MTHFR C677T基因多態性與腦小血管病的相關性研究進展

2019-05-27 02:48:02詹云浩陳仰昆肖衛民

醫學綜述 2019年8期

詹云浩，陳仰昆，肖衛民※

(1.廣東醫科大學研究生院，廣東湛江 524023； 2.東莞市人民醫院神經內科，廣東東莞 523059)

葉酸代謝通路涉及葉酸、同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)、關鍵酶活性及基因多態性等[1]，其中關鍵酶主要包括亞甲基四氫葉酸還原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MTHFR)和蛋氨酸合成酶[2]。MTHFR有10余種位點突變類型，其中最常見、最重要的為C677T基因突變[3-4]。這種突變是指胞嘧啶堿基(C)突變為胸腺嘧啶堿基(T)后，該基因編碼的丙氨酸由纈氨酸所取代。MTHFR基因突變后產生CC、CT、TT三種基因型。TT基因型人群較CC及CT基因型人群血漿Hcy水平高[5]。研究發現，當血漿Hcy水平超過15 μmol/L時即為高同型半胱氨酸血癥(hyperhomocysteinemia，HHcy)，其是腦卒中發生的獨立危險因素[6-8]。MTHFR C677T基因位點突變導致MTHFR活性降低和不耐熱性增加，是導致Hcy水平升高重要的遺傳因素之一[9]。同樣，蛋氨酸合成酶A2756G基因多態性也影響了葉酸和Hcy的代謝[10]。腦的小血管和大血管在結構上有延續性，但兩者在病因分型上卻相互獨立，臨床表現也不盡相同。隨著對腦小血管病(cerebral small vessel disease，CSVD)認識的深入，越來越多的研究從遺傳方面著手闡明其病變機制，其中不乏MTHFR基因多態性。現就MTHFR C677T基因多態性與CSVD的相關性研究進展予以綜述。

1 HHcy的病理生理機制及其與腦卒中的關系

Hcy來源于蛋白飲食中蛋氨酸的代謝，位于再甲基化和轉硫途徑的結合處，再甲基化途徑旨在保存甲硫氨酸并回收甲基四氫葉酸，這一過程依賴于維生素B12作為輔助因子或甜菜堿作為底物[11]。甲硫氨酸被轉化為S-腺苷甲硫氨酸，S-腺苷甲硫氨酸作為涉及人體內DNA、RNA和蛋白質等多個反應的甲基供體，通過羥基化再生為Hcy。HHcy與動脈粥樣硬化密切相關，同時也可致血壓升高，雖然其機制尚未完全闡明，但可能與下列因素有關：血管內皮細胞損傷、DNA功能障礙、平滑肌細胞增殖、氧化應激增加、谷胱甘肽過氧化物酶活性降低和促進炎癥反應等[12]。人體內Hcy主要以氧化形式存在，而HHcy可增加血管內皮細胞的氧化應激，其氧化過程釋放的活性物質(超氧化物及過氧化氫)能直接損傷血管內皮細胞致基質暴露，從而啟動一系列不利的生物學反應引起內皮細胞功能障礙[13]。HHcy所產生的氧化活性物質會影響血管舒縮調節因子平衡，減少一氧化氮生成及降低其利用率，同時HHcy通過生長因子的介導引起平滑肌細胞增殖及膠原沉積，致管壁增厚、血管順應性降低，從而增加循環阻力，最終使血壓升高[14]。有學者將HHcy與高血壓結合起來考慮，將伴有HHcy的高血壓稱為“H型高血壓”，并提出其帶來的心腦血管危害似乎較單一原發性高血壓要更大[15]。此外，HHcy還可通過上調血管緊張素、損傷血管彈性結構及啟動內皮細胞凋亡途徑等病理生理機制致腦血管疾病。

目前，公認的腦卒中危險因素包括高血壓、高脂血癥、吸煙、缺乏運動、腹型肥胖、心臟病、不合理飲食、飲酒、糖尿病和社會心理因素等，其中高血壓為最重要的一個，同時也是能有效緩解腦卒中的重要靶標[16]。研究發現，HHcy在腦卒中患者中的比例達33.3%[17]，主要通過促進動脈粥樣硬化及影響血壓導致腦卒中的發生，其中以急性缺血性腦卒中最為顯著[18]。國外一項Meta分析發現，Hcy每升高5 μmol/L，腦卒中的發生風險將增加59%，而Hcy每降低3 μmol/L，腦卒中的發生風險可下降24%[19]。隨著研究的深入，學者發現HHcy不僅對大動脈粥樣硬化型腦卒中影響大，還對CSVD起重要作用[20]。

2 MTHFR C677T基因多態性與HHcy的關系

引起HHcy的原因主要有3個：①Hcy代謝酶的遺傳缺陷；②機體營養不良；③腎功能不全。其中，MTHFR C677T基因突變是最常見原因，這種關鍵酶缺陷導致Hcy向蛋氨酸的轉化減少，從而導致HHcy的發生。HHcy不僅對血管內皮造成損害，同時也可作為促進高血壓進一步發展的危險因素[21]，對靶器官造成更嚴重的破壞，而H型高血壓在我國高血壓人群中的比例高達75%[22]，故這將會給社會帶來更沉重的負擔。MTHFR C677T基因突變引起HHcy，高血壓與之相互促進，共同增加腦血管疾病的易感性及嚴重程度[23]。有研究發現，MTHFR C677T基因多態性與環境和種族相關[24-25]，我國腦血管疾病的危險人群中TT基因型發生率高達25%[1]，而在相同的葉酸水平下，TT基因型血漿Hcy水平高于其他兩種基因型[26]。有學者對20 424例來自中國腦卒中一級預防試驗的高血壓患者進行分析發現，Hcy對首次腦卒中患者的影響由MTHFR C677T基因多態性及葉酸水平決定，且在葉酸干預下TT基因型患者獲益最少[27]。可見，MTHFR基因突變可升高HHcy患者腦卒中的風險，同時也為患者制訂更精準的診療方案提供依據。

3 MTHFR C677T基因多態性與CSVD的關系

腦小血管包括腦內小動脈、小靜脈、微動脈、微靜脈及毛細血管，其具有以下重要功能：血液輸送、腦血流調節、血腦屏障組成、維持腦微環境穩定、體液物質回流[28]。CSVD是指上述血管在各種病因和多種機制的作用下出現功能障礙，從而導致一系列腦實質受損的臨床、影像、病理綜合征[29]。從病因上，CSVD可分為6大類：①小動脈硬化，與高血壓相關性最為明顯；②散發性或遺傳性腦淀粉樣血管病；③其他遺傳性CSVD；④炎癥或免疫介導性CSVD；⑤靜脈膠原化疾病；⑥其他CSVD。在所有缺血性腦卒中病因中，CSVD約占25%[30]，其臨床癥狀多樣，如腔隙性綜合征、認知障礙、頭暈、抑郁、帕金森綜合征、步態異常及排尿障礙等[31]。隨著中國人口老齡化，CSVD的發病率逐漸上升，但因其發病隱匿、臨床表現多樣，CSVD的早期診斷和治療存在一定困難。2013年，國際神經影像研究專家組發布共識指南確立了代表CSVD關鍵性損傷的6種神經影像標志性表現：新發皮質下小梗死、血管源性腔隙灶、血管源性白質高信號、血管周圍間隙(perivascular space，PVS)、腦微出血和腦萎縮[32]。同時，CSVD的生物標志物包括血清α2巨球蛋白、血清輕鏈蛋白、部分微RNAs、血漿組織型纖溶酶原激活劑、腦脊液標志物及基因標志物等，但其總體特異性不高。研究顯示，MTHFR基因C677T多態性與CSVD存在密切聯系，且HHcy在其中發揮重要作用[33]。

3.1MTHFR C677T基因多態性與腦白質高信號(white matter hyperintensities,WMHs) 顱腦磁共振成像上所顯示的WMHs又稱腦白質疏松癥，最早由Hachinski等[34]提出，其最常見病因為缺血性腦血管病。由于腦深部穿通動脈常缺乏有效側支循環供應[35]，所以當其發生完全或不完全閉塞時，WMHs在顱腦磁共振成像上表現為腦室旁、半卵圓中心等部位的長T1長T2片狀病灶，各病灶之間甚至可廣泛融合。高血壓和高齡為WMHs的主要危險因素[36]。雖然WMHs一般不會導致急性神經功能損害，但可導致認知、情感及步態障礙等癥狀[37]。

Szolnoki等[38]的研究表明，HHcy與WMHs發展相關，其中MTHFR A1298C基因變異體具有獨立的遺傳風險，這種風險可能由MTHFR C677T基因變異體升高，即攜帶T等位基因者的WMHs體積可能大于攜帶C等位基因者。有研究通過對比晚發型HHcy患者補充足量葉酸和維生素B12治療前后的顱腦磁共振成像發現，WMHs范圍較治療前縮小，且對HHcy患者的早期診斷與治療可有效減輕其認知功能損害[39]。另有研究發現，葉酸和維生素B12通過影響神經鞘磷脂酶，從而影響髓鞘的形成導致WMHs[40]。在危險因素的促使下，Hcy代謝環路中存在多種影響WMHs的關鍵環節，特別是MTHFR C677T基因多態性，其可以通過控制關鍵酶的活性及轉錄產物水平參與WMHs的進程。雖然有研究表明MTHFR C677T基因多態性與HHcy密切相關，但并未得出MTHFR C677T基因多態性與WMHs存在顯著的相關性[41]，且其結果僅來源于少數研究，仍需更多的前瞻性及流行病學研究進一步證實。

3.2MTHFR C677T基因多態性與腔隙性腦梗死腔隙性腦梗死是指顱腦內小而深的穿支動脈閉塞引起放射冠、基底核、丘腦、內囊及腦橋等部位腦組織缺血壞死，壞死的腦組織被吸收后形成直徑為2～20 mm的囊腔，其發生、發展與高血壓、吸煙及腎功能損害等密切相關，若同時合并WMHs提示可能存在彌漫性腦小血管病變[42]。腔隙性腦梗死的病灶小且遠離皮質功能區，癥狀可能較輕，致殘率相對較低，但會反復發作，最終導致注意力下降、記憶力減退及構音不清等的發生[43]。

研究發現，腔隙性腦梗死的大小、形狀及部位與危險因素改變無關[44]，表明大多數腔隙性腦梗死有共同的內在腦小血管病理基礎。Choi等[45]進行病例對照研究發現，缺血性腦卒中與HHcy相關，與TT基因型無關；但二次數據分析發現，在腔隙性腦梗死亞型中TT基因型是引起HHcy的重要遺傳因素。同時，TT基因型人群更容易出現血管疾病，當Hcy水平升高且葉酸攝入不足時，體內的一氧化氮合酶生成減少，超氧自由基的清除率下降，這會影響血壓的調節及血管內皮功能，從而導致腦血管疾病的發生[46]。Rutten-Jacobs等[33]進行了基于顱腦磁共振成像的腔隙性腦卒中大規模研究，納入英國Leuven腦卒中研究及歐洲多國磁共振成像證實腔隙性腦卒中協作中的數據，結果發現MTHFR C677T基因多態性與腔隙性腦梗死及WMHs體積顯著相關，與大動脈粥樣硬化型或心源性栓塞型腦卒中無關，其可能由于MTHFR C677T基因多態性增加高血壓的易感性并與高血壓相互作用，以及在二級預防治療中缺乏對HHcy的有效控制所致。目前，有關腔隙性腦梗死與MTHFR基因多態性的報道并不少見，若能進一步發現其與WMHs、PVS、腦微出血、腦萎縮之間的關聯，就能更好地闡明MTHFR基因多態性與CSVD的關系。

3.3MTHFR C677T基因多態性與PVS擴大 PVS是指經蛛網膜下腔進入腦實質的小血管壁周圍潛在的間隙，又稱V-R間隙[47]，其具有回流、免疫等功能[48]。當血管被拉伸、內皮受損或回流受阻時，腦脊液增多致使PVS擴張，常見于腦白質、基底核區及腦干等部位。

研究發現，PVS擴大與高血壓、年齡、吸煙、腔隙性腦梗死、WMHs及腦微出血相關，其被認為是CSVD的影像標志之一[49]。有學者對121例腦出血患者進行回顧性多中心隊列研究，在T2加權像上對PVS擴大、WMHs、腦微出血和腔隙性腦梗死進行測量評分，結果發現PVS擴大的嚴重程度與高血壓動脈病變密切相關[50]。一項來自西班牙的隊列研究也發現，動脈硬化度與基底節區PVS擴大負荷量相關[51]。PVS擴大與其他CSVD亞型有著共同的血管基礎，MTHFR C677T基因多態性通過Hcy的介導，對血管有強致硬化作用，故其可能對PVS擴大有一定影響。另有研究發現，MTHFR T等位基因除了損害血管內皮功能外，還可能增加PVS炎癥反應，從而影響急性腦損傷患者的預后[52]。因此，對PVS擴大與HHcy及MTHFR C677T基因多態性的關系仍有待進一步研究。

3.4MTHFR C677T基因多態性與腦微出血腦微出血是指磁敏感加權成像上小而圓的低信號病灶，病理上主要表現為腦小血管微量出血后在皮質下、基底核區及腦干的含鐵血黃素沉積[53]。局限在腦葉的腦微出血與腦淀粉樣血管病相關，而深部腦微出血與高血壓相關[54]。Wang等[55]發現，腦微出血患者的Hcy水平較非腦微出血高，提示HHcy是腦微出血的獨立危險因素。MTHFR C677T基因多態性可通過影響Hcy水平，一方面直接損傷血管，另一方面與高血壓協同作用，對腦微出血發生有潛在影響。有研究發現，MTHFR C677T基因多態性與高血壓[24]及出血性腦卒中[56]密切相關，但未見其與腦微出血之間相關性的報道。由于腦微出血被認為是嚴重CSVD的標志，其對急性缺血性腦卒中溶栓治療出血風險有指導意義，故MTHFR基因C677T多態性與腦微出血的相關性值得深入探討。

3.5MTHFR C677T基因多態性與腦萎縮腦萎縮是指與特定的局灶性損傷(腦外傷或腦梗死)無關的腦容積減少，在影像學上表現為腦溝和腦室相對于顱內容積的擴大。腦萎縮與患者的認知能力減退相關。一項來自新加坡的癡呆癥流行病學研究，通過對768例老年患者的腦白質和灰質體積進行量化分析發現，HHcy與總腦白質體積縮小顯著相關，降低血漿Hcy水平可能有預防神經退化或延緩癡呆發展的作用[57]。鑒于Hcy與腦萎縮密切相關，有研究對359例患有輕度認知障礙的老年白人進行了1年的跟蹤隨訪，結果發現MTHFR C677T基因多態性可能是促進輕度認知障礙患者腦萎縮的病因所在[58]。

4 CSVD伴HHcy的防治措施

CSVD的危險因素眾多，其中高血壓和高齡最為突出，而當高血壓患者同時出現HHcy會對CSVD患者造成更顯著的損害。目前有研究表明，通過補充葉酸代謝通路中的重要輔酶(葉酸和維生素B6、維生素B12)能有效降低Hcy水平[59]。MTHFR的活性隨C677T位點CC、CT、TT 3種基因型的改變呈遞減的趨勢，Zeng等[60]研究發現，相同飲食背景下男性(CC、CT、TT)組及女性TT基因型組的Hcy水平與葉酸的相關性更強，女性CC、CT基因型組的Hcy水平與維生素B12的相關性更強。一項基于中國人的研究發現，MTHFR C677T基因多態性對于預測高血壓伴重度HHcy(Hcy>20 μmol/L)患者具有良好的敏感性，且將性別和年齡作為預測因子能進一步提高其敏感性[61]。因此，對于CSVD伴H型高血壓患者早期識別其MTHFR基因型，并進行飲食指導及個體化藥物干預，優化治療方案，可以縮短病程。對于腦卒中患者大劑量的葉酸及B族維生素治療有潛在危害，特別是對伴有糖尿病及腎功能不全人群[62]。因此，臨床工作中需把握好禁忌證及預防不良反應的發生，對患者進行藥學監測為有效可行的辦法。

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