维生素D（VD）在人体生长发育和生理代谢过程中具有重要作用。目前，全球VD缺乏人数众多。其中，妊娠期妇女更容易发生VD缺乏。大量临床证据和实验研究表明，孕妇VD缺乏可能导致子代新生儿期、儿童期肥胖的发生风险升高，其机制可能涉及脂肪代谢过程异常、胰岛素抵抗、炎症反应激活、肠道菌群紊乱、氧化应激等。故重点探讨孕妇VD缺乏对子代脂代谢相关生理指标异常的影响及其潜在机制，旨在为肥胖相关机制研究以及生命早期干预提供科学依据。
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近年来，随着中国民众生活方式的改变，肥胖问题日益突出。中国肥胖问题工作组建议中国人群超重和肥胖的诊断标准分别为体质量指数（body mass index，BMI）≥24 kg/m2和BMI≥28 kg/m2。根据此诊断标准，最新数据显示，中国成年居民超重率和肥胖率分别为34.3%和16.4%［1］，与2004年的肥胖率3.3%（根据WHO超重诊断标准BMI≥25 kg/m2和肥胖诊断标准BMI≥30 kg/m2）［2］相比显著增长。
肥胖是遗传、环境、炎症、肠道菌群等因素共同作用的结果。根据“成人疾病胎儿起源”学说，即“多哈理论”，生命早期（胎儿、婴儿、儿童时期）的不利因素（营养摄入不足或过剩、孕妇不良生活方式、毒性化学物质等）与成年期肥胖存在因果关联［3］。近年发现，维生素D（vitamin D，VD）不但参与维持钙磷代谢平衡和骨健康，也参与糖脂代谢、炎症与免疫反应、细胞增殖与分化等多种生理活动的调节［4］。越来越多的证据表明，生命早期VD缺乏与后期肥胖发生风险增加相关。因此，笔者就孕期VD缺乏对子代肥胖发生的影响与机制进行综述。
VD是一类调节钙磷代谢的脂溶性维生素，主要由日光照射皮肤合成，少部分来自于饮食摄入［5］。根据美国内分泌医师学会2016年指南，血清骨化二醇＜50 nmol/L为VD缺乏症、50～75 nmol/L为VD不足、75～125 nmol/L为VD充足［6］。但目前对血清骨化二醇浓度的最佳范围尚存争议。全球约10亿人存在VD不足的问题［7］。在我国，孕妇VD缺乏状况严重，约75%的孕妇处于VD缺乏状态［8］。有报道，美国孕妇VD缺乏的发生率为33%［9］、土耳其为94%［10］、加拿大为4%［11］，此外，一篇系统综述指出，孕妇维生素D缺乏在全球十分常见（不同地区的发生率在46%～87%）［12］。其原因包括妊娠、生活方式改变、日光暴露不足、防晒产品使用增多等［13］。
孕期VD缺乏对胎儿的生长发育具有不良影响。具有活性的骨化三醇无法穿透胎盘，胎儿所需的骨化三醇由血浆中与维生素D结合蛋白（vitamin D-binding protein，VDBP）结合的骨化二醇在胎盘、胎儿肾脏中羟化形成［14］。由于胎儿所需VD由母体供给，孕期VD缺乏使新生儿成为VD缺乏的危险人群［10, 11，15］。同时，孕期VD缺乏增加先兆子痫、妊娠期糖尿病、早产等妊娠期并发症和不良结局的发生风险［16］。因此，孕妇或有备孕计划者宜定期检测血清骨化二醇水平，若存在VD不足，宜及时补充。但目前尚无一致的数据提示补充VD的理想剂量与使用频率。由于VD的来源大部分为日光照射下的皮肤合成。因此，有研究者建议孕妇每日摄入剂量与非孕期女性相同（200 IU/d），并增加日照时间；对于无法增加日照时间者，予以外源性补充［17］。
目前，针对孕妇VD水平与子代肥胖相关指标影响的研究主要集中于新生儿阶段（出生时间≤28 d）、幼儿及学龄前儿童阶段（1～6岁），缺乏贯穿全生命周期的大样本长程追踪研究，各项研究结论也不完全一致。
孕妇VD缺乏与子代新生儿期的低体质量儿（出生体质量＜2 500 g）、巨大儿（出生体质量＞4 000 g）、脂代谢失调、脂肪分布异常有关。澳大利亚的一项队列研究显示，孕妇孕中期血VD水平降低和新生儿的体格生长状况的指标下降呈正相关［18］。该结论在印度一项随机对照试验中得到进一步证实，孕妇在孕中期补充VD3提高了干预组新生儿体质量，并降低了小于胎龄儿的发生率［19］。有研究显示，孕妇血清VD浓度＜50 nmol/L，分娩巨大儿的风险增加33%［20, 21］。然而，亦有研究并未显示孕妇孕早期血VD水平与新生儿出生体质量、身长间的关系［22］。血脂方面，中国孕妇孕期VD水平与脐带血甘油三酯水平呈负相关，与高密度脂蛋白水平呈正相关［23］。该研究结果与另一项病例对照研究结果相似［24］。而关于脂肪分布，新加坡一项母婴队列研究发现，孕中期无论孕妇是否存在血糖异常，26～28孕周VD水平不足孕妇的子代在出生2周内腹部皮下脂肪组织体积更大［25］。
孕期VD缺乏与子代幼儿及学龄前阶段超重和肥胖发生风险增加相关。孕妇在第13～15孕周VD水平缺乏可导致子代1岁时超重风险增加［26］；另有研究发现，这种关联至少维持到6岁［27］。但也有研究者对子代的体质量、身长、头围与BMI追踪观察了2年（6个月、1岁、2岁），均未发现与脐带血VD水平的关联性［28］。一项纳入329名孕妇的临床研究，对子代随访3年，亦未发现孕期VD水平和子代体质量、身高、BMI之间的关联性［29］。此外，孕妇孕期VD严重不足（血清骨化二醇＜25 nmol/L），子代6岁的体脂百分比（脂肪占总体质量的百分比）高出对照组0.12标准分数（standard deviation score，SDS），瘦体质量百分比（非脂肪成分占总体质量的百分比）下降0.13 SDS［30］，但与血清胆固醇和甘油三酯均无明显关联。有研究也显示，孕期VD水平与儿童4岁、6岁血脂谱无显著相关性［27］。
目前关于孕妇VD水平与子代肥胖是否相关存在争议的原因可能是存在混杂因素，如孕妇血糖［19, 20，22，26, 27, 28，30］、体质量情况［18，28］、吸烟［22，24, 25，29］、婴儿性别［22］、地理位置［29］、季节［25］、日照时间［22］、VD制剂补充［18，20，22, 23, 24, 25, 26，30］、饮食［25, 26, 27，30］、甲状旁腺素等相关激素和DBP相关蛋白水平［19, 20，23, 24, 25, 26, 27, 28，30］等影响。若研究对象的选取或数据分析阶段未考虑某些因素，就可能造成研究间结果的差异性。例如，一项孕妇VD缺乏或不足与新生儿人体测量指标相关性研究结果显示，相关指标的水平受孕妇孕周和BMI的影响［31］。因此，后续研究应考虑研究对象特征以及研究过程中出现的混杂因素。此外，在研究设计方面，不同研究也存在局限性：比如缺乏对孕妇孕期全程VD水平和子代相关指标的长期追踪研究［18, 19, 20，22，24, 25，28, 29］、样本量较小［19，23, 24, 25，29］、研究设计类型自身的局限性（比如前瞻性研究过程中造成的失访［26, 27，30］、回顾性病例对照研究纳入对象的代表性低［20］）、各项研究检测手段和诊断标准不一致等。因此，在这方面如想获得更精确的结果，还需大样本、多中心的前瞻性队列研究。
脂肪细胞的体积和数目（前脂肪细胞的增殖分化）增加是肥胖发生进展中的重要环节。研究表明，孕期VD缺乏通过表观遗传修饰，影响编码缺氧诱导因子1α亚基的基因（Hif1a）和编码极低密度脂蛋白受体的基因（Vldlr）DNA甲基化水平：Hif1a甲基化水平降低，表达增强，可参与能量代谢、血管生成、细胞凋亡的过程，具有促进缺氧状态下代谢适应的作用；而Vldlr甲基化水平增高，功能降低，参与脂代谢过程［32］。
另外，脂肪细胞增殖分化受多种蛋白调控，氧化物酶体增殖物活化受体-γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPAR-γ）直接调控脂肪细胞分化和代谢，维持脂肪细胞正常功能［33］。而白色脂肪细胞的维生素D受体（vitamin D receptor，VDR）已被证明在VD活动中参与调节脂肪细胞分化［34］。Belenchia等［35］动物实验研究发现，孕期VD缺乏可促进小鼠子代脂肪组织中PPAR-γ和VDR的表达。另一项研究中，孕期VD缺乏导致子代雄性小鼠断奶后的几周内（4～7周龄）体质量迅速增加，并在19周龄子代肝脏PPAR-γ表达增加［36］，提示孕期VD缺乏对子代肥胖发生发展的影响是潜在长久的。另外一项针对孕期VD摄入不足小鼠的雌性子代肝脏脂肪变性的研究发现，无论断奶后是高脂还是正常饮食，雄性与雌性子代均出现肝脏脂肪变性，表明孕期VD缺乏可促进子代脂质代谢异常和肝脏脂肪变性［37］。
胰岛素抵抗是肥胖个体糖脂代谢紊乱机制的重要一环。肥胖患者脂肪过度积蓄，游离脂肪酸增多，扰乱胰岛素受体信号通路，加剧胰岛素抵抗。此外，胰岛素抵抗和脂肪组织炎症、氧化应激、脂质代谢异常等因素相互作用，共同参与肥胖的发生、发展［38］。有研究证明，胰岛素抵抗和肥胖的小鼠脂肪组织VDR呈反比，也与血清骨化三醇水平呈反比［39］。VD可直接调节基因表达，促进胰岛素的合成，也可通过激活PPAR-γ途径对胰岛素敏感度进行调控，或通过肾素-血管紧张素-醛固酮系统间接影响胰岛素抵抗程度［40］。
母代小鼠孕期限制VD摄入导致子代小鼠体质量增加、胰岛素分泌增多、胰岛组织直径增大、肝脏脂肪变性和脂肪酸合酶表达增高。这种影响呈现跨代特点，在孙代小鼠中可发现类似情况［41］。
肥胖者长期处于慢性炎症中。当脂肪细胞体积过大而破裂凋亡时，大量巨噬细胞被募集并产生多种促炎因子和趋化因子，包括C反应蛋白（c-reactive protein，CRP）、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、白细胞介素1β（interleukin 1β，IL-1β）、IL-6等，进一步增强炎症反应和胰岛素抵抗［42, 43］。
临床研究发现，妊娠中期血清骨化二醇浓度与子代CRP负相关，提示孕期VD水平可影响子代的免疫调节和炎症反应［44］。母鼠孕期VD摄入不足的雄性子代小鼠肝脏中，编码NF-κB抑制蛋白α（inhibitor of NF-κB α，Iκbα）的基因启动子区CpG岛甲基化水平增加，Iκbα蛋白水平降低（Iκbα蛋白具有抑制NF-κB蛋白的促炎作用），导致血清和肝脏炎症因子（IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α）水平升高［45］。一项动物研究发现，妊娠糖尿病雌鼠模型孕期给予骨化三醇，激活调控细胞增殖与分化相关的Raf-MEK-ERK信号通路，改善母鼠与其子代糖脂代谢指标，发挥抗氧化与抗炎作用，对于糖尿病引起的心肌损伤具有一定的保护作用［46］。另有研究显示，脂肪组织内巨噬细胞从抗炎M2型向促炎M1型转化是慢性炎症发生的重要环节；孕妇VD缺乏促进皮下白色脂肪组织中M1型巨噬细胞和树突状细胞增加，M2型巨噬细胞减少，促炎因子（IL-1β、TNF-α、IL-6）表达上调，提示炎症反应增强，促进雄性后代小鼠肥胖［47］。
肠道菌群是介导肥胖发生的重要因素。生命早期肠道菌群的形成主要来源于母体和胎儿之间的菌群交换［48］。孕期母亲肥胖相关的微生物群失调能传给子代，导致子代微生物群失调和代谢紊乱［49］。
研究表明，孕期VD水平升高有助于改善肠道菌群失调。在妊娠期给予母鼠VD补充有助于提高成年雄性子代结肠拟杆菌属水平，降低全身炎症反应［50］。除了直接影响，VD也通过间接影响肠道菌群的代谢产物发挥作用。脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是一种与肥胖、胰岛素抵抗相关的肠道菌群代谢产物，血清LPS水平增高与肠道菌群失调相关［51］。孕期VD缺乏的雄性子代血清LPS水平增高，机体炎症反应增高，能量消耗减少、血糖升高、脂肪堆积增多［52, 53］，但在雌性子代并未观察到类似结果［54, 55］。此外，高LPS水平抑制雄性子代小鼠肝脏雷帕霉素复合物1（mammalian target of rapamycin 1，mTOR1），进而造成PPAR-γ表达改变，引起血清胆汁酸、不饱和脂肪酸和前列素水平降低，提示肠道菌群可通过LPS影响机体胆汁酸、不饱和脂肪酸等物质的代谢过程，说明肠道菌群紊乱可造成机体脂质代谢紊乱［52］。
大量研究表明，肥胖导致机体氧化应激水平增高，活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成增多，抗氧化物质水平降低。过高的ROS可促进胰岛素抵抗、影响脂质代谢、脂肪因子分泌和脂肪细胞增殖分化过程［55, 56, 57, 58, 59］。VD能保护细胞免受过量ROS损害，并调节抗氧化物质的表达减少ROS的生成，维持细胞呼吸链的正常作用［60］。
核因子E2相关因子2（nuclear factor-erythroid factor 2-related factor 2，Nrf2）是一种重要的抗氧化转录因子，参与维持细胞氧化还原稳态。羰基还原酶1（carbonyl reductase 1，CBR1）是一种氧化还原酶，能够保护细胞免受氧化应激损害。Nrf2可以直接调节CBR1的转录，Nrf2/CBR1信号通路的激活具有抗氧化应激的作用［61］。临床研究［24］和动物模型［62］均证明，孕期VD缺乏抑制胎盘Nrf2和CBR1表达，导致子代氧化应激增加，诱发子代代谢异常。
综上，孕妇体内VD水平，对子代生命远期代谢状况和肥胖的发生有着长久的影响。VD缺乏在孕妇、新生儿、婴幼儿及儿童中普遍存在。因此，孕期VD缺乏对子代肥胖发生影响及机制研究对于肥胖机制诠释和早期干预具有重要意义。然而，目前相关临床研究研究结果并不一致，缺乏生命全周期的大样本远期追踪研究，尤其是缺少婴儿期（1～12个月龄）和儿童期及后续（＜6岁）的研究，无法完整反映孕妇VD缺乏对子代各阶段肥胖发生发展的影响。而在动物实验中，孕鼠体内VD水平与子代远期肥胖的影响与机制更多围绕二者的相关性而非因果关系。因此，需要更深入的机制研究提供更有力的证据。在临床实践中，目前也缺乏孕妇体内VD水平的最佳范围和补充VD的最佳剂量与使用频率。特别是针对合并其他疾病的孕妇（如妊娠期糖尿病、肥胖、甲状腺功能障碍等），缺乏指导VD补充的临床指南。同时，针对VD过量摄入对子代的不良影响，包括可能的不良反应，都需要深入探讨。
吴伊凡, 张茜, 肖新华. 孕妇维生素D缺乏对子代肥胖影响的研究进展[J]. 中国研究型医院, 2023, 10(1): 53-58. DOI: 10.19450/j.cnki.jcrh.2023.01.012.
所有作者均声明不存在利益冲突
