葉酸對動脈粥樣硬化的干預機制研究進展

潘孫雷 池菊芳 郭航遠

葉酸對動脈粥樣硬化的干預機制研究進展

潘孫雷 池菊芳 郭航遠

動脈粥樣硬化是一種常見的心血管疾病，是導致心肌梗死、心力衰竭、中風的主要原因。葉酸作為一種水溶性維生素，已有大量的臨床和基礎研究證實，服用葉酸能降低同型半胱氨酸濃度，改善血管內皮功能，抑制血管平滑肌增殖遷移，抑制脂質過氧化，減少泡沫細胞形成，從而發揮對心血管的保護作用，延緩動脈粥樣硬化的發生、發展。本文就近年來葉酸對動脈粥樣硬化的干預研究進展進行綜述。

葉酸動脈粥樣硬化同型半胱氨酸

葉酸是一種水溶性維生素，廣泛存在于水果蔬菜中，參與DNA的甲基化和DNA、RNA以及蛋白質的合成，在細胞代謝、分化和增殖中扮演重要角色。高同型半胱氨酸血癥已被證實是動脈粥樣硬化的獨立危險因素，而葉酸參與同型半胱氨酸代謝過程。研究發現補充葉酸可以降低循環血中同型半胱氨酸濃度，延緩動脈粥樣硬化的發生、發展，在動脈粥樣硬化的預防中發揮著重要的作用。本文將葉酸對動脈粥樣硬化的干預機制研究進展作一綜述。

1 葉酸與同型半胱氨酸及動脈粥樣硬化概述

動脈粥樣硬化是多種心腦血管疾病的病理基礎。基本病變是血管內膜脂質沉積，大量的炎癥細胞浸潤，粥樣斑塊形成，血管壁變硬增厚，管腔狹窄閉塞，導致相應動脈缺血缺氧，最終發生心腦血管疾病。

同型半胱氨酸的血漿正常濃度為5～15mol/L。影響同型半胱氨酸代謝的因素有年齡、性別、葉酸水平、生活習慣、遺傳因素、藥物和某些疾病。高同型半胱氨酸導致動脈粥樣硬化的機制目前仍未清楚，主要可能與損傷血管內皮細胞，抑制內皮細胞增殖，NO合成減少，氧化低密度脂蛋白（ox-LDL），刺激平滑肌細胞的增殖遷移，誘導巨噬細胞轉變為泡沫細胞，激活炎癥細胞，激活血小板的黏附聚集等有關[1]。

葉酸作為一種B族維生素，在人體中以5-甲基四氫葉酸的形式存在，四氫葉酸為作為一碳單位的轉移酶，是核苷酸的合成和甲基化反應的一個重要調節因子。人體內由于無法合成葉酸，因此需要依靠飲食攝入保證葉酸的正常含量。研究表明低膳食葉酸能增加血管疾病包括動脈粥樣硬化和中風的發病風險，而高循環葉酸濃度能減少依賴同型半胱氨酸的原發性冠狀動脈事件和頸動脈內膜增厚的發生風險。另外，補充葉酸對心血管疾病患者或者高危人群的血管功能具有積極的影響[2]。葉酸可以通過降低同型半胱氨酸濃度，改善血管內皮功能，抑制血管平滑肌增殖遷移，抑制脂質過氧化，減少泡沫細胞形成，從而發揮對心血管保護作用，延緩動脈粥樣硬化的發生、發展。

2 葉酸修復血管內皮功能

血管內膜是血液與血管壁的第一層屏障，正常的內皮細胞具有細胞通透性、選擇性屏障、止血抗凝、抗炎和血管活性物質代謝等作用。內膜的完整性在維持血管舒張活性，減少血栓形成，抑制炎癥細胞浸潤等方面發揮重要作用。內膜損傷往往是動脈粥樣硬化發生的起始因素，動脈粥樣硬化的各個階段都伴有血管內皮功能障礙。內皮細胞結構和功能改變導致血管屏障功能受損，血管收縮異常，張力增加，使血液中的單核細胞和脂質等成分易于在內皮下間隙沉積，從而形成泡沫細胞[3]。Cheng等[4]證實葉酸顯著提高內皮細胞存活率，與缺氧組內皮細胞相比降低內皮細胞的凋亡。葉酸同樣降低活性氧水平，增加內皮細胞亞硝酸鹽的含量。另外證實缺氧降低細胞生存率并通過ERK1/2/NOX4/ROS通路誘導內皮凋亡，而葉酸抑制這一通路從而保護缺氧所致內皮細胞損傷。

2.1 葉酸通過降低同型半胱氨酸濃度改善血管內皮功能Chambers等[5]報道對冠心病患者分別用葉酸（5mg）和維生素B12（1mg）8周后，其血管舒張功能改善[（2.5±3.2）%vs（4.0±3.7）%，P=0.002]，而對照組服用安慰劑8周后未見改善[（2.3±2.6）%vs（1.9±2.6）%，P=0.5]。葉酸和維生素B12治療8周后，血漿總同型半胱氨酸濃度[（13.0±3.4）mol/L vs（9.3±1.9）mol/L，P＜0.001]，蛋白結合同型半胱氨酸濃度[（8.7±2.8）mol/L vs（6.2±1.4）mol/L，P＜0.001]，游離同型半胱氨酸濃度[（4.3±1.2）mol/L vs（3.0±0.6）mol/L，P＜0.001]均降低，而葉酸濃度[（10.3±4.3）mol/L vs（31.2±10.8）mol/L，P＜0.001]升高，回歸分析顯示血管舒張功能與游離同型半胱氨酸呈負相關（r=-0.26，P=0.001）。結果顯示補充葉酸和維生素B12能改善冠心病患者的內皮功能，可能是通過降低游離同型半胱氨酸濃度從而增加NO利用度，改善血管內皮功能。結果提示補充葉酸能降低已確定動脈粥樣硬化人群的心血管事件發生風險。Guo等[6]報道對有高同型半胱氨酸血癥的高風險的冠心病患者補充葉酸6個月，同型半胱氨酸濃度顯著降低[（18.3±3.9）mol/L vs（11.5±2.8）mol/L，P＜0.01]，血管舒張功能顯著提高（6.8%±2.1%vs 8.9%±1.7%，P＜0.01），提示對于高同型半胱氨酸血癥的高風險的冠心病患者，葉酸可以降低血同型半胱氨酸濃度從而改善內皮功能。

2.2 葉酸通過抗氧化機制保護血管內皮細胞缺氧能導致內皮細胞的炎癥和氧化應激，從而導致內皮細胞損傷和NO產生，對抗氧化應激有助于預防心血管疾病[7]。Salama等[8]報道葉酸能改善甲狀腺功能減退小鼠的氧化應激水平和腎臟組織結構。Mohammadian等[9]報道肝臟是葉酸貯存和代謝的主要場所，葉酸缺乏嚴重影響細胞代謝，增加氧化應激和血同型半胱氨酸水平。補充葉酸能降低同型半胱氨酸，并通過抗氧化作用改善由膽汁淤積造成的肝臟生化功能。Ebaid等[10]報道在動物實驗中，葉酸能改善大鼠的氧化應激水平。這些結果提示補充葉酸可以抑制氧化應激，改善血管內皮功能，延緩動脈粥樣硬化。

2.3 葉酸通過減少一氧化氮合酶（eNOS）失偶聯作用改善血管內皮功能Moat等[11]報道予84例冠心病患者分別服用葉酸400g/d和5mg/d，持續6周后，發現患者血清葉酸含量均顯著提高，同型半胱氨酸濃度降低。5mg/d的葉酸改善血管舒張功能，而補充400g/d葉酸未見明顯改善。在體外的葉酸實驗中，發現葉酸能逆轉由同型半胱氨酸導致的內皮功能障礙，猜測可能是通過提高eNOS二聚體的含量改善內皮功能。Chalupsky等[12]報道葉酸能促進四氫生物蝶呤（BH4）的循環利用，增加eNOS，從而改善缺氧導致的肺動脈高壓的內皮細胞。Taylor等[13]報道葉酸通過增加cGMP濃度，激活PI3K/Akt信號通路，導致eNOS磷酸化，這部分解釋了補充葉酸有利于改善血管功能。

有研究表明，5-甲基四氫葉酸（5-MTHF）是循環葉酸參與同型半胱氨酸代謝的產物，通過清除過氧亞硝基陰離子自由基，增強NO的生物利用度，降低血管超氧化物歧化酶生成，對血管內皮功能有直接影響[14]。補充葉酸能增加體內5-MTHF的含量，從而增加NO的合成，發揮對血管內皮的保護作用。eNOS的偶聯對維持血管氧化還原平衡起著關鍵作用。BH4具有穩定eNOS結構的作用，是eNOS發揮功能的輔助因子。BH4也能促進eNOS的二聚化和NO的合成。BH4水平下降，eNOS二聚體發生解偶聯[15]。Moens等[16]認為葉酸可能通過以下途徑增加內皮細胞的NO含量：（1）5-MTHF直接改善eNOS的活性；（2）葉酸加強BH4和eNOS的親和力，增加BH4的生物利用度；（3）葉酸能穩定BH4的結構；（4）葉酸通過將BH2還原為BH4使體內BH4含量增加。

3 葉酸抑制血管平滑肌增殖遷移

血管平滑肌細胞分化是血管發育的一個重要組成部分。血管平滑肌細胞主要功能是調節血管直徑、血壓以及血流分布。血管平滑肌細胞和心肌骨骼肌等終末分化細胞不同，在成熟的動物體內仍保持顯著的可塑性，在受到外界環境刺激后能進行可逆的表型變化[17]。在正常情況下，平滑肌細胞保持靜止和非遷移狀態，在各種生長因子和細胞因子的刺激下，平滑肌細胞去分化，其增殖和遷移能力增強。血管平滑肌細胞作為血管壁重要的細胞類型，參與動脈粥樣硬化形成的各個階段[18]。動脈粥樣硬化過程中，平滑肌從中膜遷移至內膜經歷3個階段：平滑肌細胞從收縮表型到合成表型，細胞外基質（ECM）蛋白的降解，從降解的基質中穿透至內膜[19]。

Duthie等[2]通過對ApoE基因敲除小鼠不同飼料喂養16周后研究發現，與正常普通飼料組相比，高脂飼料組小鼠動脈粥樣斑塊體積增加接近2倍（P＜0.0001）。與高脂飼料組相比，高脂飼料但缺乏葉酸組小鼠動脈粥樣斑塊體積顯著增加（17%，P＜0.05）。研究結果顯示與高脂飼料組相比，高脂飼料但缺乏葉酸喂養ApoE基因敲除小鼠主動脈蛋白表達顯著改變（P＜0.05），并與主動脈外膜脂蛋白濃度顯著相關（P＜0.001）。與高脂飲食組相比，葉酸缺乏加重諸如氧化應激、炎癥和平滑肌細胞的遷移等過程。結果提示葉酸缺乏可能加速動脈粥樣硬化的進展。

Guo等[20]報道同型半胱氨酸能顯著增加基質金屬蛋白酶2（MMP-2）的產生，平滑肌細胞的增殖遷移導致動脈粥樣硬化斑塊需要細胞外基質金屬蛋白酶（MMPs）重構細胞外基質，而葉酸能降低由同型半胱氨酸誘導增加的MMP-2，結果提示葉酸抑制細胞外基質蛋白的降解從而延緩動脈粥樣硬化的發展。Han等[21]報道平滑肌細胞增殖，PDGF mRNA和蛋白表達以及PDGF啟動子脫甲基化與同型半胱氨酸濃度呈劑量相關性。平滑肌細胞G0/G1期減少以及S期增多提示同型半胱氨酸誘導平滑肌細胞增殖。另外，S-腺苷-L-同型半胱氨酸（SAH）水平增加和S-腺苷蛋氨酸（SAM）水平降低部分解釋了同型半胱氨酸干預使PDGF低甲基化。猜測同型半胱氨酸導致PDGF啟動子低甲基化，并上調PDGF mRNA和蛋白的表達，最終導致平滑肌細胞的增殖。而補充葉酸能拮抗同型半胱氨酸誘導的平滑肌增殖、異常PDGF脫甲基化和PDGF表達[21]。這些結果反映葉酸能通過抑制平滑肌的增殖遷移來延緩動脈粥樣硬化的進展。

4 葉酸抑制脂質過氧化，減少巨噬細胞形成泡沫細胞

動脈粥樣硬化的斑塊穩定性與病灶內脂質大小、巨噬細胞數量以及炎癥反應等方面有關，作為炎癥因子的主要來源巨噬細胞在動脈粥樣硬化的進展中起到了重要作用。近年來有研究表明，巨噬細胞在動脈粥樣斑塊中存在兩種類型，促炎型（M1）和抗炎型（M2），兩者的失平衡影響斑塊的穩定性[22]。研究顯示動脈粥樣硬化形成的早期，在血管內皮細胞、平滑肌細胞和單核細胞產生巨噬細胞集落刺激因子的作用下，單核細胞遷入內皮下間隙并聚集，巨噬細胞產生蛋白酶、脂酸、自由基、活性氧和其他細胞毒素，將LDL氧化成ox-LDL，依賴清道夫受體攝取ox-LDL，形成動脈粥樣硬化特征性細胞泡沫細胞[23]。Joshi等[24]報道葉酸作為一種自由基的清除劑，可以抑制脂質過氧化。Ebaid等[10]報道葉酸能降低TC、TG和LDL的血清濃度，減少巨噬細胞吞噬脂質形成泡沫細胞。另外，同型半胱氨酸能使巨噬細胞中的誘導型一氧化氮合酶（i-NOS）異常高表達，產生大量NO，并能激活核因子-κB（NF-κB），加重動脈粥樣硬化的損傷[25]。葉酸通過與eNOS相互作用直接產生抗氧化作用，并影響輔助因子NO的生物利用度，降低動脈粥樣硬化的損傷。

綜上所述，高同型半胱氨酸血癥是動脈粥樣硬化的獨立危險因素已成為學術界共識，但是其致動脈粥樣硬化具體機制仍有待進一步闡明，葉酸通過降低循環血同型半胱氨酸濃度和其他機制影響動脈粥樣硬化的發展，具有預防和延緩動脈粥樣硬化，降低心血管事件的發生，如圖1所示。但是葉酸在預防動脈粥樣硬化時，所需劑量及服用時間仍然有待于大規模的臨床前瞻性研究。

圖1 葉酸對動脈粥樣硬化的干預機制

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10.12056/j.issn.1006-2785.2017.39.23.2016-1776

浙江省科技廳公益項目（2016C33227）

325000溫州醫科大學第一臨床醫學院（潘孫雷）；紹興市人民醫院心內科（池菊芳、郭航遠）

郭航遠，E-mail：ghangyuan@hotmail.com

2016-11-01）

（本文編輯：馬雯娜）