賈曉倩 任夢圓 楊海珊 王斌 張樂 王佳楣 李澤武 劉淑玉 李智文 劉曉紅

近年來，隨著疾病病因研究的不斷深入，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染物可能是多種疾病的重要危險因素[1-2]。錫(Stannum，Sn)是一種廣泛存在于自然界中的重金屬，世界衛(wèi)生組織將其列入具有潛在毒性的物質行列[3]。錫有無機錫和有機錫兩種存在形式，飲食是非職業(yè)人群錫暴露的重要途徑，罐裝食物和海產品被認為分別是無機錫和有機錫的重要來源[4-5]。二者毒性效應有所不同，高暴露于無機錫可能會引起胃腸道功能異常[6]，而有機錫暴露則可能引起機體代謝和神經系統(tǒng)不良反應[7,8]。一項針對中國焦爐工人的研究發(fā)現(xiàn)，尿液中的錫含量與空腹血糖水平升高有關[9]；此外，另一項研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境中的錫暴露與美國成年人的糖尿病發(fā)生顯著相關[10]?？梢?，對于一般人群，糖代謝異常者體內的錫元素水平有所升高，但妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus, GDM)和健康孕婦這一特殊人群體內錫元素水平是否不同尚不明確。本研究旨在描述北京市海淀區(qū)GDM孕婦與健康孕婦頭發(fā)中錫元素的水平，并探討孕婦膳食頻次與體內錫含量之間的關系，為GDM的病因研究以及防治工作提供依據。

對象與方法

一、人群募集

研究對象來源于2017年10月—2018年10月在北京市海淀區(qū)婦幼保健院參加孕期建檔課程的孕婦，符合以下納入標準時被募集：(1)在該院建立了孕期健康檔案，并計劃在該院進行后續(xù)健康管理和分娩；(2)孕周小于20周；(3)同意將孕期常規(guī)檢查剩余血樣和發(fā)樣用于本研究，并填寫知情同意書。原隊列共納入符合標準的研究對象2 731人，其中2 228人提供了頭發(fā)標本。在此隊列的基礎上開展了本次巢式病例對照研究設計。本研究排除標準為：(1)無頭發(fā)標本者；(2)自報有孕前糖尿病史或一級糖尿病家族史者；(3)無孕24 ～ 28周75 g口服糖耐量試驗(oral glucose tolerance test, OGTT)結果者。其中，有符合標準的GDM孕婦354人，按照病例∶對照=1∶1的比例使用隨機數(shù)字法隨機挑選出對照354人，對其標本進行分析。剔除頭發(fā)標本量不足者，最終有335名病例和343名對照完成了標本測定。本研究已通過北京大學生物醫(yī)學倫理委員會批準(批件號：IRB00001052-17028)。

二、方法

1.一般人口學特征及膳食頻次調查：孕婦在孕早期參加孕期建檔課程時，如果符合納入標準，則由經過專業(yè)培訓的工作人員進行知情同意，在簽署知情同意書后通過專門設計的問卷收集一般人口學特征及近一月內的膳食頻次。一般人口學特征包括孕婦年齡、民族、受教育程度、職業(yè)、身高、孕前體重、末次月經日期、孕次等；膳食種類包括近一個月內食用肉類及制品、水產品、新鮮蔬菜、新鮮水果、油炸食品(如薯條、油條、炸雞、炸春卷等)、火上燒烤或熏制食品(如烤肉串、臘肉等)、腌制食品(如咸菜、松花蛋、咸魚、泡菜等)、甜點、碳酸飲料(可樂、汽水等)以及飲用水類型(自來水、純凈水和其它)。頻率為“未食用”“<1次/周”“次/周”。最終，根據各食物實際食用情況，將肉類及制品、水產品、油炸食品、火上燒烤或熏制食品、腌制食品、甜點以及碳酸飲料分為不食用(<1次/周)和食用(≥1次/周)組，將新鮮蔬菜和水果的食用頻率分為每周≤5次和每周≥6次。孕婦身體質量指數(shù)(body mass index, BMI)使用孕前體重(kg)/身高(m)2進行計算，并按照是否超過正常體重標準分為BMI≥24 kg/m2組和BMI <24 kg/m2組。

2.OGTT檢查：孕婦于孕24～28周在該院進行常規(guī)75g-OGTT來確定是否患有GDM，采用國際糖尿病與妊娠研究協(xié)會及美國糖尿病協(xié)會推薦的診斷標準[11-12]進行判定：即空腹血糖≥5.1 mmol/L,或服糖后1 h血糖≥10 mmol/L，或服糖后2 h血糖≥8.5 mmol/L，即被診斷為患有GDM。

3.頭發(fā)標本采集及金屬含量測定：在孕婦招募時，征得本人同意并簽署知情同意書后，由接受過專業(yè)培訓的調查員使用不銹鋼剪刀，從其腦后枕部貼近頭皮處，剪取適量發(fā)樣，固定發(fā)根，裝入聚乙烯自封袋中，并標記孕婦姓名與病歷號，完成頭發(fā)樣本采集。保存于-80 ℃低溫冰箱中，直至使用時才可取出。將發(fā)樣從發(fā)根處剪取24 cm(不足24 cm者全部剪取并記錄實際長度)，剪碎、清洗、凍干、研磨并充分混勻后，取60 mg發(fā)樣用0.6 mL濃硝酸于100 ℃硝化1 h，加入5.4mL超純水稀釋10倍，混勻。采用電感耦合-等離子體質譜儀(ICP-MS，型號Nexion350x：德國PerkinElmer公司)進行錫元素的測定。霧化氣流：0.82 L/min，輔助氣流：1.2 L/min，等離子體氣流量：18.0 L/min，射頻發(fā)生器功率：1 250 W，駐留時間：50 ms，掃描模式：峰跳躍模式。

4.統(tǒng)計分析：使用SAS Studio University Edition?完成。使用Pearson卡方檢驗和Kruskal-Wallis檢驗(受教育程度)比較病例和對照組一般人口學特征是否有差異。由于錫元素濃度不服從正態(tài)分布，因此使用中位數(shù)(四分位間距)描述元素分布，使用Mann-Whitney U檢驗和Kruskal-Wallis檢驗比較不同人群錫元素暴露水平差異。按照該人群錫濃度的中位數(shù)分為高暴露組和低暴露組，使用二元Logistic回歸，調整孕婦年齡、孕前BMI、是否患有GDM以及頭發(fā)長度后，計算膳食頻次與錫元素暴露之間的關系。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

一、人口學特征

本研究共有335名GDM病例和343名對照進行元素測定并最終納入分析。GDM病例組的超重比例(28.1%)高于對照組(17.0%)，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.01)；病例組的頭發(fā)錫含量(中位數(shù)為0.17 μg/g)高于對照組(中位數(shù)為0.14 μg/g)，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。兩組孕婦的年齡、民族、職業(yè)、受教育程度以及產次差異均無統(tǒng)計學意義。見表1。

表1 GDM病例組與對照組的基本人口學特征比較 [例(%)]Table 1 Characteristics of pregnant women in GDM group and control group [n(%)]

二、病例與對照組內各人群錫元素暴露水平比較

35歲以下孕婦頭發(fā)中的錫濃度在病例組高于對照組(0.17和0.14 μg/g)，且均高于35歲以上組(0.14和0.13 μg/g)；超重組孕婦發(fā)錫濃度在病例組高于對照組(0.17和0.16 μg/g)，且略高于未超重組(0.17和0.13 μg/g)；從事工商服務業(yè)、公共職務和其它職業(yè)的孕婦病例組發(fā)錫濃度高于對照組(0.19和0.15 μg/g，0.15和0.13 μg/g，0.18和0.15 μg/g)；各學歷水平組孕婦發(fā)錫濃度病例組也均高于對照組(0.15和0.14 μg/g，0.17和0.14 μg/g，0.17和0.13 μg/g)；此外，經產婦病例組發(fā)錫濃度高于對照組(0.21和0.15 μg/g)，且均高于初產婦組(0.16和0.14 μg/g)?？傮w來看，病例組的發(fā)錫含量高于對照組，但以上差異均無統(tǒng)計學意義。具體結果見表2。

表2 GDM病例組與對照組內不同特征孕婦錫元素水平(μg/g)Table 2 Concentration of Sn in pregnant women with different characteristics in the GDM and control group(μg/g)

三、頭發(fā)錫元素濃度與膳食頻次之間的關系

根據該孕婦人群頭發(fā)中錫元素的中位數(shù)(0.15 μg/g)，將孕婦分為高暴露組和低暴露組，表3展示了孕婦膳食頻次和錫暴露之間的關系。調整孕婦年齡、孕前BMI、是否患有GDM以及頭發(fā)長度之后，結果顯示食用油炸食品是錫高暴露的危險因素(OR=1.53, 95%CI: 1.04 ～ 2.27)，肉類及制品、水產品、新鮮蔬菜、新鮮水果、火上燒烤或熏制食品、腌制食品、甜點和碳酸飲料的食用與錫暴露未發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)計學意義的關聯(lián)。

表3 孕婦頭發(fā)中錫水平與膳食頻次的關系Table 3 Relationship between Sn in pregnant women′s hair and dietary frequency

討 論

本研究基于原隊列人群進行巢式病例對照設計，測定GDM病例組與對照組孕婦頭發(fā)中錫元素的暴露水平，并探討孕婦飲食習慣與錫元素暴露之間的關系。本研究發(fā)現(xiàn)，GDM病例組的發(fā)錫含量高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義。在病例組和對照組中，不同年齡、孕前BMI、民族、職業(yè)、受教育程度以及不同產次孕婦頭發(fā)中的錫元素濃度均無明顯差異。孕婦頭發(fā)中錫濃度升高與食用油炸食品顯著相關，而與食用肉類及制品、水產品、新鮮蔬菜、新鮮水果、火上燒烤或熏制食品、腌制食品、甜點和碳酸飲料無關。

本研究對GDM孕婦與健康孕婦頭發(fā)中錫的長期暴露情況進行測定，結果顯示病例組的暴露水平顯著高于對照組，提示錫暴露可能是GDM的危險因素之一。既往少有研究報道錫與GDM的關聯(lián)，但Liu等人[10]的研究發(fā)現(xiàn)錫暴露與美國成年人的糖尿病發(fā)生顯著相關，且有研究發(fā)現(xiàn)錫可以引起胰島β細胞功能障礙[13]，抑制胰島素釋放[14]。為進一步研究錫與GDM的關聯(lián)提供了理論依據。

對照組(健康)孕婦頭發(fā)中錫元素的含量為0.14 μg/g，遠低于周珊珊等研究[15]中報道的內蒙古興和縣育齡婦女頭發(fā)中的錫含量2.35～2.62 μg/g，略低于陳小紅等[16]報道的福建省分娩心臟健康胎兒孕婦的發(fā)錫含量0.163 μg/g。這可能與各地人群的生活環(huán)境、飲食習慣等的差異有關，說明北京市海淀區(qū)的孕婦暴露水平較低。另外，周珊珊等[15]的研究認為產次越多的孕婦頭發(fā)中錫的含量越低，但本研究人群中初產婦與經產婦發(fā)錫暴露水平差異無統(tǒng)計學意義。

錫在自然界中廣泛存在，與人們的生活息息相關。無機錫被廣泛應用于罐頭食品、罐裝飲料等外包裝的保護層中[17]，有機錫是聚氯乙烯塑料中廣泛應用的熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑的添加劑[18-19]。李敏等的研究[20]對北京市2017年市售罐頭進行檢測，發(fā)現(xiàn)金屬罐裝罐頭中錫含量較高，長期食用具有一定風險。本研究未收集金屬罐裝食品與飲料的食用情況，但分析中未發(fā)現(xiàn)食用腌制食品和飲用碳酸飲料(可能為金屬罐裝)與孕婦頭發(fā)中錫元素含量相關，且上述李敏等人的研究中發(fā)現(xiàn)金屬包裝罐頭食品中的錫(30 mg/kg)高于非金屬包裝罐頭食品(<1 mg/kg)，但遠低于食品中污染物限量國家標準(250 mg/kg)，因此尚無大的食用風險[20]。此外，結果顯示食用油炸食品可以顯著增加孕婦體內錫的暴露水平，推測可能與油炸過程中金屬容器和餐具中的錫溶出有關。

本研究具有以下優(yōu)勢：首先，GDM組和對照組孕婦來源于同一隊列，兩組孕婦基本特征相似，均衡可比；其次，頭發(fā)樣品為無創(chuàng)收集，孕婦配合度高，按照頭發(fā)約為1 cm/月的生長速度，本研究大部分使用24 cm頭發(fā)，可以代表過去兩年的長期內暴露水平，穩(wěn)定統(tǒng)一。本研究也存在以下不足：首先，僅對挑選出的GDM病例和對照人群進行了元素測定，未對全部人群進行測定，但對照是從健康孕婦中隨機挑選所得，故能在一定程度上代表北京市海淀區(qū)健康孕婦的暴露水平；其次，本研究未收集當?shù)氐目諝馕廴厩闆r，因此無法探討空氣暴露狀況對頭發(fā)中錫元素的影響；此外，使用問卷對孕婦近一個月內的膳食頻次進行收集，使用24 cm頭發(fā)標本測定的錫元素的長期暴露水平，二者在時間上不完全匹配，但本研究作為一個探索性研究，假設該人群的生活條件較為穩(wěn)定，最近一個月的暴露情況易于回憶，因此，通過使用此相關分析篩查可能的暴露來源。

綜上，北京市海淀區(qū)孕婦頭發(fā)中錫暴露水平較低，GDM組的暴露水平高于對照組，且食用油炸食品是錫暴露的危險因素，未發(fā)現(xiàn)其他膳食攝入頻次影響孕婦頭發(fā)中錫的暴露水平。提示孕婦從孕早期開始便可以通過降低油炸食品的攝入頻次，減少錫的暴露水平，從而進一步降低GDM的發(fā)生風險。錫與GDM關系及其致病機制有待進一步的研究。