叶酸属B族维生素，是DNA和RNA合成过程中所需的重要物质，为一碳代谢的重要甲基供体。叶酸参与体内所有的生化代谢过程，参与人体内许多重要物质如蛋白质、脱氧核糖核酸、血红蛋白的合成及磷脂代调十，在细胞生长、分化、修复和宿主防御等方面起着重要作用。国内外学者对其在生殖领域的作用进行了大量的研究，围孕期增补叶酸可有效降低胎儿发生神经管畸形(neuraltube defects，NTD)、心脏缺陷等多种出生缺陷的危险，也可有效降低妊娠相关疾病的风险。

 

1 叶酸的代谢及作用机制

 

1.1  叶酸在体内的代谢   叶酸广泛存在于动植物中，以水果、蔬菜及肉类中含量较高。叶酸普通成人日需要量50～100 g，但妊娠及哺乳期妇女因胎儿发育需求日需要量可达400～500 Ixg。叶酸的吸收主要在小肠上段，十二指肠及空肠上皮黏膜细胞含叶酸还原酶(二氢叶酸还原酶)，在该酶的作用下叶酸甲基化生成二氢叶酸，再甲基化后生成叶酸的活性型四氢叶酸(FH4)。FH4是体内一碳单位转移酶的辅酶，其分子内部10-N和5-N两个氮原子能携带一碳单位生成亚四氢叶酸，通过亚甲基四氢叶酸还原酶(MTFHR)的作用合成5-甲基四氢叶酸。5-甲基四氢叶酸在甲硫氨酸合酶(MTR)催化下，可与同型半胱氨酸反应，5-甲基四氢叶酸脱甲基成FH4，而同型半胱氨酸甲基化生成甲硫氨酸，完成1次FH4的循环。对于妊娠妇女，血液透析和某些药物如口服避孕药、抗惊厥药物及化疗药甲氨蝶呤等均能干扰叶酸的吸收与代谢，引起叶酸缺乏而出现相应症状。

 

1.2  叶酸与细胞分裂及细胞分化   四氢叶酸通过携带并激活体内一碳单位合成，参与体内的各项生物合成。在细胞分裂及分化过程中，叶酸介导的一碳单位合成参与细胞浆、线粒体及细胞核的各项生物合成。在细胞浆中，一碳单位主要参与嘌呤和胸苷的合成，介导同型半胱氨酸再甲基化生成蛋氨酸。在线粒体代谢中，一碳单位主要参与了甲酰化甲二磺酰tRNA的合成，胆碱、嘌呤、组氨酸的分解，以及丝氨酸与甘氨酸的相互转化。而在细胞核中，一碳单位也参与了胸苷酸的合成。叶酸介导的一碳单位合成异常，与体内多种代谢异常及发育畸形密切相关[1]。

 

1.3  叶酸与DNA甲基化   DNA甲基化是表观遗传修饰机制之一，胚胎发育过程中，正常基因的表达及染色体的完整性都与DNA甲基有着密切关系。叶酸经体内代谢最终生成5-甲基四氢叶酸，为S-腺苷甲硫氨酸(S-aden0sy1methi0nine，SAM)的合成提供甲基，而SAM是体内DNA甲基化过程中重要的甲基供体。叶酸缺乏或MTHFR缺陷均可导致体内低甲基化，同时同型半胱氨酸浓度升高，这与多种疾病的发病密切相关，如NTD及静脉血栓[2]。大鼠动物模型中发现，母体叶酸缺乏可致子代体重、身长及脑重减低，脑组织DNA甲基化水平降低。

 

2 叶酸的母胎保护作用及可能机制

 

2.1  叶酸与NTD   最早关于叶酸对孕期保护性作用的研究着眼于叶酸对胎儿NTD的预防作用。由于各国经济、医疗及统计水平的差异，各国NTD的发病率为0.5／1000～12／1000，估计全球范围内每年有40万NTD患儿。

 

1952年对鼠的研究发现，孕鼠叶酸缺乏可导致子代多种畸形，1980年Smithells等在对有至少1例神经管畸形生育史的英国妇女的研究中发现，孕前至少28 d起补充复合维生素(叶酸0.36 mg)可以显著降低胎儿神经管畸形的发生。同年英国国家医学会对既往有NTD患儿生育史的妇女的多中心临床研究显示，孕前叶酸的添加可降低7l％胎儿神经管畸形发生。另外，匈牙利2项对既往无不良生育史妇女的干预试验显示，围妊娠期补充复合维生素(包含0.8 mg叶酸)可明显降低神经管畸形的首次发病率(减少达91％)。

 

至今胎儿神经管畸形的病因尚不十分明确，血浆及羊水高同型半胱氨酸水平一直被认为是可能的病因之一。体内同型半胱氨酸的代谢途径之一为通过甲基化转化为蛋氨酸，这一蛋氨酸合成途径除需要蛋氨酸合酶催化外，还需要维生素B12及5-甲基叶酸作为辅因子，后者多来源于叶酸代谢旁路。因此，认为叶酸可能通过介导体内同型半胱氨酸的转化对神经管畸形的发生起到了保护性作用。小鼠模型中，孕鼠叶酸的添加促进神经前体细胞分化，使胚胎神经上皮细胞增殖增加而凋亡减低，调控神经元迁移，从而减少神经管畸形的发生[3]。

 

2.2  叶酸与心血管疾病   多项临床试验显示，孕妇复合维生素的添加对后代先天性心脏缺陷(congenial heart defects，CHDs)有保护性作用。2010年荷兰的一项病例对照研究中，以1996-2005年分娩单纯或复杂性心脏缺陷患儿的601名孕妇为病例组，以无不良生育史人群作为对照组，结果显示围孕期添加叶酸对各型先天性心脏缺陷具有保护性作用(OR 0.74，95％CI 0.62～0.88)，对于单纯房室间隔缺损的保护性作用尤甚(OR 0.62，95％CI 0.47～0.82) [4]。2013年我国一项病例对照研究同样显示，叶酸的添加对于先天性心脏病具有保护性作用(OR 0.31，95％CI 0.18～0.54)，这种保护作用随着叶酸添加时间的增加而提高[5]。

 

胚胎心脏发生发育过程中，WNT信号转导途径起重要作用，它参与调控心肌细胞的增殖、凋亡等过程。糖原合成酶激酶(glycogen synthase kinase 313，GSK313)基因在WNT信号转导途径中拮抗β-环形蛋白降解，是其功能调节开关。在心肌层正常发育中，NKx2.5基因指导心脏早期分化，当缺失NKx2.5时，则出现心肌层发育不良，且这种早期的心肌结构缺陷导致心脏发育停滞于心脏环化的早期阶段[6]。除心脏发生起始过程外，心脏前体细胞分化过程也受转录调控，锌指蛋白转录因子GATA家族在这过程中起重要作用。敲除GATA4导致早期内胚层缺失，GATA-4功能降低可导致内胚层细胞不能正常分化及向腹面移动受抑制，阻碍心脏前体细胞迁移，导致心脏二裂化[7]。在动物模型中，叶酸缺乏可见子代新生鼠心肌细胞胞浆内膜结构退行性变、肌丝明暗带(Z带)不清、线粒体内基质凝结、肌浆网扩张，心肌细胞GSK3β、NKx2.5、GATA-4基因mRNA表达显下降，与子代先天性心脏缺陷的发生密切相关[8]。

 

孕期由于母体代谢水平较孕前水平升高，血液处于高凝状态，而孕妇过度营养也容易发生肥胖、高脂血症等，故孕妇血栓的风险较正常状态升高。同型半胱氨酸具有增强血小板活性及血小板聚集的作用，并可拈抗阿司匹林的抗血小板作用，增加血栓形成的风险。在人类及动物模型试验中均发现，血浆高同型半胱氨酸水平提高缺血性心肌病的发病风险，而叶酸可能通过降低血浆同型半胱氨酸的水平，对缺血性心脏病起到保护性作用[9]。

 

2.3  叶酸与其他先天畸形   早在1982年已有报道指出，复合维生素可显著减低唇腭裂的再发生，但随后另外2项临床干预试验又否定了复合维生素或叶酸对唇腭裂的保护性作用。近20年来叶酸与唇腭裂的关系一直是一个颇具争议的研究热点。2012年，一项11 134人参与的前瞻性队列研究显示，孕期无叶酸组其胎儿罹患唇腭裂风险较叶酸添加组增高4.6倍[10]。

 

包含叶酸的复合维生素对于胎儿泌尿系统畸形(主要为阻塞性缺陷及肾发育不良)及心血管系统畸形(主要为形态异常，如室间隔缺损)均有一定的保护作用，且能显著降低先天性肢体缺陷的发病率[11-12]。

 

叶酸对胎儿畸形的保护作用可能由于不同的病因涉及多种不同机制，如叶酸的多种代谢产物是RNA、DNA合成过程中的辅因子，这些代谢产物为DNA碱基合成提供了一碳单位。受精后尤其是受精后3～8周胚胎发育极快，这一时期也是各种畸形发生的关键期。因此，这一时期叶酸及其他维生素的缺乏可以影响核苷酸的合成，影响细胞的复制、分裂，导致细胞功能障碍，从而导致多种畸形的发生。

 

2.4  叶酸与妊娠相关疾病   目前的研究显示，补充叶酸对于女性不孕症的治疗具有良好作用[13]。妊娠早期叶酸缺乏主要导致一些胎儿畸形的发生，而妊娠中晚期叶酸缺乏，孕妇易发生胎盘早剥、妊娠期高血压疾病，胎儿易发生生长受限、早产、低出生体重甚至死胎[14]。

 

叶酸可增强胎盘孕早期细胞滋养细胞的增殖及侵袭能力，减少细胞凋亡，并通过减少基质金属蛋白酶为胎盘血管形成创造有利条件；中孕期叶酸可改善胎盘血管内皮的舒张功能，这一系列作用可以维持正常的胎盘形成及血管功能，减少了子痫等胎盘血管性疾病的发生[15]。

宫内不良生长环境与低出生体重及子代成年期疾病密切相关，而叶酸的添加可逆转此类不良影响。Han等[16]发现，对于孕母酒精及同型半胱氨酸暴露所致的胎儿生长受限，叶酸可以通过纠正非肌源性肌球蛋白(nonmuscle myosin，NMM)Ⅱ的表达维持正常的胎盘及胚胎发育，从而对该类胎儿生长受限起保护作用。在营养限制孕鼠模型中，孕鼠叶酸的添加可纠正子代肝脏糖尿病、高血压相关的基因的表达，从而减少成年期糖尿病、高血压的发生[17]。对于吸烟的孕母，叶酸的添加可降低吸烟引起的高同型半胱氨酸水平，并有效减少低出生体重的发生[18]。

 

参考文献

 

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 摘录自《中华实用妇科与产科杂志》2013年12月第29卷第12期