葉酸代謝相關基因多態性與其個體化補充的研究進展

安 妮，張 陽，宋滄桑，2#（.昆明市第一人民醫院藥學部，昆明 650000；2.大理大學藥學與化學學院，云南大理 67000）

葉酸代謝相關基因多態性與其個體化補充的研究進展

安 妮1，2＊，張 陽1，宋滄桑1，2#（1.昆明市第一人民醫院藥學部，昆明 650000；2.大理大學藥學與化學學院，云南大理 671000）

目的：了解葉酸代謝相關基因多態性與其個體化補充的研究進展。方法：查閱近年來國內外相關文獻，就葉酸代謝通路的相關基因、葉酸與同型半胱氨酸（Hcy）的關系以及葉酸補充等方面的研究進行歸納和總結。結果：葉酸代謝相關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與多種疾病的發生存在相關性。Hcy血漿濃度可作為衡量葉酸水平的標準。葉酸缺乏，妊娠期婦女會出現不良妊娠結局，同時導致胚胎時期的神經管缺陷，出生后的腦病，成人期的缺血性腦卒中、癡呆、抑郁癥等神經變性疾病和神經精神疾病，甚至影響男性生殖能力；葉酸過量，會掩蓋因維生素B12缺乏引起的貧血和神經系統障礙等，并降低體內的自然殺傷細胞數量及機體免疫力。結論：葉酸代謝相關基因多態性導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基因多態性以及葉酸和Hcy的水平，評估葉酸代謝能力，為患者制訂個體化的葉酸補充方案是未來臨床的必然發展趨勢。

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；基因多態性；個體化補充

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）的基因多態性是影響唇裂、唐氏綜合征等疾病發病的重要因素[1-2]。葉酸代謝基因與某些臨床不良事件存在一定的相關性，如不良妊娠事件（復發性流產、低體質量患兒、早產兒和出生缺陷等）、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性與葉酸水平及不良妊娠事件之間的關系尚不明確。鑒于此，筆者查閱近年來國內外相關文獻，就葉酸代謝通路的相關基因、葉酸與同型半胱氨酸（Hcy）的關系以及葉酸補充等方面的研究進行歸納和總結。

1 葉酸代謝通路的相關基因

1.1 MTHFR C677T基因

MTHFR是葉酸代謝的關鍵酶，其互補脫氧核糖核酸（cDNA）全長為2.2 kb，位于染色體1P36.3，有11個外顯子[3]。MTHFR在葉酸代謝通路中將5，10-亞甲基四氫葉酸轉化為5-亞甲基四氫葉酸，而5-亞甲基四氫葉酸為Hcy轉化為蛋氨酸過程中重要的甲基供體，也是葉酸代謝循環的主要形式。在哺乳動物中，這種轉換由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-腺苷甲硫氨酸轉甲基后形成S-腺苷Hcy進而水解生成腺苷，轉變為Hcy。同理，Hcy可在維生素B6的輔助下通過轉硫途徑轉變成甲硫氨酸[4]。

1988年，Kang SS等[5]的研究就認為MTHFR基因第677位堿基對上的丙氨酸替代纈氨酸的突變是一種常見突變，且該突變會影響血漿Hcy的代謝，導致高同型半胱氨酸血癥和低葉酸水平。1995年，Frosst P等[6]的研究認為，MTHFR基因第677位堿基對上的突變會影響其Hcy的再甲基化。之后多項研究確定了MTHFR基因擁有14個與罕見酶缺陷有關的基因突變位點和1個與較溫和的酶缺陷有關的常見基因突變位點（MTHFR C677T）[3，7-8]。Rosenberg N等[9]的研究指出，MTHFR C677T基因多態性是一個在MTHFR基因第677位上由胸腺嘧啶替代半胱氨酸的點突變，其最終導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，并引發一系列疾病。MTHFR基因的單核苷酸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%[5，10]。MTHFR 677C＞T基因突變的種族差異和地區差異顯著，調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人群該基因的等位基因頻率較低[11]。

目前，關于MTHFR C677T基因多態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、神經系統與精神疾病、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]的研究認為，盡管MTHFR C677T基因多態性會導致輕度的高Hcy血癥，但并不會增加心血管疾病的風險。Clarke R等[13]通過Meta分析顯示，MTHFR C677T基因多態性與心血管疾病無明顯的相關性。Liang R等[14]的研究指出，MTHFR C677T基因多態性和Hcy水平均與高脂血癥有關，是心血管疾病的已知危險因素。近期的研究也報道了MTHFR C677T基因與原發性高血壓之間的相關性，且認為這和Hcy水平的升高相關[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個外顯子和14個內含子，為Hcy代謝途徑主要的調節酶，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，其A→G的轉換導致MTRR編碼的酶活性降低和Hcy再甲基化程度的降低，可能導致高Hcy血癥[17]。MTRR A66G與MTHFR C677T基因位點多態性均會影響葉酸-蛋氨酸代謝循環過程中的關鍵酶活性，導致其代謝紊亂，這可能是導致一些不良妊娠事件的重要因素。研究顯示，MTRR A66G位點的基因突變容易造成胚胎停育[18]，且該位點的突變與胎兒發生神經管缺陷（NTD）有明顯的相關性[19]。妊娠期婦女MTRR A66G的基因突變與后代發生先天性心臟病的風險顯著相關；胎兒MTRR A66G基因突變則會增加其發生先天性心臟病的風險；當妊娠期婦女同時具有MTRR和MTR基因變異時，其胎兒發生先天性心臟病的風險會顯著增高[19]。

2 葉酸與Hcy的關系

葉酸即蝶酰谷氨酸，是一種水溶性B族維生素，對機體生長尤其是神經系統的發育有重要作用。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），即一碳轉移酶系統中的輔酶。葉酸參與人體內許多重要的化學反應，如合成嘧啶和嘌呤以供DNA合成及修復、Hcy轉化為甲硫氨酸、S-腺苷甲硫氨酸的產生等。葉酸的代謝異常會影響DNA的甲基化和合成，對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轉化為半胱氨酸，最終形成丙酮酸、硫酸和水。細胞內Hcy釋放至細胞外，當細胞內甲硫氨酸水平過高時，Hcy可直接釋放至血液循環中。

MTHFR C677T基因的突變會導致MTHFR酶活性的降低，使Hcy在體內蓄積，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重要危險因素，而且對老年病、糖尿病、腎病和精神疾病的發生也有重要影響。研究指出，葉酸缺乏和高Hcy與習慣性流產和一些不良妊娠事件（如妊娠誘發的高血壓、先兆子癇和胎盤早剝等）有關[20-21]。高Hcy水平可能與血管功能受損引起的冠心病、卒中和認知功能障礙等疾病存在相關性[22-23]；也可能與胎盤血管的損傷有關，從而引起先兆子癇、流產和早產等不良妊娠結局[24-26]。此外，孕婦血漿和羊水中的高Hcy水平可能會引起胎兒的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性。Zintzaras E等[30]的研究肯定了MTHFR C677T基因多態性與唐氏綜合征的相關性。多項系統性評價也證實了此觀點，并將Hcy血漿濃度當作衡量葉酸水平的標準[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，這意味著每分鐘會有2個缺陷兒出生，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，減少絨毛血管的數量，影響胚胎的血流灌注，進而導致胚胎著床不良，易出現不良的妊娠結局[34]。研究證明，通過補充適量的葉酸可顯著降低NTD的發生率[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險更高，妊娠期未補充葉酸的婦女所產新生兒患唇腭裂的風險更高，且葉酸水平在伴或不伴腭裂的唇裂中占重要地位。孕期補充葉酸能有效降低唇裂的發生風險[37]。孕早期補充葉酸可降低先天性心臟缺陷發生的風險，特別是圓錐動脈干畸形和室間隔缺損[38-40]。研究還發現，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，故認為葉酸代謝相關酶基因是決定后代唐氏綜合征易感性的重要因素，提示補充葉酸可降低唐氏綜合征的發病風險[41]。

3.1.2 其他 葉酸可促進胎兒和嬰幼兒的神經細胞和腦細胞分化發育[42]。葉酸的缺乏可導致胚胎時期的NTD，出生后的腦病，甚至成人期的缺血性腦卒中、癡呆、抑郁癥等神經變性疾病和神經精神疾病；口服葉酸和維生素B12均可有效預防認知功能下降[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異常與男子精子活力存在明顯的相關性[45]。MTHFR 677T基因還與多種癌變相關，該基因的突變導致該酶活性降低，使DNA甲基化水平降低，基因組不穩定及原癌基因受抑，進而增加癌癥發生風險[46]。葉酸還能促進骨髓中幼細胞的成熟，葉酸缺乏會致嬰幼兒巨幼紅細胞貧血癥等[47]。

3.2 葉酸過量

葉酸與維生素B12在蛋氨酸合成酶介導下的Hcy轉變為蛋氨酸過程中起重要作用，但體內葉酸過量會掩蓋因維生素B12缺乏引起的貧血和神經系統障礙等[48]。Wolff GL等[49]研究發現，過量的葉酸會引起小鼠DNA的過甲基化，改變其表觀遺傳學特征。高劑量葉酸攝取會引起小鼠胚胎發育紊亂[50-51]。Dwarkanath P等[52]研究指出，過量的葉酸攝入伴隨維生素B12缺乏會引起胎兒體質量過輕。圍孕期婦女體內葉酸過量與新生兒哮喘發病風險和胰島素抵抗增加相關[53-54]。同時，葉酸過量還會降低體內的自然殺傷細胞數量及機體免疫力，增大感染風險。

4 葉酸的個體化補充

目前，MTHFR被認為是葉酸代謝過程中重要的代謝酶，其缺乏會導致機體葉酸代謝紊亂、血漿總Hcy升高，補充葉酸和維生素B12被認為是臨床干預中最經濟、有效的手段。研究顯示，補充葉酸能夠降低血漿總Hcy水平的25%～33%[55]。

機體對葉酸的吸收代謝能力存在個體差異，葉酸代謝相關基因多態性與葉酸的個體化補充間關系的研究逐年增多，根據基因檢測結果估算葉酸代謝能力，并調整葉酸補充劑量，對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，加拿大的相關指南指出：（1）妊娠期婦女應維持富含葉酸的健康飲食，并達到葉酸標準的血藥水平；（2）過量葉酸可能會掩蓋維生素B12缺乏所致的貧血，有出生缺陷史的高危人群除補充足量葉酸外，還需補充維生素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個月補充葉酸4 mg/d，妊娠后至哺乳期補充葉酸0.6～1.0 mg/d；（4）MTHFR C677T基因未突變且無相關出生缺陷史的低危人群，妊娠前2～3個月至產后4～6周或至哺乳結束，補充葉酸0.4 mg/d；（5）MTHFR C677T基因位點單突變的中危人群，妊娠前3個月補充葉酸1.0 mg/d，產后至哺乳結束補充葉酸0.6～0.8 mg/d[56]。

5 結語

綜上所述，葉酸代謝相關基因MTHFR C677T和MTRR A66G與多種疾病的發生存在相關性。Hcy血漿濃度可作為衡量葉酸水平的標準。葉酸缺乏，妊娠期婦女會出現不良妊娠結局，同時導致胚胎時期的NTD，出生后的腦病，成人期的缺乏性腦卒中、癡呆、抑郁癥等神經變性疾病和神經精神疾病，甚至影響男性生殖能力。葉酸過量，會掩蓋因維生素B12缺乏引起的貧血和神經系統障礙等，并降低體內的自然殺傷細胞數量、機體免疫力。根據基因檢測結果估算葉酸代謝能力，并調整葉酸補充劑量的個體化措施很有必要。

目前，葉酸的臨床研究并不多見，且因為葉酸代謝相關基因多態性導致其血藥濃度水平差異較大，易導致預期療效降低或無效，故葉酸代謝相關基因多態性在臨床的應用價值逐漸得到重視。通過檢測患者葉酸代謝相關基因多態性以及葉酸和Hcy的水平，評估葉酸代謝能力，為患者制訂個體化的葉酸補充方案是未來臨床的必然發展趨勢。

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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。電話：0871-67390624。E-mail：510814074@qq.com

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

DOI10.6039/j.issn.1001-0408.2017.17.39