Relationship of maternal vitamin C nutrition and GSTM1/GSTT1 polymorphisms to fetal and infant growth

Abstract

Oxidative stress during pregnancy plays an important role in fetal growth, and vitamin C plays a major role in providing the antioxidant defense against oxygen free-radicals. Glutathione S-transferases (GSTs) detoxify xenobiotic compounds and are involved in oxidative stress pathways. The aims of this study were as follows: first and foremost, to investigate whether maternal vitamin C intake from different sources during pregnancy is associated with fetal and infant growth, and, second, to examine whether GSTM1 and GSTT1 genotypes modify the association of maternal vitamin C intake with infant growth. The subjects were 1,183 pregnant women at 12–28 weeks gestation and their newborns in a multi-prospective cohort study in South Korea center (Seoul, Ulsan and Cheonan). A one-day 24-hour dietary recall interview by a well-trained interviewer was conducted to estimate nutrient intake from diet and supplement use, and a genotype for deletion polymorphisms in GSTM1 and GSTT1 was analyzed via polymerase chain reactions. Maternal vitamin C intake from food, but not total vitamin C intake from diet with supplements, was positively associated with birth length (β=0.222, p=0.0276) and length at 6 month (β=0.321, p=0.0229) either before or after adjustment for covariates which might affect neonatal fetal and infant growth. There was no association between vitamin C intake and birth weight or weight at 6 months. To investigate whether combined total vitamin C intake levels and total iron intake levels were associated with birth length, vitamin C and iron intake levels during pregnancy were dichotomized using the estimated average requirement (EAR) and the tolerable upper intake level (UL), respectively, and grouped for combined analyses. Significant relationships between low birth length (birth length <20th percentile of this study populations, ≤48cm) and the combined intake of total vitamin C and total iron suggests that a simultaneous, high intake of both vitamin C and iron increase the risk of low birth length. According to maternal GSTM1 and GSTT1 genotypes, there was no significant difference between neonatal length and weight at birth and at 6 months neither before nor after adjustment for covariates. In this study, the frequency of a homozygous gene deletion in GSTM1 and GSTT1 was 57.0% and 53.0%, respectively. The answer to whether GSTM1 and GSTT1 genotypes modify the association of maternal vitamin C intake from food with fetal and infant growth is that there is a positive association between maternal vitamin C intake from food and length at birth and at 6 months among mothers with GSTM1 present genotypes but not in GSTM1 null genotypes. While, according to GSTT1 polymorphism, positive association was observed in GSTT1 null genotypes and no association in GSTT1 present genotypes. In conclusion, a higher intake of dietary vitamin C at mid-pregnancy may be associated with increased birth length and infant’s length at 6 months after birth and it may be modified by GSTM1 and GSTT1 polymorphisms. Also, birth lengths were highest when the mothers’ intakes levels of both total vitamin C and total iron were optimal, that is to say total vitamin C intake was more than EAR and total iron intake was less than UL.;본 연구는 산모의 임신 중 비타민C 섭취상태 및 GSTM1/ GSTT1 유전자 다형성과 출생 결과, 출생 후 영아의 성장과의 관련성을 알아보고자 수행되었다. 이 연구는 전향적 코호트 연구로서 2006년 8월부터 2010년 12월까지 모집된 임신 12-28주의 임신부 1183명을 대상으로 이루어졌다. 임신부의 임신 중 식이섭취는 24시간 회상법 (24-hour dietary recall method)을 이용하여 조사하였으며 CAN-Pro 3.0으로 분석하였다. 임신부의 GSTM1/GSTT1 유전자형은 multiplex polymerase chain reaction (PCR)을 통해 분석하였으며, 영아의 출생신장과 출생체중 등 출생결과는 산부인과 기록을 통해 수집하였으며 출생 후 영아의 신체계측은 교육을 받은 조사자가 측정, 기록하였다. 본 연구에서 산모의 임신 중기의 식이를 통한 비타민 C 섭취 수준은 영아의 출생 신장 (β=0.222, P=0.0276)과 출생 후 6개월 신장 (β=0.321, P=0.0229)과 양의 관련성을 보이는 것으로 나타났다. 반면 식이와 보충제를 통한 비타민 C 섭취량을 더한 총 비타민C섭취량과 출생결과 및 출생 후 성장 간에는 유의한 관련성이 나타나지 않았다. 식이를 통한 비타민 C 섭취량은 보충제를 섭취한 산모와 보충제를 섭취하지 않은 산모간에 차이가 없었으나 (137.6±103.0mg, 133.7±105.6mg), 보충제와 식이를 더한 총 비타민C 섭취량은 보충제를 섭취한 산모가 2배 이상 높은 것으로 나타났다. 비타민 C 보충제를 사용하는 경우 철분 보충제 또한 함께 사용하는 경향이 있었다. 이에 따라 총 비타민C 섭취수준은 EAR을 기준으로, 총 철분 섭취량은 UL을 기준으로 산모의 비타민C 섭취량과 철분 섭취량을 동시에 고려하여 4 그룹으로 나누어 출생신장과의 관련성을 살펴본 결과, 비타민 C를 적정수준 (EAR 이상) 섭취하는 경우 철분을 많이 섭취할수록 영아의 출생신장이 작을 확률이 높은 것으로 나타났다. 한편, 비타민 C 식이 섭취량과 영아의 출생신장 및 생후 6개월 시 신장 사이의 양의 관련성을 산모의 GST 유전자다형성에 따라 살펴본 결과, GSTM1결손유전자형을 지닌 산모에게서는 관련성이 나타나지 않고 GSTM1 활성유전자형을 지닌 산모에게서만 나타났다. 반대로 GSTT1 유전자다형성의 경우 결손유전자형을 지닌 산모에게서 식이를 통한 비타민C섭취와 영아의 출생신장 및 생후 6개월 신장이 양의 관련성을 보였으며 활성유전자형을 지닌 산모에게서는 관련성이 나타나지 않았다. 결론적으로 본 연구를 통해 임신부의 임신중기 식품을 통한 비타민C 섭취수준과 영아의 길이 성장간에 양의 관계가 있었으며 이는 GSTM1/ GSTT1 유전자형에 따라 영향을 받는 정도가 다름을 확인 할 수 있었다. 또한 비타민C를 충분히 섭취하는 경우 다량의 철분 섭취는 출생 신장에 있어서 오히려 부정적인 영향을 미칠 수 있음이 나타나 적절한 수준의 섭취가 권장된다.