補充葉酸（FA）可以大幅降低出生缺陷的風險，應該是盡人皆知了。
據統計，為了降低新生兒神經管畸形（NTDs）和先天性心臟缺陷（CHDs）的患病率，已經有超過80個國家啟動了強制性的葉酸食品強化計劃[1]。
然而，一個不爭的事實是：由於日常攝入的很多膳食補充劑中也含有葉酸，很多人的每日葉酸攝入量已經超過了推薦的0.4毫克[2]。此外，之前有神經管畸形患兒生育史的備孕婦女，以及有生育問題的男性，每天補充的葉酸可能是推薦劑量的數倍，甚至十餘倍[3]。
那麼過量攝入葉酸對後代有沒有不利的影響呢？
近日，由復旦大學附屬婦產科醫院王紅豔教授和美國貝勒醫學院Richard H. Finnell教授領銜的研究團隊，在著名期刊《細胞研究》上發表了一項重要研究成果[4]。
他們在全球範圍內首次利用全基因組測序（WGS）和全基因組亞硫酸氫鹽測序（WGBS）技術，探索了攝入不同水平葉酸對小鼠後代DNA突變的影響。
研究結果發現，與攝入正常水平葉酸相比，親代葉酸攝入不足，子代胚胎的新雜合單核苷酸變異（DNSNVs）翻倍；親代葉酸攝入過量，子代胚胎的新雜合單核苷酸變異（DNSNVs）增加80%。
也就是說，葉酸的攝入應該控制在一個特定的範圍之內，攝入不足或者過量，對後代健康均會產生不利影響。貝勒醫學院的Lei Yunping也是論文的通訊作者之一。
論文首頁截圖
大約在五六年前，就有科學家注意到，新生兒出生時母體血漿葉酸和B12水平極高，與新生兒患自閉症譜系障礙（ASD）風險增加有關[5]；以及備孕期間父系甲基供體（葉酸等）攝入量升高，會導致子代小鼠的學習和記憶方面出現缺陷，而且這種缺陷與特定基因的甲基化有關[6]。
以上這些研究都暗示，過量攝入葉酸可能會對後代產生不利影響，然而這個領域仍缺乏系統性的研究。王紅豔教授和Finnell教授團隊，想量化攝入不同水平葉酸對後代DNA突變和DNA甲基化修飾的影響。
研究人員以C57BL/6 J小鼠為研究物件，餵養的口糧按照葉酸含量不同分為三種：低葉酸飲食（0.3ppm）、正常葉酸飲食（3ppm，也是對照組）和高葉酸飲食（30ppm）。如果將指南推薦的每日攝入0.4毫克葉酸作為標準的話，那對照組小鼠每天的攝入量相當於人每天攝入0.1-0.2毫克葉酸，高葉酸組小鼠每天的攝入量相當於人的1.8毫克每天。
在連續餵養四個月之後，低葉酸飲食、高葉酸飲食和對照組的小鼠，分別與對照組的小鼠交配。也就是說，在所有配對的小鼠（77對）中，至少有一隻是正常飲食小鼠。隨後，研究人員採集了所有親代的DNA和發育到12.5天的完整胚胎（E12.5）的DNA，並開展全基因組測序。
他們一共找到了2621個新雜合單核苷酸變異（DNSNVs），其中26個低葉酸組胚胎檢測到1096個（中位數為36），26個對照組胚胎檢測到548個（中位數為19.5），25個高葉酸組胚胎檢測到977個（中位數為35）。
具體到父母雙方葉酸攝入水平對後代DNA突變情況的影響，資料如下：對照組DNSNVs中位數仍為19.5；父系低葉酸飲食組DNSNVs中位數為33，母系低葉酸飲食組DNSNVs中位數為38；父系高葉酸飲食組DNSNVs中位數為40，母系高葉酸飲食組DNSNVs中位數為23.5。
基於以上資料，研究人員得出結論：與DNSNVs相比，低葉酸組（2.0倍，p=0.00011）和高葉酸組（1.8倍，p=0.00069）的DNSNVs數量，分別是對照組的的2倍和1.8倍，而且父系攝入過量葉酸對後代影響更大。
攝入葉酸水平不同對後代的影響
透過對所有的DNSNVs進行註釋，研究人員發現93.6%的DNSNVs發生在非編碼區，但是主要富集在基因的啟動子區域。也就是說，這些突變雖然不影響基因的序列，但是可能會影響對應基因的表達。
正如我在前面介紹的，葉酸作為甲基供體會影響到DNA的甲基化，而DNA的甲基化與DNA突變也存在一定的關聯。因此，研究人員想知道父系攝入不同水平葉酸對後代的DNA甲基化有何影響。
基於全基因組亞硫酸氫鹽測序技術，他們發現與對照組相比，低葉酸組的胚胎主要是低甲基化，而高葉酸組的胚胎則是全域性高甲基化。
具體來說，與對照組相比，在低葉酸組的胚胎中檢測到734個高甲基化的差異甲基化區域（DMRs）和2127個低甲基化的DMRs；相比之下，在高葉酸組的胚胎中檢測到4802個高甲基化的DMRs和904個低甲基化的DMRs。重要的是，大約40%的DMRs定位於基因啟動子區域，這表明父系的葉酸攝入可能對基因表達產生重大影響。
不同葉酸水平對DNA甲基化的影響
那麼葉酸導致的DNA甲基化水平差異，是否與後代DNA突變水平差異有關呢？
我們都知道，基因的啟動子如果高度甲基化，就會抑制基因的表達；而基因本身的過度甲基化會促進基因的表達[7]。因此，研究人員回頭分析了資料，看看高葉酸組的DNA甲基化是不是主要集中在DNA修復基因的啟動子裡了。
不出所料，他們在58個參與DNA修復的基因啟動子區域觀察到高甲基化DMRs。
基於以上研究資料，研究人員認為，低和高葉酸都改變了DNA甲基化的格局，增加了突變率。然而，低葉酸組和高葉酸組之間甲基化增加DNA突變率的機制可能不同。低葉酸飲食透過將CpG位點的甲基化胞嘧啶（5mC）脫氨為胸腺嘧啶而增加突變率，而高葉酸飲食可能是透過高甲基化啟動子CpG島下調DNA修復途徑而增加突變率。
需要強調的是，王紅豔教授和Finnell教授團隊的這項研究並不是否定補充葉酸的價值，而是在肯定補充葉酸有價值的同時指出過量補充葉酸的潛在危害。當然了這是一項基礎小鼠模型的基礎研究，攝入不同水平葉酸對後代的影響，還需要人體研究進一步證實。
不過，我們可以做到的是，注意日常葉酸的攝入，保證適量補充葉酸。
參考文獻：
[1].Morris JK, Addor MC, Ballardini E, et al. Prevention of Neural Tube Defects in Europe: A Public Health Failure. Front Pediatr. 2021. doi:10.3389/fped.2021.647038
[2].Maruvada P, Stover PJ, Mason JB, et al. Knowledge gaps in understanding the metabolic and clinical effects of excess folates/folic acid: a summary, and perspectives, from an NIH workshop. Am J Clin Nutr. 2020;112(5):1390-1403. doi:10.1093/ajcn/nqaa259
[3].Wong WY, Merkus HM, Thomas CM, et al. Effects of folic acid and zinc sulfate on male factor subfertility: a double-blind, randomized, placebo-controlled trial. Fertil Steril. 2002;77(3):491-498. doi:10.1016/s0015-0282(01)03229-0
[4].Cao X, Xu J, Lin YL, et al. Excess folic acid intake increases DNA de novo point mutations. Cell Discov. 2023;9(1):22. doi:10.1038/s41421-022-00512-0
[5].Raghavan R, Riley AW, Volk H, et al. Maternal Multivitamin Intake, Plasma Folate and Vitamin B12 Levels and Autism Spectrum Disorder Risk in Offspring. Paediatr Perinat Epidemiol. 2018;32(1):100-111. doi:10.1111/ppe.12414
[6].Ryan DP, Henzel KS, Pearson BL, et al. A paternal methyl donor-rich diet altered cognitive and neural functions in offspring mice. Mol Psychiatry. 2018;23(5):1345-1355. doi:10.1038/mp.2017.53
[7].Jones PA. Functions of DNA methylation: islands, start sites, gene bodies and beyond. Nat Rev Genet. 2012;13(7):484-492. doi:10.1038/nrg3230
來自： 奇點網