同型半胱氨酸與冠心病發(fā)病機制及相關(guān)性研究進展

郭志霞，趙興勝

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)研究生學(xué)院,呼和浩特 010107;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院心血管內(nèi)科，呼和浩特 010017)

隨著社會的發(fā)展和人們生活方式的改變，心血管疾病已成為我國居民死亡和疾病負擔(dān)的首要病因。2016年，我國心血管病死亡434.4萬例，冠心病死亡173.6萬例[1]，提高對心血管疾病危險因素的認識，早期進行有效干預(yù)，可給冠心病的診斷及治療提供很大幫助。自1969年McCully[2]首次提出血漿同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)可能與動脈粥樣硬化有關(guān)以來，國內(nèi)外眾多研究提示，Hcy升高為冠心病的獨立危險因素[3-5]。2011年美國心臟協(xié)會與腦卒中協(xié)會聯(lián)合發(fā)布的腦卒中一級預(yù)防指南中指出，血漿Hcy升高將增加患動脈粥樣硬化性血管疾病(包括腦卒中)的風(fēng)險[6]。血漿Hcy升高與冠心病的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān)，現(xiàn)就Hcy與冠心病的發(fā)病機制及相關(guān)性進行綜述，以期為冠心病的臨床研究及防治提供參考。

1 Hcy的生理功能

1.1Hcy的來源及代謝 Hcy是甲硫氨酸代謝過程的中間產(chǎn)物。食物中的甲硫氨酸進入人體后在甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶的催化下，生成S-腺苷甲硫氨酸，S-腺苷甲硫氨酸轉(zhuǎn)甲基后可生成S-腺苷同型半胱氨酸，后者水解后釋放腺苷生成Hcy。

Hcy主要通過再甲基化及轉(zhuǎn)硫化兩種途徑代謝。①再甲基化途徑：Hcy在甲硫氨酸合成酶的催化下結(jié)合甲基，以維生素B12為輔酶參與甲硫氨酸循環(huán)，生成甲硫氨酸，此過程的甲基是由N5-甲基四氫葉酸提供，亞甲基四氫葉酸還原酶(5，10-methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR)參與催化，此反應(yīng)是在所有體細胞中進行的；另一條甲基化途徑是由甜菜堿提供甲基，在甜菜堿同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶催化下甲基轉(zhuǎn)化為蛋氨酸，同時生成二甲基甘氨酸，此反應(yīng)主要在肝臟和腎臟中進行。②轉(zhuǎn)硫化途徑：Hcy在胱硫醚-β-合成酶催化下，以維生素B6的衍生物吡哆醛-5-磷酸作為輔酶因子，與絲氨酸縮合為胱硫醚，并進一步在γ-胱硫醚裂解酶的作用下不可逆地裂解為半胱氨酸和α-酮丁酸。此外，少量Hcy在細胞內(nèi)合成后直接釋放入血漿中。

1.2高同型半胱氨酸血癥(hyperhomocysteinemia，HHcy)的定義 健康人血漿中總Hcy的水平為5～15 μmol/L，中國高血壓防治指南2018年修訂版[7]將空腹血漿總Hcy≥15 μmol/L作為HHcy的診斷標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)Hcy升高的程度分輕度HHcy(Hcy 15～30 μmol/L)、中度HHcy(Hcy 31～100 μmol/L)以及重度HHcy(Hcy>100 μmol/L)。

2 影響Hcy的因素

2.1遺傳因素 參與Hcy代謝過程的MTHFR、胱硫醚-β-合成酶、甲硫氨酸合成酶的遺傳代謝障礙會導(dǎo)致血漿Hcy水平升高，主要包括基因突變、堿基替換、插入或缺失等。目前已發(fā)現(xiàn)的MTHFR基因的突變類型有10多種，較為常見的有MTHFRC667T、MTHFRA1296C、MTHFRT1317C，其中MTHFRC667T在中國人群中表現(xiàn)出較高的遺傳突變率[8]。研究表明，當(dāng)MTHFR677發(fā)生堿基C與T的置換會導(dǎo)致酶穩(wěn)定性降低，影響Hcy的分解代謝，導(dǎo)致血漿Hcy的水平升高[9]。

2.2營養(yǎng)因素 葉酸、維生素B12、維生素B6作為重要的輔酶因子參與Hcy的代謝過程，當(dāng)其攝入不足時會導(dǎo)致Hcy水平升高。蛋氨酸作為人體必需氨基酸需從食物中獲取，當(dāng)攝入大量含高動物蛋白和低植物蛋白的飲食會導(dǎo)致蛋氨酸的含量增高，從而升高Hcy的水平。

2.3疾病與藥物因素 腎臟作為Hcy代謝的主要器官，腎功能減退也會影響Hcy的水平，腎功能衰竭早期Hcy水平升高，并隨病情加重而明顯升高，血液透析、腎移植均可引起Hcy升高[10]。糖尿病、嚴重貧血、甲狀腺功能減退、阿爾茨海默病、癌癥等疾病以及二甲雙胍、降脂藥物、部分免疫抑制劑(甲氨蝶呤)、抗癲癇藥物(苯妥英鈉、卡馬西平及左旋多巴)等也可升高血漿Hcy的水平;而抗風(fēng)濕藥、青霉胺、黏液溶解藥以及乙酰半胱氨酸則可降低血漿Hcy的水平[11-12]。

2.4其他因素 研究表明，Hcy的水平隨年齡的增長而升高，這可能與腎臟代謝功能降低有關(guān)，且男性普遍高于女性[13]，而這一差距在女性絕經(jīng)后縮小，原因可能與雌激素調(diào)節(jié)有關(guān)。不良的生活習(xí)慣如吸煙、飲酒、大量飲用咖啡、缺乏鍛煉等也會導(dǎo)致較高的Hcy水平。

3 Hcy致冠心病相關(guān)機制

冠心病的病理基礎(chǔ)是冠狀動脈內(nèi)膜損傷，內(nèi)皮細胞屏障功能受損后脂質(zhì)沉積，平滑肌增生，同時生長因子促進慢性炎癥反應(yīng)，最終形成粥樣斑塊。Hcy致冠心病的發(fā)病機制尚未完全闡明，可能機制如下。

3.1血管內(nèi)皮細胞損傷及凋亡 血管內(nèi)皮細胞不僅是平滑肌與血液之間的屏障，還可通過分泌縮血管和擴血管物質(zhì)調(diào)節(jié)局部血管。一氧化氮(nitric oxide，NO)是內(nèi)皮細胞分泌的重要擴血管物質(zhì)，Hcy升高可促進過氧化氫產(chǎn)生，過氧化物積累抑制一氧化氮合酶的活性，使NO生成減少，舒張功能受損，從而引起內(nèi)皮細胞功能損傷[14]。

Hcy通過抑制G蛋白偶聯(lián)受體信號通路中的DNA甲基化啟動和成纖維生長因子-2的表達，抑制內(nèi)皮細胞增殖，促進內(nèi)皮細胞凋亡[15]。李錄等[16]發(fā)現(xiàn)，Hcy可致B細胞淋巴瘤-2(Bcl-2)基因表達下降，引起信使RNA和蛋白水平下降，內(nèi)皮細胞凋亡增加，從而有利于吞噬了低密度脂蛋白的單核細胞在動脈內(nèi)膜下浸潤，加速動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。Hcy也可通過下調(diào)瞬時受體電位通道香草醛類受體1型 (transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1)蛋白的表達水平，抑制內(nèi)皮細胞凋亡[17]。

內(nèi)皮祖細胞為血管內(nèi)皮細胞的前體細胞(能進一步增殖分化的幼稚內(nèi)皮細胞)，其有助于新生血管的形成和血管損傷后的修復(fù)。有研究證明，Hcy通過促進細胞周期蛋白A的低甲基化，抑制細胞周期蛋白A的表達，從而抑制內(nèi)皮祖細胞的增殖，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，促進動脈粥樣硬化形成[18]。

3.2平滑肌細胞(smooth muscle cell，SMC)增殖 SMC是構(gòu)成血管壁組織結(jié)構(gòu)及維持張力的主要細胞，SMC增殖致血管管壁增厚，結(jié)構(gòu)管壁破壞，舒張功能減弱，其是構(gòu)成動脈粥樣硬化的病理基礎(chǔ)。Hcy能促進內(nèi)皮細胞去甲基化，上調(diào)血小板源性生長因子，影響內(nèi)皮細胞與SMC間的通路，使內(nèi)皮細胞活化，促進SMC增殖[19]。Hcy誘導(dǎo)SMC內(nèi)cyclin信使RNA和LOS癌基因表達，誘導(dǎo)靜止期細胞進入分裂期，實現(xiàn)SMC增殖[20]。Hcy可通過促進小凹蛋白-1的表達，抑制一氧化氮合酶的活性和NO釋放，活化磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信號通路[21]，從而誘導(dǎo)血管平滑肌細胞增殖和遷移，導(dǎo)致動脈粥樣硬化。此外，Hcy能激活蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)信號途徑，促進膠原蛋白合成，抑制彈性蛋白和膠原蛋白交聯(lián)。

3.3脂代謝紊亂 脂代謝紊亂是動脈粥樣硬化最重要的危險因素，其中低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C)升高是引起動脈粥樣硬化的主要因素，目前認為氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)是最重要的粥樣硬化因子。高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein-cholesterol，HDL-C)對動脈粥樣硬化有預(yù)防作用。

Hcy可促進內(nèi)皮細胞產(chǎn)生活性氧類(reactive oxygen species，ROS)。LDL-C氧化修飾為ox-LDL后不能被正常LDL-C受體識別，但可被巨噬細胞清道夫受體識別并吞噬，后者進一步形成泡沫細胞，泡沫細胞是動脈粥樣斑塊的中心組成部分。楊帆等[22]發(fā)現(xiàn)，載脂蛋白E、胱硫醚-β-合成酶雙基因敲除小鼠，Hcy水平的升高能改變肝臟的脂肪代謝，增加巨噬細胞對修飾的LDL-C的攝取，從而導(dǎo)致膽固醇脂和三酰甘油在血管壁的堆積，促進動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展。

HDL-C主要通過膽固醇逆向轉(zhuǎn)運機制清除動脈壁的膽固醇，發(fā)揮抗氧化作用，防止動脈粥樣硬化發(fā)生。動物研究發(fā)現(xiàn)，高蛋氨酸飲食可升高小鼠血漿Hcy的水平，同時血漿膽固醇水平升高、HDL-C降低，導(dǎo)致HDL-C逆向轉(zhuǎn)運機制及抗LDL-C氧化機制受損，推動動脈粥樣硬化進展[23]。

3.4凝血功能增強及纖溶系統(tǒng)紊亂 Hcy可直接激活凝血因子Ⅹ、Ⅻ、Ⅴ因子，導(dǎo)致蛋白C激活被抑制，從而引起凝血酶滅活減少，血栓素A2合成以及血小板的黏附性和聚集性增加[24-25]。實驗表明，經(jīng)Hcy及其硫代內(nèi)酯預(yù)處理的血小板，對膠原蛋白和纖維蛋白的黏附增加，提高了血小板的黏附性[26]。血小板黏附后被激活，繼而發(fā)生釋放反應(yīng)和黏集反應(yīng)，加速血栓形成。Hcy通過抑制血小板L-精氨酸/NO途徑，減少NO生成，導(dǎo)致花生四烯酸代謝改變，前列環(huán)素生成減少，誘導(dǎo)黏附分子表達增加，組織纖溶酶原激活物合成受到抑制[27]，促進血小板聚集，抑制纖溶系統(tǒng)，破壞機體凝血與纖溶的平衡。

3.5炎癥反應(yīng) Hcy主要通過激活N-甲基-D-天冬氨酸受體-ROS-細胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2 p38-核因子κB通路，刺激高敏C反應(yīng)蛋白產(chǎn)生[28]。C反應(yīng)蛋白是導(dǎo)致動脈粥樣硬化最主要的炎性介質(zhì)之一，可通過介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、刺激內(nèi)皮細胞表達粘連分子、抑制NO生成等損傷內(nèi)皮細胞。Hcy升高還可誘導(dǎo)白細胞介素-8和單核趨化蛋白-1分泌[29]，改變內(nèi)皮細胞功能，促進白細胞聚集和巨噬細胞吞噬，引起動脈粥樣硬化。ox-LDL刺激血管平滑肌增生鈣化，激活單核巨噬細胞、中性粒細胞、內(nèi)皮細胞等炎性細胞，促進白細胞介素-6表達[30]，增加炎性因子釋放，推動動脈粥樣硬化進展。高水平的Hcy可通過活化脾臟T細胞，增加促炎因子的分泌，減少抗炎細胞因子生成，促進早期動脈粥樣硬化形成[25]。

3.6氧化應(yīng)激 Hcy致氧化應(yīng)激是Hcy引起冠狀動脈粥樣硬化的重要因素之一，主要是由機體氧化與抗氧化能力失衡導(dǎo)致的。體內(nèi)常見的促進氧化應(yīng)激的高活性分子有ROS和活性氮自由基。在體內(nèi)，98%的Hcy以氧化型存在，Hcy自動氧化產(chǎn)生大量ROS，當(dāng)ROS的氧化效應(yīng)超過機體的抗氧化能力時就會導(dǎo)致中性粒細胞浸潤，蛋白酶分泌增加，從而引起內(nèi)皮細胞結(jié)構(gòu)和功能損傷，加速動脈粥樣硬化形成[31]。機體存在兩類抗氧化系統(tǒng)，一類是酶抗氧化系統(tǒng)，包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等；另一類是非酶抗氧化系統(tǒng)，包括維生素C、維生素E、谷胱甘肽、褪黑素等。谷胱甘肽的結(jié)構(gòu)受到破壞，損傷了抗氧化系統(tǒng)，抑制了自由基清除，增加了氧化應(yīng)激對內(nèi)皮細胞的損傷。研究發(fā)現(xiàn)，Hcy升高還可引起線粒體內(nèi)膜去極化、caspase-9激活、ROS產(chǎn)生增加，從而誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞凋亡[32]。此外，Hcy也可激活基質(zhì)金屬蛋白酶明膠酶、明膠酶B，引起細胞的細胞外基質(zhì)重塑。目前猜測Hcy主要通過氧化應(yīng)激參與動脈粥樣硬化的形成。

4 Hcy與冠心病的臨床相關(guān)性

4.1Hcy與冠心病的發(fā)生及嚴重程度的相關(guān)性 Hcy與冠心病的發(fā)生、冠狀動脈狹窄的嚴重程度以及死亡呈正相關(guān)。Hcy的升高對冠心病的發(fā)生發(fā)展有重要預(yù)測價值。Humphrey等[3]的Meta分析顯示，Hcy每增加5 μmol/L，冠心病的發(fā)生風(fēng)險增加20%，且獨立于傳統(tǒng)危險因素。席新龍等[33]對535例行冠狀動脈造影的患者進行研究發(fā)現(xiàn)，Hcy與狹窄冠狀動脈支數(shù)以及狹窄冠狀動脈分級呈正相關(guān)。與陸紅葦和李旸[34]的研究結(jié)果相似，推測Hcy可能參與冠心病的進展。Hcy的升高還增加了冠心病的死亡風(fēng)險，一項納入12項研究23 623例受試者的Meta分析顯示，Hcy每增加5 μmol/L，全因死亡風(fēng)險增加27%，冠心病死亡風(fēng)險增加32%[35]。

4.2Hcy與冠心病預(yù)后的關(guān)聯(lián) 動物研究表明，HHcy能抑制干細胞因子誘導(dǎo)的心臟干細胞歸巢，從而影響心肌梗死后心肌細胞的修復(fù)，進而影響冠心病的預(yù)后[36]。Hcy的水平可在一定程度上反映心肌損傷的程度，其對于冠心病患者的預(yù)后具有指導(dǎo)意義。Jih等[37]對1 307例因冠心病而行介入支架治療的患者行前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，Hcy水平升高(≥12 μmol/L)與冠狀動脈支架置入術(shù)后患者長期心血管事件風(fēng)險增加獨立相關(guān)，推測Hcy是評估冠心病患者預(yù)后風(fēng)險的標(biāo)志物。另一項研究對850例急性心肌梗死患者的預(yù)后進行研究發(fā)現(xiàn)，伴有HHcy的患者術(shù)后30 d內(nèi)心力衰竭、心臟破裂、死亡以及總體不良心血管事件的發(fā)生率均顯著高于Hcy正常者[38]。Girelli等[39]對350例行冠狀動脈旁路移植術(shù)的患者進行研究發(fā)現(xiàn)，在隨訪的58個月中，33例患者死亡，其中25例死于心血管事件，HHcy可能是冠狀動脈旁移植術(shù)患者死亡的獨立預(yù)測因子。綜上，Hcy可作為冠心病預(yù)后、不良臨床事件發(fā)生以及病死率的獨立預(yù)測因子。

4.3降低Hcy對冠心病的干預(yù)效果 葉酸、維生素B6以及維生素B12參與Hcy的代謝過程，也是目前臨床上較為常用的用于降低Hcy的藥物。對于葉酸和B族維生素用于干預(yù)治療Hcy升高的冠心病患者的療效仍存在爭議。國內(nèi)有研究顯示，補充葉酸(包括或不包括維生素B6、維生素B12)可以降低血Hcy的水平，有效改善冠狀動脈硬化，降低心血管事件風(fēng)險[40]。Jayedi和Zargar[41]的Meta分析發(fā)現(xiàn)，補充葉酸和維生素B6可有效降低冠心病的風(fēng)險。

一項收集了近80年有效數(shù)據(jù)的Meta分析顯示，補充葉酸可降低10%的卒中風(fēng)險及4%的心血管疾病風(fēng)險，但未發(fā)現(xiàn)對冠心病患者遠期獲益或損害有關(guān)[42]。Zhou等[43]在PubMed和網(wǎng)絡(luò)科學(xué)數(shù)據(jù)庫中搜索了19項相關(guān)研究，通過標(biāo)準(zhǔn)化提取數(shù)據(jù)，使用Stata軟件將結(jié)果與固定效應(yīng)模型合并，得出結(jié)論：B族維生素補充劑對卒中有顯著的保護作用，但對包括冠心病在內(nèi)的心血管死亡或全因死亡風(fēng)險無明確影響。研究認為，在降低Hcy的同時并不存在心血管結(jié)局獲益[44]。

阿托伐他汀在Hcy的作用下，通過影響內(nèi)皮細胞Bcl-2啟動子區(qū)甲基化的水平發(fā)揮抗動脈粥樣硬化的作用[16]；甲鈷胺為內(nèi)源性輔酶B12，參與了Hcy合成蛋氨酸。上述藥物可作為臨床參考，但遠期治療效果仍有待于臨床研究證實。

5 展 望

冠心病患者血漿Hcy的水平較健康人高，且水平與冠心病嚴重程度呈正相關(guān)。干預(yù)治療可降低血漿Hcy的水平，卻不能減少心血管事件的發(fā)生。說明Hcy可能是冠心病發(fā)生的危險因素卻不是獨立致病因素。有研究認為，Hcy很可能是急性事件的危險因素，其與傳統(tǒng)危險因素相互作用，共同導(dǎo)致動脈粥樣硬化的發(fā)生和進展。綜上所述，在臨床工作中將血漿Hcy與傳統(tǒng)危險因素結(jié)合，對于預(yù)防冠心病的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后評估有重要作用。

葉酸不僅可以降低Hcy的水平，而且還是影響冠狀動脈硬化的獨立因素，通過改善內(nèi)皮功能等影響動脈粥樣硬化的發(fā)展，有效預(yù)防和延緩動脈粥樣硬化，降低心血管事件的發(fā)生。B族維生素(包括葉酸)在降低Hcy的同時也可能對動脈硬化有促炎效應(yīng)。最新研究發(fā)現(xiàn)，血清葉酸水平升高，血漿Hcy降低，在MTHFR的不同基因型中，TT基因型相比于CC和CT基因型需要更高的葉酸水平(至少15 μg/L)以消除基因型所致的血漿Hcy差異[45]。據(jù)此提出根據(jù)個體MTHFR C677T基因型和葉酸狀態(tài)制定葉酸治療方案。葉酸、維生素B6、維生素B12用于降低Hcy水平以預(yù)防冠心病時，所需干預(yù)切點、服用劑量及時長仍然有待于大規(guī)模的臨床前瞻性研究，盡量實現(xiàn)精準(zhǔn)化、個體化治療。