血低，与既往文献报道“孕妇血清中铁浓度低于脐带血”一致[11]。研究还发现，母全血的硒、铬中值浓度均低于脐血。母血与脐血的硒、铬浓度差异也有统计学意义(P<0.05)。血钼和钴因低于检测限低限值较多无法统计中值浓度，上述检测结果与既往文献报道数据结果一致[9]。本文使用PTE作为产前金属元素暴露水平风险评估指标，结果发现，血锌、铁、铜、硒、铬元素PTE(中值)分别为0.35、1.40、0.50、1.27、1.47，血锌、铜元素PTE低(<1)，而血铁、硒、铬元素PTE高(>1)。血铁、硒、铬存在高度的母体-胎儿转移，提示胎盘对血铁、硒、铬的保护作用有限，血铁、铬胎盘屏障作用较其他元素差，母婴转移可能也是早期生命中铁、硒和铬暴露的主要来源，Horan等人[12]的研究显示，脐带血中的硒水平高于孕妇，血硒检测结果与Chen等[10]报道的“硒的母婴转移是早期生命中硒暴露的主要来源”结论也一致，应多关注这3种必需微量元素的日均摄入量的问题，以防止摄入过量导致的危害效应。卢婍等[5]研究报道硒的PTE为0.91，而本研究硒PTE为1.27，不排除个体间检测值离散度差异较大的原因。未来的研究需要进一步扩大样本量进行深入研究。

3.2必需金属微量元素PTE的影响因素探讨

胎盘是母胎物质交换、传输和屏障的关键枢纽，对于孕晚期母体因素、羊水量及性状、产时状况是否会影响PTE鲜有相关文献报道，本项目也进行了一定的分析，结果显示，分娩时孕妇BMI、分娩方式、是否使用了缩宫素、是否胎膜早破、羊水颜色、羊水量及胎盘重量、胎盘娩出方式等因素与血锌、铁、铜、铬元素经胎盘转移效率(transplacental transfer efficiencies，TTEs)均无关(P>0.05)，仅胎膜早破因素与血硒PTE有关。可见，PTE受机体内环境及产时因素影响不显著，当然，考虑到样本量较小、地理环境差别、生活习惯、饮食、空气、季节等诸多因素，该结论的严谨和可靠性仍需要进一步的深入研究。

总之，锌、铁、硒、铜、钼、铬、钴和碘是人体必需微量金属元素，母体体内微量金属元素的缺乏和过量都会影响妊娠结局，孕妇体内必需微量金属元素水平增高或降低都与多种妊娠合并症风险增加有关系，并对子代发育产生负面影响[3]。了解胎盘传输功能及其影响因素有助于为促进母婴安全提供有效保障，母体必需微量元素向胎儿的有效转换是需要继续深入探讨的话题，期待更为深入和大样本、多中心的研究结果诞生，以期为生殖健康促进提供更精准的预防方向。