We explored the relation between various potential sources of maternal periconceptional pregnancy exposures to pesticides and congenital anomalies in offspring. Data were derived from a case-control study of fetuses and liveborn infants with orofacial clefts, neural tube defects, conotruncal defects, or limb anomalies, among 1987–1989 California births and fetal deaths. We conducted telephone interviews with mothers of 662 (85% of eligible) orofacial cleft cases, 265 (84%) neural tube defect cases, 207 (87%) conotruncal defect cases, 165 (84%) limb cases, and 734 (78%) nonmalformed controls. The odds ratio (OR) estimates did not indicate increased risk for any of the studied anomaly groups among women whose self-reported occupational tasks were considered by an industrial hygienist likely to involve pesticide exposures. Paternal occupational exposure to pesticides, as reported by the mother, revealed elevated ORs for only two of the cleft phenotypes {OR = 1.7 [95% confidence interval (CI) = 0.9–3.4] for multiple cleft lip with/without cleft palate and OR = 1.6 [95% CI = 0.7–3.4] for multiple cleft palate}. Use of pesticide products for household gardening, by mothers or by professional applicators, was associated with ORs ≥1.5 for most of the studied anomalies. Use of pesticide products for the control of pests in or around homes was not associated with elevated risks for most of the studied anomalies, although women who reported that a professional applied pesticides to their homes had increased risks for neural tube defect-affected pregnancies [OR =1.6 (95% CI = 1.1–2.5)] and limb anomalies [OR = 1.6 (95% CI = 1.0–2.7)]. Having a pet cat or dog and treating its fleas was not associated with increased anomaly risk. Women who reported living within 0.25 miles of an agricultural crop revealed increased risks for offspring with neural tube defects [OR = 1.5 (95%CI = 1.1–2.1)]. For many of the comparisons, data were sparse, resulting in imprecise effect estimation. Despite our investigating multiple sources of potential pesticide exposures, without more specific information on chemical and level of exposure, we could not adequately discriminate whether the observed effects are valid, whether biased exposure reporting contributed to the observed elevated risks, or whether nonspecific measurement of exposure was responsible for many of the observed estimated risks not being elevated. (Epidemiology 1999;10:60–66)

Significance The human indigenous microbial communities (microbiota) play critical roles in health and may be especially important for mother and fetus during pregnancy. Using a case-control cohort of 40 women, we characterized weekly variation in the vaginal, gut, and oral microbiota during and after pregnancy. Microbiota membership remained relatively stable at each body site during pregnancy. An altered vaginal microbial community was associated with preterm birth; this finding was corroborated by an analysis of samples from an additional cohort of nine women. We also discovered an abrupt change in the vaginal microbiota at delivery that persisted in some cases for at least 1 y. Our findings suggest that pregnancy outcomes might be predicted by features of the microbiota early in gestation.

Women are advised to take folic acid before they conceive as a precaution against neural-tube defects. However, the use of folic acid in preventing orofacial clefts is unknown. We investigated whether a woman's periconceptional use of multivitamins containing folic acid was associated with a reduced risk of orofacial clefts. We derived data from a population-based case-control study of fetuses and liveborn infants with orofacial anomalies among a 1987-89 cohort of births in California. We interviewed 731 (84.7%) of eligible mothers with orofacial cleft case infants and 734 (78.2%) mothers with non-malformed control infants. We found a reduced risk of orofacial clefts if the mother had used multivitamins containing folic acid during the period from one month before through two months after conception. The odds ratios ranged from 0.50-0.73 depending on cleft phenotype. Controlling for the potential influence of other variables did not substantially alter the results. Maternal daily consumption of cereal containing folic acid was also associated with a reduced risk of orofacial clefts. Women who used multivitamins containing folic acid periconceptionally had a 25-50% reduction in risk for offspring with orofacial clefts compared to women who did not use such vitamins. However, this association may not be attributable to folic acid specifically, but may be a consequence of other multivitamin supplement components, or behaviours, that are highly correlated with the use of multivitamins containing folic acid.

The authors evaluated the effect of air pollution on the occurrence of birth defects ascertained by the California Birth Defects Monitoring Program in neonates and fetuses delivered in southern California in 1987-1993. By using measurements from ambient monitoring stations of carbon monoxide (CO), nitrogen dioxide, ozone, and particulate matter <10 microm in aerodynamic diameter, they calculated average monthly exposure estimates for each pregnancy. Conventional, polytomous, and hierarchical logistic regression was used to estimate odds ratios for subgroups of cardiac and orofacial defects. Odds ratios for cardiac ventricular septal defects increased in a dose-response fashion with increasing second-month CO exposure (odds ratio (OR)(2nd quartile) CO = 1.62, 95% confidence interval (CI): 1.05, 2.48; OR(3rd quartile) CO = 2.09, 95% CI: 1.19, 3.67; OR(4th quartile) CO = 2.95, 95% CI: 1.44, 6.05). Similarly, risks for aortic artery and valve defects, pulmonary artery and valve anomalies, and conotruncal defects increased with second-month ozone exposure. The study was inconclusive for other air pollutants. The authors' results are supported by the specificity of the timing of the effect and some evidence from animal data; however, this is the first known study to link ambient air pollution during a vulnerable window of development to human malformations. Confirmation by further studies is needed.

Objective: To describe the relation between maternal obesity, overweight and underweight status, and 16 categories of structural birth defects.Design: An ongoing multisite, case-control study.Clinical geneticists reviewed all of the cases, excluding those that had or were strongly suspected to have a single-gene disorder or chromosomal abnormality.Mothers with preexisting diabetes were also excluded.Body mass index was based on maternal report of height and weight prior to pregnancy.Setting: Eight participating states in the United States.

The maintenance of pregnancy relies on finely tuned immune adaptations. We demonstrate that these adaptations are precisely timed, reflecting an immune clock of pregnancy in women delivering at term. Using mass cytometry, the abundance and functional responses of all major immune cell subsets were quantified in serial blood samples collected throughout pregnancy. Cell signaling-based Elastic Net, a regularized regression method adapted from the elastic net algorithm, was developed to infer and prospectively validate a predictive model of interrelated immune events that accurately captures the chronology of pregnancy. Model components highlighted existing knowledge and revealed previously unreported biology, including a critical role for the interleukin-2-dependent STAT5ab signaling pathway in modulating T cell function during pregnancy. These findings unravel the precise timing of immunological events occurring during a term pregnancy and provide the analytical framework to identify immunological deviations implicated in pregnancy-related pathologies.

With a case-control study, we investigated whether periconceptional intake of supplemental or dietary folate reduced the risk of having a neural tube defect (NTD)-affected pregnancy. Mothers of 549 (88% of eligible) cases and 540 (88%) controls were interviewed in person about vitamin supplements used in either the 3 months before or the 3 months after conception and also about usual diet in the 3 months before conception. Women with any use of a folic acid-containing vitamin in the 3 months before conception had a lower risk of having an NTD-affected pregnancy [odds ratio (OR) = 0.65; 95% confidence interval (CI) = 0.45–0.94]. ORs were similar for 3 levels (< 0.4, 0.4–0.9, and >0.9 mg per day) of average daily intake of folic acid. Any level of use in the first 3 months after conception resulted in a lowered risk as well (OR = 0.60; 95% CI = 0.46–0.79). Reduced risks were less marked for Hispanics and were not observed among women who graduated from college. Modest reduced risks were noted among non-vitamin users whose estimated daily dietary intake of folate was more than 0.227 mg. We observed decreasing risk with increasing folate intake from combined dietary sources and vitamin supplements. A reduction in NTD risk associated with folate intake is consistent with other studies; however, the reduced risk may be particular to subsets of the population, primarily non-Hispanic women and women whose education does not exceed high school.

Significance Premature birth (PTB) is a major global public health burden. Previous studies have suggested an association between altered vaginal microbiota composition and PTB, although findings across studies have been inconsistent. To address these inconsistencies, improve upon our previous signature, and better understand the vaginal microbiota’s role in PTB, we conducted a case-control study in two cohorts of pregnant women: one predominantly Caucasian at low risk of PTB, the second predominantly African American at high risk. With the results, we were able to replicate our signature in the first cohort and refine our signature of PTB for both cohorts. Our findings elucidate the ecology of the vaginal microbiota and advance our ability to predict and understand the causes of PTB.

Toward more predictable birthdays Low-cost methods for monitoring fetal development could improve prenatal care, especially in low-resource settings. By measuring the levels of certain placental RNA transcripts in maternal blood, Ngo et al. developed two noninvasive blood tests that provide a window into the progression of individual pregnancies. In a small proof-of-concept study, the first blood test predicted fetal age and delivery date with an accuracy comparable to that of ultrasound. The second blood test, also examined in a small pilot study, discriminated women at risk of preterm delivery from those who delivered at full term. The next step will be to assess the reliability of the tests in large, blinded clinical trials. Science , this issue p. 1133

Diabetes reduces semen quality and increasingly occurs during reproductive years. Diabetes medications, such as metformin, have glucose-independent effects on the male reproductive system. Associations with birth defects in offspring are unknown.To evaluate whether the risk for birth defects in offspring varies with preconceptional pharmacologic treatment of fathers with diabetes.Nationwide prospective registry-based cohort study.Denmark from 1997 to 2016.All liveborn singletons from mothers without histories of diabetes or essential hypertension.Offspring were considered exposed if their father filled 1 or more prescriptions for a diabetes drug during the development of fertilizing sperm. Sex and frequencies of major birth defects were compared across drugs, times of exposure, and siblings.Of 1 116 779 offspring included, 3.3% had 1 or more major birth defects (reference). Insulin-exposed offspring (n = 5298) had the reference birth defect frequency (adjusted odds ratio [aOR], 0.98 [95% CI, 0.85 to 1.14]). Metformin-exposed offspring (n = 1451) had an elevated birth defect frequency (aOR, 1.40 [CI, 1.08 to 1.82]). For sulfonylurea-exposed offspring (n = 647), the aOR was 1.34 (CI, 0.94 to 1.92). Offspring whose fathers filled a metformin prescription in the year before (n = 1751) or after (n = 2484) sperm development had reference birth defect frequencies (aORs, 0.88 [CI, 0.59 to 1.31] and 0.92 [CI, 0.68 to 1.26], respectively), as did unexposed siblings of exposed offspring (3.2%; exposed vs. unexposed OR, 1.54 [CI, 0.94 to 2.53]). Among metformin-exposed offspring, genital birth defects, all in boys, were more common (aOR, 3.39 [CI, 1.82 to 6.30]), while the proportion of male offspring was lower (49.4% vs. 51.4%, P = 0.073).Information on underlying disease status was limited.Preconception paternal metformin treatment is associated with major birth defects, particularly genital birth defects in boys. Further research should replicate these findings and clarify the causation.National Institutes of Health.