Vitamin D during pregnancy: association with maternal weight and gestational weight gain

• Vita N. Pokusaeva
• Yana E. Gibadullina
• Ekaterina A. Troshina

Abstract

The aim of the study was to assess the association between blood 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D] levels and pre-pregnancy body weight and gestational weight gain, taking into account gestation period, age, and parity.

Material and methods. Single-center non-interventional study included 437 pregnant women in Smolensk.

Results. According to the study results, the vitamin D supplementation in pregnant women in Smolensk is extremely low: only 2.3% of patients achieved the optimal level of calcidiol in the blood, while the deficiency of this micronutrient was detected in the majority of pregnant women (84.0%). Higher values of pre-pregnancy body mass index (BMI) were associated with a decrease in blood calcidiol concentration in pregnant women (β=-0.211, 95% CI from -0.382 to -0.041, p=0.015). A decrease in the concentration of vitamin D was revealed during pregnancy (β=-0.208, 95% CI from -0.296 to -0.12, p<0.001). Vitamin D levels during pregnancy were higher among older women (β=0.272, 95% CI 0.122–0.422, p<0.001). When comparing the concentration of 25(OH)D in the blood of pregnant women by seasons of the year we found statistically significant differences (χ²₍₃₎=43.2, p<0.001) with the maximum value in summer and the minimum in spring. No relationship was found between the 25(OH)D blood concentration and gestational weight gain in in vitamin D deficiency and insufficiency.

Conclusion. Pregnant women in the city of Smolensk have a high prevalence of low vitamin D status, which is more pronounced in patients with excess body weight and obesity. This justifies the need for the most effective corrective measures to replenish vitamin D deficiency in the shortest possible time at the pregravid preparation stage. To clarify the relationship between hypovitaminosis D and pathological weight gain, further intervention studies and/or inclusion of a larger number of women with optimal vitamin D levels are needed in the future.

Keywords: vitamin D; pregnancy; body weight; gestational weight gain

References

1. Suplotova L.A., Avdeeva V.A., Pigarova E.A., Rozhinskaya L.Y., Karonova T.L., Troshina E.A. The first Russian multicenter non-interventional registry study to study the incidence of vitamin D deficiency and insufficiency in Russian Federation // Terapevticheskii arkhiv. 2021; 93 (10): 1209–16. DOI: https://doi.org/10.26442/00403660.2021.10.201071 (in Russian)

2. Suplotova L.A., Avdeeva V.A., Pigarova E.A., Rozhinskaya L.YA., Troshina E.A. Vitamin D deficiency in Russia: the first results of a registered, non-interventional study of the frequency of vitamin D deficiency and insufficiency in various geographic regions of the country. Problems of Endocrinology. 2021; 67 (2): 84–92. DOI: https://doi.org/10.14341/probl12736 (in Russian)

3. Yang C., Jing W., Ge S., Sun W. Vitamin D status and vitamin D deficiency risk factors among pregnancy of Shanghai in China. BMC Pregnancy Childbirth. 2021; 21 (1): 431. DOI: https://doi.org/10.1186/s12884-021-03889-0

4. Kiely M.E., Wagner C.L., Roth D.E. Vitamin D in pregnancy: where we are and where we should go. J Steroid Biochem Mol Biol. 2020; 201: 105669. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2020.105669

5. Liu C.C., Huang J.P. Potential benefits of vitamin D supplementation on pregnancy. J Formos Med Assoc. 2023; 122 (7): 557–63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfma.2023.02.004

6. Zakharova I.N., Mal’tsev S.V., Zubkov V.V., et al. Effect of vitamin D on the pregnancy and the health of newborns and infants: state-of-the-art. RMZh. Mat’ i ditya [RMJ. Mother and Child]. 2020; 3 (3): 174–81. (in Russian)

7. Gallo S., McDermid J.M., Al-Nimr R.I., et al. Vitamin D supplementation during pregnancy: an evidence analysis center systematic review and meta-analysis. J Acad Nutr Diet. 2020; 120 (5): 898–924. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jand.2019.07.002

8. Amberntsson A., Bärebring L., Winkvist A., et al. Vitamin D intake and determinants of vitamin D status during pregnancy in The Norwegian Mother, Father and Child Cohort Study. Front Nutr. 2023; 10: 1111004.DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1111004

9. Platonova N.M., Rybakova A.A., Nikankina L.V., et al. Vitamin D and pregnancy: current state of the problem in the central regions of the Russian Federation. Problemy endokrinologii [Problems of Endocrinology]. 2020; 66 (6): 81–7. (in Russian)

10. A normal pregnancy. Clinical recommendations. Moscow, 2023. (in Russian)

11. Andreeva E.N., Artymuk N.V., Vesnina A.F., Zazerskaya I.E., Karakhalis L.Y., Katkova N.Y., Pigarova E.A., Sakhautdinova I.V., Spiridonova N.V., Tapilskaya N.I., Khamoshina M.B., Sheremetyeva E.V., Yureneva S.V., Yarmolinskaya M.I. Resolution of the national interdisciplinary council of experts "High-dose vitamin D (Devilam) in the practice of an obstetrician-gynecologist". Problems of Endocrinology. 2024; 70 (2): 103–16. DOI: https://doi.org/10.14341/probl13465 (in Russian)

12. Figueiredo A.C.C., Carrilho T.R.B., Batalha M.A., et al. Association between vitamin D status during pregnancy and total gestational weight gain and postpartum weight retention: a prospective cohort. Eur J Clin Nutr. 2020; 74 (1): 126–34. DOI: https://doi.org/10.1038/s41430-019-0465-2

13. Cyprian F., Lefkou E., Varoudi K., Girardi G. Immunomodulatory effects of vitamin D in pregnancy and beyond. Front Immunol. 2019; 10: 2739. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02739

14. Troshina E.A., Pokusaeva V.N., Andreeva E.N., et al. Obesity in women. In: G.A. Mel’nichenko, N.K. Nikiforovsky (eds). Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo, 2017: 272 p. ISBN 978-5-9986-0296-2. (in Russian)

15. Pigarova EA, Rozhinskaya LY, Katamadze NN, Povaliaeva AA, Troshina EA. Prevalence of vitamin D deficiency in various regions of the Russian Federation: results of the first stage of the multicenter cross-sectional randomized study. Osteoporosis and Bone Diseases. 2020; 23 (4): 4–12. DOI: https://doi.org/10.14341/osteo12701 (in Russian)

16. Pokusaeva V.N., Nikiforovsky N.K., Marinovicheva E.I., Nikiforovskaya E.N. Risk factors for pathological weight gain during pregnancy. Akusherstvo i ginekologiya [Obstetrics and Gynecology]. 2013; (4): 19–24. (in Russian)

17. Vats H., Saxena R., Sachdeva M.P., Walia G.K., Gupta V. Impact of maternal pre-pregnancy body mass index on maternal, fetal and neonatal adverse outcomes in the worldwide populations: a systematic review and meta-analysis. Obes Res Clin Pract. 2021; 15 (6): 536–45. DOI: https://doi.org/10.1016/j.orcp.2021.10.005

18. Shen Y., Pu L., Si S., Xin X., Mo M., Shao B., et al. Vitamin D nutrient status during pregnancy and its influencing factors. Clin Nutr. 2020; 39 (5): 1432–9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clnu.2019.06.002 Epub 2019 Jun 8. PMID: 31229327.

19. De Niet S., Coffiner M., Da Silva S., Jandrain B., Souberbielle J.C., Cavalier E. A randomized study to compare a monthly to a daily administration of vitamin D-supplementation. Nutrients. 2018; 10 (6): 659.

20. Malihi Z., Lawes C.M.M., Wu Z., Huang Y., Waayer D., Toop L., et al. Monthly high-dose vitamin D supplementation does not increase kidney stone risk or serum calcium: results from a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr. 2019; 109 (6): 1578–87.

21. Karampela I., Sakelliou A., Vallianou N., Christodoulatos G.S., Magkos F., Dalamaga M. Vitamin D and obesity: current evidence and controversies. Curr Obes Rep. 2021; 10 (2): 162–80.

Построена модель линейной регрессии со следующими выходными параметрами: R² =0,082, adjusted R²=0,076, F=12,93, p<0,001. Подобранные параметры не обладали мультиколлинеарностью: коэффициент инфляции дисперсии (VIF) для прегравидарного ИМТ составил 1,01, для срока гестации - VIF=1, а для возраста - VIF=1,01. Коэффициент регрессии для прегравидарного ИМТ был равен -0,211 (95% ДИ от -0,382 до -0,041, p=0,015), а для срока гестации данное значение составило -0,208 (95% ДИ от -0,296 до -0,12, p<0,001). Иначе говоря, при повышении прегравидарного ИМТ женщины и срока гестации концентрация 25(OH)D в крови матери будет снижаться.

Из полученного регрессионного уравнения можно заключить, что при увеличении ИМТ на 1 кг/м² уровень кальцидиола крови снизится на 0,211 нг/мл, а при увеличении срока гестации на 1 нед уменьшится на 0,208 нг/мл.

Коэффициент регрессии для возраста составил 0,272 (95% ДИ 0,122-0,422, p<0,001). При пошаговом увеличении возраста беременной женщины на 1 год значение 25(OH)D крови в гестационный период повысится на 0,256 нг/мл.

Парадоксально, но в данном случае получены несколько противоречивые результаты: витамин D демонстрирует отрицательную связь с ИМТ, но положительную с возрастом. В связи с тем, что между возрастом и массой тела существует прямая связь, которая описывалась в ранее проведенных исследованиях по метаболическим нарушениям у беременных, полученные данные требуют дальнейшего анализа [16, 17].

Следует указать, что результаты регрессионного анализа могут быть применимы для генеральной совокупности лишь в пределах использованного в статье диапазона значений предикторов. Также важно отметить, что полученные значения - это усредненные показатели для популяции данного исследования. Значение adjusted R² составило 0,076, а следовательно, 7,6% вариабельности уровня кальцидиола крови можно объяснить действием проанализированных предикторов. Тем не менее оставшиеся 92,4% вариабельности концентрации 25(OH)D в гестационный период объясняются действием других факторов, которые не оценивались в настоящем исследовании.

Оценивая связь между концентрацией витамина D в организме беременной и гестационной прибавкой массы тела, мы опирались на исследование A. Figueiredo и соавт. [12]. В результате анализа данных 163 беременных из Рио-де-Жанейро было обнаружено, что пациентки с избыточной массой тела и дефицитом витамина D, выявленным в I и III триместрах беременности, имели более высокое значение гестационной прибавки массы тела по сравнению с женщинами из той же группы с нормальной концентрацией витамина D, а ИМТ ≥25 кг/м² у пациенток в I триместре, в свою очередь, усугублял риск чрезмерного ГУМТ.

Очевидно, что для оценки связи уровня 25(OH)D и гестационной прибавки массы тела некорректно использовать количественное значение ГУМТ, поскольку границы нормы прибавки массы для женщин с разным исходным ИМТ отличаются. Поэтому в расчетах были использована категоризация гестационной прибавки массы тела исходя из прегравидарного ИМТ (см. таблицу).

При сравнении значений концентрации 25(OH)D крови по группам ГУМТ статистически значимых различий не обнаружено (χ²₍₂₎=0,632, p=0,739). Тем не менее, как было установлено ранее, нужно учитывать и гестационный срок, в который проводился забор крови. Для этого значения 25(OH)D и ГУМТ анализировали отдельно в рамках каждого триместра беременности.

В I триместре наиболее низкое значение медианы 25(OH)D наблюдалось у женщин с недостаточной гестационной прибавкой массы тела, оно составило 11,5 (9; 18) нг/мл, а самое высокое - в группе с чрезмерным ГУМТ - 14,7 (12,6; 19) нг/мл. Тем не менее значения медианы 25(OH)D крови во всех 3 группах статистически значимо не различались (χ²₍₂₎=0,551, p=0,759).

Те же результаты получены для II (p=0,982) и III (p=0,252) триместров: ни в одном сравнении не выявлено статистически значимых различий между группами по гестационной прибавке массы тела. Таким образом, взаимосвязи между гестационным увеличением массы тела и уровнем витамина D в организме беременной в целой выборке и внутри каждого триместра по отдельности выявить не удалось. Однако мы предполагаем, что сравнительный анализ в данном случае является недостаточно корректным, так как мы попытались определить возможное влияние абсолютной концентрации 25(OH)D на уровень ГУМТ в популяции с крайне низким уровнем обеспеченности витамином D.

Еще одним модифицирующим фактором витаминной обеспеченности является продолжительность солнечной экспозиции. При сравнении концентрации 25(OH)D в крови беременных по сезонам (зима, весна, лето, осень) нами выявлены статистически значимые различия (χ²₍₃₎=43,2; p<0,001). Самое низкое значение медианы зафиксировано весной - 9,7 нг/мл (6,9; 13,3), что существенно ниже, чем летом (p<0,001) и осенью (p<0,001) (рис. 5). Самая высокая концентрация анализируемого микронутриента в крови наблюдалась летом. Медиана 25(OH)D для данного сезона составила 14,4 (12,1; 17,3) нг/мл, она была статистически значимо выше, чем аналогичные показатели для зимы (p<0,001) и весны (p<0,001). Зимой и осенью также обнаружены статистически значимые различия: 11,5 (7,4; 16,2) против 14,2 (10,2; 19,4) нг/мл (p<0,001). Отсутствие значимых отличий концентрации 25(OH)D в крови беременных зимой и весной (p=0,065), а также летом и осенью (p=0,95) позволяет выделить 2 основных периода с максимальной (летне-осенний) и минимальной (зимне-весенний) обеспеченностью витамином D беременных г. Смоленска. Полученные результаты согласуются с международными и российскими данными о сезонной вариабельности концентрации 25(OH)D, обусловленной продолжительностью инсоляции [1, 18].

Заключение

Подводя итог вышеизложенному, можно утверждать, что проблема дефицита витамина D у женщин в период беременности продолжает оставаться крайне актуальной. Практически у всех включенных в исследование беременных г. Смоленска имели место дефицит и недостаточная обеспеченность витамином D. Связь уровня 25(OH)D с прегравидарным ИМТ, сроком гестации, возрастом пациентки, а также со временем года подтверждает необходимость индивидуализации профилактических мероприятий на прегравидарном этапе и в период беременности.

В то же время отсутствие связи между гестационной прибавкой массы тела и концентрацией 25(OH)D в крови пациенток в нашем исследовании может объясняться особенностью выборки с превалированием пациенток с недостаточной обеспеченностью витамином D и отсутствием корректирующих мероприятий во время гестации. Для уточнения связи гиповитаминоза с патологическим увеличением массы тела в перспективе необходимо проведение интервенционных исследований и/или включение в анализ данных большего числа женщин с оптимальным уровнем витамина D. В целом, дальнейшие работы в рамках обозначенной темы могут быть полезны при разработке персонализированной стратегии предупреждения гестационных осложнений, ассоциированных с дефицитом витамина D.

Результаты данного исследования наглядно демонстрируют необходимость внедрения программ прегравидарной подготовки женщин с исходным дефицитом витамина D. Учитывая краткосрочность временного промежутка от начала планирования до наступления беременности перспективным представляется прием высоких доз колекальциферола, который существенно быстрее и эффективнее, чем низкодозные курсы, повышает уровни 25(ОН)D в сыворотке крови [19, 20].

Важно, что высокодозная схема приема витамина D безопасна и эффективна у пациентов с ожирением [21]. В этом аспекте перспективным представляется использование нового высокодозного препарата витамина D Девилам c содержанием колекальциферола 5000 МЕ или 50 000 МЕ в одной таблетке. Девилам имеет преимущества формы выпуска, что позволяет обеспечивать его сохранность от воздействия факторов окружающей среды и более равномерное всасывание колекальциферола, точность дозирования и высокую биодоступность лекарственного препарата. Прием высокодозного витамина D позволяет на 14 дней быстрее достигать целевого уровня 25(OH)D в сыворотке крови по сравнению с низкодозовыми режимами [19].

Матричная таблетка Девилам включает многоуровневые ячейки из натурального желатина, в которые в виде бусин помещаются покрытые липидными комплексами микрочастицы колекальциферола. Снаружи таблетка покрыта пленочной оболочкой, резистентной к воздействию кислой среды желудочного сока. Выход колекальциферола из матричной таблетки происходит в тонком кишечнике путем медленной диффузии из матричного каркаса, что позволяет обеспечить равномерность всасывания и точность дозирования.

Литература

1. Суплотова Л.А., Авдеева В.А., Пигарова Е.А., Рожинская Л.Я., Каронова Т.Л., Трошина Е.А. Первое российское многоцентровое неинтервенционное регистровое исследование по изучению частоты дефицита и недостаточности витамина D в Российской Федерации у взрослых // Терапевтический архив. 2021. Т. 93, № 10. C. 1209-1216. DOI: https://doi.org/10.26442/00403660.2021.10.201071

2. Суплотова Л.А., Авдеева В.А., Пигарова Е.А., Рожинская Л.Я., Трошина Е.А. Дефицит витамина D в России: первые результаты регистрового неинтервенционного исследования частоты дефицита и недостаточности витамина D в различных географических регионах страны // Проблемы эндокринологии. 2021. Т. 67, № 2. С. 84-92. DOI: https://doi.org/10.14341/probl12736

3. Yang C., Jing W., Ge S., Sun W. Vitamin D status and vitamin D deficiency risk factors among pregnancy of Shanghai in China // BMC Pregnancy Childbirth. 2021. Vol. 21, N 1. P. 431. DOI: https://doi.org/10.1186/s12884-021-03889-0

4. Kiely M.E., Wagner C.L., Roth D.E. Vitamin D in pregnancy: where we are and where we should go // J. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2020. Vol. 201. Article ID 105669. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsbmb.2020.105669

5. Liu C.C., Huang J.P. Potential benefits of vitamin D supplementation on pregnancy // J. Formos. Med. Assoc. 2023. Vol. 122, N 7. P. 557-563. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfma.2023.02.004

6. Захарова И.Н., Мальцев С.В., Зубков В.В. и др. Влияние витамина D на течение беременности и здоровье новорожденных и детей раннего возраста: современный взгляд на проблему // РМЖ. Мать и дитя. 2020. Т. 3, № 3. С. 174-181.

7. Gallo S., McDermid J.M., Al-Nimr R.I. et al. Vitamin D supplementation during pregnancy: an evidence analysis center systematic review and meta-analysis // J. Acad. Nutr. Diet. 2020. Vol. 120, N 5. P. 898-924. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jand.2019.07.002

8. Amberntsson A., Bärebring L., Winkvist A. et al. Vitamin D intake and determinants of vitamin D status during pregnancy in The Norwegian Mother, Father and Child Cohort Study // Front. Nutr. 2023. Vol. 10. Article ID 1111004. DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1111004

9. Платонова Н.М., Рыбакова А.А., Никанкина Л.В. и др. Витамин D и беременность: современное состояние проблемы в центральных регионах России // Проблемы эндокринологии. 2020. Т. 66, № 6. С. 81-87.

10. Нормальная беременность. Клинические рекомендации. Москва, 2023.

11. Андреева Е.Н., Артымук Н.В., Веснина А.Ф. и др. Резолюция национального междисциплинарного совета экспертов "Высокодозный витамин D (Девилам) в практике акушера-гинеколога" // Проблемы эндокринологии. 2024. Т. 70, № 2. С. 103-116. DOI: https://doi.org/10.14341/probl13465

12. Figueiredo A.C.C., Carrilho T.R.B., Batalha M.A. et al. Association between vitamin D status during pregnancy and total gestational weight gain and postpartum weight retention: a prospective cohort // Eur. J. Clin. Nutr. 2020. Vol. 74, N 1. P. 126-134. DOI: https://doi.org/10.1038/s41430-019-0465-2

13. Cyprian F., Lefkou E., Varoudi K., Girardi G. Immunomodulatory effects of vitamin D in pregnancy and beyond // Front. Immunol. 2019. Vol. 10. P. 2739. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.02739

14. Трошина Е.А., Покусаева В.Н., Андреева Е.Н. и др. Ожирение у женщин / под ред. Г.А. Мельниченко, Н.К. Никифоровского. Москва : Медицинское информационное агентство, 2017. 272 с. ISBN 978-5-9986-0296-2.

15. Пигарова Е.А., Рожинская Л.Я., Катамадзе Н.Н., Поваляева А.А., Трошина Е.А. Распространенность дефицита и недостаточности витамина D среди населения, проживающего в различных регионах Российской Федерации: результаты 1-го этапа многоцентрового поперечного рандомизированного исследования // Остеопороз и остеопатии. 2020. Т. 23, № 4. С. 4-12.

16. Покусаева В.Н., Никифоровский Н.К., Мариновичева Е.И., Никифоровская Е.Н. Факторы риска патологического увеличения массы тела при беременности // Акушерство и гинекология. 2013. № 4. С. 19-24.

17. Vats H., Saxena R., Sachdeva M.P., Walia G.K., Gupta V. Impact of maternal pre-pregnancy body mass index on maternal, fetal and neonatal adverse outcomes in the worldwide populations: a systematic review and meta-analysis // Obes. Res. Clin. Pract. 2021. Vol. 15, N 6. P. 536-545. DOI: https://doi.org/10.1016/j.orcp.2021.10.005

18. Shen Y., Pu L., Si S., Xin X., Mo M., Shao B. et al. Vitamin D nutrient status during pregnancy and its influencing factors // Clin. Nutr. 2020. Vol. 39, N 5. P. 1432-1439. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clnu.2019.06.002 Epub 2019 Jun 8. PMID: 31229327.

19. De Niet S., Coffiner M., Da Silva S., Jandrain B., Souberbielle J.C., Cavalier E. A randomized study to compare a monthly to a daily administration of vitamin D- supplementation // Nutrients. 2018. Vol. 10, N 6. P. 659.

20. Malihi Z., Lawes C.M.M., Wu Z., Huang Y., Waayer D., Toop L. et al. Monthly high-dose vitamin D supplementation does not increase kidney stone risk or serum calcium: results from a randomized controlled trial // Am. J. Clin. Nutr. 2019. Vol. 109, N 6. P. 1578-1587.

21. Karampela I., Sakelliou A., Vallianou N., Christodoulatos G.S., Magkos F., Dalamaga M. Vitamin D and obesity: current evidence and controversies // Curr. Obes. Rep. 2021. Vol. 10, N 2. P. 162-180.

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)