Homocysteine related nutritional and genetic risk factors for human congenital heart defects
Aangeboren hartafwijkingen (CHD) behoren tot de meest voorkomende aangeboren afwijkingen bij pasgeborenen. Tegenwoordig zijn aangeboren afwijkingen de voornaamste oorzaak van sterfte onder zuigelingen en een derde van deze kindersterfte wordt veroorzaakt door CHD. Een groot aantal kinderen dat overleeft, moet chirurgie en complexe medische therapie ondergaan en heeft vaak ernstige fysieke en psychologische problemen. Daarnaast zijn de gemiddelde kosten voor de klinisch meest belangrijke CHD in de Verenigde Staten geschat op $ 300.000 per mensenleven. Daarom kan preventie van CHD zowel de morbiditeit en mortaliteit onder kinderen als gerelateerde kosten voor de gezondheidszorg reduceren.
Slechts bij 15% van de CHD kan een bekende oorzaak worden aangetoond, zoals genetische of chromosomale afwijkingen en omgevingsinvloeden. Echter, de meeste CHD worden beschouwd als complexe ziekten met een multifactoriële ontstaanswijze, die de resultante zijn van interacties tussen genetische en omgevingsfactoren. Diverse studies hebben beschreven dat gebruik van foliumzuursupplementen door de moeder in de periconceptionele periode de kans op het krijgen van een kind met een CHD reduceert. Foliumzuur en het in voeding voorkomende folaat zijn belangrijke substraten van de homocysteine stofwisseling. Dierstudies wijzen op de betrokkenheid van homocysteine in de hartontwikkeling doordat homocysteine de proliferatie en migratie van neurale lijst cellen stimuleert en hun differentiatie remt. Milde tot matige hyperhomocysteinemie ontstaat door onvoldoende inname van B-vitamines en functionele variaties in sleutelenzymen die betrokken zijn in de homocysteine stofwisseling of in het transport van B-vitamines. Daar de moeder de omgeving is van het kind dat zich in haar baarmoeder ontwikkelt, zal de maternale voedingsstatus ook de homocysteine stofwisseling in de embryonale weefsels beïnvloeden. Naast de functionele variaties in de B-vitamine gerelateerde genen afkomstig van beide ouders, kunnen bovendien interacties tussen de maternale voedingsstatus en variaties in de B-vitamine gerelateerde genen in moeders en kinderen van belang zijn in de hartontwikkeling.
In Hoofdstuk 2 wordt een meta-analyse behandeld van gepubliceerde studies betreffende de associatie tussen maternale hyperhomocysteinemie, 5,10-methyleentetrahydrofolaat reductase (MHTFR) genvariaties in moeders en kinderen en de kans op een kind met een CHD of met schisis. Deze meta-analyse toont aan dat maternale hyperhomocysteinemie een risicofactor is voor CHD. De MTHFR C677T en A1298C variaties in zowel moeders als kinderen zijn niet geassocieerd met CHD of schisis. Toekomstige onderzoeken zullen verricht moeten worden om de interacties te bestuderen tussen maternale hyperhomocysteinemie, inname van B-vitamines, gerelateerde genvariaties en de kans op het krijgen van een kind met een CHD of schisis.
Vervolgens beschrijven wij in dit proefschrift de resultaten van de nog lopende HAVEN studie, wat een acroniem is voor het onderzoek naar CHD en de rol van genetische en voedingsfactoren. Deze case-controle studie wordt sinds juni 2003 uitgevoerd door de afdeling Verloskunde en Vrouwenziekten, subafdeling Verloskunde en Prenatale Geneeskunde van het Erasmus MC te Rotterdam. Kinderen met een CHD en beide ouders worden gerecruteerd in samenwerking met de kindercardiologie afdelingen van hetzelfde ziekenhuis, het Leids Universitair Medisch Centrum, het VU Medisch Centrum en het Academisch Medisch Centrum in Amsterdam. De werving van gezonde controle kinderen en beide ouders vindt plaats in samenwerking met de consultatiebureaus van ‘Thuiszorg Nieuwe Waterweg Noord’ in de omgeving van Rotterdam.
Deel I
Het eerste deel van dit proefschrift beschrijft de maternale voedingsstatus van B-vitamines en de associatie met de kans op een kind met een CHD. De voedingsstatus wordt deels bepaald door de stofwisseling en de inname van voedingsstoffen. Om de B-vitamine status in moeders en kinderen te bestuderen, zijn de concentraties gemeten van serum vitamine B12, folaat in het serum en in de rode bloed cel (RBC) en plasma totaal homocysteine (tHcy), omdat deze biomarkers gedeeltelijk de effecten van de voedingsinname op de homocysteine stofwisseling reflecteren (Hoofdstuk 3). Wij tonen aan dat maternale hyperhomocysteinemie, gedefinieerd als een tHcy concentratie hoger dan 14,3 µmol/L, de kans op een kind met een CHD bijna driemaal verhoogt. Dit wordt bevestigd door de hogere risico’s bij een toenemende tHcy concentratie. Bovendien is het risico nog hoger als moeders geen foliumzuursupplement gebruiken in de periconceptionele periode. Maternale hyperhomocysteinemie wordt deels veroorzaakt door een lage folaat en vitamine B12 status. Serum en RBC folaat concentraties zijn significant hoger in patiënten dan in controle kinderen, wat gedeeltelijk verklaard wordt door flesvoeding. Deze folaat status van de kinderen rechtvaardigt dan ook verder onderzoek.
Wij hebben een validatie studie uitgevoerd voor de schatting van de maternale voedingsinname van folaat en vitamine B12 met een voedsel frequentie vragenlijst (FFQ) die aangepast is door de Divisie Humane Voeding van de Wageningen Universiteit in Wageningen (Hoofdstuk 4). De correlatie en validatie coefficienten tussen de FFQ, de 24 uur recalls en de biomarkers zijn redelijk goed. Bovendien zijn de geschatte innames van folaat en vitamine B12, maar ook die van energie en macronutrienten, vergelijkbaar met de resultaten van het meest recente voedselconsumptieonderzoek. De aangepaste FFQ is dus een betrouwbaar instrument om de voedingsinname van folaat, vitamine B12, energie en macronutrienten te schatten voor vrouwen in de reproductieve leeftijdscategorie en het is geschikt om associaties tussen voeding en ziekte in Nederlandse vrouwen te onderzoeken.
Met deze FFQ hebben we de voedingsinname van macronutrienten en B-vitamines vastgesteld bij moeders in relatie tot een CHD bij hun kind (Hoofdstuk 5). De voedingsinname van macronutrienten en B-vitamines is vergelijkbaar tussen 192 moeders van patienten en 216 moeders van een gezond kind, maar alle moeders hebben een aanzienlijk lagere mediane folaat inname dan de Nederlandse aanbevolen dagelijkse hoeveelheid van 300 µg. De inname van eiwitten en vitamine B6 en de concentraties van serum vitamine B12 en folaat zijn significant lager in hyperhomocysteinemische dan in normohomocysteinemische moeders van patiënten. Een maternale voedingsinname van vitamine B12 lager dan 2,1 µg/day is geassocieerd met een circa tweemaal verhoogde kans op een kind met een CHD, met name in laag opgeleide vrouwen. Aangezien hyperhomocysteinemie een sterke risicofactor is voor hart- en vaatziekten bij volwassenen, zouden deze gegevens kunnen impliceren dat de hyperhomocysteinemische moeders en hun kinderen een doelgroep zijn voor voedingsinterventies.
Deel II
In het tweede deel van dit proefschrift worden gen-voeding interacties beschreven met betrekking tot folaat, vitamine B2 en B12. In Hoofdstuk 6 presenteren wij de resultaten van de interacties tussen voeding, leefstijlfactoren en twee variaties in het MTHFR gen. De MTHFR C677T variaties zijn niet significant geassocieerd met de kans op CHD. Echter, de MTHFR 1298 AA genotypes in vaders en kinderen zijn significant geassocieerd met een verhoogd risico. Bovendien wordt een tweemaal verhoogd risico van CHD gedemonstreerd in kinderen met het MTHFR 1298 AA genotype die periconceptioneel niet zijn blootgesteld aan foliumzuursupplementen vergeleken met MTHFR 1298 AC/CC dragers die periconceptioneel wel zijn blootgesteld. Er worden geen significante interacties aangetoond tussen de MTHFR genotypes en de voedingsinname van folaat en vitamine B2.
Hoofdstuk 7 geeft de analyses weer van de variaties in de methionine synthase reductase (MTRR) en transcobalamine (TC) genen in combinatie met vitamine B12 gerelateerde omgevingsfactoren. De MTRR A66G en TC C776G variaties beïnvloeden de kans op CHD niet. Er worden geen significante interacties aangetoond tussen deze variaties in moeders en kinderen, een lage inname van vitamine B12 en de kans op CHD. Het maternale TC genotype beïnvloedt de serum vitamine B12 concentratie significant in moeders van patiënten, wat overigens niet verstoord wordt door het huidige gebruik van B-vitamine supplementen. Bovendien suggereren de interacties tussen een lage serum vitamine B12 concentratie en het TC 776 GG genotype en wellicht het MTRR 66 GG genotype, dat er mogelijk een associatie bestaat met een verhoogd risico van CHD. Echter, deze interacties zijn statistisch niet significant. Dit kan het gevolg zijn van de huidige groepsgrootte, maar de doorgaande werving voor de HAVEN studie zal dit probleem in de toekomst oplossen.
In de algemene discussie worden de resultaten van de case-controle studies besproken en de doelstellingen geëvalueerd (Hoofdstuk 8). We bevelen toekomstig onderzoek aan en bediscussiëren de implicaties voor de kliniek en publieke gezondheidszorg. Maternale hyperhomocysteinemie en een lage voedingsinname van vitamine B12 dragen bij aan de kans op CHD, evenals de interactie tussen de MTHFR A1298C genvariaties en folaat status en mogelijk ook de interactie tussen de TC C776G en MTRR C776G genvariaties en vitamine B12 status. Deze resultaten geven aan dat de maternale voedingsstatus en gen-voeding interacties betrokken zijn in de ontstaanswijze van CHD. Daarom zou het gunstig kunnen zijn om vrouwen in hoog risico groepen een dieet rijk aan vitamine B12 te adviseren in de periconceptionele periode en wellicht ook een vitamine B12 supplement, naast het dagelijkse foliumzuursupplement. Het gebruik van B-vitamine supplementen naast een gezond dieet is een rationele aanpak om CHD te voorkomen, omdat het eenvoudig en goedkoop is en het ondersteund wordt door onze huidige data. De resultaten van dit proefschrift kunnen direct worden toegepast in de preconceptiezorg. Vrouwen met een verhoogd risico zouden gescreened moeten worden op hyperhomocysteinemie en hun voedingsinnames zouden geëvalueerd moeten worden, vooral voor folaat en vitamine B12. Laag opgeleide vrouwen verdienen extra aandacht, omdat zij tot een hoog risico groep behoren, ondermeer door slechte voeding en weinig gebruik van foliumzuursupplementen. Preconceptionele screening is belangrijk voor risicoschatting en advisering van aanstaande ouders en kan bijdragen aan een lagere prevalentie van CHD in de toekomst.