中华预防医学杂志    2018年06期 母孕期和婴儿早期钙剂补充对婴儿BMI及肠道菌群的影响    PDF     文章点击量:454    
中华预防医学杂志2018年06期
中华医学会主办。
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昌雪莲 尚煜 刘雅静 李苹 王源源 梁爱民 齐可民
ChangXuelian,ShangYu,LiuYajing,LiPing,WangYuanyuan,LiangAimin,QiKemin
母孕期和婴儿早期钙剂补充对婴儿BMI及肠道菌群的影响
Effects of calcium supplementation during the pregnancy and early infancy stage on the body mass index and gut microbiota in the infants
中华预防医学杂志, 2018,52(6)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2018.06.014

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投稿日期: 2017-08-21
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母孕期和婴儿早期钙剂补充对婴儿BMI及肠道菌群的影响
昌雪莲 尚煜 刘雅静 李苹 王源源 梁爱民 齐可民     
昌雪莲 100045 北京,国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院 北京市儿科研究所营养研究室
尚煜 北京市朝阳区妇幼保健和计划生育服务中心儿童保健科
刘雅静 北京市顺义区妇幼保健院儿童保健科
李苹 100045 北京,国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院 北京市儿科研究所营养研究室
王源源 100045 北京,国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院 北京市儿科研究所营养研究室
梁爱民 100045 北京,国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院 北京市儿科研究所儿童保健科
齐可民 100045 北京,国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院 北京市儿科研究所营养研究室
摘要: 目的  探讨母孕期和婴儿早期钙剂补充对婴儿BMI及肠道菌群的影响。方法  于2016年5至10月选取北京市两个区妇幼保健院建档的1 752名健康孕产妇及其婴儿(母乳喂养)为研究对象。通过问卷调查收集母孕期及婴儿早期钙剂和维生素D补充状况;记录婴儿出生及6月龄身长及体重,并计算BMI值;采用随机数字表法每组随机抽取40名婴儿进行肠道菌群分析(若不足40名则全部纳入,其中母孕期及婴儿早期均单补钙剂组23名;母孕期未补充钙剂-婴儿早期单补钙剂组6名)。进而比较母孕期和婴儿早期不同钙剂补充对婴儿出生及6月龄BMI值及肠道菌群构成的影响。结果  母孕期钙剂补充组(1 323名)婴儿出生及6月龄时BMI值[(13.51±0.47)、(17.91±0.23)kg/m2]均高于未补充钙剂组[429名,(12.76±1.23)、(17.68±0.76)kg/m2](P<0.05)。在母孕期补充钙剂前提下,婴儿早期单补钙剂组6月龄时BMI[(18.63±0.52)kg/m2]、BMI增量[(5.71±0.54)kg/m2]及乳杆菌属构成比(21.04%±3.68%)均高于婴儿早期单补维生素D组[(17.69±0.89)kg/m2、(4.17±1.01)kg/m2、12.28%±3.86%](P<0.05);而在母孕期未补充钙剂前提下,婴儿早期单补钙剂组6月龄时乳杆菌属构成比(20.15%±4.87%)也高于婴儿早期单补维生素D组(14.64%±3.71%)(P<0.05)。结论  母孕期适量钙摄入有利于胎儿生长发育;而婴儿早期钙剂补充可引起BMI增加过快,并促进肠道乳杆菌属生长。
关键词 :钙;婴儿;队列研究;BMI;肠道菌群
Effects of calcium supplementation during the pregnancy and early infancy stage on the body mass index and gut microbiota in the infants
ChangXuelian,ShangYu,LiuYajing,LiPing,WangYuanyuan,LiangAimin,QiKemin     
The Nutrition Laboratory, Beijing Pediatric Research Institute, Beijing Children's Hospital, Capital Medical University, National Center for Children's Health, Beijing 100045, China
Corresponding author: Qi Kemin, Email: qikemin@bch.com.cn
Abstract:Objective  To investigate the effects of calcium supplementation during the pregnancy and early infancy stage on body mass index (BMI) and gut microbiota in the infants.Methods  A total of 1 752 healthy pregnant women and their infants (breast feeding) in two maternal and child health care hospitals of Beijing were chosen as the subjects in this study from May to October 2016. Questionnaires were used to obtain the general information and supplementation of calcium and vitamin D in mothers and their infants. The body length and weight of infants at birth and 6 months were recorded to calculate the BMI. The random number table method was used to randomly select 40 infants from each group for gut microbiota analysis (If less than 40 infants were all included in this study, 23 infants in the pregnancy and early infancy would be all treated with calcium supplements. There were 6 infants who was not added calcium during the pregnancy but added in the early infancy). Then it was compared that the effects of calcium supplementation during the pregnancy and early infancy on the BMI and gut microbiota composition of infants were determined at birth and 6 months.Results  Compared to the group with no calcium supplementation during the pregnancy ((12.76±1.23), (17.68±0.76)kg/m2), the BMI of infants at birth and 6 months in the group with calcium supplementation during the pregnancy ((13.51±0.47), (17.91±0.23)kg/m2) were significantly higher(P<0.05). In the group with maternal calcium supplementation, the BMI at 6 months ((18.63±0.52)kg/m2), BMI increment ((5.71±0.54)kg/m2) and the content of lactobacillus (21.04%±3.68%) in the only calcium supplementation subgroup in the early infancy were higher than those in only vitamin D supplementation subgroup ((17.69±0.89) kg/m2, (4.17±1.01) kg/m2 and 12.28%±3.86%) (P<0.05). In the group without maternal calcium supplementation, the content of lactobacillus (20.15%±4.87%) in the only calcium supplementation subgroup were also higher than those in only vitamin D supplementation subgroup (14.64%±3.71%) (P<0.05).Conclusion  Appropriate calcium supplementation during the pregnancy is good for the growth and development of the fetus. Calcium supplementation in the early infancy could increase the BMI of infants, and promote the growth of intestinal lactobacillus.
Key words :Calcium;Infant;Cohort studies;BMI;Gut microbiota
全文

钙是人体必需的一种矿物质元素,具有多种生物学功能,如参与骨骼发育、调节多种代谢酶活性、调控神经递质释放及信号传导等[1]。近年来的研究发现,钙缺乏与肥胖之间存在密切联系[2,3],其机制涉及多个方面,其中膳食钙可通过与脂肪酸形成钙皂等途径影响肠道营养素吸收和肠道菌群的定植发育[4,5]。此外,生命早期特别是生命前1 000天的营养状况将会对个体的生长发育及成年期慢病的发生产生长远影响[6,7]。目前,我国孕妇每日膳食钙摄入量不足[8],而婴儿出生6月龄内以母乳或配方奶粉喂养,其中的钙含量完全可以满足婴儿需求[9],然而现实是婴儿早期钙剂补充是较为普遍的现象。那么,母孕期和婴儿早期的这种不良钙营养状况是否会给婴儿带来健康危害呢?因此本研究利用出生队列研究,分析母孕期和婴儿早期钙补充现状,并探讨其是否会通过改变肠道菌群的建立而影响生长发育,进而促进后期肥胖的发生。

对象与方法  

1.对象:  (1)来源:将2016年5月至10月在北京市两个区妇幼保健院生产的健康孕产妇及其婴儿(母子对)作为研究对象。纳入标准:健康孕产妇及其分娩的足月婴儿且纯母乳喂养;产妇为北京市常住居民,以保证其婴儿1岁内可在该保健院进行常规体检。排除标准:孕期患妊娠期高血压、糖尿病、低钾血症及心、肝、肾和血液系统等相关疾病;孕期曾使用抗生素或甲状腺素等相关药物;孕期钙剂补充时间不足12周;婴儿为早产儿、低出生体重儿、小于胎龄儿;患出生缺陷、遗传代谢性疾病、感染性疾病及缺血缺氧性脑损伤等疾病者。共选取1 752对健康孕产妇及其婴儿作为研究对象。本研究通过了首都医科大学附属北京儿童医院伦理委员会审批(批号:2016-20)。所有孕产妇在被纳入该研究前由调查员明确告知该调查的目的及意义,并签署相应的知情同意书。(2)分组:根据孕期是否进行钙剂补充,分为钙剂补充组(钙剂补充时间不少于12周)和未补充组。婴儿出生后随访至6月龄并收集婴儿钙及维生素D补充情况,分为单补维生素D组、钙剂和维生素D同补组以及单补钙剂组。根据母孕期及婴儿早期钙剂补充情况共分为6组,分别为母孕期及婴儿早期均单补钙剂组;母孕期补钙剂-婴儿早期钙剂和维生素D同补组;母孕期补钙剂-婴儿早期单补维生素D组;母孕期未补充钙剂-婴儿早期单补钙剂组;母孕期未补充钙剂-婴儿早期钙剂和维生素D同补组;母孕期未补充钙剂-婴儿早期单补维生素D组。采用随机数字表法每组随机抽取40名进行肠道菌群分析(若不足40名则全部纳入,其中母孕期及婴儿早期均单补钙剂组23名;母孕期未补充钙剂-婴儿早期单补钙剂组6名),探讨母孕期和婴儿早期钙剂补充对婴儿肠道菌群的影响。

2.调查内容及方法:  (1)孕产妇问卷调查:孕产妇入院时,由调查者发放调查问卷(包括三个部分:孕产妇基本信息、膳食营养状况及婴儿出生情况)。采用自填形式完成个人基本信息及膳食营养状况调查。孕产妇个人基本信息内容主要包括孕产妇年龄、身高、孕前体重、孕期体重增加量、职业、文化背景及孕期钙剂补充情况。膳食营养状况调查部分是基于文献复习及专家咨询编制的半定量"孕产妇饮食频率表问卷",对孕产妇进行孕期膳食调查,收集孕期钙含量丰富食物的食用情况(种类、量和频率);后采用膳食分析与营养评估软件计算出孕期饮食来源的钙每日平均摄入量。婴儿出生后,为保证结果的准确性,由儿科大夫详细记录分娩方式、孕周、性别、出生体重及身长等信息。调查结束后需详细写明孕产妇目前居住地及所在社区,并保留其及家人的电话信息,便于以后的随访工作。(2)婴儿问卷调查及体格检查:对所有入组的婴儿进行随访,婴儿6月龄常规体检时,由儿保科医生记录婴儿的健康状况、母乳喂养情况、钙剂及维生素D补充情况。并使用校正过的婴儿HW-2000婴儿身高体重测量仪(郑州凯元电子有限公司)测定其身长及体重,计算BMI。(3)粪便采集及肠道菌群检测:收集婴儿6月龄时的粪便,使用采集勺在新鲜粪便中心采集5~10 g,放入无菌粪便收集管中,于1 h内低温(冰袋)送往社区儿童保健科,立即储存于-20 ℃冰箱内,然后利用液氮运输至实验室-80 ℃冰箱内保存备用。采用粪便DNA提取试剂盒(QIAamp DNA stool Mini kit,美国Qiagen公司)提取婴儿粪便菌群DNA,利用Nanotrop 2000C仪器(美国Thermo Scientific公司)测定DNA浓度,后采用荧光定量PCR方法(CFX96TM Touch荧光定量PCR仪,美国Bio-rad公司)测定粪便中厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门、变形菌门、乳杆菌属及双岐杆菌属的含量[10]。PCR反应条件如下:95 ℃ 3 min、(95 ℃ 30 s,55 ℃ 30 s,72 ℃ 45 s)×25个循环、72 ℃ 10 min。反应体系如下:SYBR Green Mix试剂(美国Bio-rad公司)10 μl、正向引物1 μl、反向引物1 μl、ddH2O 7 μl、DNA 1 μl。

3.质量控制:  本研究所有的基线和随访调查均采用统一的调查方案,由经过统一培训合格后的调查员进行面对面问卷调查;两家妇幼保健院用的所有体检测量仪器在使用前均已通过计量部门认证,并在每次体检开始前对仪器进行校准。现场所有问卷资料需要进行完整性及准确性检查,对失访的研究对象需注明失访原因;对于资料缺失的研究对象进行电话调查。所有的问卷资料及生物样本均有专人妥善保管,既保证样本不被反复冻融,又要保证资料的保密性。

4.统计学分析:  使用Epidata 3.0软件建立数据库,进行双人双录入保证数据的准确性。采用SPSS 21.0对数据进行统计分析。母亲年龄、身高、孕前体重、孕期体重增加量、孕周及母孕期钙摄入量均服从正态分布,以±s表示,采用t检验进行母孕期钙剂补充组和未补充组之间差异性比较。文化背景、婴儿性别、分娩方式、婴儿钙剂补充分布均为计数资料,以频数和百分比描述,采用χ2检验进行母孕期钙剂补充组和未补充组之间差异性比较;婴儿身长、体重、BMI、肠道菌群均服从正态分布,以±s表示,采用方差分析多组间差异比较,并采用SNK检验对各组间进行两两比较。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果  

1.基本情况:  母孕期钙剂补充组(1 323名)与未补充组(429名)孕妇年龄[(29.88±4.89)、(30.42±5.30)岁]、身高[(162.76±4.85)、(161.41±14.47)cm]、孕前体重[(57.03±9.55)、(56.66±9.09)kg]、孕期体重增加量[(14.23±5.56)、(14.73±6.20)kg]、孕周[(39.04±2.25)、(39.10±1.13)周]、每日膳食来源钙摄入量[(570.01±53.03)、(554.13±38.05)mg]差异均无统计学意义(P>0.05),提示这些混杂因素在两组人群均衡可比。孕妇钙剂补充率为75.52%;钙剂补充组母孕期钙摄入总量为(1 075±201.32)mg/d,达到了膳食参考摄入量(1 000 mg/d);婴儿6月龄内钙剂补充率为53.03%(1 752名)。

2.不同组别婴儿出生及6月龄BMI及其增量:  母孕期钙剂补充组婴儿出生时及6月龄BMI值[(13.51±0.47)、(17.91±0.23)kg/m2]均高于未补充组[(12.76±0.23)、(17.68±0.76)kg/m2](P<0.05)。母孕期补充钙剂前提下,婴儿早期单补钙剂组6月龄时BMI [(18.63±0.52)kg/m2]及BMI增量[(5.71±0.54)kg/m2]均高于婴儿早期单补维生素D组[(17.69±0.89)、(4.17±1.01)kg/m2](P<0.05)。详见表1

表1不同组别婴儿BMI指标比较

3.不同组别婴儿肠道菌群构成比:  母孕期钙剂补充组与未补充组相比,肠道菌群构成差异无统计学意义(P>0.05)。母孕期补充钙剂前提下,婴儿早期单补钙剂组6月龄时乳杆菌属含量(21.04%±3.68%)高于婴儿早期单补维生素D组(12.28%±3.86%)(P<0.05);而母孕期未补充钙剂前提下,婴儿早期单补钙剂组婴儿6月龄时乳杆菌属含量(20.15%±4.87%)也高于婴儿早期单补维生素D组(14.64%±3.71%)(P<0.05)。详见表2

表2不同组别组婴儿肠道菌群构成比比较(%)

讨论  膳食钙摄入不足是孕期较常见的营养问题之一。2016年的一项研究也显示我国孕妇每日钙摄入量只有推荐摄入量(1 000~1 200 mg/d)的40%~50%[8]。本研究结果显示,孕期在膳食来源钙摄入(500 mg/d左右)基础上补充钙剂,可使钙摄入量达到1 000 mg/d的推荐摄入量。可见,钙剂补充是保证孕期足量钙摄入的最有效措施。本研究发现北京地区孕妇钙剂补充率为75.52%,这与上海地区的研究结果相似[11],高于陕西及四川等地[12,13]。这表明北京地区孕妇钙剂补充已经被大部分人所接纳,可能与当地的经济水平及健康教育有一定关系。婴儿出生后的6个月内,无论是母乳还是配方奶粉喂养,其中的钙含量均能满足膳食推荐量。但因母乳等乳制品中缺乏维生素D,且6月龄内婴儿室外时间不足,因此目前新生儿出生15 d后建议每天补充400 IU的维生素D,以满足机体正常生长发育的需要,保证钙的吸收[14],因此本研究将单补维生素D组作为对照进行探讨,结果显示,却仍有53.03%的婴儿6月龄前都被给予钙剂补充。余易安[15]在北京地区218名家长进行调查也发现,近6成婴儿在4个月前就进行补钙,6月龄时近9成开始补钙。生命早期适量的钙摄入除可促进儿童生长发育、预防佝偻病、影响神经发育以外,也与肥胖发生密切相关[3]。关于孕期钙摄入不足是否可影响胎儿的生长发育,目前仍存在不一致的报道。2009年兰州的一项队列研究发现,孕妇膳食结构失衡、包括钙在内的矿物质摄入不足可影响胎儿的发育质量[16];而在刘志强[17]的研究中证实,虽然大部分孕妇都有程度不同的缺钙现象,但胎儿可从母体骨质储备中获取所需要的钙,故胎儿的生长发育受到的影响不大。本研究发现,孕期钙剂补充组婴儿出生及6月龄时的身长、体重和BMI较高,且高于中国人群的正常水平,而未补充组低于正常水平。这一结果表明,母孕期钙剂补充使得钙摄入量达到参考摄入量标准,可以更好地促进胎儿生长发育,保证正常的出生身长和体重;而孕期钙摄入不足会影响胎儿生长发育。婴儿出生后,母乳或配方奶粉中的钙已能满足其推荐参考摄入量,因而基本不需要钙剂补充,但应补充维生素D,因为母乳中维生素D含量较少,同时婴儿晒太阳也较少。本研究中有53.03%的婴儿被给予钙剂补充,这使得婴儿6月龄时体重、BMI以及二者的增量有不同程度的升高,远期效应是否会增加儿童期超重和肥胖的发生风险,这还需要更深入的探讨。
        在过去的10多年中,肠道菌群紊乱与肥胖等多种慢性非传染性疾病发生之间的关系已得到证实。婴儿期是肠道菌群定植及发育的关键时期,该时期的营养状况、喂养方式、食物种类及益生菌补充等均可影响肠道菌群的定植与发育[3,5,6]。钙与肠道菌群方面的研究已经证实,膳食钙摄入后,可影响胃酸的分泌,并可与肠道内的脂肪酸结合,形成不溶性钙皂,进而影响菌群的定植;同时还可增加胃泌素分泌,促进胆汁酸与脂肪酸沉淀形成,进而增加胃与结肠的PH值,从而影响肠道菌群及肠黏膜的稳定性[18]。本研究发现,婴儿早期钙剂补充可降低婴儿肠道双歧杆菌属含量,提升乳杆菌属的含量。目前已有较多研究报道某些乳杆菌可促进体重增加,与肥胖发生相关[19]。因此,本研究中婴儿早期钙剂补充过量可能会通过促进肠道乳杆菌生长,增加超重和肥胖发生风险。然而,本研究随访时间较短,关于婴儿早期钙剂补充与肥胖发生之间的相关性,仍需更长期的随访加以验证。

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