Maternal early-pregnancy body mass index-associated metabolomic component and mental and behavioral disorders in children (2022)

https://doi.org/10.1038/s41380-022-01723-3

 

해당 논문은 임신 초기 어머니의 BMI(체질량지수)와 자녀의 정신 및 행동 장애 발생 위험 간의 연관성을 조사한 연구이다. 특히, 어머니의 BMI와 관련된 대사체 성분이 자녀의 정신 건강에 미치는 영향을 분석했다. 기존 연구들은 임신 중 개별 대사체 성분만을 분석해왔으나, 본 연구에서는 보다 복합적인 대사체 성분의 상호작용을 고려한 O-PLS(Orthogonal Partial Least Squares) 분석 기법을 적용했다. 이 기법을 통해 BMI와 관련된 대사체 성분을 하나의 통합된 구성 요소로 도출하고, 이를 통해 자녀의 정신 및 행동 장애 위험을 예측했다.

 

연구 방법

• 연구 대상

  • 대상 집단: 핀란드 PREDO 연구에 참여한 425명의 임신 여성과 이들의 자녀

  • 연구 기간: 자녀가 출생 후 8.4~12.8세가 될 때까지 추적 관찰

  • 혈액 샘플 수집: 어머니의 혈액 샘플은 임신 13주, 19주, 27주에 각각 채취

  • 분석 대상 대사체: 총 68개의 대사체 성분을 분석해 BMI와의 연관성 조사

  • 자녀의 정신 및 행동 장애 데이터 출처: 핀란드 의료 데이터베이스 (Care Register for Health Care)

• BMI 측정

  • BMI는 임신 초기(평균 임신 8주)에 산전 진료 방문 시 측정된 키와 체중을 바탕으로 계산

• 대사체 분석

  • 혈액 샘플은 최소 10시간 이상의 금식 후 오전 7시~10시 사이에 채취

  • 혈장은 즉시 분리 후 -80℃에서 보관

  • 분석에는 고해상도 NMR(핵자기공명) 기술을 사용하여 225개의 대사체 성분을 측정하고, 이 중 68개의 대사체 성분을 주 분석 대상으로 선정

• 정신 및 행동 장애 측정

  • 자녀의 정신 및 행동 장애는 ICD-10 (국제질병분류 10차 개정) 코드 F00~F99 범주에 해당하는 질환을 진단받은 경우로 정의

• 통계 분석

  • BMI와 관련된 대사체 성분을 도출하기 위해 O-PLS 분석 기법을 사용

  • 자녀의 정신 및 행동 장애 발생 위험에 대한 BMI 및 대사체 성분의 영향은 Cox 비례 위험 회귀모델과 Poisson 회귀 분석을 통해 평가

  • 대사체 성분이 BMI와 정신 및 행동 장애의 상관관계를 매개하는지 여부는 구조방정식 모델(SEM)을 통해 분석

 

연구 결과

1. 임신 초기 BMI와 대사체 성분의 관계

• 68개의 대사체 성분 중 43개가 어머니의 BMI와 유의미한 상관관계를 보였다.

• BMI와 높은 상관성을 보인 주요 대사체 성분

  • 염증 관련 물질 (glycoprotein acetyls)

  • 단일 불포화 지방산 (MUFA) 비율

  • 방향족 아미노산 (phenylalanine)

  • 케톤체 (3-hydroxybutyrate)

  • 포도당 (glucose)

  • VLDL (초저밀도 지단백), 잔여 콜레스테롤, 아포지단백 관련 대사체

• BMI가 높을수록 염증, 지방산 및 포도당 대사에 관여하는 대사체 수치가 상승하는 특징이 나타났다.

• 반면, 다음 대사체 수치는 BMI가 높을수록 감소했다.

  • 오메가-6 지방산 (ω-6 FA)

  • 리놀레산 (linoleic acid)

  • HDL(고밀도 지단백) 관련 대사체

2. 자녀의 정신 및 행동 장애 발생 위험

• BMI와 관련된 대사체 성분 수치가 높을수록 자녀의 정신 및 행동 장애 위험이 증가했다.

• 정신 및 행동 장애 진단 위험 증가: 대사체 성분이 높을 경우, 자녀의 정신 및 행동 장애 진단 위험이 1.45배 증가

• 공존질환(comorbidity) 위험 증가: 대사체 성분이 높을 경우, 자녀가 정신 및 행동 장애를 두 가지 이상 진단받을 위험이 1.43배 증가

3. 대사체 성분의 매개 효과

• BMI가 자녀의 정신 및 행동 장애에 미치는 영향 중 60.8%~75.8%는 해당 대사체 성분이 매개하는 것으로 분석

• 이는 BMI 자체의 영향보다 대사체 성분이 자녀의 정신 건강에 더 큰 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.

4. 고지혈증 및 대사 이상과의 연관성

• BMI가 높은 어머니는 혈중 VLDL 콜레스테롤, 트리글리세라이드, 염증 물질의 수치가 상대적으로 높게 나타났다.

• 이는 염증 반응을 유발해 태아의 신경 발달에 부정적인 영향을 미칠 수 있으며, 자녀의 정신 건강 문제와 관련이 있는 것으로 나타났다.

 

 

임신 초기 BMI 관련 대사체 성분과 자녀 정신 및 행동 장애 위험의 상관관계

A. BMI 관련 대사체 성분과 정신 및 행동 장애 누적 발생률

• 대사체 성분이 평균 이상인 집단의 자녀들은 시간이 지남에 따라 정신 및 행동 장애 발생률이 지속적으로 증가했다.
• 반면, 대사체 성분이 평균 이하인 집단에서는 정신 및 행동 장애 발생률이 상대적으로 낮았다.
• 임신 초기 BMI 관련 대사체 성분 수치가 높을수록 자녀의 정신 및 행동 장애 발생 위험이 증가했다.

B. BMI 관련 대사체 성분과 정신 장애 중복 진단 위험

• 대사체 성분 수치가 높을수록 자녀가 정신 및 행동 장애를 한 가지 이상 진단받을 확률이 상승했다.
• 특히 대사체 성분이 높을 경우, 두 가지 이상 장애를 동시에 진단받을 확률이 크게 증가하는 경향이 나타났다.
• BMI 관련 대사체 성분 수치가 높을수록 자녀가 여러 정신 장애를 동시에 겪을 위험이 커진다.

종합 결론

• BMI 관련 대사체 성분이 높을 경우 자녀의 정신 및 행동 장애 위험이 유의미하게 증가하며, 장애 진단이 복합적으로 나타날 확률 또한 높다.
• BMI 자체보다 BMI와 관련된 대사체 성분이 더 강력한 예측 인자로 작용함을 시사한다.

 

연구 결론

BMI가 높은 임산부의 경우, 대사체 이상이 자녀의 정신 및 행동 장애 위험을 유의미하게 증가시키는 것으로 나타났다. 특히, 이러한 대사체 성분이 자녀의 정신 건강 문제 발생에 미치는 영향은 전체 BMI의 영향보다 더 강력한 요인으로 분석되었다. 따라서 임신 중 대사체 균형을 유지하기 위한 맞춤형 영양 관리와 생활 습관 개선이 자녀의 정신 건강 위험을 줄이는 데 중요할 수 있다.