高同型半胱氨酸血癥與炎性反應疾病研究進展1

殷 玲 綜述，肖煒明 審校

(揚州大學附屬醫院消化內科，江蘇揚州 225000)

同型半胱氨酸(Hcy)是蛋氨酸代謝為胱氨酸過程中產生的一種含硫氨基酸， Hcy水平>15 μmol/L可定義為高同型半胱氨酸血癥。近年來發現高同型半胱氨酸血癥與多種炎性反應疾病密切相關，現對高同型半胱氨酸血癥在不同炎性反應疾病中的作用及機制作一綜述。

1 高同型半胱氨酸血癥和全身性血管炎癥

高同型半胱氨酸血癥影響冠狀動脈和外周動脈，甚至靜脈血管疾病，導致血管舒縮功能障礙和血栓形成，因此，發病率和病死率增加。其主要機制有以下2個方面：(1)一氧化氮通路功能障礙導致動脈或小動脈的舒張功能減弱；(2)血管和血小板的血栓素A2(TXA2)增加。以上均導致還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化應激增加，最終導致炎癥過程，表現為炎癥因子表達增加，基因表達的改變及血管的形態學重構，促進大動脈粥樣硬化，微血管運動功能障礙，高血壓和血栓形成[1]。

1.1動脈粥樣硬化 高同型半胱氨酸血癥是動脈粥樣硬化的獨立危險因素。高同型半胱氨酸血癥刺激平滑肌細胞生長，降低內皮細胞生長，使內皮細胞松弛，降低高密度脂蛋白的合成[2]。炎性反應是動脈粥樣硬化早期的特征性表現，包括炎癥因子[腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素(IL)-11、IL-6]的釋放和血管細胞黏附分子1(CAM1)及化學因子[單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)、巨噬細胞炎性蛋白-1α]的表達[3]。促炎物質的增加導致氧化應激上調，加速了脂質沉積和血小板聚集從而導致動脈粥樣硬化。Nod樣受體蛋白3(NLRP3)炎性小體在高同型半胱氨酸血癥的載脂蛋白E(ApoE)(-)小鼠的動脈粥樣硬化中有著重要作用。實驗表明，相比于對照組，高同型半胱氨酸血癥小鼠的炎癥因子表達增加，慢病毒沉默NLRP3后，顯著抑制小鼠血清中炎癥因子的表達，改善動脈粥樣硬化?；钚匝踉贜ILRP3激活中具有關鍵作用，抗氧化劑N-乙酰-L-半胱氨酸抑制NLRP3炎癥細胞活化和改善高同型半胱氨酸血癥引起動脈粥樣硬化[4]。

1.2腹主動脈瘤 腹主動脈瘤，即永久性腹主動脈擴張，好發于65歲以上的男性(8%)，腹主動脈瘤具有強烈的氧化應激、炎性反應、基質降解和平滑肌細胞凋亡作用。在小鼠腹主動脈瘤中，高同型半胱氨酸血癥增加外膜的巨噬細胞誘導型一氧化碳合酶(iNOS)的表達，加重血管外膜巨噬細胞炎性激活，從而促進成纖維細胞轉化為肌纖維母細胞，線粒體活性氧參與了Hcy誘導巨噬細胞炎性體的活化。阻滯巨噬細胞炎性體改善Hcy誘導的腹主動脈瘤的嚴重程度。葉酸也可以逆轉高同型半胱氨酸血癥導致的腹主動脈瘤[5]。

1.3高血壓 一項試驗組是父母有高血壓病史的兒童，對照組是父母血壓正常的兒童的研究顯示，雖然2組平均收縮壓和舒張壓均在正常范圍內，但是試驗組的血壓和Hcy水平均明顯高于對照組[6]。由此可以發現，高血壓和高同型半胱氨酸血癥的關系是密不可分的。臨床實踐中，H型高血壓指的是原發性高血壓與高同型半胱氨酸血癥并存。一項納入2 258例高血壓患者的病例對照研究表明，H型高血壓患者的收縮壓明顯高于對照組，進一步研究發現，血糖越高，收縮壓、舒張壓越高，發生卒中的風險越高，因此，合并高同型半胱氨酸血癥的高血壓患者發生卒中的風險越高[7]。同樣，一項納入6 529例樣本量的橫斷面研究顯示，H型高血壓患病率為45.1%[8]。相關文獻報道，高同型半胱氨酸血癥引起高血壓主要是通過Toll樣受體4(TLR-4)介導的血管炎性反應，TLR-4是一種細胞膜蛋白，廣泛表達于所有類型的血管細胞。高同型半胱氨酸血癥通過促進TLR-4驅動上調炎性細胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的表達和誘導線粒體功能障礙，使線粒體過度分裂和凋亡，Hcy氧化過程中產生強氧化物質，損傷細胞功能，降低動脈彈性，從而使動脈壁結構和功能發生變化，隨后出現高血壓。另外，Hcy促進內膜中層平滑肌細胞增殖分化，導致順應性下降。Hcy還可導致血中內皮素、一氧化氮水平失衡，血管平滑肌細胞內鈣離子水平升高，導致血管收縮，血壓升高[9]。

1.4靜脈潰瘍 一項關于慢性靜脈淺潰瘍患者的研究顯示，其中高同型半胱氨酸血癥的患病率為62.06%，試驗組為患有高同型半胱氨酸血癥的患者，接受基礎治療及葉酸治療，對照組為無高同型半胱氨酸血癥的患者，只接受基礎治療，隨訪2～7年，葉酸治療后，Hcy血漿水平明顯下降，試驗組的慢性淺潰瘍治療療效也明顯優于對照組[10]。這項研究表明，高同型半胱氨酸血癥和慢性靜脈淺潰瘍之間存在密切的相關性。其主要機制一方面可能是由于高同型半胱氨酸血癥上調促炎因子和氧化應激表達導致內皮功能紊亂；另一方面，賴氨酰氧化酶是參與細胞外基質成熟的酶，高同型半胱氨酸血癥可引起賴氨酰氧化酶的下調，干擾細胞外基質的合成。此外，高同型半胱氨酸血癥對血管平滑肌也有額外的作用，因為它可能增加金屬蛋白酶的分泌，這可能引起細胞外基質的降解和重塑。

1.5血栓形成 研究表明，靜脈血栓形成患者的高同型半胱氨酸血癥陽性率明顯高于對照組，證明高同型半胱氨酸血癥是導致血栓形成的重要原因之一[11]。靜脈血栓栓塞可能是高同型半胱氨酸血癥的第一個征兆。患有同型半胱氨酸尿癥的兒童表現出早期動脈粥樣硬化和動靜脈血栓栓塞。高同型半胱氨酸血癥導致血小板聚集和凝血增加，這不僅是由于內皮功能障礙，而且是血小板功能和肝功能的改變(纖維蛋白溶解減少)，進一步導致血管功能障礙和促進動脈粥樣硬化血栓形成事件[1]。另外有文獻報道，同型半胱氨酸硫代內酯對纖維蛋白原的改變增加了對纖維蛋白溶解的抵抗，導致血栓形成[12]。高同型半胱氨酸血癥與血栓形成風險增加、微血管血栓形成和毛細血管周圍纖維蛋白袖形成密切相關。在小鼠實驗研究中，Hcy阻斷膜聯蛋白A2復合物(一種纖維蛋白溶解劑)，阻斷血管周圍纖維蛋白溶解，導致內皮細胞誘導的微血管功能障礙[10]。但是，也有實驗表明，Hcy水平降低并沒有減少患者繼發性血管事件的風險。盡管Tg1278T Cbs(-/-)的高同型半胱氨酸血癥小鼠的血小板計數顯著增加，但是，單獨的胱硫醚β-合成酶缺乏導致的高同型半胱氨酸血癥并不增加小鼠對動脈及靜脈血栓的易感性[13]。

1.6高同型半胱氨酸血癥對糖尿病患者心血管的影響 糖尿病患者血漿Hcy水平與心血管死亡率呈正相關[14]。研究發現，高同型半胱氨酸血癥可增加STZ(糖尿病小鼠模型)小鼠血糖，這種效應一方面可能是由于腎功能受損減緩了葡萄糖進入尿液的排出，從而增加了血糖水平；另一方面，高同型半胱氨酸血癥加速高血糖誘導的動脈粥樣硬化和病變區域的單核細胞和巨噬細胞的累積。高同型半胱氨酸血癥和高糖在骨髓、外周血和脾臟中協同提高炎癥單核細胞亞群，并且增加血漿MCP-1水平，MCP-1是調節單核細胞和巨噬細胞對炎性反應的遷移和浸潤關鍵的趨化因子之一，可以激活IL-18并從炎性體中釋放出來。在體外，脂多糖刺激后產生更高水平的促炎細胞因子TNF-α和超氧陰離子。Hcy水平降低具有逆轉高糖誘導的動脈粥樣硬化的趨勢[15]。

高血糖和高同型半胱氨酸血癥均可導致糖尿病性心肌病，糖尿病患者血漿Hcy與左心室肥厚呈正相關，在糖尿病中，高同型半胱氨酸血癥拮抗過氧化物酶增殖物激活受體γ(PPARγ)并誘導產生氧自由基，從而上調基質金屬蛋白酶9(MMP-9)表達并抑制金屬蛋白酶組織抑制劑4(TIMP-4)表達，引起基質重塑，內皮細胞和心肌細胞解偶聯和纖維化，從而損傷舒張功能。PPARγ激動劑和tempol(抗氧化劑)可減輕氧化應激，改善糖尿病患者的舒張功能障礙[16]。

2 高同型半胱氨酸血癥與腎小球硬化及腎功能損傷

炎性體是一種多蛋白復合物，被認為是炎癥的細胞內機制，由NLRP3、凋亡相關的斑點樣蛋白(ASC)和半胱天冬酶(Caspase)1或5組成，其功能是開啟炎癥過程。其中，NLRP3炎性體是哺乳動物中最廣泛表達的一種。一項以NARP3基因缺陷的小鼠為基礎的研究表明，NLRP3基因缺失消除了高同型半胱氨酸血癥誘導的炎癥小體形成，避免了腎小球和足細胞損傷[17]。ZHANG等[18]發現無葉酸飲食誘導的高同型半胱氨酸血癥小鼠有著嚴重的清蛋白尿，且以時間依賴性方式增加NLRP3與ASC和Caspase1的聚集(正常在腎小球中低表達)，當沉默ASC基因及抑制Caspase1時，Caspase1和IL-β1的活性顯著減少，小鼠的清蛋白尿也顯著改善。其機制主要是高同型半胱氨酸血癥誘導足細胞損傷和細胞外基質積聚并抑制其在腎小球中降解，最終導致腎小球硬化和腎功能喪失。

炎性體激活主要包括溶酶體破裂、離子通道門控、活性氧激活幾種機制。通過增加活性氧激活NLRP3炎性體，是被廣泛接受并且被認為最合理的機制，表明炎性體是細胞氧化應激變化的傳感器。多項研究得出結論，高同型半胱氨酸血癥病理鏈反應的最初步驟之一是活性氧水平的增加[19-20]，O2的潛在血管來源包括黃嘌呤氧化酶、環加氧酶、iNOS和NADPH氧化酶，其相對重要性可在血管床和疾病狀況之間變化。ABAIS等[21]研究發現，足細胞內炎性體的活性氧活化可能是高同型半胱氨酸血癥期間腎小球損傷的早期啟動機制。內源性產生的O2和H2O2導致小鼠腎小球中NLRP3炎癥小體的形成和激活，從而導致腎小球損傷和硬化。ABAIS等[22]進一步研究發現，硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)與NLRP3的結合是高同型半胱氨酸血癥誘導NLRP3炎癥形成和激活及隨后腎小球損傷的關鍵信號機制。通過抑制NADPH氧化酶，抑制了高同型半胱氨酸血癥誘導的NLRP3炎性體激活，導致足細胞損傷和腎小球硬化[23]。

3 高同型半胱氨酸血癥與自身免疫疾病

3.1骨關節炎 眾所周知，線粒體消耗大部分細胞氧并產生活性氧，線粒體功能障礙后超氧化物歧化酶2的下調和活性氧的上調導致了骨關節炎的發生，Hcy可誘導線粒體功能障礙并干擾骨代謝，沉默信息調節因子1(SIRT1)和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是調節線粒體生物發生的2個關鍵傳感器，已被公認為治療骨關節炎的治療靶點。高同型半胱氨酸血癥通過抑制SIRT1，誘導AMPK、PGC-1α磷酸化，上調核因子κB，下調PPAR-γ的表達，從而使人MMP-13、環氧化酶2、IL-8表達升高誘導氧化應激，導致軟骨細胞凋亡[24]。

3.2系統性紅斑狼瘡 Hcy能激活免疫系統并誘導促炎因子的表達，誘導人血管細胞和單核細胞趨化因子和趨化因子受體表達，包括IL-10β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-18、IL-1受體拮抗劑，C反應蛋白、黏附分子和MMPs。有研究表明，系統性紅斑狼瘡患者血清Hcy水平高于對照組，并且患者系統性紅斑狼瘡的嚴重程度與血清Hcy呈正相關[25]。

4 高同型半胱氨酸血癥與消化系統疾病

4.1腸道炎癥 克羅恩病是一種多因素疾病，其特征在于慢性炎癥可發生在胃腸道的任何部分，由過度的細胞外基質沉積引起的腸纖維化是克羅恩病常見但嚴重的并發證。Hcy可以促進三硝基苯磺酸(TNBS)/乙醇誘導的大鼠的結腸炎腸纖維化，其機制可能與其增加炎癥損傷，促進促纖維化細胞因子表達和影響的MMPs/TIMPs平衡有關。在病理條件下，由于TIMP表達增加導致細胞外基質沉積增加，致使腸纖維化。實驗發現，同時予以Hcy和TNBS誘導結腸炎的大鼠血清中生長轉化因子1β(最有效的促纖維化細胞因子)、CTGF(刺激結締組織沉積并增加促炎因子的表達)、MMP-2、MMP-9水平顯著增加[26]。

實驗表明，高同型半胱氨酸血癥通過p38/cpla2/cox2/pge2信號通路刺激IL-17表達加重右旋糖酐硫酸鈉(DSS)誘導的結腸炎。同時采用Hcy和DSS誘導的大鼠骨髓過氧化物酶(MPO)、高同型半胱氨酸血癥的血漿水平、IL-17的mRNA和蛋白水平顯著增加。補充葉酸下調Hcy誘導的IL-17和RORγT表達，可改善大鼠中Hcy加重的結腸炎[27]。另外有實驗指出，高同型半胱氨酸血癥導致硫化氫(抗炎和細胞保護介質)合成受損，可能是誘導甚至加重腸炎的因素，合理的增加維生素B6，降低Hcy水平，可能會改善炎癥性腸病的預后[28]。

4.2胰腺炎 印度的病例報道顯示，1例17歲的男孩無明顯誘因下突發急性重癥胰腺炎，最后并發呼吸衰竭和心源性休克搶救無效死亡，他的Hcy水平為79.33 μmol/L，其死亡原因主要是內皮功能障礙和胰腺微血管循環受損導致的多功能障礙[29]。

5 高同型半胱氨酸血癥的治療初探

研究結果表明，過量的Hcy是有毒的，因為它會降低參與不同細胞過程的蛋白質的表達，從脂質、蛋白質、碳水化合物和能量代謝到解毒及抗氧化防御[30]。根據Hcy的代謝機制，推測補充葉酸、維生素B12、維生素B6可降低Hcy水平，高脂ApoE(-)小鼠誘導高同型半胱氨酸血癥后，補充維生素B對抗動脈粥樣硬化有保護作用[4]。另一種高脂小鼠(Ldlr-/CBS-)高蛋氨酸飲食誘導嚴重的高同型半胱氨酸血癥(275 mol/L)，加量維生素后，葉酸水平增加，Hcy水平從244 μmol/L下降到46 μmol/L[31]。還有研究表明，用400 μg葉酸治療炎癥性腸病患者可以將血漿中Hcy水平顯著降低[26]。另外，選擇性基因轉移也能降低Hcy水平。一些糖、脂代謝方面的藥物如他汀類調脂藥、吡格列酮等降糖藥及RAS系統抑制劑均能在一定程度上改善高同型半胱氨酸血癥[32]。盡管高同型半胱氨酸血癥對人體的多種組織有著促炎作用，導致多種慢性疾病的發生，但在一些情況下也可以用于治療，有文獻報道，在急性早幼粒白血病(APL)中，誘導高同型半胱氨酸血癥可以抑制纖維蛋白溶解，改善APL的預后[33]。

6 結 語

炎癥對于人類較多疾病的發病機制都是至關重要的，包括癌癥、病毒感染、自身免疫性疾病、代謝病和心血管疾病等。隨著生活水平的改善，高同型半胱氨酸血癥在人群中的發病率也越來越高。Hcy與多系統的炎性反應密切相關，盡管目前還沒有特定的藥物針對高同型半胱氨酸血癥，但是仍有很多方法可以改善Hcy水平，減輕多臟器的炎性反應，不僅可以改善相關疾病的預后，還可以做好更多疾病的一級預防。