亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態性在生殖方面的研究進展

李靜，陳力，鄧彩鳳，陳燦，袁明勇

(成都醫學院第一附屬醫院 1.藥學部；2.產科，成都 610500)

亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR) 是人體內催化葉酸代謝的關鍵酶，具有基因多態性。越來越多的研究表明MTHFR的基因多態性與不孕不育、先天性心臟病、神經管缺陷、妊娠期高血壓等疾病的發生及孕期葉酸的補充劑量密切相關，嚴重者可影響生育質量。

一、MTHFR基因多態性

MTHFR基因位于1號染色體lp36.3位置，其互補脫氧核糖核酸(cDNA)全長為2.2 kb，有11個外顯子。MTHFR在葉酸代謝通路中將5，10-亞甲基四氫葉酸還原為5-甲基四氫葉酸。5，10-亞甲基四氫葉酸為胸腺嘧啶核苷酸合成的原料，而胸腺嘧啶核苷酸參與DNA的合成，因此5，10-亞甲基四氫葉酸為DNA合成的原料；而5-甲基四氫葉酸為體內主要的甲基供體，其參與DNA甲基化以及同型半胱氨酸(Hcy)轉化為蛋氨酸中重要的甲基供體。大量研究證實MTHFR基因具有單核苷酸多態性，而該多態性會降低該酶的耐熱性，使其在35℃以上時活性降低。與非突變人群比較，純合突變人群的MTHFR酶活性在35℃以下會降低50%～60%，在46℃以下會降低65%。大量研究證實MTHFR基因突變會影響DNA合成及同型半胱氨酸的甲基化，從而引發各類疾病發生[1]。

MTHFR基因第5外顯677位上的突變是一種常見突變，其突變方式為677位上的胸腺嘧啶替代胞嘧啶，從而使其編碼的丙氨酸替代纈氨酸。MTHFR677位點有三種基因分型，即野生型(CC)、雜合突變型(CT)、純合突變型(TT)。MTHFR基因型的頻率地區差異較大，研究顯示中國人的CC型頻率為33%、CT型頻率為44%、TT型頻率為23%，不同的基因型相對應的酶活性依次為100%、66%、25%[2]。MTHFR基因第8外顯子1298位的腺嘌呤突變為胞嘧啶，從而引起其編碼谷氨酸變為丙氨酸，從而改變酶活性。不同基因型在中國人群中的頻率分別為AA型66.8%、AC型29.3%、CC型3.9%，其對應的酶活性分別為100%、83%、61%[3]。研究顯示，中國人中出現MTHFR677純合突變型(TT)和MTHFR1298純合突變CC型的概率僅為1%，但其對應的MTHFR酶活性僅有15%[2，4]。由此可見，MTHFR基因多態性對其酶活性影響較大，從而對人體的各種生理活動都有較大的影響。

二、MTHFR基因多態性與女性不孕不育

在查閱大量有關MTHFR基因多態性與女性不孕不育的文獻后筆者發現MTHFR基因多態性與不孕不育有關的研究大多認為與以下因素有關：MTHFR是葉酸代謝通路中的關鍵酶，若MTHFR基因發生突變，使得該基因相關酶催化的步驟異常，葉酸水平不足、Hcy蓄積及DNA低甲基化，而Hcy蓄積是導致流產的高危因素。妊娠期間，孕婦本身就處于一種生理性高凝狀態，而此時若引起血栓的因素增加則容易發生血栓，從而流產。大量研究顯示Hcy水平增高是血栓發生的危險因素之一，同時其對胚胎的毒性也隨濃度的增加而增大[8， 11]。目前國內外一些研究認為Hcy的致栓作用主要與Hcy損傷血管內皮細胞、通過硫基內酯引起血栓素和前列腺素的形成，促進血小板聚集和增強凝血因子V的活性、抑制纖溶系統等密切相關[12-13]。妊娠期間發生血栓從而引起流產的具體機制尚不明確，目前有研究認為可能與妊娠期間高凝狀態子宮胎盤的血流量改變，更有利于局部微血栓的形成，引起胎盤梗死，促使胎兒缺血缺氧從而引發流產[14]。Mehandjiev等[15]通過分析自然流產病人MTHFR的基因多態性與蛻膜血栓及絨毛間間隙血栓形成的相關性，發現而TT攜帶者其發生蛻膜血栓及絨毛間間隙血栓的幾率大大增加，而其血栓的形成是否與Hcy增高有關則需要進一步研究。

目前MTHFR基因多態性與自發流產、復發流產相關性的研究還處于探索階段，研究者的研究結論也不盡相同，這可能與研究過程中患者的基礎疾病、研究時患者入選/排除標準及分析時納入的因素不同有關，同時可能也與MTHFR基因多態性的地區分布頻率不同有一定的相關性，因此研究本地區病人的MTHFR基因多態性可能也有一定的意義。同時關于MTHFR基因多態性與流產的研究仍需要進一步深入研究，而MTHFR突變后引起流產的機制仍然會是該領域的研究熱點，而對于這些領域的研究深入，相信也會給更多不孕不育患者帶來希望。

三、MTHFR基因多態性與男性不育

查閱文獻時發現MTHFR基因多態性與男性不育的研究相對較少，且近兩年的研究成果仍然較少，現有的研究中研究結論也有差異，對于此類問題仍需更多的研究來論證。鄒宇潔等[16]回顧性分析了59名男性不育癥患者的臨床資料，比較了MTHFR基因CC、CT和TT基因型與各組精子質量的相關性，研究結果顯示CT基因型組正常精子者比例顯著低于CC基因型組(P<0.05)；TT基因型組嚴重少弱精子癥比例顯著高于CC、CT基因型組，精子存活率TT基因型0.05)，他們認為MTHFRC677T基因多態性與男性不育癥相關性不大。Yang等[18]納入來自四川大學華西醫學院泌尿外科355例不育男性患者，252例可育男性為對照，探討MTHFR基因多態性與男性不育之間的相關性，結果顯示T等位基因攜帶者(TT+CT)高于對照組[63.4% vs.49.2%，P=0.000 5，OR1.79(95%CI:1.29-2.48)]。薈萃分析顯示亞洲人群中MTHFRC677T突變是男性不育的風險因素(OR=1.54)[19]。T等位基因型引起無精子癥、少弱畸精子癥、少精子癥發生風險增加34%、43%和34%。Shi等[20]也通過薈萃分析得出MTHFR基因多態性中C677T、 A1298C與亞洲男性不孕不育顯著相關[CC+CT vs.TT：OR0.60(95%CI：0.53-0.67)，P<0.001； AA+AC vs.CC：OR0.62(95%CI:0.49-0.79)，P=0.001]。

研究者們認為MTHFR基因多態性引起男性不育的原因大概有以下幾點[19， 21-22]：(1) MTHFR可以將5，10-亞甲基四氫葉酸轉化為其生物活性形式的5-甲基四氫葉酸，然后后者將其甲基用于將半胱氨酸轉化為甲硫氨酸，甲硫氨酸提供甲基用于形成S-腺苷甲硫氨酸，為DNA和蛋白質的甲基化提供甲基供體。DNA甲基化對精子發生至關重要，當MTHFR基因發生突變后，酶活性受到影響，這種循環將會被打破，DNA低甲基化會導致生殖細胞無法正常分化為精母細胞并導致精子數量的減少，從而增加男性不育風險。(2)MTHFR基因突變與低葉酸狀態的高Hcy血癥有關，高Hcy水平可誘導引起DNA損傷的自身氧化，除了會損傷DNA，氧化應激也可能損害細胞膜，這可能與誘導產生活性氧(ROS)水平相關。ROS主要通過以下因素損傷精子細胞：精子細胞膜質膜中多價不飽和脂肪酸含量豐富，易受ROS攻擊，且缺少修復損傷所需的酶體系，從而導致精子活力和卵子結合能力的下降。且有研究顯示在MTHFR基因突變后引起Hcy增高的程度男性大于女性，因此可能MTHFR基因多態性對男性的影響可能大于女性。(3)MTHFR基因突變可能導致高脂蛋白血癥，并增加血管疾病的風險，在具有高Hcy的受試者中，早期動脈粥樣硬化血管改變可導致睪丸動脈血流減少和精子發生的損傷。

四、MTHFR的基因多態性與新生兒出生缺陷

目前關于MTHFR基因多態性與新生兒出生缺陷的研究比較多，不同研究團隊的研究結果有一定的差異，但大多數研究結論均認為MTHFR的基因多態性與新生兒各種出生缺陷成正相關。Zhang等[23]早在2013年的一項薈萃分析就表明MTHFRC677T基因多態性與神經管缺陷顯著相關(42個研究，4 374例患者vs.7 232例對照)，而MTHFRA1298C基因多態性與新生兒神經管缺陷無相關性(22個研究，2 602例患者vs.4 070例對照)。而Nauman等[24]的研究也認為MTHFRC677T 基因多態性可能與后代的神經管缺陷風險增加有關。但也有研究認為MTHFR基因多態性與神經管缺陷的相關性不大[25-26]，還需要進一步研究才能確定。Beksac等[5]通過回顧性研究16名因胎兒畸形在22周前故意流產的患者，并對流產胎兒進行解剖研究發現其中11名患者的胎兒泌尿道畸形，而11名患者中有9名其MTHFR酶活性減弱，因此該課題組認為MTHFR基因多態性與胎兒泌尿道畸形密切相關。但由于樣本量較少，關于MTHFR基因多態性與泌尿道畸形的相關性還需更大樣本的研究證實。

Soleimani等[27]的研究顯示MTHFRA1298C的基因多態性與視網膜細胞瘤患病無相關性，而MTHFRC677T的基因多態性與視網膜細胞瘤的發病有關，攜帶T的MTHFR基因型的發病率更低，即TT基因型是保護因素。而Bisht等[28]通過分析90名視網膜細胞瘤患者及90名對照的MTHFR基因型發現MTHFRC677T多態性與視網膜細胞瘤的發生密切相關(CT vs CC：OR=11.979 )，MTHFRA1298C多態性也與視網膜細胞瘤的發生有相關性(AC vs CC：OR=3.17)。該兩個研究結果截然相反，這也值得我們思考，而對于MTHFR基因多態性與視網膜細胞瘤的發病率仍需更多研究論證。

段素霞等[29]納入200名先天性心臟病患兒及200名對照的研究顯示：MTHFRC677T的基因多態性是先天性心臟病發生的高危因素[OR2.47(95%CI:1.86-3.29)，P<0.001]，且CT基因型與CC基因型相比其患病風險增加[OR2.32(95%CI:1.35-3.98)，P<0.05]，TT基因型與CC基因型相比其患病風險顯著增加[OR5.37(95%CI:3.01-9.60)，P<0.001]；而MTHFR1298CC基因型相對于AA基因型而言是預防先天性心臟病發生的保護因子[AC vs.AA：OR0.41 (95%CI:0.26-0.64)，P<0.001]。

大多研究認為MTHFR基因多態性與出生缺陷有關的原因主要有以下原因[5， 28-32]：MTHFR基因突變引起酶活性下降，導致高Hcy血癥，從而形成高危的宮內環境，影響胎兒心臟神經嵴細胞生長、分化進而影響心臟血管內皮細胞功能，從而導致胎兒先天性心臟病的發生，同時Hcy能降低心肌細胞活力，誘發細胞膜膜磷脂雙態穩定的逆轉，從而引起心肌細胞凋亡；MTHFR基因發生突變后，酶活性降低、甲硫氨酸減少導致的DNA低甲基化會減緩或中斷組織生長發育，在胚胎形成期通過影響胚胎DNA和蛋白質的合成，誘發出生缺陷；Hcy可產生三磷酸肌醇，增加心臟神經嵴細胞內Ca2+濃度，干擾細胞內Ca2+介導的信號通路，從而發揮致畸作用。

五、MTHFR基因多態性與葉酸個體化用藥

綜上所述，可以看出MTHFR基因多態性與女性不孕及自發流產、男性不育、新生兒出生缺陷都有一定的相關性，而相關的因素在于MTHFR基因發生突變，葉酸利用不足，引起高Hcy血癥，只是不同疾病類型Hcy的作用機制有所不同，但仍有相互聯系。

MTHFR是葉酸代謝過程中的關鍵酶，但由于其基因多態性，引起不同個體葉酸的利用存在個體化差異，因此根據不同的基因型個體化補充葉酸則具有十分重要的臨床意義，國內外的研究學者們關于個體化補充葉酸也做了相關研究[1， 21， 33-35]。圍受孕期增補葉酸預防神經管缺陷指南工作組在2017年發表的《圍受孕期增補葉酸預防神經管缺陷指南》[36]中建議對于MTHFR677TT基因型且有高Hcy血癥的孕婦，建議每日增補至少5 mg葉酸，待Hcy水平恢復正常后再受孕，受孕期間和受孕后3個月持續每日增補葉酸5 mg (II-3A)；MTHFR677TT基因型并有出生缺陷史的人群，建議從備孕到妊娠滿3個月后每日增補葉酸4 mg(IA)。由加拿大遺傳協會編寫，并由加拿大婦產科醫師協會審核通過的關于孕期補充葉酸的指南[37]推薦MTHFRC677單位點突變的人群，妊娠前3個月每日補充葉酸1.0 mg，產后至哺乳期間每日補充葉酸0.6～0.8 mg。

對于特殊患者個體化補充葉酸可能更為重要。Goyco Ortiz等[38]報道了一例霍奇金淋巴瘤患者MTHFR為純合突變型，停用葉酸，換用5-甲基四氫葉酸 800 mg qd，后患者成功生產一健康寶寶。正如前文所述，5-甲基四氫葉酸是葉酸經MTHFR酶代謝后的產物，因MTHFR為純合突變型后酶活性大大降低，導致葉酸不能轉化為5-甲基四氫葉酸，從而引起機體葉酸利用不足，導致流產甚至出生缺陷的發生。該患者本來還服用了其他治療淋巴瘤的藥物，是流產及畸形的高危人群，因此根據基因型直接換用藥物是十分有必要的，這也體現了個體化用藥的價值。

然而葉酸的劑量也并非越大越好，葉酸過量也會帶來相應的不良反應。研究顯示葉酸過量，會掩蓋維生素B12缺乏引起的貧血和神經系統障礙等，同時可降低機體免疫力及使胎兒體質量過輕[1， 35]。對于孕期婦女而言，體內葉酸過量可增加新生兒胰島素抵抗及哮喘發病風險。文獻報道備孕婦女在孕前葉酸血藥濃度16 nmol/L有預防畸形的效應[35]，因此筆者認為對于有生產畸形史的婦女，通過血藥濃度檢測葉酸的濃度也有重要的臨床意義。

綜上所述，高濃度Hcy與不孕不育、復發流產、胎兒畸形密切相關，而高Hcy血癥與葉酸代謝障礙密切相關。MTHFR是葉酸代謝的關鍵酶，因此通過MTHFR的基因型為患者制定個體化的葉酸補充方案具有一定的臨床意義。但就目前研究而言MTHFR基因多態性是否與不良妊娠有直接的相關性還需更多的研究來論證。