임신부의 호모시스테인 수준과 임신결과 및 영아 성장에 대한 모체의 MTHFR 유전자형과 비타민 B영양상태의 영향

Abstract

본 연구는 임신부들의 5, 10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) 유전자형과 비타민 B2, 비타민 B6, 엽산 및 비타민 B12 영양상태의 상호작용이 혈중 호모시스테인 수준에 미치는 영향을 분석하고자 시행되었다. 또한 본 연구에서는 임신부의 호모시스테인 수준이 태아의 호모시스테인 수준과 임신 결과 및 영아 성장에 미치는 영향을 추적 조사하고자 하였다. 2001년 8월에서 2003년 2월까지 E 대학 산부인과에서 산전관리를 받고 있는 임신 24에서 28주 사이의 건강한 임신부 360명을 대상으로 식이 섭취량과 식습관을 조사하였다. 공복시 혈액을 채취하여 임신부들의 MTHFR 유전자형과 혈청 호모시스테인 수준 및 비타민 B2, 비타민 B6, 엽산과 비타민 B12 영양상태를 분석하였다. 이들 중 121명을 대상으로 분만시 제대혈을 수집하고 제대혈을 통해 태아의 MTHFR 유전자형과 호모시스테인 수준 및 비타민 B 영양상태를 분석하였다. 아울러 본 연구에서는 조사 대상 임신부들의 임신결과를 수집하고, 이들에서 태어난 영아 75명을 대상으로 생후 만 12개월의 성장 발육치를 추적 조사하였다. 연구 대상 임신부와 태아의 MTHFR C677T 유전자 변이는 전혈로부터 추출, 증폭된 DNA에 HinfI 제한효소를 사용하여 분석하였다. 혈청 호모시스테인 농도와 비타민 B2, 비타민 B6 농도는 HPLC (high pressure liquid chromatography) 와 fluorescence detector를 이용하여 정량하였으며, 혈청 엽산과 비타민 B12는 radioimmunoassay 방법으로 분석하였다. 모든 결과는 로그로 전환시킨 후 SPSS ver 11.0을 이용하여 통계 처리되었다. 임신부들의 MTHFR C677T 변이 분포는 wild type인 C/C형이 33.4%, 이형 접합성 돌연변이인 C/T형이 50.8%였으며, 동형 접합성 돌연변이인 T/T형은 15.8%인 것으로 나타났다. T/T형을 가진 이들 임신부의 혈청 호모시스테인 수준(9.7±5.4μmol/L)은 C/C형(7.2±2.5μmol/L) 또는 C/T형 (7.9±2.9μmol/L)의 호모시스테인 수준에 비해 유의적으로 높았다. 그러나 이러한 유전적 결함을 가진 임신부의 호모시스테인 수준은 임신부의 비타민 B2, 비타민 B6, 엽산 및 비타민 B12 영양상태에 따라 다르게 나타났다. 즉, 비타민 B 영양상태가 낮은 경우 T/T형인 임신부의 호모시스테인 수준은 유의적으로 높았던 반면, 비타민 B 영양상태가 양호한 경우 MTHFR 유전자형에 따른 혈중 호모시스테인 수준에 차이가 없었다. 다중 회귀 분석 결과, T/T형인 경우 임신부의 혈청 호모시스테인 수준은 혈청 비타민 B 농도에 의해 영향을 받았으며, 이 중 혈청 엽산 수준에 의해 가장 많이 영향을 받는 것으로 나타났다. 반면, C/C형과 C/T형의 경우 혈청 호모시스테인 수준에 대한 비타민 B 영양상태의 영향은 나타나지 않았다. 비타민 B2, 비타민 B6, 엽산 및 비타민 B12의 식이 섭취량과 비타민제 복용 습관, 커피 복용 습관이 임신부의 혈청 호모시스테인 수준에 미치는 영향 역시 MTHFR 유전자형이 T/T형인 경우에만 유의적인 것으로 나타났다. 즉, 비타민 B의 식이 섭취량이 가장 낮은 사분위수에 속하거나 임신 중 커피를 복용하는 경우 T/T형의 임신부에서 혈청 호모시스테인 수준이 높았으며, 비타민 보충제 혹은 엽산을 포함한 비타민 보충제를 복용하는 경우 T/T형이라고 하더라도 혈청 호모시스테인 수준이 C/C형 혹은 C/T형에 비해 높지 않았다. 본 연구 결과 임신부의 호모시스테인 수준은 임신부의 혈청 엽산 및 비타민 B12 영양상태와 더불어 제대 혈청 호모시스테인 수준에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 모체의 MTHFR 유전자형이 T/T형인 경우에 모체와 제대혈 간의 관련성이 가장 크게 나타났다. 또 모체의 MTHFR 유전자형이 T/T 형인 경우 제대 혈청 호모시스테인 수준은 제대 혈청 엽산 수준에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났다. 그러나 제대 혈청 호모시스테인 수준은 태아의 MTHFR 유전자형에 따라서는 거의 영향을 받지 않았다. 임신부의 혈청 호모시스테인 수준은 영아의 재태기간, 출생체중 및 출생 신장에 영향을 주는 것으로 나타났으며, 고호모시스테인혈증으로 판정되었던 임신부에서 조산아 출산, 저체중아 출산, 사산 및 7점 미만의 낮은 Apgar scores와 같은 바람직하지 못한 임신결과에 대한 상대 위험도가 높았다. 또한 임신부의 혈청 호모시스테인 수준이 임신결과에 미치는 영향 역시 모체의 MTHFR 유전자형에 따라 다르게 나타났으며, T/T형인 임신부에서 혈청 호모시스테인 수준에 의한 영향을 가장 많이 받는 것으로 나타났다. 임신부의 비타민 B 수준 역시 임신결과에 영향을 미치는 것으로 나타났는데, T/T형이면서 혈청 PLP 수준이 낮은 임신부에서 태어난 영아의 출생 신장이 C/C형 혹은 C/T형에 비해 낮았고, 이에 비해 임신부의 PLP수준이 높은 경우 이러한 MTHFR 유전자형에 따른 차이가 없었다. 모체의 혈청 호모시스테인 외에도 제대 혈청 호모시스테인 수준 역시 임신결과에 영향을 미치는 것으로 나타났는데, 제대 혈청 호모시스테인 수준이 높을수록 재태기간이 짧고, 출생체중이 감소하는 관계가 있었으며, 제대 혈청 PLP 수준이 높을수록 생후 1분의 Apgar score가 높아지는 관계를 보였다. 그러나 제대 혈청의 호모시스테인 및 PLP 수준에 의한 영향은 모체의 MTHFR 유전자형에 따라 다르지 않았고, 태아의 MTHFR 유전자형이 C/C형과 C/T형인 경우에만 임신부의 PLP 수준과 임신 결과 사이의 관계가 유의적이었다. T/T형인 임신부에 있어서 임신 중 혈청 호모시스테인 수준은 영아의 출생 후 성장 발육치에도 영향을 미치는 것으로 나타났다. 즉, MTHFR 유전자형이 T/T형인 임신부에서 태어난 영아의 12개월에 측정한 영아의 신장, 가슴둘레 및 머리둘레가 임신 중반 모체의 혈청 호모시스테인 수준에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또, 임신부의 혈청 PLP 수준은 영아의 평균 체중과, 혈청 엽산과 비타민 B12 수준은 머리둘레와 관련이 있었으며, 혈청 비타민 B2 수준은 모체의 MTHFR 유전자형이 T/T형인 경우에만 영아의 신장에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 본 연구에서는 임신 중 모체의 호모시스테인 수준과 이에 영향을 미치는 유전적, 영양적 요인들이 태아의 성장을 통한 임신결과 뿐 아니라 영아의 출생 후 성장에 까지 영향을 미칠 수 있다는 가능성을 제시하였다. 이상의 연구 결과들을 요약하면, 임신 중 모체의 호모시스테인 수준은 임신부의 MTHFR 유전자형과 비타민 B2, 비타민 B6, 엽산, 비타민 B12 영양상태에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. 또 임신 중 모체의 호모시스테인 수준은 비타민 영양상태와 더불어 태아의 호모시스테인 수준과 임신결과 및 출생 후 영아 성장에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 이러한 영향은 모체의 MTHFR 유전자형에 따라 다르게 나타났다. 본 연구의 결과는 영아의 출생과 성장에 있어 임신 중 모체의 호모시스테인 수준의 중요성을 강조하는 것이라고 할 수 있으며, 호모시스테인 대사에 있어 유전적 결함을 가진 경우라고 하더라도 임신 중 비타민 영양상태 및 생활습관을 개선할 경우 임신 중 호모시스테인 수준의 상승으로 인한 여러 가지 바람직하지 못한 결과들을 예방할 수 있음을 보여주는 것이라고 하겠다. 또한 본 연구는 정상 임신부를 대상으로 유전적 요인과 영양적 요인을 파악하고 그들의 임신결과 및 영아 성장을 추적한 첫 번째 연구라고 할 수 있으며, 이와 유사한 많은 연구 결과들이 축적된다면 MTHFR 유전자 변이와 같은 유전적으로 고 위험 집단에 속한 임신부의 비타민 영양상태 개선과 커피 복용 등의 생활 습관 개선을 통해 바람직하지 못한 임신결과를 예방하는데 기초 자료로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.;Elevated maternal plasma homocysteine concentrations have been associated with adverse pregnancy outcomes, including birth defects, low birth weight, preeclampsia, spontaneous abortion, placental abruption, and other maternal or fetal complications. Serum homocysteine levels is known to be a product of an interaction between genetic and nutritional factors. We investigated the effects of the interaction between the C677T 5,10 -methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) and serum B vitamin (vitamin B2, vitamin B6, folate and vitamin B12) levels on serum homocysteine levels in 360 normal pregnant women at 24-28 wk of gestation. We also evaluated the effects of maternal serum homocysteine and B vitamin levels on 121 cord homocysteine levels, pregnancy outcomes, and the postnatal growth measurements of their 75 infants. Maternal and cord serum homocysteine, vitamin B2, vitamin B6 concentrations were measured by a HPLC-fluorescence detection method. Serum folate and vitamin B12 levels were analyzed by a radioimmunoassay. The MTHFR gene mutation was investigated by using the restriction enzyme, HinfI. Dietary intake of B-vitamins were estimated by a 24-hour recall method and the pregnancy outcomes were investigated from medical records. We followed up the postnatal growth measurements of the 12-month-old infants from the subjects. In this study, serum homocysteine concentrations were higher in women with the T/T genotype (9.7±5.4μmol/L) than those with the C/T (7.2±2.5μmol/L) or C/C genotype (7.9±2.9μmol/L) of the MTHFR gene (p<0.05). We found that serum homocysteine levels in pregnant women were resulted from the interaction between the MTHFR genotype and serum B vitamin status, B vitamin intakes, vitamin supplementation, and coffee drinks. Serum homocysteine levels were higher in the subjects with the T/T genotype only when the serum B vitamin levels were below the median level, or B vitamin intakes were in lowest quartile. In the subjects with the T/T genotype, vitamin supplementation including to folic acid reduced serum homocysteine levels, but coffee drinks attenuated serum homocysteine levels. Among these environmental factors, serum homocysteine concentrations were most affected by serum folate status. This study showed that umbilical cord blood homocysteine levels were influenced by maternal MTHFR genotype, and maternal mid-pregnancy homocysteine and vitamin B concentrations as external factors, and influenced by cord folate and vitamin B12 concentrations as internal factors. There was a strong linear association between the maternal and cord serum homocysteine levels (r=0.379, p<0.001), and a week association between maternal folate and vitamin B12 levels and cord homocyhsteine levels. These positive correlations between two serum levels were strongest among the maternal T/T genotype. In the maternal T/T genotype, cord serum homocysteine concentrations were negatively correlated with cord serum folate (r=-0.513, p<0.05) and vitamin B12 concentrations (r=-0.623, p<0.01), but there was no correlation between two serum levels in the maternal C/C or C/T genotypes. Maternal mid-pregnancy homocysteine, folate, vitamin B12 status and the interaction between maternal serum B vitamin status and the C677T MTHFR genotype influenced the pregnancy outcomes of subjects. Maternal homocysteine concentrations were negatively correlated with gestational age, birth weight, and birth length. The gestational age, birth height, 1-min and 5-min Apgar scores were lower in mothers with the T/T MTHFR genotype than in those with the C/T or C/C only when maternal serum homocysteine concentrations were below the median level. The birth height of neonates were lower in mothers with the T/T genotype when maternal serum PLP (pyridoxal-5-phosphate) or folate concentrations were below the median level. Not only maternal serum homocysteine but also cord serum homocysteine levels were negatively correlated with birth weight, and cord serum PLP levels were positively correlated with 1-min Apgar scores. In this study, we found that maternal mid-pregnancy homocysteine and B vitamins status influenced the postnatal growth measurements of infants in subjects. In the maternal T/T genotype, heights, head and chest circumferences of 12-month-old infants were affected by maternal homocysteine levels, and heights of those were affected by maternal serum PLP levels. In conclusion, the present study provides evidence of an effect of maternal mid-pregnancy serum homocysteine concentrations and the C677T MTHFR polymorphism on fetal homocysteine concentrations, pregnancy outcomes, and postnatal growth measurements of their infants. Higher serum vitamin B2, vitamin B6, and folate, vitamin B12 concentrations may lessen the MTHFR genotypic effect on serum homocysteine levels during pregnancy. This study supports the suggestion that the folate and other B vitamin deficiencies are more detrimental to homocysteine metabolism in pregnant women with the T/T homozygous genotype in preventing the potential risks of adverse pregnancy outcomes associated with hyperhomocysteinemia. Vitamin supplementation during pregnancy is needed to improve vitamin nutritional status, to reduce maternal and fetal serum homocysteine levels and to reduce the risk of adverse pregnancy outcomes and postnatal growth retardation of their infants.