知乎日報:仔細想一想你為什麼在那天第一次初潮遺精?

  感謝我校營養系成果教授(一位海歸真·營養學家,兩年讀完本科的天才,教授中難得的 80 後美女,不會放照片的不然我會被她捏死)在本文寫作過程中提供的幫助~

  本文有點長(接近 3000 字),先來個太長不看版總結:

  青春期發育,比如女孩子乳房長大、初次月經,男孩子“火腿”和“蛋”的長大,什麼時間來並不是看運氣,而是受到遺傳、體格生長等因素的調節。

  膳食、運動引起的肥胖有可能引起青春期啓動提前,最終導致成年身高變矮。所以,太早的青春期啓動是病,得治。

  遺傳因素和生理因素具體如何影響青春期啓動的時機,仍然有待研究。

  經常聽到有人問,別人家孩子都來大姨媽了,她家孩子 13/14/15 歲了還沒來,怎麼辦,是病嗎?她們焦急的表情,簡直給我一種毛骨悚然的感覺:難道姨媽來得早不早,都成了一個衡量孩子有沒有比別人的孩子好的指標啦?

  其實,第一次姨媽(初潮)來得是早也好,是晚也好,根本就是一個天然存在的生理現象,那就是:人類青春期啓動時點(timing of pubertal onset)的自然變異。

  青春期是人類的第二個生長髮育高峯期,人們通常把女孩第一次來姨媽(也就是初潮)和男孩變聲視為孩子正式長大成為“青少年”的標誌。從人羣的視角來看,各個小朋友的初潮或變聲的時點分佈大致服從正態分佈:對於較早發育的小朋友,7 歲就能來大姨媽;而晚到自 14 歲才來大姨媽的也不十分少。

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  (這幅圖引自一篇描述中國女孩初潮來臨時間分佈的論文 [1],本圖描述的是 2004 年前後女孩已來經的女孩的比例分佈。可以看到最早 7 歲時就有孩子來月經,而 14 歲還沒來經的孩子並不特別少)

  自十九世紀末起,人類青春期啓動的平均時點便進入了一個不斷提前的長期趨勢,並且一直持續到了現在。雖然部分發達國家的已經開始逐步轉為延後,但發展中國家仍然在不斷提前。比如中國,在改革開放之初,女孩初潮年齡平均還在 13.5 歲,而到了 2004 年左右時,這一平均年齡就已經提前到了 12.27 歲 [1]。

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  (本圖同樣引自論文 [1],描述 1979 年至 2004 年前後初潮年齡提前和成年身高的變化情況。黑圓點描述初潮年齡變化趨勢,白三角形描述成年身高)

  由於青春期啓動提前會引起諸多後果,比如上圖同樣能看到的初潮越早成年平均身高越矮,還有近期一些的增大抑鬱風險[2],犯罪、酗酒、過早性行為發生率增加 [3-5] 等問題,以及遠期的增大乳腺癌、2 型糖尿病和心血管疾病發病的風險 [6-8],很多學者都對這一持續了一個多世紀的青春期啓動提前的趨勢表達了關注,並試圖解釋這一現象背後的原因。

  是遺傳嗎?

  有研究比較雙胞胎髮現,雖然青春期啓動的時間點這個性狀本身在不同個體間具有較大的變異,但其實它很大程度上是由遺傳決定的[9]。

  首先,在同卵雙胞胎女孩間,初潮時間就具有較強的相關性(r=0.75),這甚至遠超異卵雙胞胎(r=0.31)或者同胞兄弟姐妹(r=0.32)。如果相關係數不夠直白,想一想同卵雙胞胎長得多像,再想想異卵雙胞胎長得都不像一個媽生的,這一相關性的差異便能夠很形象地被理解了。

  其次,對於那些月經來潮較早的女性,當她們成為母親後,她們的女兒們也更可能在 11 歲前月經來潮,這也證明初潮來臨時間受着遺傳的影響[10]。

  由於這些發現正好趕上了基因科學飛速發展的年代,於是這一聲號角吹響之後,大量的遺傳學家便開始積極跟進研究。

  那麼,燃燒無數科研經費後,科學家們找到了啥呢?呃……可能也就約等於啥都沒找到吧。

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  要説啥都沒有吧,其實也沒那麼慘,因為科學家確實甄別出了上百個跟女孩初潮年齡有關的基因位點。那麼,我們高中時學到過的那些遺傳病都是一兩個基因就解決了問題,咱們這次一下子找到了一百多個位點,還不能解決嗎?不幸的是,真不能。這一百多個基因位點,加在一起,才能解釋初潮年齡變異的 2.7% [11]。

  對於一個受非常多的基因影響的性狀,比如身高、腿長等,之所以人與人之間不一樣,就是因為影響它的各個因素在人與人之間的分佈不一樣:有的人有、有的人沒有,有的人多、有的人少。只有找齊絕大部分因素,才能解釋這個性狀在每個人身上為什麼不一樣。

  現在我們發現的這一百多個基因位點,加在一起才能解釋 2.7% 的變異,那麼最樂觀的解讀也只能是,對於決定青春期啓動的所有遺傳因素這塊巨大蛋糕,我們只發現了它上面的寥寥幾顆草莓。

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  (遺傳學家看似悲傷,但實際面帶微笑,原因我想可能是覺得“太好啦!還有 92.3% 等着我們去發現呢!”吧……)

  而終於有一天,Nature 放出大新聞:全基因組關聯研究發現一個最有潛力解釋青春期啓動提前的基因位點:rs314276!![12]

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  然而,這個承載着人類解決自身生命 の 奧義的究極希望的小位點,最終還是沒能挺過進一步的研究檢驗。在發現它的那一撥原班人馬對它的進一步研究中,它只表現出了對成年期肥胖的深遠影響,而對青春期啓動時間的影響則成了過眼雲煙 [13]。

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  生理因素

  雖然遺傳學家們遇到了困難,但營養流行病學家們倒的確是有一些收穫:近年來的營養流行病學研究,雖然仍然沒有從分子機制上真正確認青春期啓動提前的原因,但仍然找到了一條因果鏈。

  科學家們發現,如果一羣孩子在嬰兒期和兒童期就表現出比其他人更重、更高,身體質量指數 BMI 相較於參考人羣的 z 分數更高(也就是全人羣中“更胖”),那麼他們青春期啓動的時間就更可能提前。而且,嬰兒期的體格生長影響的是青春期啓動的時間,而兒童期的體格生長則影響着青春期啓動後行進的步調快慢[14]。

  在女孩中,“長得胖”(BMI-z 分數)與青春期啓動提前之間的關係幾乎已經是板上釘釘的事情了,不過在男孩中,關於這個關係的研究結果還不甚統一。

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  (圖為不同年齡發育到不同階段的青少年的 BMI-z 分數分佈情況。Tanner stage 指青春期發育的 Tanner 分期,由 I 至 V 為逐漸成熟。由圖可見,在同樣的年齡中 [也即同一條曲線上],發育越成熟的孩子“越胖”;在同樣的發育程度下 [也即同一個 Tanner stage],年齡越小[即進入這一發育程度越早]的孩子“越胖”。引自參考文獻 [14],原作者為 Kaplowitz 等 [15]。)

  這個鏈條從嬰兒期開始,影響兒童期,改變青春期,最終持續到成年,看上去很不可思議,但其實從機制上仍然存在着前後因果的可能性。目前的研究普遍認為,對於女孩,當她還是個沒有完全斷奶的 0-2 歲嬰兒的時候,影響青春期啓動的機制就已經開始悄悄啓動了,主要是通過增高胰島素進而影響性激素結合蛋白的數量,導致性激素水平上升而引起的 [16]。

  還有一種導致青春期啓動提前的可能機制是芳香化酶。它可以把雄激素轉為雌激素,也就是減少雄激素增加雌激素。由於效果拔羣,這甚至讓它的抑制劑可以用於促進排卵。因此,肥胖女孩體內芳香化酶活性高,對雄激素是怎樣的災難,又會因此增加多少雌激素,進而促進女孩的青春期啓動提前,這就很容易理解了吧 [14-15]。

  (這不得不讓我開始猜測了,男孩子裏面的小胖墩之所以胸部也會發育,是不是也跟肥胖者體內芳香化酶活性增加導致雌激素水平升高有關係呀~~)

  在男孩子當中,由於前面提到過的男孩子青春期啓動標誌不好找的問題,研究便明顯不如女孩子那樣透徹了。儘管如此,目前仍然有研究發現,對於那些青春期啓動更早的男孩子,早在青春期啓動前的 1-2 年,他們的尿液裏就有了更多的雄激素代謝物,而且女孩子中也是這樣。考慮到腎上腺也是性激素的重要來源,這一結果也提示,腎上腺機能初現的時間可能影響青春期啓動的時間 [17]。

  總結

  人們至今仍然不完全清楚是什麼影響着青春期啓動的時點變化。遺傳學研究表明它深受遺傳因素的影響,然而迄今為止試圖從基因角度找到原因的努力都以失敗告終;流行病學研究發現它與嬰兒期和兒童期的肥胖有關,然而背後的具體機制又亂花漸欲迷人眼。

  目前我們只知道,如果不對過早開始的青春期發育加以干預,孩子最後的身高將受到極大限制。這有點像植物在錯誤的季節裏生長髮芽:天氣太冷,植物的生長得不到足夠的支撐,最終會長得又矮又瘦,甚至活不到開花結果的那一天。可能青春期提前的孩子和它的區別只在於,他們並不會死,並且成年時更可能長得又矮又胖。

  因此,青春期來得比別人晚不見得多可怕,青春期比別人來得早,甚至成了全班、全年級的第一個,那才是值得擔心的。

  今時今日的人類,登上過三十萬公里之外的月球,征服過地球的屋脊,製作的計算機能以人類自己都永遠無法直觀理解的超高速度來完成各種複雜的任務,發明的交通工具可以在兩天內飛遍全球每一個角落。即便如此,人類卻仍然對隱藏於自身肉體凡胎中的生命奧秘知之甚少。可以説,人類面對的最大的謎題,最終還是自己。

  願有朝一日我們能夠親手揭開這個未解之謎的謎底。

  參考文獻:

  1.Ma H M et al., Onset of breast and pubic hair development and menses in urban Chinese girls. Pediatrics, 2009. 124(2): p. e269-e277.

  2.Galvao T F, Silva M T, Zimmermann I R, et al. Pubertal timing in girls and depression: a systematic review[J]. Journal of affective disorders, 2014, 155: 13-19.

  3.Williams J M, Dunlop L C. Pubertal timing and self-reported delinquency among male adolescents[J]. Journal of adolescence, 1999, 22(1): 157-171.

  4.Gaudineau A, Ehlinger V, Vayssiere C, et al. Factors associated with early menarche: results from the French Health Behaviour in School-aged Children (HBSC) study[J]. BMC public health, 2010, 10(1): 175.

  5.Biehl M C, Natsuaki M N, Ge X. The influence of pubertal timing on alcohol use and heavy drinking trajectories[J]. Journal of Youth and Adolescence, 2007, 36(2): 153-167.

  6.Lakshman R, Forouhi N G, Sharp S J, et al. Early age at menarche associated with cardiovascular disease and mortality[J]. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2009, 94(12): 4953-4960.

  7.Collaborative Group on Hormonal Factors in Breast Cancer. Menarche, menopause, and breast cancer risk: individual participant meta-analysis, including 118 964 women with breast cancer from 117 epidemiological studies[J]. The lancet oncology, 2012, 13(11): 1141-1151.

  8.Maggisano V, Chiarotti F, Loizzo A L, et al. Body Mass Index and Blood Pressure Pattern through Menarcheal Age in an Italian Village[J]. British Journal of Medicine and Medical Research, 2014, 4(34): 5385.

  9.Kaprio J, Rimpelä A, Winter T, et al. Common genetic influences on BMI and age at menarche[J]. Human biology, 1995: 739-753.

  10.Ong K K, Northstone K, Wells J C K, et al. Earlier mother's age at menarche predicts rapid infancy growth and childhood obesity[J]. PLoS Med, 2007, 4(4): e132.

  11.Perry J R B, Day F, Elks C E, et al. Parent-of-origin-specific allelic associations among 106 genomic loci for age at menarche[J]. Nature, 2014, 514(7520): 92-97.

  12.Ong K K, Elks C E, Li S, et al. Genetic variation in LIN28B is associated with the timing of puberty[J]. Nature genetics, 2009, 41(6): 729-733.

  13.Ong K K, Elks C E, Wills A K, et al. Associations between the pubertal timing-related variant in LIN28B and BMI vary across the life course[J]. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2011, 96(1): E125-E129.

  14.Willemsen R H, Dunger D B. Normal Variation in Pubertal Timing: Genetic Determinants in Relation to Growth and Adiposity[M]//Puberty from Bench to Clinic. Karger Publishers, 2015, 29: 17-35.

  15.Kaplowitz P B, Slora E J, Wasserman R C, et al. Earlier onset of puberty in girls: relation to increased body mass index and race[J]. Pediatrics, 2001, 108(2): 347-353.

  16.McCartney C R, Blank S K, Prendergast K A, et al. Obesity and sex steroid changes across puberty: evidence for marked hyperandrogenemia in pre-and early pubertal obese girls[J]. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2007, 92(2): 430-436.

  17.Remer T, Shi L, Buyken A E, et al. Prepubertal adrenarchal androgens and animal protein intake independently and differentially influence pubertal timing[J]. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 2010, 95(6):3002-3009.

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