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生命早期是人体生理、免疫系统、代谢及结构发育的关键时期,这一时期母亲的膳食摄入、婴儿的喂养方式等均可对婴幼儿生长发育及代谢健康产生长期影响。生命早期的营养支持,如脂肪酸支持可调节免疫系统发育和肠道菌群的组成,对胎儿和婴儿的发育起着关键作用。妊娠期间,胎儿体内脂肪酸的供应主要通过胎盘从母体转运。母乳作为婴儿理想的食物来源,其营养状况直接关系到婴儿的生长发育,母乳中的脂肪酸水平因母体脂类的营养状况而有很大差异。众所周知,营养物质可与基因相互作用,并调节影响人体生理功能的分子机制。体内脂肪酸水平受膳食摄入和体内代谢机制共同调节,脂肪酸碳链延长酶(elongase of very long chain fatty acids,ELOVL)作为体内多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA)合成过程中的关键酶,由ELOVL2/5基因编码,其表达是受到体内特定复杂机制的调控,这些酶通过参与多种合成途径来改变不同脂肪酸的水平。ELOVL基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)与人体脂肪酸构成谱关联,并影响不同组织中的脂肪酸代谢,不同基因型携带者的人体脂肪酸组成存在差异。目前,ELOVL与人体PUFA水平关联机制的研究结果仍不一致,但大多涉及到ELOVL2/5基因变异和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid,DHA,C22:6n-3)摄入情况。因此,本研究分别收集了孕妇血液与新生儿脐带血配对样本,研究DHA摄入与基因变异对孕妇以及新生儿血浆脂肪酸水平的综合影响;另一方面,收集产后健康乳母的乳汁,分析DHA摄入与ELOVL2/5基因变异对乳汁PUFA的影响;最后,通过干预研究,探索DHA摄入与ELOVL2/5基因变异影响乳汁PUFA水平的潜在机制。本研究共分为以下三个部分:第一部分:DHA摄入与ELOVL2/5基因变异对孕妇及新生儿血浆脂肪酸水平的影响目的:了解孕妇及新生儿血浆脂肪酸水平,分析膳食DHA摄入与ELOVL2/5基因变异对孕妇及新生儿脂肪酸水平的综合影响。方法:纳入116对在长春某三甲医院就诊的健康、汉族孕妇及其分娩的新生儿,签署知情同意书,接受基本信息及膳食问卷调查,并提供血液样本。血浆磷脂脂肪酸水平采用气相色谱检测,共选取ELOVL2和ELOVL5基因上10个SNP位点,采用Sequenom Mass Array系统进行基因分型,SPSS 24.0软件分析孕妇及新生儿血浆磷脂脂肪酸构成和相关性,基因变异与PUFA水平的关联分析采用SNPstats在线分析软件。结果:1.孕妇和新生儿血浆中对应种类的脂肪酸整体上呈显著正相关关系。在孕妇血浆中以亚油酸(linoleic acid,LA,C18:2n-6cis)含量最高,而在新生儿脐带血中以花生四烯酸(arachidonic acid,ARA,C20:4n-6)含量最高。2.与主等位基因纯合子携带者相比,ELOVL2基因的rs2281591(P=0.006)、rs9468304(P=0.012)和ELOVL5基因的rs209512(P=0.024)位点的次等位基因携带者或次等位基因纯合子携带者血浆磷脂LA水平显著降低,而杂合子携带者血浆磷脂ARA水平显著升高(P<0.05)。3.携带ELOVL2基因rs3778166位点次等位基因纯合子的孕妇其血浆磷脂γ-亚麻酸(gamma-linolenic acid,GLA,C18:3n-6)(P=0.045)、α-亚麻酸(alpha-linolenic acid,ALA,C18:3n-3)(P=0.016)水平显著高于携带主等位基因者,而ARA(P=0.035)水平显著低于携带主等位基因的孕妇。4.与主等位基因纯合子携带者相比,ELOVL5基因rs209512位点的杂合子携带者血浆磷脂C20:2n-6(P=0.005)水平显著降低;ELOVL5基因rs2397142位点次等位基因纯合子携带者血浆磷脂二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA,C20:5n-3)(P=0.023)水平显著升高。5.携带ELOVL2基因rs2281591位点(P=0.011)杂合子和rs9468304位点(P=0.018)次等位基因的孕妇其血浆磷脂EPA水平显著高于主等位基因纯合子携带者。6.在校正新生儿基因型后分析发现,孕妇ELOVL5基因rs209512次等位基因携带者分娩的新生儿血浆中GLA水平显著升高(P=0.013),但rs209512次等位基因携带者分娩的新生儿血浆中LA水平显著降低(P=0.023)。ELOVL2基因rs9468304次等位基因携带者分娩的新生儿血浆中C20:2n-6水平显著升高(P=0.012);对n-3 PUFA来说,ELOVL2基因上rs12332786、rs3798713次等位基因携带者其新生儿血浆中C20:3n-3和DHA水平显著升高(P<0.05),然而,rs3778166和rs12207094的次等位基因携带者其新生儿血浆中EPA和DHA水平显著降低(P<0.05)。7.在校正孕妇基因型后发现,携带ELOVL2/5基因上多个位点次等位基因的新生儿血浆中LA、C20:2n-6、ALA和C20:3n-3水平的明显升高(P<0.05),但携带rs9468304和rs2397142次等位基因的新生儿血浆ALA和ARA水平明显降低(P<0.05)。结论:1.孕妇及新生儿血浆磷脂脂肪酸呈显著相关性。2.膳食DHA摄入与孕妇血浆DHA和EPA呈显著正相关关系。3.孕妇ELOVL2/5基因变异影响孕妇血浆PUFA水平。4.孕妇和新生儿ELOVL2/5基因变异影响新生儿血浆PUFA水平。第二部分:DHA摄入与ELOVL2/5基因变异对乳汁多不饱和脂肪酸水平的影响目的:探讨哺乳期母亲DHA摄入和ELOVL2/5基因变异交互作用对PUFA水平的影响。方法:共纳入422例健康的汉族哺乳期女性,收集乳汁并调查膳食和DHA补充剂摄入情况,通过气相色谱法检测母乳中PUFA水平,并对ELOVL2和ELOVL5基因的10个SNP进行基因分型。基本信息和膳食摄入情况的统计分析采用SPSS24.0,单个SNP位点与PUFA水平的关联分析采用SNPstats在线分析软件,DHA摄入与单倍型对PUFA水平交互作用的分析采用R软件中的haplo.stats包。结果:1.携带ELOVL2基因rs3798713位点次等位基因的乳母其乳汁LA浓度显著低于主等位基因纯合子携带者(P=0.019)。2.携带ELOVL5基因rs2294867位点次等位基因纯合子的乳母其乳汁EPA浓度显著高于携带主等位基因者(P=0.036)。3.ELOVL5基因rs9357760位点次等位基因携带者乳汁中GLA,二高-γ-亚麻酸(dihomo-gamma linolenic acid,DGLA,C20:3n-6),ARA和二十二碳四烯酸(docosatetraenoic acid,DTA,C22:4n-6)的浓度显著高于携带主等位基因纯合子者(P<0.05)。4.rs2397142的次等位基因携带者乳汁DTA水平(P=0.027)显著高于与主等位基因纯合子携带者。5.rs209512的次等位基因纯合子携带者其乳汁GLA(P=0.042)和DGLA(P=0.039)浓度低于携带主等位基因者。6.rs12207094的次等位基因型与乳汁中较高水平的GLA之间也观察到显著的关联(P=0.029)。7.ELOVL2基因SNP位点的单倍型(A-G-G)与乳汁中较低的LA,EPA和DHA水平明显相关(P<0.05);该单倍型与DHA摄入量的交互作用影响乳汁中LA,EPA,DHA和ARA的水平(P<0.05)。8.相对较高的DHA摄入与ELOVL5基因位点单倍型(A-A-C-A-A)交互作用影响乳汁中DGLA,ALA和EPA水平(P<0.05)。9.ELOVL5基因位点单倍型(C-A-C-A-A)和DHA摄入交互作用可显著提高乳汁EPA水平(P<0.05)。结论:1.ELOVL2/5基因变异与PUFA水平存在显著关联。2.DHA摄入与ELOVL2/5基因特定单倍型之间存在交互作用共同调节乳汁PUFA(尤其是EPA)水平。第三部分:DHA干预对不同ELOVL2/5基因型乳母乳汁多不饱和脂肪酸水平的影响及机制研究目的:探索乳母DHA摄入与ELOVL2/5基因变异之间的相互作用,以及DHA摄入激活的转录调节机制。方法:共纳入67例健康哺乳期母亲,在产后60±5天开始进行DHA补充剂干预,干预剂量为420 mg/d,干预周期为30天,进行膳食调查并收集干预开始前与干预结束后当天的乳汁。利用气相色谱检测母乳中PUFA水平,结合第二部分研究结果中的阳性位点,选取ELOVL2/5基因的6个SNP位点进行基因型检测,采用实时荧光定量PCR方法检测目的基因ELOVL2/5 mRNA和转录因子SREBP-1c、PPARγmRNA的相对表达水平。采用SPSS 24.0统计软件分析基因变异与乳汁PUFA水平及mRNA表达水平的关系。结果:1.DHA干预后乳母乳汁DGLA水平显著下降(P=0.006),乳汁DHA显著升高(P<0.001)。2.rs3798713次等位基因携带者较主等位基因纯合子携带者在干预结束时间点乳汁DGLA水平显著升高(P=0.041)。3.DHA干预可明显提高携带ELVOL5基因rs12207094主等位基因纯合子乳母乳汁中DHA水平(P<0.001),同时也可显著降低乳汁中DGLA水平(P=0.001)。4.DHA干预显著降低携带ELOVL2基因rs3798713(P=0.016)和ELOVL5基因rs209512(P=0.004)、rs2294867(P=0.009)位点次等位基因乳母乳汁中DGLA的水平。5.DHA干预可显著降低携带ELOVL5基因rs9357760(P=0.029)和rs2397142(P=0.001)位点主等位基因的乳母乳汁DGLA水平。6.DHA干预对携带ELOVL2基因rs3798713位点次等位基因乳母乳汁中ALA水平的升高幅度显著高于携带主等位基因纯合子的乳母(P=0.041)。7.DHA干预对携带ELOVL5基因rs12207094位点次等位基因乳母乳汁C20:3n-6水平的升高幅度显著高于携带主等位基因纯合子的乳母(P=0.035)。结论:1.DHA干预后乳汁n-6PUFA水平降低,DHA水平升高。2.ELOVL5基因上rs12207094主等位基因纯合子携带者DHA干预后乳汁SREBP-1c mRNA表达水平、乳汁DGLA水平低于次等位基因子携带者。3.DHA干预可显著升高携带rs3798713次等位基因的乳母乳汁中ALA水平,也可显著升高携带rs12207094次等位基因的乳母乳汁DGLA水平。