補(bǔ)充葉酸（FA）可以大幅降低出生缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該是盡人皆知了。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，為了降低新生兒神經(jīng)管畸形（NTDs）和先天性心臟缺陷（CHDs）的患病率，已經(jīng)有超過80個(gè)國家啟動(dòng)了強(qiáng)制性的葉酸食品強(qiáng)化計(jì)劃[1]。
然而，一個(gè)不爭的事實(shí)是：由于日常攝入的很多膳食補(bǔ)充劑中也含有葉酸，很多人的每日葉酸攝入量已經(jīng)超過了推薦的0.4毫克[2]。此外，之前有神經(jīng)管畸形患兒生育史的備孕婦女，以及有生育問題的男性，每天補(bǔ)充的葉酸可能是推薦劑量的數(shù)倍，甚至十余倍[3]。
那么過量攝入葉酸對(duì)后代有沒有不利的影響呢？
近日，由復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院王紅艷教授和美國貝勒醫(yī)學(xué)院Richard H. Finnell教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，在著名期刊《細(xì)胞研究》上發(fā)表了一項(xiàng)重要研究成果[4]。
他們?cè)谌蚍秶鷥?nèi)首次利用全基因組測序（WGS）和全基因組亞硫酸氫鹽測序（WGBS）技術(shù)，探索了攝入不同水平葉酸對(duì)小鼠后代DNA突變的影響。
研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與攝入正常水平葉酸相比，親代葉酸攝入不足，子代胚胎的新雜合單核苷酸變異（DNSNVs）翻倍；親代葉酸攝入過量，子代胚胎的新雜合單核苷酸變異（DNSNVs）增加80%。
也就是說，葉酸的攝入應(yīng)該控制在一個(gè)特定的范圍之內(nèi)，攝入不足或者過量，對(duì)后代健康均會(huì)產(chǎn)生不利影響。貝勒醫(yī)學(xué)院的Lei Yunping也是論文的通訊作者之一。
論文首頁截圖
大約在五六年前，就有科學(xué)家注意到，新生兒出生時(shí)母體血漿葉酸和B12水平極高，與新生兒患自閉癥譜系障礙（ASD）風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[5]；以及備孕期間父系甲基供體（葉酸等）攝入量升高，會(huì)導(dǎo)致子代小鼠的學(xué)習(xí)和記憶方面出現(xiàn)缺陷，而且這種缺陷與特定基因的甲基化有關(guān)[6]。
以上這些研究都暗示，過量攝入葉酸可能會(huì)對(duì)后代產(chǎn)生不利影響，然而這個(gè)領(lǐng)域仍缺乏系統(tǒng)性的研究。王紅艷教授和Finnell教授團(tuán)隊(duì)，想量化攝入不同水平葉酸對(duì)后代DNA突變和DNA甲基化修飾的影響。
研究人員以C57BL/6 J小鼠為研究對(duì)象，喂養(yǎng)的口糧按照葉酸含量不同分為三種：低葉酸飲食（0.3ppm）、正常葉酸飲食（3ppm，也是對(duì)照組）和高葉酸飲食（30ppm）。如果將指南推薦的每日攝入0.4毫克葉酸作為標(biāo)準(zhǔn)的話，那對(duì)照組小鼠每天的攝入量相當(dāng)于人每天攝入0.1-0.2毫克葉酸，高葉酸組小鼠每天的攝入量相當(dāng)于人的1.8毫克每天。
在連續(xù)喂養(yǎng)四個(gè)月之后，低葉酸飲食、高葉酸飲食和對(duì)照組的小鼠，分別與對(duì)照組的小鼠交配。也就是說，在所有配對(duì)的小鼠（77對(duì)）中，至少有一只是正常飲食小鼠。隨后，研究人員采集了所有親代的DNA和發(fā)育到12.5天的完整胚胎（E12.5）的DNA，并開展全基因組測序。
他們一共找到了2621個(gè)新雜合單核苷酸變異（DNSNVs），其中26個(gè)低葉酸組胚胎檢測到1096個(gè)（中位數(shù)為36），26個(gè)對(duì)照組胚胎檢測到548個(gè)（中位數(shù)為19.5），25個(gè)高葉酸組胚胎檢測到977個(gè)（中位數(shù)為35）。
具體到父母雙方葉酸攝入水平對(duì)后代DNA突變情況的影響，數(shù)據(jù)如下：對(duì)照組DNSNVs中位數(shù)仍為19.5；父系低葉酸飲食組DNSNVs中位數(shù)為33，母系低葉酸飲食組DNSNVs中位數(shù)為38；父系高葉酸飲食組DNSNVs中位數(shù)為40，母系高葉酸飲食組DNSNVs中位數(shù)為23.5。
基于以上數(shù)據(jù)，研究人員得出結(jié)論：與DNSNVs相比，低葉酸組（2.0倍，p=0.00011）和高葉酸組（1.8倍，p=0.00069）的DNSNVs數(shù)量，分別是對(duì)照組的的2倍和1.8倍，而且父系攝入過量葉酸對(duì)后代影響更大。
通過對(duì)所有的DNSNVs進(jìn)行注釋，研究人員發(fā)現(xiàn)93.6%的DNSNVs發(fā)生在非編碼區(qū)，但是主要富集在基因的啟動(dòng)子區(qū)域。也就是說，這些突變雖然不影響基因的序列，但是可能會(huì)影響對(duì)應(yīng)基因的表達(dá)。
正如我在前面介紹的，葉酸作為甲基供體會(huì)影響到DNA的甲基化，而DNA的甲基化與DNA突變也存在一定的關(guān)聯(lián)。因此，研究人員想知道父系攝入不同水平葉酸對(duì)后代的DNA甲基化有何影響。
基于全基因組亞硫酸氫鹽測序技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，低葉酸組的胚胎主要是低甲基化，而高葉酸組的胚胎則是全局高甲基化。
具體來說，與對(duì)照組相比，在低葉酸組的胚胎中檢測到734個(gè)高甲基化的差異甲基化區(qū)域（DMRs）和2127個(gè)低甲基化的DMRs；相比之下，在高葉酸組的胚胎中檢測到4802個(gè)高甲基化的DMRs和904個(gè)低甲基化的DMRs。重要的是，大約40%的DMRs定位于基因啟動(dòng)子區(qū)域，這表明父系的葉酸攝入可能對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)生重大影響。
那么葉酸導(dǎo)致的DNA甲基化水平差異，是否與后代DNA突變水平差異有關(guān)呢？
我們都知道，基因的啟動(dòng)子如果高度甲基化，就會(huì)抑制基因的表達(dá)；而基因本身的過度甲基化會(huì)促進(jìn)基因的表達(dá)[7]。因此，研究人員回頭分析了數(shù)據(jù)，看看高葉酸組的DNA甲基化是不是主要集中在DNA修復(fù)基因的啟動(dòng)子里了。
不出所料，他們?cè)?8個(gè)參與DNA修復(fù)的基因啟動(dòng)子區(qū)域觀察到高甲基化DMRs。
基于以上研究數(shù)據(jù)，研究人員認(rèn)為，低和高葉酸都改變了DNA甲基化的格局，增加了突變率。然而，低葉酸組和高葉酸組之間甲基化增加DNA突變率的機(jī)制可能不同。低葉酸飲食通過將CpG位點(diǎn)的甲基化胞嘧啶（5mC）脫氨為胸腺嘧啶而增加突變率，而高葉酸飲食可能是通過高甲基化啟動(dòng)子CpG島下調(diào)DNA修復(fù)途徑而增加突變率。
需要強(qiáng)調(diào)的是，王紅艷教授和Finnell教授團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究并不是否定補(bǔ)充葉酸的價(jià)值，而是在肯定補(bǔ)充葉酸有價(jià)值的同時(shí)指出過量補(bǔ)充葉酸的潛在危害。當(dāng)然了這是一項(xiàng)基礎(chǔ)小鼠模型的基礎(chǔ)研究，攝入不同水平葉酸對(duì)后代的影響，還需要人體研究進(jìn)一步證實(shí)。
不過，我們可以做到的是，注意日常葉酸的攝入，保證適量補(bǔ)充葉酸。
參考文獻(xiàn)：
[1].Morris JK, Addor MC, Ballardini E, et al. Prevention of Neural Tube Defects in Europe: A Public Health Failure. Front Pediatr. 2021. doi:10.3389/fped.2021.647038
[2].Maruvada P, Stover PJ, Mason JB, et al. Knowledge gaps in understanding the metabolic and clinical effects of excess folates/folic acid: a summary, and perspectives, from an NIH workshop. Am J Clin Nutr. 2020;112(5):1390-1403. doi:10.1093/ajcn/nqaa259
[3].Wong WY, Merkus HM, Thomas CM, et al. Effects of folic acid and zinc sulfate on male factor subfertility: a double-blind, randomized, placebo-controlled trial. Fertil Steril. 2002;77(3):491-498. doi:10.1016/s0015-0282(01)03229-0
[4].Cao X, Xu J, Lin YL, et al. Excess folic acid intake increases DNA de novo point mutations. Cell Discov. 2023;9(1):22. doi:10.1038/s41421-022-00512-0
[5].Raghavan R, Riley AW, Volk H, et al. Maternal Multivitamin Intake, Plasma Folate and Vitamin B12 Levels and Autism Spectrum Disorder Risk in Offspring. Paediatr Perinat Epidemiol. 2018;32(1):100-111. doi:10.1111/ppe.12414
[6].Ryan DP, Henzel KS, Pearson BL, et al. A paternal methyl donor-rich diet altered cognitive and neural functions in offspring mice. Mol Psychiatry. 2018;23(5):1345-1355. doi:10.1038/mp.2017.53
[7].Jones PA. Functions of DNA methylation: islands, start sites, gene bodies and beyond. Nat Rev Genet. 2012;13(7):484-492. doi:10.1038/nrg3230
聯(lián)系客服
