葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性與其個(gè)體化補(bǔ)充的研究進(jìn)展

安 妮，張 陽，宋滄桑，2#（.昆明市第一人民醫(yī)院藥學(xué)部，昆明 650000；2.大理大學(xué)藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院，云南大理 67000）

葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性與其個(gè)體化補(bǔ)充的研究進(jìn)展

安 妮1，2＊，張 陽1，宋滄桑1，2#（1.昆明市第一人民醫(yī)院藥學(xué)部，昆明 650000；2.大理大學(xué)藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院，云南大理 671000）

目的：了解葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性與其個(gè)體化補(bǔ)充的研究進(jìn)展。方法：查閱近年來國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，就葉酸代謝通路的相關(guān)基因、葉酸與同型半胱氨酸（Hcy）的關(guān)系以及葉酸補(bǔ)充等方面的研究進(jìn)行歸納和總結(jié)。結(jié)果：葉酸代謝相關(guān)基因亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）C677T和蛋氨酸合成酶還原酶（MTRR）A66G與多種疾病的發(fā)生存在相關(guān)性。Hcy血漿濃度可作為衡量葉酸水平的標(biāo)準(zhǔn)。葉酸缺乏，妊娠期婦女會(huì)出現(xiàn)不良妊娠結(jié)局，同時(shí)導(dǎo)致胚胎時(shí)期的神經(jīng)管缺陷，出生后的腦病，成人期的缺血性腦卒中、癡呆、抑郁癥等神經(jīng)變性疾病和神經(jīng)精神疾病，甚至影響男性生殖能力；葉酸過量，會(huì)掩蓋因維生素B12缺乏引起的貧血和神經(jīng)系統(tǒng)障礙等，并降低體內(nèi)的自然殺傷細(xì)胞數(shù)量及機(jī)體免疫力。結(jié)論：葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性導(dǎo)致葉酸血藥濃度水平差異較大。通過檢測患者葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性以及葉酸和Hcy的水平，評(píng)估葉酸代謝能力，為患者制訂個(gè)體化的葉酸補(bǔ)充方案是未來臨床的必然發(fā)展趨勢(shì)。

葉酸；亞甲基四氫葉酸還原酶；蛋氨酸合成酶還原酶；同型半胱氨酸；基因多態(tài)性；個(gè)體化補(bǔ)充

葉酸代謝酶亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）、蛋氨酸合成酶還原酶（MTRR）和蛋氨酸合成酶（MTR）的基因多態(tài)性是影響唇裂、唐氏綜合征等疾病發(fā)病的重要因素[1-2]。葉酸代謝基因與某些臨床不良事件存在一定的相關(guān)性，如不良妊娠事件（復(fù)發(fā)性流產(chǎn)、低體質(zhì)量患兒、早產(chǎn)兒和出生缺陷等）、癌癥（胃癌、大腸癌和宮頸癌等）、心血管疾病和精神疾病等。但葉酸代謝酶基因的單核苷酸多態(tài)性與葉酸水平及不良妊娠事件之間的關(guān)系尚不明確。鑒于此，筆者查閱近年來國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，就葉酸代謝通路的相關(guān)基因、葉酸與同型半胱氨酸（Hcy）的關(guān)系以及葉酸補(bǔ)充等方面的研究進(jìn)行歸納和總結(jié)。

1 葉酸代謝通路的相關(guān)基因

1.1 MTHFR C677T基因

MTHFR是葉酸代謝的關(guān)鍵酶，其互補(bǔ)脫氧核糖核酸（cDNA）全長為2.2 kb，位于染色體1P36.3，有11個(gè)外顯子[3]。MTHFR在葉酸代謝通路中將5，10-亞甲基四氫葉酸轉(zhuǎn)化為5-亞甲基四氫葉酸，而5-亞甲基四氫葉酸為Hcy轉(zhuǎn)化為蛋氨酸過程中重要的甲基供體，也是葉酸代謝循環(huán)的主要形式。在哺乳動(dòng)物中，這種轉(zhuǎn)換由MTR催化，維生素B12是其中重要的輔助因子。在日常膳食蛋白中，蛋氨酸作為S-腺苷甲硫氨酸的前體，S-腺苷甲硫氨酸轉(zhuǎn)甲基后形成S-腺苷Hcy進(jìn)而水解生成腺苷，轉(zhuǎn)變?yōu)镠cy。同理，Hcy可在維生素B6的輔助下通過轉(zhuǎn)硫途徑轉(zhuǎn)變成甲硫氨酸[4]。

1988年，Kang SS等[5]的研究就認(rèn)為MTHFR基因第677位堿基對(duì)上的丙氨酸替代纈氨酸的突變是一種常見突變，且該突變會(huì)影響血漿Hcy的代謝，導(dǎo)致高同型半胱氨酸血癥和低葉酸水平。1995年，F(xiàn)rosst P等[6]的研究認(rèn)為，MTHFR基因第677位堿基對(duì)上的突變會(huì)影響其Hcy的再甲基化。之后多項(xiàng)研究確定了MTHFR基因擁有14個(gè)與罕見酶缺陷有關(guān)的基因突變位點(diǎn)和1個(gè)與較溫和的酶缺陷有關(guān)的常見基因突變位點(diǎn)（MTHFR C677T）[3，7-8]。Rosenberg N等[9]的研究指出，MTHFR C677T基因多態(tài)性是一個(gè)在MTHFR基因第677位上由胸腺嘧啶替代半胱氨酸的點(diǎn)突變，其最終導(dǎo)致在亞甲基四氫葉酸還原酶上的纈氨酸被丙氨酸替代，使酶活性降低，并引發(fā)一系列疾病。MTHFR基因的單核苷酸多態(tài)性會(huì)降低該酶的耐熱性，使其在35℃以上時(shí)活性降低。與非突變?nèi)巳罕容^，純合突變?nèi)巳旱腗THFR酶活性在35℃以下會(huì)降低50%～60%，在46℃以下會(huì)降低65%[5，10]。MTHFR 677C＞T基因突變的種族差異和地區(qū)差異顯著，調(diào)查顯示意大利和西班牙人群MTHFR C677T等位基因頻率較高，美國黑種人群和撒哈拉以南的非洲地區(qū)人群該基因的等位基因頻率較低[11]。

目前，關(guān)于MTHFR C677T基因多態(tài)性與臨床疾病的研究較多，包括心血管疾病、妊娠與不孕、牛皮癬、神經(jīng)系統(tǒng)與精神疾病、糖尿病和癌癥等，研究最多的是老年人心血管疾病與妊娠期婦女的不良妊娠。然而，Brattstr?m L等[12]的研究認(rèn)為，盡管MTHFR C677T基因多態(tài)性會(huì)導(dǎo)致輕度的高Hcy血癥，但并不會(huì)增加心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。Clarke R等[13]通過Meta分析顯示，MTHFR C677T基因多態(tài)性與心血管疾病無明顯的相關(guān)性。Liang R等[14]的研究指出，MTHFR C677T基因多態(tài)性和Hcy水平均與高脂血癥有關(guān)，是心血管疾病的已知危險(xiǎn)因素。近期的研究也報(bào)道了MTHFR C677T基因與原發(fā)性高血壓之間的相關(guān)性，且認(rèn)為這和Hcy水平的升高相關(guān)[15-16]。

1.2 MTRRA66G基因

MTRR編碼甲硫氨酸合成酶還原酶，位于5P15.2～5P15.3，有15個(gè)外顯子和14個(gè)內(nèi)含子，為Hcy代謝途徑主要的調(diào)節(jié)酶，通過保持維生素B12的足夠活性催化還原MTR，使Hcy再甲基化生成蛋氨酸。MTRR是葉酸、Hcy正常代謝的另一重要因素。MTRR A66G基因是目前研究最多的基因位點(diǎn)，其A→G的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致MTRR編碼的酶活性降低和Hcy再甲基化程度的降低，可能導(dǎo)致高Hcy血癥[17]。MTRR A66G與MTHFR C677T基因位點(diǎn)多態(tài)性均會(huì)影響葉酸-蛋氨酸代謝循環(huán)過程中的關(guān)鍵酶活性，導(dǎo)致其代謝紊亂，這可能是導(dǎo)致一些不良妊娠事件的重要因素。研究顯示，MTRR A66G位點(diǎn)的基因突變?nèi)菀自斐膳咛ネＳ齕18]，且該位點(diǎn)的突變與胎兒發(fā)生神經(jīng)管缺陷（NTD）有明顯的相關(guān)性[19]。妊娠期婦女MTRR A66G的基因突變與后代發(fā)生先天性心臟病的風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān)；胎兒MTRR A66G基因突變則會(huì)增加其發(fā)生先天性心臟病的風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)妊娠期婦女同時(shí)具有MTRR和MTR基因變異時(shí)，其胎兒發(fā)生先天性心臟病的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)顯著增高[19]。

2 葉酸與Hcy的關(guān)系

葉酸即蝶酰谷氨酸，是一種水溶性B族維生素，對(duì)機(jī)體生長尤其是神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育有重要作用。食物中的葉酸以聚谷氨酸的形式存在，無活性，在肝內(nèi)二氫葉酸還原酶作用下形成具有活性的輔酶F（THF），即一碳轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中的輔酶。葉酸參與人體內(nèi)許多重要的化學(xué)反應(yīng)，如合成嘧啶和嘌呤以供DNA合成及修復(fù)、Hcy轉(zhuǎn)化為甲硫氨酸、S-腺苷甲硫氨酸的產(chǎn)生等。葉酸的代謝異常會(huì)影響DNA的甲基化和合成，對(duì)妊娠期婦女造成不良影響。

Hcy也稱高半胱氨酸，是氨基酸半胱氨酸的異種。Hcy在體內(nèi)有2種代謝途徑：（1）再甲基化。Hcy接受5-亞甲基四氫葉酸提供的甲基，通過維生素B12重新合成甲硫氨酸，約消耗50%的Hcy。（2）分解代謝。約50%的Hcy通過維生素B6轉(zhuǎn)化為半胱氨酸，最終形成丙酮酸、硫酸和水。細(xì)胞內(nèi)Hcy釋放至細(xì)胞外，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)甲硫氨酸水平過高時(shí)，Hcy可直接釋放至血液循環(huán)中。

MTHFR C677T基因的突變會(huì)導(dǎo)致MTHFR酶活性的降低，使Hcy在體內(nèi)蓄積，引起高Hcy血癥。該基因突變不僅是心腦血管疾病和出生缺陷的一個(gè)重要危險(xiǎn)因素，而且對(duì)老年病、糖尿病、腎病和精神疾病的發(fā)生也有重要影響。研究指出，葉酸缺乏和高Hcy與習(xí)慣性流產(chǎn)和一些不良妊娠事件（如妊娠誘發(fā)的高血壓、先兆子癇和胎盤早剝等）有關(guān)[20-21]。高Hcy水平可能與血管功能受損引起的冠心病、卒中和認(rèn)知功能障礙等疾病存在相關(guān)性[22-23]；也可能與胎盤血管的損傷有關(guān)，從而引起先兆子癇、流產(chǎn)和早產(chǎn)等不良妊娠結(jié)局[24-26]。此外，孕婦血漿和羊水中的高Hcy水平可能會(huì)引起胎兒的NTD[27-28]。1999年，James SJ等[29]的研究首次提出葉酸的異常代謝與唐氏綜合征有相關(guān)性。Zintzaras E等[30]的研究肯定了MTHFR C677T基因多態(tài)性與唐氏綜合征的相關(guān)性。多項(xiàng)系統(tǒng)性評(píng)價(jià)也證實(shí)了此觀點(diǎn)，并將Hcy血漿濃度當(dāng)作衡量葉酸水平的標(biāo)準(zhǔn)[31-32]。

3 葉酸缺乏與過量的不良影響

3.1 葉酸缺乏

3.1.1 不良妊娠結(jié)局 我國每年至少約有90萬的缺陷兒出生，這意味著每分鐘會(huì)有2個(gè)缺陷兒出生，主要包括NTD、先天性心臟病、唇腭裂、唐氏綜合征患兒和無腦兒等[33]。孕早期高Hcy血癥可抑制絨毛膜的形成，減少絨毛血管的數(shù)量，影響胚胎的血流灌注，進(jìn)而導(dǎo)致胚胎著床不良，易出現(xiàn)不良的妊娠結(jié)局[34]。研究證明，通過補(bǔ)充適量的葉酸可顯著降低NTD的發(fā)生率[35]。Ebadifar A等[36]的研究顯示，攜帶MTHFR 677TT基因的兒童患唇腭裂的風(fēng)險(xiǎn)更高，妊娠期未補(bǔ)充葉酸的婦女所產(chǎn)新生兒患唇腭裂的風(fēng)險(xiǎn)更高，且葉酸水平在伴或不伴腭裂的唇裂中占重要地位。孕期補(bǔ)充葉酸能有效降低唇裂的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[37]。孕早期補(bǔ)充葉酸可降低先天性心臟缺陷發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，特別是圓錐動(dòng)脈干畸形和室間隔缺損[38-40]。研究還發(fā)現(xiàn)，唐氏綜合征患兒的母親的MTHFR C677T基因突變率明顯高于正常人群，故認(rèn)為葉酸代謝相關(guān)酶基因是決定后代唐氏綜合征易感性的重要因素，提示補(bǔ)充葉酸可降低唐氏綜合征的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[41]。

3.1.2 其他 葉酸可促進(jìn)胎兒和嬰幼兒的神經(jīng)細(xì)胞和腦細(xì)胞分化發(fā)育[42]。葉酸的缺乏可導(dǎo)致胚胎時(shí)期的NTD，出生后的腦病，甚至成人期的缺血性腦卒中、癡呆、抑郁癥等神經(jīng)變性疾病和神經(jīng)精神疾病；口服葉酸和維生素B12均可有效預(yù)防認(rèn)知功能下降[43]。高磊等[44]研究指出，葉酸缺乏患兒更易存在焦慮。

葉酸的缺乏和甲基化的異常代謝還會(huì)造成染色體異常，影響男性生殖能力。研究表明，MTHFR基因突變致該酶活性表達(dá)異常與男子精子活力存在明顯的相關(guān)性[45]。MTHFR 677T基因還與多種癌變相關(guān)，該基因的突變導(dǎo)致該酶活性降低，使DNA甲基化水平降低，基因組不穩(wěn)定及原癌基因受抑，進(jìn)而增加癌癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[46]。葉酸還能促進(jìn)骨髓中幼細(xì)胞的成熟，葉酸缺乏會(huì)致嬰幼兒巨幼紅細(xì)胞貧血癥等[47]。

3.2 葉酸過量

葉酸與維生素B12在蛋氨酸合成酶介導(dǎo)下的Hcy轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍彼徇^程中起重要作用，但體內(nèi)葉酸過量會(huì)掩蓋因維生素B12缺乏引起的貧血和神經(jīng)系統(tǒng)障礙等[48]。Wolff GL等[49]研究發(fā)現(xiàn)，過量的葉酸會(huì)引起小鼠DNA的過甲基化，改變其表觀遺傳學(xué)特征。高劑量葉酸攝取會(huì)引起小鼠胚胎發(fā)育紊亂[50-51]。Dwarkanath P等[52]研究指出，過量的葉酸攝入伴隨維生素B12缺乏會(huì)引起胎兒體質(zhì)量過輕。圍孕期婦女體內(nèi)葉酸過量與新生兒哮喘發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)和胰島素抵抗增加相關(guān)[53-54]。同時(shí)，葉酸過量還會(huì)降低體內(nèi)的自然殺傷細(xì)胞數(shù)量及機(jī)體免疫力，增大感染風(fēng)險(xiǎn)。

4 葉酸的個(gè)體化補(bǔ)充

目前，MTHFR被認(rèn)為是葉酸代謝過程中重要的代謝酶，其缺乏會(huì)導(dǎo)致機(jī)體葉酸代謝紊亂、血漿總Hcy升高，補(bǔ)充葉酸和維生素B12被認(rèn)為是臨床干預(yù)中最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。研究顯示，補(bǔ)充葉酸能夠降低血漿總Hcy水平的25%～33%[55]。

機(jī)體對(duì)葉酸的吸收代謝能力存在個(gè)體差異，葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性與葉酸的個(gè)體化補(bǔ)充間關(guān)系的研究逐年增多，根據(jù)基因檢測結(jié)果估算葉酸代謝能力，并調(diào)整葉酸補(bǔ)充劑量，對(duì)于部分有先天性心臟病、NTD和唇腭裂等出生缺陷家族史的妊娠期婦女具有重要意義。2015年，加拿大的相關(guān)指南指出：（1）妊娠期婦女應(yīng)維持富含葉酸的健康飲食，并達(dá)到葉酸標(biāo)準(zhǔn)的血藥水平；（2）過量葉酸可能會(huì)掩蓋維生素B12缺乏所致的貧血，有出生缺陷史的高危人群除補(bǔ)充足量葉酸外，還需補(bǔ)充維生素B122.6 μg/d；（3）MTHFR C677T基因雙突變且有出生缺陷史的人群，妊娠前至少3個(gè)月補(bǔ)充葉酸4 mg/d，妊娠后至哺乳期補(bǔ)充葉酸0.6～1.0 mg/d；（4）MTHFR C677T基因未突變且無相關(guān)出生缺陷史的低危人群，妊娠前2～3個(gè)月至產(chǎn)后4～6周或至哺乳結(jié)束，補(bǔ)充葉酸0.4 mg/d；（5）MTHFR C677T基因位點(diǎn)單突變的中危人群，妊娠前3個(gè)月補(bǔ)充葉酸1.0 mg/d，產(chǎn)后至哺乳結(jié)束補(bǔ)充葉酸0.6～0.8 mg/d[56]。

5 結(jié)語

綜上所述，葉酸代謝相關(guān)基因MTHFR C677T和MTRR A66G與多種疾病的發(fā)生存在相關(guān)性。Hcy血漿濃度可作為衡量葉酸水平的標(biāo)準(zhǔn)。葉酸缺乏，妊娠期婦女會(huì)出現(xiàn)不良妊娠結(jié)局，同時(shí)導(dǎo)致胚胎時(shí)期的NTD，出生后的腦病，成人期的缺乏性腦卒中、癡呆、抑郁癥等神經(jīng)變性疾病和神經(jīng)精神疾病，甚至影響男性生殖能力。葉酸過量，會(huì)掩蓋因維生素B12缺乏引起的貧血和神經(jīng)系統(tǒng)障礙等，并降低體內(nèi)的自然殺傷細(xì)胞數(shù)量、機(jī)體免疫力。根據(jù)基因檢測結(jié)果估算葉酸代謝能力，并調(diào)整葉酸補(bǔ)充劑量的個(gè)體化措施很有必要。

目前，葉酸的臨床研究并不多見，且因?yàn)槿~酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性導(dǎo)致其血藥濃度水平差異較大，易導(dǎo)致預(yù)期療效降低或無效，故葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性在臨床的應(yīng)用價(jià)值逐漸得到重視。通過檢測患者葉酸代謝相關(guān)基因多態(tài)性以及葉酸和Hcy的水平，評(píng)估葉酸代謝能力，為患者制訂個(gè)體化的葉酸補(bǔ)充方案是未來臨床的必然發(fā)展趨勢(shì)。

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（編輯：陶婷婷）

R983

A

1001-0408（2017）17-2444-05

2016-08-31

2017-05-10）

＊碩士研究生。研究方向：藥物基因組學(xué)。電話：0871-67390624。E-mail：510814074@qq.com

#通信作者：主任藥師，碩士。研究方向：藥物基因組學(xué)與臨床藥學(xué)。電話：0871-4184372。E-mail：songcs163@163.com

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2017.17.39