甲硫氨酸合成酶還原酶基因多態(tài)性與心血管疾病的研究進(jìn)展

陳　芳(綜述)，王　紅(審校)

(新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院干部病房?jī)?nèi)三科，烏魯木齊 830054)

?

甲硫氨酸合成酶還原酶基因多態(tài)性與心血管疾病的研究進(jìn)展

陳芳△(綜述)，王紅※(審校)

(新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院干部病房?jī)?nèi)三科，烏魯木齊 830054)

摘要：高同型半胱氨酸血癥(hHcy)的醫(yī)學(xué)定義為高水平的血漿Hcy(Hcy≥10.0 μmol/L)。大量研究證明，其和疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)(包括血管和神經(jīng)退行性疾病、妊娠并發(fā)癥、男性不育、先天性疾病、糖尿病、腎功能疾病、骨質(zhì)疏松癥、神經(jīng)精神疾病和癌癥)。血漿Hcy水平是由環(huán)境和遺傳因素共同決定的。環(huán)境因素包括葉酸、維生素B6、B12等；遺傳因素主要有編碼Hcy代謝相關(guān)基因多態(tài)性酶，如甲硫氨酸合成酶及甲硫氨酸合成酶還原酶等相關(guān)基因多態(tài)性。

關(guān)鍵詞：心血管疾病；同型半胱氨酸；甲硫氨酸合成酶還原酶；基因多態(tài)性

心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)的發(fā)生、發(fā)展是由多因素導(dǎo)致，免疫細(xì)胞激活有關(guān)的生理性功能失調(diào)，導(dǎo)致局部和全身炎癥反應(yīng)，從而產(chǎn)生高水平活性氧化物[1]。國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)血清中高水平的同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)參與了血管的動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病機(jī)制[2-3]。CVD所致死亡占全球所有死亡人數(shù)的1/3，且患病率持續(xù)增加[4-5]。高Hcy血癥(hHcy)是由遺傳和非遺傳缺陷所致，Watkins和Rosenbloott[6]發(fā)現(xiàn)甲硫氨酸合成酶還原酶(methione synthasere reductase，MSR)缺乏可引起hHcy，提示MSR缺乏與CVD有密切關(guān)系。現(xiàn)就MSR基因多態(tài)性與CVD的研究進(jìn)展予以綜述。

1MSR功能及基因結(jié)構(gòu)

MSR是一個(gè)Hcy代謝途徑的關(guān)鍵酶，其主要功能是催化還原甲硫氨酸合成酶(methionine synthase，MS)的活性，在Hcy轉(zhuǎn)化為甲硫氨酸以及合成DNA的過(guò)程中發(fā)揮重要作用；而關(guān)鍵編碼酶的活性、葉酸水平、血漿Hcy水平也被證實(shí)與相關(guān)基因位點(diǎn)多態(tài)性密切相關(guān)，因此也是決定Hcy水平的關(guān)鍵因子[7-8]。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究指向MSR基因多態(tài)性，其中最常見(jiàn)的突變?yōu)锳66G，將導(dǎo)致MSR活性降低，進(jìn)一步降低了Hcy再甲基化率，最終導(dǎo)致Hcy在血漿中蓄積[9]。Leclerc等[10]克隆出人類編碼MSR基因(cDNA)定位于5p15.2~15.3，該基因全長(zhǎng)包含2094個(gè)核苷酸序列，編碼的蛋白包含698個(gè)氨基酸殘基，該酶的相對(duì)分子質(zhì)量為77 700；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，MSR是一個(gè)被稱為FNR (ferredoxin-NADP(+) reductase)電子轉(zhuǎn)移家族中的新成員。

2MSR基因多態(tài)性

目前已知的MSR基因突變有十幾種。1999年，Wilson等[11]用反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)、核酸分析及限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析等方法在來(lái)自7個(gè)維生素代謝障礙家族的8例甲硫氨酸功能性缺乏患者纖維母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了11種變異(表1)。

表1　甲硫氨酸合成酶還原酶基因突變種類

“-”：文獻(xiàn)中未顯示

對(duì)于MSR基因多態(tài)性，目前研究最多的一個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)為66 A→G(rs1801394),該位點(diǎn)是編碼區(qū)第66位點(diǎn)A→G的突變，導(dǎo)致MSR多肽鏈第22位異亮氨酸錯(cuò)義為甲硫氨酸(Ile22Met)，從而產(chǎn)生一個(gè)Nde1限制性內(nèi)切酶位點(diǎn)，該位點(diǎn)突變后使生成的甲基維生素B12減少，進(jìn)而導(dǎo)致血清Hcy水平升高[12]。據(jù)報(bào)道，66G等位基因的頻率以及66GG基因型在不同的10個(gè)地區(qū)呈現(xiàn)顯著的差異；在中國(guó)漢族人群中的基因型分別為25.7%和6.6%，最低和最高的MSR 66G等位基因頻率在西班牙裔(28.65%)和白種人(54.4%)；世界分布的MSR A66G多態(tài)性表現(xiàn)出地域性和民族性，以往的研究表明，平均66G等位基因頻率在歐洲為56%，在撒哈拉沙漠以南的非洲為26.1%，在亞洲為28%；在德克薩斯4個(gè)民族人群中該等位基因頻率分別為西班牙裔28.7%、非裔美國(guó)人34%、德系猶太人43.1%、白種人54.4%[13]。另一個(gè)研究較多的多態(tài)性位點(diǎn)為524 C→T(rs1532268)，其位于MSR基因編碼區(qū)第5個(gè)外顯子，導(dǎo)致MSR多肽鏈第175位異絲氨酸錯(cuò)義為亮氨酸(Ser175Leu)，從而產(chǎn)生一個(gè)XhoⅠ內(nèi)切酶位點(diǎn)[14-15]。目前多研究其與先天性心臟病、唐氏綜合征、絕境后婦女血清骨鈣素水平等相關(guān)性。Pishva等[16]研究發(fā)現(xiàn)，MSR C524T可能是伊朗兒童室間隔缺損的危險(xiǎn)因素。Kim等[17]研究發(fā)現(xiàn)，MSR 66G/524C單體型可能影響絕經(jīng)后婦女的骨代謝率。Wang等[14]報(bào)道，MSR C524T基因多態(tài)性可能降低中國(guó)人患唐氏綜合征的危險(xiǎn)。

3MSR基因多態(tài)性與心血管疾病

3.1MSR基因多態(tài)性與冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病(冠心病)血漿高Hcy水平已被證實(shí)是冠心病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一。目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)MSR與冠心病相關(guān)性研究相對(duì)較少，且尚無(wú)統(tǒng)一結(jié)果。國(guó)內(nèi)李雅潔等[18]在探討MSR A66G與冠心病易患性的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，MSR G66A基因多態(tài)性與冠心病易患性有關(guān)聯(lián)，攜帶A等位基因者冠心病遺傳易患性下降；與其他基因型相比，攜帶MSR 66GG者血漿中Hcy水平較高，由此推測(cè)，攜帶MSR 66GG基因型更易發(fā)生CVD。但Singh和Lele[19]研究認(rèn)為，MSR及甜菜堿同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶基因多態(tài)性未必是冠狀動(dòng)脈疾病的重要危險(xiǎn)因素。Vinukonda等[20]的一項(xiàng)(108例病例，108例對(duì)照)研究中發(fā)現(xiàn)，MSR 66A可導(dǎo)致南印第安人hHcy，但控制混雜因素后，發(fā)現(xiàn)tHcy、MTHFR C677T、GCPⅡ C1561T是南印第安人患冠狀動(dòng)脈疾病的危險(xiǎn)因子，且MTHFR 677T /MTR 2756g和GCPⅡ1561tT/ MSR 66G在Hcy代謝上游存在顯著相互作用。Chen等[21]則認(rèn)為，MSR A66G不是歐洲人患冠心病的危險(xiǎn)因素 (AA比GG:OR=1.07，95%CI0.59~1.94，P<0.01) 。

3.2MSR基因多態(tài)性與高血壓原發(fā)性高血壓是受多基因影響的疾病，也伴著CVD的風(fēng)險(xiǎn)增加。Hcy可能通過(guò)刺激血管平滑肌細(xì)胞增生，破壞機(jī)體凝血和纖溶的平衡，使內(nèi)皮損傷、功能異常、影響脂質(zhì)代謝等，使機(jī)體處于血栓前狀態(tài),而增加高血壓發(fā)病的危險(xiǎn)性[22]。對(duì)伴有hHcy的高血壓稱為H型高血壓[23]。Peer等[24]在探討129例高血壓患者左心室肥厚的危險(xiǎn)因素時(shí)發(fā)現(xiàn)，Hcy以及高敏C反應(yīng)蛋白與女性的左心室質(zhì)量和左心室質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān),由此推測(cè)醛固酮和內(nèi)皮素水平是高血壓患者左心室肥厚最重要的獨(dú)立決定因素。王素敏等[25]在研究MSR A66G基因多態(tài)性與妊娠高血壓相關(guān)性時(shí)發(fā)現(xiàn)，MSR A66G各種基因型頻率在病例組與正常對(duì)照組之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。Jiang等[26]在高血壓患者血脂水平與MSR A66G基因多態(tài)性相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)，以MSR 66AA基因型為對(duì)照，GG基因型攜帶者的總膽固醇及低密度脂蛋白水平較低；校正后β±SE分別為(-0.5±0.2)mmol/L和(-0.4 ± 0.2) mmol/L，P值分別為0.003和0.005，由此得出，MSR基因多態(tài)性在高血壓患者血脂水平起重要遺傳作用，但仍有待于大樣本量的研究。Fowdar等[27]研究基因多態(tài)性與原發(fā)性高血壓相關(guān)性時(shí)得出結(jié)論，MTHFR A1298C和MSR A66G基因之間無(wú)相加作用，且MTHFR A1298C和C677T、MSR A66G、MTHFD1 G1958A基因多態(tài)性均與高血壓之間無(wú)關(guān)聯(lián)。

3.3MSR基因多態(tài)性與先天性心臟病先天性心臟病是兒科最常見(jiàn)的疾病之一，是導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)、圍生兒和嬰幼兒死亡的最主要原因之一。目前關(guān)于先天性心臟病的病因及發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，但大多數(shù)先天性心臟病的發(fā)生是遺傳和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。Hcy被認(rèn)為是CVD的危險(xiǎn)因素，研究表明，高Hcy 可能與先天性心臟病的發(fā)生有關(guān)[28]。MSR作為Hcy/葉酸代謝途徑中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶之一，已有研究證實(shí)是其基因多態(tài)性在先天性心臟病中起重要作用[16，29]，而室間隔缺損是先天性心臟病最常見(jiàn)的臨床類型，其發(fā)生率為1.56‰~53.2‰[16]。Pishva等[16]在一項(xiàng)研究MSR A66G、C524T基因多態(tài)性與伊朗兒童室間隔缺損關(guān)系病例對(duì)照研究中發(fā)現(xiàn)，MSR A66G、C524T基因多態(tài)性是室間隔缺損的危險(xiǎn)因素，OR值分別為0.51(95%CI0.35~0.73)和0.596(95%CI0.40~0.87)。

3.4MSR基因多態(tài)性與血管疾病血管疾病包括腦血管病、外周動(dòng)脈疾病、冠心病、靜脈血栓栓塞及其臨床表現(xiàn)(如肺栓塞、深靜脈血栓形成等)，是由非遺傳因素和遺傳因素共同作用形成的疾病[30]。高Hcy、半胱氨酸水平在人類疾病中起重要作用，包括血管疾病(如動(dòng)脈及深靜脈血栓形成)[22]。目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，高Hcy是CVD的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一，其作用機(jī)制可能是氧化應(yīng)激、炎癥等，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、致血栓形成[23，30]。MSR基因多態(tài)性與外周血管疾病的研究相對(duì)較少，目前與血管疾病研究較多的是MSR A66G基因多態(tài)性。Scazzone等[30]研究認(rèn)為，高Hcy水平是動(dòng)靜脈血栓形成的一個(gè)危險(xiǎn)因素，然而MSR A66G 基因多態(tài)性并沒(méi)有影響Hcy水平，但其他一些潛在影響Hcy水平的非遺傳(維生素B族攝入量)和遺傳因素有待進(jìn)一步研究。Wiltshire等[31]在探討MSR基因多態(tài)性是否是青少年1型糖尿病患者早期微血管病變的危險(xiǎn)因素時(shí)發(fā)現(xiàn)，MSR 66GG基因型能降低尿白蛋白排泄率(OR=0.47，95%CI0.25~0.88，P=0.018)及降低微量白蛋白尿風(fēng)險(xiǎn)的趨勢(shì)(OR=0.27，95%CI0.06~1.21，P=0.09)。Naushad等[32]針對(duì)南印度163例深靜脈血栓形成患者及163例非血栓形成患者進(jìn)行MSR A66G基因多態(tài)性分析，發(fā)現(xiàn)血栓組66GG基因頻率是非血栓組的2.74倍(95%CI1.73~4.34，P=0.0001)，故認(rèn)為MSR 66GG基因是南印度人深靜脈血栓栓塞的危險(xiǎn)因素。

4小結(jié)

甲基化途徑在Hcy代謝中起重要作用，而Hcy在心血管疾病的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。MSR作為影響Hcy代謝途徑關(guān)鍵的上游因素之一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其多態(tài)性與疾病易患性研究結(jié)果不盡一致。其原因有可能為影響Hcy代謝途徑上游因素的相關(guān)酶很多，且環(huán)境因素也影響疾病的發(fā)生發(fā)展。而基因-基因、基因-環(huán)境、環(huán)境-環(huán)境之間對(duì)疾病的相互作用還有待進(jìn)一步探討。

參考文獻(xiàn)

[1]Mangge H，Becker K，F(xiàn)uchs D，etal.Antioxidants,inflammation and cardiovascular disease[J].World J Cardiol，2014，6(6)：462-477.

[2]王真，郭靜萱，王天成，等．高Hcy血癥與冠脈病變的關(guān)系[J]．中國(guó)實(shí)用內(nèi)科雜志，2000，20(5)：276-278．

[3]Leal AA，Palmeira AC，Castro GM，etal.Homocysteine：cardiovascular risk factor in children and adolescents?[J].Rev Assoc Med Bras，2013，59(6)：622-628.

[4]Helms TM，Duong G，Zippel-Schultz B，etal.Prediction and personalised treatment of atrial fibrillation-stroke prevention:consolidated position paper of CVD professionals[J].EPMA J，2014，5(1)：15.

[5]Hansson GK.Inflammation，atherosclerosis，and coronary artery disease[J].N Engl J Med，2005，352(16)：1685-1695.

[6]Watkins D，Rosenblatt DS.Functional methionine synthase deficiency (cblE and cblG)：clinical and biochemical heterogeneity[J].Am J Med Genet，1989，34(3)：427-434.

[7]Amorim MR,Lima MA.MTRR 66A>G polymorphism as maternal risk factor for Down syndrome：a meta-analysis[J].Genet Test Mol Biomarkers，2013，17(1)：69-73.

[8]Szvetko AL，F(xiàn)owdar J，Nelson J，etal.No association between MTHFR A1298C and MTRR A66G polymorphisms，and MS in an Australian cohort[J].J Neurol Sci，2007，252(1)：49-52.

[9]Amigou A，Rudant J，Orsi L，etal.Folic acid supplementation，MTHFR and MTRR polymorphisms，and the risk of childhood leukemia：the ESCALE study (SFCE)[J].Cancer Causes Control，2012，23(8)：1265-1277.

[10]Leclerc D，Wilson A，Dumas R，etal.Cloning and mapping of a cDNA for methionine synthase reductase，a flavoprotein defective in patients with homocystinuria[J].Proc Natl Acad Sci U S A，1998，95(6)：3059-3064.

[11]Wilson A，Leclerc D，Rosenblatt DS，etal.Molecular basis for methionine synthase reductase deficiency in patients belonging to the cblE complementation group of disorders in folate/cobalamin metabolism[J].Hum Mol Genet，1999，8(11)：2009-2016.

[12]Wilson A，Platt R，Wu Q，etal.A common variant in methionine synthase reductase combined with low cobalamin (vitamin B12) increases risk for spina bifida[J].Mol Genet Metab，1999，67(4)：317-323.

[13]Yang B，Liu Y，Li Y，etal.Geographical distribution of MTHFR C677T，A1298C and MSR A66G gene polymorphisms in China：findings from 15357 adults of Han nationality[J].PLoS one，2013，8(3)：e57917.

[14]Wang SS，F(xiàn)eng L，Qiao FY，etal.Functional variant in methionine synthase reductase decreases the risk of Down syndrome in China[J].J Obstet Gynaecol Res，2013，39(2)：511-515.

[15]Olteanu H，Munson T，Banerjee R.Differences in the efficiency of reductive activation of methionine synthase and exogenous electron acceptors between the common polymorphic variants of human methionine synthase reductase[J].Biochemistry，2002，41(45)：13378-13385.

[16]Pishva SR，Vasudevan R，Etemad A，etal.Analysis of MTHFR and MTRR Gene Polymorphisms in Iranian Ventricular Septal Defect Subjects[J].Int J Mol Sci，2013，14(2)：2739-2752.

[17]Kim DJ，Park BL，Koh JM，etal.Methionine synthase reductase polymorphisms are associated with serum osteocalcin levels in postmenopausal women[J].Exp Mol Med，2006，38(5)：519-524.

[18]李雅潔，李永旺，丁旭，等.甲硫氨酸合成酶及其還原酶A2756G，G66A基因多態(tài)性與冠心病易感性的Meta分析[J].中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2010，44(9)：820-824.

[19]Singh PR，Lele SS.Folate gene polymorphisms MTR A2756G，MTRR A66G and BHMT G742A and risk for coronary artery disease：a meta-analysis[J].Genet Test Mol Biomarkers，2012，16(6)：471-475.

[20]Vinukonda G，Shaik Mohammad N，Md Nurul Jain J，etal.Genetic and environmental influences on total plasma homocysteine and coronary artery disease (CAD) risk among South Indians[J].Clin Chim Acta,2009，405(1/2)：127-131.

[21]Chen L，Liu L，Hong K，etal.Three genetic polymorphisms of homocysteine-metabolizing enzymes and risk of coronary heart disease：a meta-analysis based on 23 case-control studies[J].DNA Cell Biol，2012，31(2)：238-249.

[22]Baszczuk A，Kopczyński Z，Thielemann A.Endothelial dysfunction in patients with primary hypertension and hyperhomocysteinemia[J].Postepy Hig Med Dosw(Online)，2014，68：91-100.

[23]Xiao W，Bai Y，Ye P，etal.Plasma homocysteine is associated with aortic arterial stiffness but not wave reflection in Chinese hypertensive subjects[J].PLoS One，2014，9(1)：e85938.

[24]Peer M，Boaz M，Zipora M，etal.Determinants of left ventricular hypertrophy in hypertensive patients:identification of high-risk patients by metabolic，vascular and inflammatory risk factors[J].Int J Angiol，2013，22(4)：223-228.

[25]王素敏，沈嶸，石小燕，等.同型半胱氨酸代謝酶基因突變多態(tài)性與妊娠高血壓綜合征遺傳易感性研究[J].中國(guó)優(yōu)生與遺傳雜志，2006，14(4)：15-17.

[26]Jiang S，Zhao R，Pan M，etal.Associations of MTHFR and MTRR polymorphisms with serum lipid levels in Chinese hypertensive patients[J].Clin Appl Thromb Hemost，2014，20(4)：400-410.

[27]Fowdar JY，Lason MV，Szvetko AL，etal.Investigation of homocysteine-pathway-related variants in essential hypertension[J].Int J Hypertens，2012，2012：190923.

[28]王紅.同型半胱氨酸及其代謝關(guān)鍵酶MTHFRA1298C,MSA2756G基因多態(tài)性與新疆哈薩克族原發(fā)性高血壓的相關(guān)性研究[D].烏魯木齊：新疆醫(yī)科大學(xué)，2008.

[29]Zeng W，Liu L，Tong Y，etal.A66G and C524T polymorphisms of the methionine synthase reductase gene are associated with congenital heart defects in the Chinese Han population[J].Genet Mol Res，2011，10(4)：2597-2605.

[30]Scazzone C，Acuto S，Guglielmini E，etal.Methionine synthase reductase (MTRR) A66G polymorphism is not related to plasma homocysteine concentration and the risk for vascular disease[J].Exp Mol Pathol，2009，86(2)：131-133.

[31]Wiltshire EJ，Mohsin F，Chan A，etal.Methylenetetrahydrofolate reductase and methionine synthase reductase gene polymorphisms and protection from microvascular complications in adolescents with type 1 diabetes[J].Pediatr Diabetes，2008，9(4 Pt 2)：348-353.

[32]Naushad SM，Jain Jamal MN，Prasad CK，etal.Relationship between methionine synthase,methionine synthase reductase genetic polymorphisms and deep vein thrombosis among South Indians[J].Clin Chem Lab Med，2008，46(1)：73-79.

Research Progress in Methionine Synthase Reductase Gene Polymorphism and Cardiovascular Disease

CHENFang，WANGHong.

(DepartmentThreeofCadreWard,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054，China)

Abstract：High homocysteine levels(hHcy) is defined as a high concentration of plasma Hcy (Hcy≥10.0 μmol/L).Many studies have shown that it is associated with increased risk of diseases,including vascular and neurodegenerative diseases,pregnancy complications,male infertility,congenital diseases,diabetes,kidney disease,osteoporosis,nerve mental illness and cancer.Plasma homocysteine levels are decided jointly by environmental and genetic factors.The environmental factors including folic acid,vitamin B6,vitamin B12,etc.Genetic factors are mainly in the coding of homocysteine metabolism related enzyme gene polymorphism,such as methionine synthase and methionine synthase reductase gene polymorphism.

Key words：Cardiovascular disease; Homocysteine； Methione synthase reductase； Gene polymorphism

收稿日期：2014-07-21修回日期：2004-09-25編輯：鄭雪

基金項(xiàng)目：新疆心血管病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題(XJDX0903-2013-05)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.08.002

中圖分類號(hào)：R544．1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-2084(2015)08-1348-03