序論
胎児の発育は、特に母体の微量元素状態などの外部要因に影響を受けやすい重要な感覚的な期間である。微量元素（必須または有害）は、酵素機能、抗酸化防御、および胎児の成長に関わる重要な生化学プロセスに参加する。これらの元素の異常な母体濃度は、妊娠の結果や新生児の発育を損なう可能性がある。糖尿病を患う妊婦は、代謝と微量元素の恒常性が変化する独特の集団であり、出生時の体重、身長、頭囲などの胎児の成長指標に影響を与える可能性がある。本研究では、糖尿病と非糖尿病の妊娠において、母体血清中の有害および必須微量元素のレベルと新生児の身体発育との関連を解明することを目的とし、母体の微量栄養素状態が代謝障害における胎児の結果にどのように影響するかという臨床的に重要なギャップを解決する。
研究デザインと対象者
この観察的な症例対照研究では、ケルマーンシャー県から111人の妊婦が登録され、そのうち57人が糖尿病患者、54人が非糖尿病患者だった。糖尿病群の登録基準には、糖尿病の確定診断、5年以上の居住期間、18〜45歳の年齢、3回以下の出産経験が含まれた。慢性疾患を持つ女性は除外された。モタゼディ病院とイマーム・レザ病院で、出産前に血液サンプルが採取され、情報提供同意と倫理承認（IR.KUMS.REC.1401.494）を得た。人口統計データ、喫煙状況、医療歴が記録された。新生児の身体測定（体重、身長、頭囲）は、標準化された機器とプロトコールを使用して出産直後に取得され、グループ間でのデータの信頼性と比較可能性が確保された。
微量元素の定量
母体血清サンプルは、硝酸と過塩素酸により消化された後、誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）によって鉛（Pb）、カドミウム（Cd）、水銀（Hg）、セレン（Se）、亜鉛（Zn）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、鉄（Fe）、砒素（As）が精密に定量された。分析手順は高い回収率（94〜103%）を示し、測定の正確性が保証された。この包括的なパネルには、胎児の発育にとって重要な必須微量栄養素と、健康に悪影響を及ぼすことが知られている有害金属が含まれており、母体の曝露と栄養状態が新生児の結果にどのように影響するかの統合的な評価が可能となった。
主要な知見
糖尿病と非糖尿病の母親間で平均微量元素血清濃度に統計的に有意な差は見られなかったが、新生児の成長パラメータを検討した際には微妙な関連が明らかになった。
非糖尿病群では、銅濃度のみが頭囲と有意に逆相関（r = -0.33, P = 0.015）を示しており、高い母体Cuレベルがこの成長指標を若干低下させる可能性があることを示唆している。
糖尿病の母親では、より顕著な関係が見られた。銅と鉄は、新生児の出生体重と頭囲と有意に負の相関を示した：Feは出生体重（r = -0.265, P = 0.047）と頭囲（r = -0.314, P = 0.017）と相関し、Cuは出生体重（r = -0.374, P = 0.004）と頭囲（r = -0.345, P = 0.009）と逆相関した。一方、クロムレベルは新生児の体重、身長、頭囲と正の相関（すべてP < 0.05）を示し、成長に対する潜在的なサポート役割を示唆している。
多変量回帰分析では、母体年齢とBMIを調整した結果、糖尿病群では高いCuレベルが新生児の体重と頭囲に有意に悪影響を及ぼすることが確認された（P < 0.01）。クロム濃度は出生身長（P = 0.027）に正の影響を及ぼした。重要的是，吸烟暴露与糖尿病母亲所生婴儿的体重降低有关（P = 0.012），强调了生活方式因素与微量元素状态并存的重要性。
追加の知見では、非糖尿病妊娠では母体BMIと新生児体重の間に正の関連があり、流産歴のある母体が両群の新生児身長の増加に関連していた。これにより、成長に影響を与える複雑な母体要因が示された。
専門家のコメント
これらの知見は、微量元素の不均衡が胎児の成長に与える影響に関する先行研究と一致しており、特に糖尿病妊娠における銅濃度の上昇が既に酸化ストレスと代謝障害のリスクが高い集団に悪影響を及ぼすことの重要性が強調されている。銅は必須栄養素でありながら潜在的なプロオキシダントの二重役割を果たしており、過剰な銅が酸化メカニズムや胎盤機能の低下を通じて胎児の成長を阻害する可能性があることを説明している。クロムと新生児の身体発育との正の相関は注目に値し、クロムがインスリン感受性を高めることにより、胎盤を介した栄養素の輸送を改善する可能性があることと一致している。
糖尿病と非糖尿病の母親間で全体的な微量元素レベルに有意な差が見られなかったのは、サンプルサイズの制限や糖尿病妊娠における補償メカニズムのためである可能性がある。しかし、相関分析は新生児の結果に影響を与える重要なサブクリニカル効果を明らかにしている。
喫煙への曝露による悪影響は、糖尿病母親にとってさらなるリスクを増大させ、妊娠中の禁煙の重要性を強調する公衆衛生メッセージを再確認している。本研究はまた、母体の微量元素を正確に監視することで、特に複雑な妊娠における母体の栄養状態を最適化する必要性を強調している。
本研究の制限点には、比較的小規模なコホート、横断的研究デザインによる因果関係の推論の困難さ、血清微量元素状態に影響を与える可能性のある飲食摂取データの欠如が含まれている。将来の縦断的および介入研究により、メカニズムの経路を解明し、対象を絞った栄養戦略を開発することが望まれている。
結論
母体血清中の微量元素、特に銅とクロムは、糖尿病妊娠における出生時の身体発育と有意な関連を示しており、銅濃度の上昇が出生体重と頭囲の減少と関連している一方、クロムは出生身長と正の相関を示している。喫煙への曝露が新生児の体重に悪影響を及ぼすことが観察され、新生児の成長の多因子決定要因が強調された。これらの洞察は、糖尿病を患う妊婦における微量元素の不均衡と生活習慣要因を慎重に監視し管理することで、胎児の成長と発育の結果を向上させる重要性を強調している。さらに研究が必要であり、因果関係を定義し、妊娠中の微量栄養素補給と環境曝露の低減に関する臨床ガイドラインを形成するために必要な情報を探求する。
参考文献
1. Cabrera-Rodríguez, R. et al. Occurrence of 44 elements in human cord blood and their association with growth indicators in newborns. Environ. Int. 116, 43–51 (2018).
2. Bermúdez, L., García-Vicent, C., López, J., Torró, M. I. & Lurbe, E. Assessment of ten trace elements in umbilical cord blood and maternal blood: association with birth weight. J. Transl. Med. 13, 1–8 (2015).
3. Tsuzuki, S., Morimoto, N., Hosokawa, S. & Matsushita, T. Associations of maternal and neonatal serum trace element concentrations with neonatal birth weight. PloS One. 8, e75627 (2013).
6. Afridi, H. I. et al. Status of essential trace metals in biological samples of diabetic mother and their neonates. Arch. Gynecol. Obstet. 280, 415–423 (2009).
8. Kolachi, N. F. et al. Status of toxic metals in biological samples of diabetic mothers and their neonates. Biol. Trace Elem. Res. 143, 196–212 (2011).
15. Mansouri, B. et al. Mixture effects of trace element levels on cardiovascular diseases and type 2 diabetes risk in adults using G-computation analysis. Sci. Rep. 14, 5743 (2024).
18. Soo, T., Simmer, K., Carlson, L. & McDonald, L. Copper and very low birthweight babies. Arch. Dis. Child. 63, 79–81 (1988).
19. Hao, Y. et al. Association of maternal serum copper during early pregnancy with the risk of spontaneous preterm birth: a nested case–control study in China. Environ. Int. 122, 237–243 (2019).
20. Atazadegan, M. A., Heidari-Beni, M., Riahi, R. & Kelishadi, R. Association of selenium, zinc and copper concentrations during pregnancy with birth weight: a systematic review and meta-analysis. J. Trace Elem. Med. Biol. 69, 126903 (2022).
22. Xia, W. et al. A case-control study of maternal exposure to chromium and infant low birth weight in China. Chemosphere 144, 1484–1489 (2016).
35. Fernandez-Rodriguez, B. et al. Smoking influence on early and late fetal growth. J. Perinat. Med. 50, 200–206 (2022).