同型半胱氨酸代謝酶基因多態(tài)性與冠心病＊

劉小艷 李煜綜述 劉濤審校

（1.川北醫(yī)學院第二臨床醫(yī)學院·南充市中心醫(yī)院心內(nèi)科，四川 南充 637000；2.解放軍第八醫(yī)院，西藏 日喀則 857000）

冠心病是冠狀動脈粥樣硬化使血管腔狹窄或阻塞或冠狀動脈功能改變造成心肌缺血、缺氧或壞死而引起的心臟病。流行病學調(diào)查顯示，2009年我國城市冠心病的粗死亡率為94.96／10萬，農(nóng)村為71.27／10萬。在冠心病的病因研究中，除了已證實高血壓、高脂血癥、糖尿病、吸煙等為發(fā)病獨立危險因素外，仍然有50%的患者缺乏這些危險因素［1］。研究發(fā)現(xiàn)，同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）血漿濃度水平升高是冠心病新的重要的獨立危險因素［2］，其代謝關(guān)鍵酶MTHFR、MS 等基因多態(tài)性可影響同型半胱氨酸的血液濃度。因此，降低血同型半胱氨酸濃度有可能成為預(yù)防冠心病的一個新策略，對其代謝酶基因多態(tài)性的研究有望從遺傳學角度分析冠心病的發(fā)病原因。

1 同型半胱氨酸的代謝及其影響

同型半胱氨酸（Hcy）是一種含硫氨基酸，是蛋白質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物，本身不參與蛋白質(zhì)合成。Hcy在體內(nèi)主要有三條代謝途徑（圖1）：①再甲基化，Hcy在蛋氨酸合成酶（Methionine synthase，MS／MTR）及輔酶維生素B12參與下，與5－甲基四氫葉酸合成蛋氨酸和四氫葉酸。②轉(zhuǎn)硫基，Hcy在胱硫醚－β－合成酶（Cystathionineβ－Synthase，CBS）及輔酶維生素B6參與下，與絲氨酸縮合成胱硫醚。③Hcy 在細胞內(nèi)形成后排出至血漿參加循環(huán)。因此，酶功能障礙或維生素的缺乏等均可導致血Hcy升高，Hcy代謝關(guān)鍵酶MTHFR、MS、MTRR 等的遺傳缺陷致酶活性降低也是引起血濃度增高的重要原因。導致Hcy 升高的原因還有慢性腎功能不全引起的降解能力受損和某些藥物影響，如苯妥英納等［3］。

目前對Hcy的致病機理已經(jīng)有較為深入的研究，主要機制有：①Hcy通過產(chǎn)生超氧化物及過氧化物，抑制NO 的合成并促進其降解，損傷血管內(nèi)皮細胞［4］。②促進動脈血管平滑肌細胞增殖，并且Hcy濃度越高促進平滑肌細胞增殖的能力就越強［5］。③通過增加血小板的黏附能力，促進血小板衍生因子的生成，激活多種凝血因子等使機體處于血栓前狀態(tài)，易于血栓的形成［6］。

圖1 同型半胱氨酸代謝示意圖Figure 1 Mefabolic of bomocysteine

2 亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）

2.1 MTHFR 的功能及基因結(jié)構(gòu) 亞甲基四氫葉酸還原酶（methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR）是葉酸代謝的一個關(guān)鍵酶。它的主要功能是催化5，10－亞甲基四氫葉酸還原為5－甲基四氫葉酸。5－甲基四氫葉酸是組織和血清葉酸的主要形式，可參與嘧啶嘌呤的合成，為DNA、RNA 及蛋白質(zhì)的甲基化過程提供甲基。其作為甲基供體，在MS 及輔酶維生素B12的催化下，使Hcy再甲基化，生成蛋氨酸，從而維持Hcy 的正常血漿水平。正常的MTHFR 活性能維持葉酸和蛋氨酸代謝的正常運行，從而保證體內(nèi)Hcy的正常水平。人類MTHFR基因定位于染色體1p36.3，cDNA 全長2.2kb，有11個外顯子和10個內(nèi)含子。

2.2 MTHFR 基因多態(tài)性 MTHFR 基因有多種突變類型，不同的基因位點突變導致MTHFR 的酶活性及其耐熱穩(wěn)定性發(fā)生改變，其中常見的突變有MTHFR C677T、MTHFR A1298C、MTHFR T1317C、MTHFR G1793A 等。

Frosst［7］等人在1995年研究發(fā)現(xiàn)，MTHFR C677T 突變位點，該位點突變產(chǎn)生一個HinfΙ限制性內(nèi)切酶識別序列，并且使基因編碼的氨基酸丙氨酸被纈氨酸取代，造成MTHFR 熱不穩(wěn)定性，使其酶活性降低，從而導致血清Hcy 增高、蛋氨酸含量下降，產(chǎn)生高半胱氨酸血癥，甚至高半胱氨酸尿癥。MTHFR C677T 位點突變是目前發(fā)現(xiàn)的MTHFR 基因中最常見的不耐熱錯義突變。另一個較常見的突變位點是MTHFR A1298C 突變位點，該基因的1298位A 堿基被C 堿基替換，從而使基因編碼的谷氨酸被丙氨酸替換，并產(chǎn)生一個MboⅡ限制性酶切位點。該突變使MTHFR 酶內(nèi)部構(gòu)象發(fā)生改變，從而使MTHFR 酶活性下 降［8］。Weisberg I［9］等人研究發(fā) 現(xiàn)，1298CC基因型在加拿大人群中約占10%，進行體外實驗時發(fā)現(xiàn)，1298 CC 基因型的MTHFR 活性大約是野生型的60%，677CT 和1298AC 基因型MTHFR 活性大約是野生型的50%～60%。同時還研究發(fā)現(xiàn)該基因另一個突變位點，即MTHFR T1317C，MTHFR1317位堿基胸腺嘧啶（T）被胞嘧啶（C）替換，但并沒有影響氨基酸的序列，該突變位點與MTHFR A1298C 在同一外顯子上，1317C 等位基因頻率在加拿大婦女中較為罕見（為5%），在非洲婦女中頻率較高（為39%）。MTHFR G1793A 的堿基鳥嘌呤（G）被腺嘌呤（A）替換，從而使被編碼的精氨酸被谷氨酰氨取代。Rady［10］等人報道，1793A 等位基因頻率在得克薩斯州南部白種人中最高，為6.9%，在西班牙人中為5.8%，在非裔美國人中為3.1%，在德系猶太人中最低為1.3%。Safarinejad MR［11］等人在早發(fā)血管性勃起功能障礙患者中發(fā)現(xiàn)677TT、1298CC、1793GG 基因型患者擁有較高的Hcy水平。

3 Hcy與冠心病

1969年，McCully［12］發(fā)現(xiàn)，高Hcy水平可能與動脈粥樣硬化性疾病有關(guān)，因此國內(nèi)外眾多研究者越來越重視高同型半胱氨酸血癥對動脈粥樣硬化性疾病的影響。Mahalle N 等［13］在印度人群中發(fā)現(xiàn)，Hcy的水平與甘油三酯、極低密度脂蛋白水平呈正相關(guān)，而與HDL水平呈負相關(guān)，并且認為高同型半胱氨酸血癥是心血管疾病的危險因子。Eftychiou等［14］人對塞浦路斯人進行研究發(fā)現(xiàn)，高Hcy血癥與急性心肌梗死密切相關(guān)，且Hcy水平與冠脈血管病變支數(shù)成正相關(guān)。Gupta SK 等［15］發(fā)現(xiàn)高同型半胱氨酸血癥是早發(fā)冠心病的獨立危險因素。Wu Y［16］與練世剛［17］也得出了相似的結(jié)倫。Ghassibe－Sabbagh M 等［18］對黎巴嫩人研究后認為，同型半胱氨酸是通過升高血壓而增加冠心病的患病風險。Balogh E等［19］發(fā)現(xiàn)，Hcy增加女性患急性心肌梗死的風險，并且認為Hcy與Lp（a）在對冠心病的影響中具有協(xié)同作用。來自Banos－Gonzalez MA 等［20］人的一項研究也發(fā)現(xiàn)Hcy和脂蛋白兩者同時升高時，具有協(xié)同作用，會顯著地增加男性患冠心病的風險。但是來自歐洲的一項薈萃分析表明血Hcy水平輕中度升高對冠心病的發(fā)病風險無影響，并且通過補充葉酸降低25%的血Hcy水平并不能減少未來5年的心血管事件發(fā)生率［21，22］。

4 MTHFR 基因多態(tài)性與冠心病

目前國內(nèi)外有眾多研究報道了MTHFR 基因突變與心血管疾病的相關(guān)性，其中以C677T 突變?yōu)檠芯繜狳c，但是結(jié)論卻并不一致，甚至相反。Tripathi R 等［23］對北印度地區(qū)經(jīng)冠狀動脈造影確診的329例冠心病患者和331例健康者進行MTHFR C677T 基因多態(tài)性檢測，發(fā)現(xiàn)T 等位基因在病例組中的頻率（11.9%）明顯高于健康對照組（7.3%），認為T 等位基因增加冠心病的患病風險。荷蘭的Almawi WY 等［24］對96例冠心病患者和404 例健康人進行空腹血半胱氨酸水平測定及MTHFR C677T 基因多態(tài)性分析，結(jié)果顯示，冠心病組血同型半管氨酸水平也明顯高于對照組，T 等位基因在冠心病組中的頻率（31.3%）顯著高于健康對照組（4.5%），認為高同型半胱氨酸血癥及T 等位基因均增加冠心病的患病風險。LI［25］對中國漢族人群MTHFR C677T 基因多態(tài)性與冠心病的相關(guān)性進行研究后也得出了相同的結(jié)論。Sarecka－Hujar等［26］等人研究發(fā)現(xiàn)，在波蘭人群中擁有TT 基因型并且吸煙者患早發(fā)冠心病的風險明顯高于CC 基因型且不吸煙者（OR ＝24.62），認為TT 基因型是波蘭人群早發(fā)冠心病的重要危險因素。然而我國的李曉波等［27］通過對114 例冠心病患者及31 例對照組進行MTHFR 基因多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)，MTHFR 基因多態(tài)性與老年冠心病無顯著關(guān)系，不能被確定為老年冠心病的獨立危險因素。Clarke等［28］研究后認為，MTHFR 的CC 型、CT 型和TT 型其基因型頻率的變化與冠心病的發(fā)生無明顯相關(guān)性。Mehlig K 等［29］人收集了1753例冠心病患者作為病例組，1150例非冠心病者作為對照組，發(fā)現(xiàn)高同型半胱氨酸血癥是冠心病的危險因素，但TT 基因型卻與冠心病的發(fā)病無明顯關(guān)系。巴西的Biselli PM［30］和墨西哥 的Isordia－Salas I［31］等也得出了相同的結(jié)論。Ilhan N 等［32］人對土耳其人MTHFR C677T 基因多態(tài)，高同型半胱氨酸水平與冠心病有關(guān)，在冠心病患者中，TT 基因型患者比CC 和CT 基因型患者擁有更高水平的血漿同型半胱氨酸，然而TT 基因型并不是冠心病的獨立危險因素，但卻是原發(fā)性高血壓病的危險因素。來自中東地區(qū)而且持有相似結(jié)論的還有突尼斯的Ghazouani L等［33］。

目前對MTHFR A1298C 突變的研究相對較少，且結(jié)論不一致。Lievers KJ等［34］發(fā)現(xiàn)，單純1298 A→C 突變并不影響MTHFR 酶活性，但與677 C→T 突變同時存在時，即復(fù)合突變時，可明顯降低該酶活性，且1298 A→C 單純突變并不影響血Hcy水平，故認為1298 A→C 突變與心血管疾病無相關(guān)性。Biselli PM 等［30］人研究報道，MTHFR1298C 等位基因頻率在冠心病組和對照組中分別為0.22和0.27，認為該基因位點突變與冠心病無關(guān)。Ghazouani L 等［33］人在突尼斯人群中篩選352例冠心病患者和與之性別匹配的390例健康人進行研究，發(fā)現(xiàn)677T／1298A 單倍體明顯增加冠心病的患病風險，但MTHFR A1298C 基因多態(tài)性卻與冠心病患病無關(guān)。但是Freitas AI等［35］研究發(fā)現(xiàn)，在葡萄牙人群中高同型半胱氨酸血癥是冠心病的獨立危險因素，MTHFR1298AA 基因型者擁有較高的空腹血Hcy水平，并且發(fā)現(xiàn)1298AA 基因型增加冠心病的患病風險。

5 蛋白氨酸合成酶（MS／MTR）

5.1 MS／MTR 生物特性及基因多態(tài)性 蛋氨酸合成酶（Methionine synthetase，MS／MTR）是Hcy 再甲基化生 成蛋氨 酸（甲硫氨酸）過程中的一個代謝關(guān)鍵酶，若該酶活性發(fā)生改變，可能會引起血Hcy濃度的變化，MS 基因定位于染色體1p43，靠近長臂端粒區(qū)，包括1個外顯子 和1個內(nèi)含子，編碼序列包括3795kb 堿基，對其編碼的多肽鏈含1265個氨基酸，編碼的蛋白分子量為140kDa［36］。

人MS 基因突變有多種，但MS A2756G 是目前研究較多的一種錯義突變。Leclerc等人發(fā)現(xiàn)了MS A2756G（D919G）基因突變，可產(chǎn)生三種基因型，即野生AA 基因型和雜合子AG 基因型和純合子GG 基因型，該突變導致甘氨酸取代了天冬氨酸，從而產(chǎn)生一個HaeⅢ內(nèi)切酶的位點，由于MS919密碼子編碼的氨基酸位于MS酶活性區(qū)域內(nèi)，因此MS A2756G 突變會改變蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)使其酶活性降低，從而影響Hcy再甲基化為蛋氨酸的代謝過程，導致血漿Hcy水平升高［36～38］。據(jù)大量研究顯示，MS A2756G 基因多態(tài)性在不同種族、不同地理區(qū)域有著不同的分布情況［39］，歐洲白種人野生AA 基因型頻率為64%，雜合子AG 基因型頻率為32%，純合子GG 基因型頻率為4%。Zhang等［37］對100例河南漢族健康人群研究發(fā)現(xiàn)AA 基因型為82%，AG 基因型為17%，GG 基因型為1%。Yakub M［40］巴基斯坦人群AA 基因型為52.4%，AG 基因型為38.8%，GG 基因型為8.8%。Chen［41］選取居住在新加坡的273名中國人，127 名印度人及156 名馬來人進行研究發(fā)現(xiàn)，MS A2756G 三種基因型分布存在明顯差異，印度人GG 基因型最高（為10.2%），馬來人為3.8%，中國人最低（為0.4%）。

5.2 MS 基因多態(tài)性與冠心病的關(guān)系 Wu X 等［42］研究發(fā)現(xiàn)，GG 基因型人群Hcy水平明顯高于AA 基因型人群。Yakub M等［40］發(fā)現(xiàn)，巴基斯坦人群中MTHFR 677 TT 基因型聯(lián)合MTHFR1298AC 基因型或MS 2756 AA 基因型顯著增高血Hcy水 平（OR 值分別是8.78 和19.1），但沒有發(fā) 現(xiàn)MS A2756G 與MTHFR A1298C 的聯(lián)合突變效應(yīng)。Belkahla R等［43］通過對突尼斯人群進行研究發(fā)現(xiàn)，MS GG 基因型增加血Hcy水平及冠心病的患病風險，尤其在低葉酸狀態(tài)下這種作用更為明顯。但也有與之不同甚至相反的結(jié)論，Tsai等［44］認為MS A2756G 突變并不影響血漿Hcy水平。Laraqui A 等［45］對151例冠心病患者及79例非冠心病患者進行病例對照研究后認為，高Hcy血癥增加患冠心病的風險，MS2756 G 等位基因、MTHFR1298AC 基因型增加血Hcy的水平（OR 值分別為2.0和3.4），并且研究得出MTHFR1298C 增加冠心病患病風險，而MS2756 G 與冠心病無相關(guān)性。Helfenstein T 等［46］研究認為，高Hcy易發(fā)生于高齡男性人群，Hcy水平與HDL 水平呈負相關(guān)，且Hcy與心肌梗死的發(fā)生有關(guān)，但MS A2756G 基因多態(tài)性與心肌梗死的發(fā)生無關(guān)。Zhang等［38］選取73例急性心肌梗死患者作為病例組，100 例健康人群作為對照組，認為MS A2756G 基因突變與冠心病無相關(guān)性。趙洛沙等［47］也得出了相似的結(jié)論。

6 小結(jié)與展望

高同型半胱氨酸血癥在心血管疾病的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，由于導致高同型半管氨酸血癥的因素有遺傳和環(huán)境因素，其代謝酶MTHFR、MS 基因多態(tài)性只是可能的一種遺傳因素。該基因多態(tài)性影響Hcy 的正常代謝，造成高同型半胱氨酸血癥，因而導致許多疾病的發(fā)生發(fā)展。目前關(guān)于MTHFR、MS 基因多態(tài)性與冠心病的關(guān)系，國內(nèi)外各個臨床流行病學研究間結(jié)論差異較大，未能作出比較一致的結(jié)論，甚至得出相反的結(jié)論，很可能是不同的冠心病人群具有不同的相關(guān)危險因素或不同的相關(guān)基因型分布而出現(xiàn)不同的發(fā)病率和死亡率。冠心病是多因素疾病，高同型半胱氨酸血癥目前被認為是冠心病新的重要的獨立危險因素，但MTHFR、MS 基因多態(tài)性與冠心病的關(guān)系、基因與環(huán)境、各基因與基因之間的相互作用對冠心病的確切影響值得我們進一步探討。

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