Nat Metab.(IF>20) | 代谢研究发现孕期西方饮食模式与神经发育障碍有关

一、背景介绍

         西方饮食模式（Western Dietary Pattern）指高脂、高糖以及深加工食品的饮食习惯，因这种模式在西方国家较为普遍而得名。已有研究表明，西方饮食模式与儿童神经发育之间存在一定关联性，孕期母亲的饮食模式可能与儿童注意缺陷多动障碍（ADHD）和自闭症（Autism）有潜在联系，尤其是综合考虑孕前体重指数（BMI）和遗传风险评分（PRS）因素时，这种关联会较为显著。尽管西方饮食模式可能通过影响胎儿环境而对神经发育产生负面影响，但具体的影响因素和机制需要进一步明确，因此基于多中心大队列样本的代谢组学研究，可以有助于深化对孕期饮食与儿童神经发育之间复杂关系的理解，为制定有效预防策略提供重要科学依据

 

二、材料方法

 

         研究包含了COPSAC、DNBC和VDAART等几个大型队列，包含了母亲与儿童相关临床信息，样本类型包括血液样本以及新生儿干血斑，对样本开展基于LC-MS/MS平台的代谢组学研究。平台组成包括Waters公司的UPLC色谱与Thermo公司Q Exactive™ Hybrid Quadrupole-Orbitrap™质谱，质谱原始数据经过提取、峰识别及质量控制程序后，基于曲线下面积法进行半定量，对缺失值超过33%的代谢物进行排除，缺失数据使用随机森林插补法填补，并对代谢组数据进行对数变换、中心化和标准化处理以便分析。饮食模式识别与验证采取主成分分析（PCA）来识别孕妇的饮食模式，数据基于能量营养摄入量，主成分分析模型训练基于COPSAC2010数据集，相关验证基于DNBC数据集。

 

         统计分析均使用R软件包，其中包括了使用线性模型评估复合代谢评分与西方饮食模式及相关协变量关系；应用线性混合模型处理WDP-MS数（Western Dietary Pattern Metabolite Scores）数据，整合胎龄与实际年龄的影响因素；因果中介分析使用“mediation”R包以识别潜在生物标志物等

 

三、结果讨论

         研究发现孕妇的西方饮食模式与儿童神经发育障碍发生率增加存在关联，对于诊断为神经发育障碍的群体Odds Ratio (OR) 为1.53 ，意味着西方饮食模式的孕妇相比于多样化饮食模式的，其孩子罹患神经发育障碍的比例更高，具体到罹患ADHD的孩子OR是1.66，自闭症的OR是 2.22。代谢组学研究发现了这一过程中代谢物作为潜在因素的作用，表明特定代谢物可能参与西方饮食模式对儿童神经发育的影响。

 

         在COPSAC2010队列中，通过因果中介分析确定了几种代谢物，这些代谢物在孕妇血液样本中表现出显著相关性，比如说长链多不饱和脂肪酸，其在调节西方饮食模式与神经发育之间的关系上可能扮演重要角色，而孕期补充维生素、矿物质和其他营养物质对降低神经发育障碍的风险有积极影响。另外发现孕前母体体重指数（BMI）及婴儿多基因风险评分（PRS）也对神经发育有独立影响，比如说对于自闭症，高遗传风险时估计值B为3.98，而低遗传风险为0.46，表明遗传背景这一因素在西方饮食模式与神经发育之间起重要作用。

 

四、研究结论

     ;    研究表明孕期西方饮食模式与儿童神经发育障碍之间存在显著关联，这些发现丰富了对早期环境暴露与发育健康长期影响的理解，有助于指导孕妇选择更加健康的饮食方式以促进儿童最佳成长。研究使用代谢组学技术，得以精确测量血液中多种代谢物，从而识别出哪些代谢物可能是关键介质，其中严格的统计分析方法，包括因果中介分析、假发现率控制等，识别出真正的关联，减少了假阳性结果，为优化孕期营养指导，推进个性医疗提供了科学支持。

 

五、结果展开

 

         图1. 显示基于营养问卷调查得出的孕期饮食模式，包括多样化饮食模式和西方饮食模式。多变量分析显示，西方饮食模式与神经发育障碍、注意缺陷多动障碍（ADHD）以及自闭症高度相关，但多样化饮食模式与神经发育障碍之间没有显著关联。图中黄色表示与多样化饮食模式（PC1）呈正相关，红色和绿色分别表示与西方饮食模式（PC2）呈正相关和负相关。

 

 

 

         图2. 显示孕期西方饮食模式与神经发育之间的关联。上左（A）显示孕期西方饮食模式与ADHD诊断之间的关系；上右（B）显示孕期西方饮食模式与ADHD症状严重程度（ADHD评定量表评估）的关系；下左（C）显示孕期西方饮食模式与自闭症诊断之间的关系；下右（D）展示孕期西方饮食模式与自闭症症状严重程度（SRS-2评估）的关系。

 

         图3. 显示基于COPSAC2010队列数据，通过稀疏偏最小二乘法模型筛选，孕期24周西方饮食模式相关的43种代谢物。其中代谢物得分为正表示正相关，即西方饮食模式得分越高，这些代谢物的水平也越高；负值即西方饮食模式得分越高，这些代谢物的水平越低，通过系统性后向消除分析，确定了15种代谢物作为西方饮食模式与神经发育障碍之间的关联。其中一些代谢物，比如麦角硫因（ergothioneine）显示出潜在保护作用，作为一种抗氧化剂它可能对神经发育有益；而某些脂质相关代谢物则可能对神经发育产生负面影响。

 

 

 

         图4. 显示基于COPSAC2010队列数据挖掘的参与西方饮食模式及神经发育关联的潜在影响因子。上左（A）展示西方饮食模式、孕前体重指数（BMI）及儿童多基因风险评分（PRS）之间的相互作用，颜色深浅表示ADHD诊断的OR值；上右（B）展示西方饮食模式、孕前体重指数（BMI）及儿童多基因风险评分（PRS）之间的相互作用，颜色深浅表示A自闭症诊断的OR值；下左（C）展示西方饮食模式、孕前体重指数（BMI）及儿童多基因风险评分（PRS）之间的相互作用，颜色深浅表示ADHD症状负荷的估计值；下右（D）展示西方饮食模式、孕前体重指数（BMI）及儿童多基因风险评分（PRS）之间的相互作用，颜色深浅表示自闭症症状负荷的估计值。

 

参考文献：

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