同型半胱氨酸與2型糖尿病腎病的相關性研究進展

鄒瀚墨 綜述，李興升 審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院：1.全科醫學科；2.老年醫學科，重慶 400010)

最新流調數據顯示，WHO標準所定義的糖尿病在中國成年人中的患病率從2007年的9.7%上升到2017年的11.2%，總患病人數約為1.298億；其中，2型糖尿病(T2DM)占比90%以上[1]。隨著糖尿病患病人數的激增，以白蛋白尿排泄率增加及腎小球濾過率下降為主要特點的糖尿病腎病(DKD)發生率顯著增加[2]。DKD是T2DM的一種慢性微血管并發癥，占所有T2DM患者的30%以上，是導致T2DM患者預期壽命縮短的重要危險因素。該病可累及全腎，包括腎小球、腎小管、腎間質等，是終末期腎病的主要病因[3]。一旦并發癥出現，藥物治療難以逆轉，因此，早期發現及治療DKD對于T2DM患者的長期管理舉足輕重。傳統的危險因素對DKD的預防和治療至關重要，但仍不能完全解釋DKD的高發病率及高死亡率，故許多學者致力于探尋新的危險因素。

自1969年MILLER第一次將同型半胱氨酸(Hcy)與動脈粥樣硬化疾病相關聯[4]，Hcy受到越來越多的關注。近年來，許多橫斷面研究及病例對照研究結果表示T2DM、DKD的發生與Hcy密切相關，但也有學者表示并未找到相關聯的明確證據。目前關于Hcy在T2DM和DKD的發生及發展中的作用尚存爭議。本文就Hcy的代謝、Hcy水平的影響因素、Hcy與T2DM和DKD的關系、補充B族維生素作用效果展開進行綜述。

1 Hcy的代謝

Hcy為甲硫氨酸(Met)代謝過程中形成的一種含硫氨基酸，因其與半胱氨酸(Cys)互為同系物，故得名同型半胱氨酸。人體無法通過食物直接獲得Hcy，而是由食物攝入的Met在肝臟、肌肉及其他一些組織中脫甲基合成[5]。Hcy不參與蛋白質的組成，可經再甲基化形成Met，或者經轉硫途徑不可逆地降解為Cys[6]。

1.1Hcy的合成 由Met轉化為Hcy是人類體內Hcy生物合成的唯一途徑[7]。首先，Met在S-腺苷甲硫氨酸合成酶(MAT)的催化下產生S-腺苷甲硫氨酸(SAM)；其次，SAM脫甲基產生S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)；最后，SAH被SAH水解酶水解為Hcy[8]。此代謝過程中產生的SAM是一種重要的甲基供體，在許多生物分子(如DNA、RNA、蛋白質、脂質等)的代謝過程中提供甲基[9]。

1.2Hcy的分解 Hcy在體內主要通過2種途徑轉化：再甲基化途徑和轉硫途徑，其中，再甲基化途徑又以是否需葉酸參與分為葉酸依賴性和非葉酸依賴性2種方式[7]。在葉酸依賴性再甲基化途徑中，Hcy與5-甲基四氫葉酸(5-MTHF)在甲硫氨酸合酶(MS)的催化下產生Met和四氫葉酸(JHF)，JHF可進一步轉化為亞甲基四氫葉酸，最后經亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)催化生成甲基四氫葉酸，其可用于第2個Hcy分子的再甲基化[10]。此途徑將葉酸循環和Hcy再甲基化聯系起來。而在非葉酸依賴性再甲基化途徑中，甲基由甜菜堿提供，Hcy在甜菜堿-Hcy-甲基轉移酶(BHMT)的作用下轉化為Met[11]。

另一方面，Hcy還可經轉硫途徑代謝，主要存在于肝臟、腎臟、小腸和胰腺中[9]。Hcy通過胱硫醚-β-合酶(CBS)與絲氨酸縮合為胱硫醚，進一步通過胱硫醚-γ-裂解酶(CGL)分解為半胱氨酸和α-酮丁酸，從而在體內參與丙酰輔酶A、谷胱甘肽、牛磺酸等其他物質的代謝[12]。上述代謝過程中，維生素B6(VB6)及維生素B12(VB12)作為關鍵酶的輔助因子起到重要作用[13]，故關鍵酶基因缺陷和(或)B族維生素攝入不足將會對Hcy代謝產生較大影響，致使Hcy血漿濃度異常。Hcy代謝途徑見圖1。

注：DMG為二甲基甘氨酸。圖1 Hcy的代謝途徑

2 Hcy水平的影響因素

通常所說的Hcy指血漿中所有Hcy形式的集合，主要以4種形式存在：70%～80% 與血漿蛋白(主要是白蛋白)以二硫鍵結合，20%～30%與自身結合形成同型半胱氨酸二聚體或與其他硫醇結合形成同型半胱氨酸混合二硫化物，約1%以游離硫醇形式游離存在于血漿中[10]。在健康人群中Hcy水平一般在5～15 μmol/L，當Hcy水平超過15 μmol/L時被定義為高同型半胱氨酸血癥(HHcy)[14]。根據空腹Hcy 濃度，HHcy可分為輕度 (15～30 μmol/L)、中度 (30～100 μmol/L) 和重度 (>100 μmol/L)[7]。影響Hcy水平的因素較多，主要可歸為以下幾類。

2.1遺傳缺陷 Hcy代謝過程中相關酶的遺傳缺陷與Hcy水平直接相關。例如，MTHFR和MS是Hcy再甲基化過程中的關鍵酶，MTHFR C677T位點基因由C向T突變、MS A2756G 位點由A向G突變均可造成相應酶活性降低，進而影響血漿Hcy水平[15]。另外，轉硫途徑中CBS和CGL的缺陷也是HHcy的重要原因[16]。

2.2輔助因子缺乏 從Hcy復雜的代謝過程得知，多種維生素(如VB6、VB12、葉酸)在其中作為輔助因子發揮了重要作用[10]，攝入減少、吸收障礙、利用不良等影響B族維生素水平的因素均可能導致HHcy的發生。

2.3年齡與性別 Hcy隨年齡的增加而增加，可能與年齡依賴性酶代謝減少、維生素攝入缺乏、腎功能下降等有關[17]。男性血漿Hcy水平高于女性，雌激素水平、肌肉質量、轉硫代謝強度的不同也許可以解釋血漿Hcy水平的性別差異[18]。

2.4疾病與藥物 腎功能下降、甲狀腺功能減退、惡性貧血、乳腺及卵巢惡性腫瘤等疾病狀態會對Hcy水平產生影響；此外，二甲雙胍、氨甲蝶呤、抗癲癇藥、煙酸及貝特衍生物等藥物也可能導致Hcy水平異常[5]。

2.5環境與生活方式 有研究表明，環境污染可能會增加Hcy水平，這可能與空氣污染物(如PM2.5)影響Hcy代謝相關酶、產生活性氧并增加氧化應激、耗竭甲基等機制有關[19]。飲食習慣、吸煙、飲酒等可能通過影響B族維生素吸收而影響Hcy水平。

3 Hcy與T2DM

T2DM是一種慢性代謝性疾病，既往大量觀察性研究發現Hcy是T2DM的危險因素。HOOGEVEEN等[20]的研究指出，Hcy水平升高與T2DM密切相關，是T2DM人群5年生存率的獨立影響因素。胰島素抵抗與T2DM密切相關，是其主要病因之一。有學者研究表明，Hcy通過誘導內質網應激，激活應激活化蛋白激酶以促進巨噬細胞浸潤來抑制脂肪組織中的胰島素敏感性，對T2DM患者的胰島素抵抗有不可忽視的作用[21]。近期一項研究顯示，Hcy通過對促胰島素受體的修飾作用阻礙其進一步裂解，導致胰島素抵抗的發生[22]。這些研究均為Hcy水平與胰島素抵抗之間的聯系提供了解釋。除此之外，胰島功能受損是T2DM的另一個重要原因。YUAN等[23]的研究顯示，胰島β細胞的分泌功能與Hcy水平之間存在顯著的獨立關聯，隨著Hcy水平的升高，胰腺β細胞功能受損越嚴重。

然而，也有研究結果表明了不同的觀點。一項針對507例T2DM患者和1 614例非糖尿病患者的觀察性研究指出，與非糖尿病患者相比，T2DM患者Hcy水平更高，考慮是與糖尿病相關的不良風險有關，而非糖尿病本身[24]。KUMAR等[25]的研究結果顯示，沒有任何證據顯示Hcy與空腹胰島素、空腹葡萄糖或T2DM之間存在因果關系。YU等[26]采用logistic回歸模型探討Hcy水平與T2DM的相關性，發現在調整潛在混雜因素后，Hcy水平和T2DM患病風險成反比，且Hcy水平隨著糖尿病持續時間延長而降低。但該研究是基于中國湖北省老年人群進行調查，不能代表其他年齡段人群及其他地區患者，且該研究沒有考慮葉酸基線值和葉酸攝入量的相關信息，不排除葉酸對Hcy水平的影響成為混雜因素。

有關Hcy和T2DM的關系目前尚不明確，且現有的研究大多為橫斷面調查，不能說明因果關系，未來還需要更多前瞻性、多中心、大樣本研究進行探索。

4 Hcy與DKD

尿白蛋白是診斷DKD的重要參考，由于24 h尿蛋白的標本搜集存在諸多不便和干擾因素，目前推薦使用隨機尿中尿白蛋白/肌酐比值(UACR)作為DKD的主要評價指標[2]。UACR<30 mg/g為正常，UACR 在30～299 mg/g稱為微量尿白蛋白，UACR≥300 mg/g為大量尿白蛋白。雖然尿白蛋白的排泄受多種因素影響，如運動、感染、發熱、血糖或血壓過高、酮癥酸中毒等，目前仍認為UACR檢測值得采用，尤其是那些收集24 h尿液有困難者[3]。

近年來，許多學者的研究結果指向了Hcy水平同白蛋白尿之間的密切聯系，提示Hcy在DKD發生或發展過程中的重要作用。一項橫斷面調查顯示，在T2DM中，Hcy水平高的人群，UACR水平也高，間接反映腎功能可能受到損害[27]。這和MARTI等[28]獲得的結論一致，該研究指出Hcy水平與UACR之間的關聯獨立于腎小球濾過率，提示Hcy可能是腎損傷的獨立危險因素，并且符合Hcy作為潛在動脈粥樣硬化因子和心血管危險因素的作用。Hoorn研究中指出，T2DM患者的Hcy水平每增加5 μmol/L，出現微量白蛋白尿的風險增加約30%，這是第一個發現Hcy水平變化早于微量白蛋白尿出現的研究[29]。MA等[30]通過孟德爾隨機化分析，得出中國人群中Hcy水平升高和DKD有因果關系的結論。但該研究僅以MTHFR C677T基因多態性作為評估Hcy水平的獨立決定因素，忽略了基礎腎功能、B族維生素、遺傳缺陷等其他重要因素的干擾。

然而，Hcy水平與UACR的變量關系很大程度上取決于基礎腎功能情況，而Hcy本身是否能影響尿白蛋白排泄仍有待考究[31]。這與LOOKER等[17]的觀點一致，該研究顯示白蛋白尿的發生與Hcy水平相關，在控制年齡、性別和糖尿病病程時，這種關系差異仍然具有統計學意義，但在控制基線腎功能時則不然，此結果使Hcy作為DKD預測因子這一觀點受到質疑。也有研究表明，Hcy是DKD患者腎功能受損的結果而非其預測因子，健康的腎臟具有過濾、重吸收和代謝Hcy的能力，腎功能損害導致了Hcy水平升高[32]。

Hcy在腎臟疾病中出現的根本原因尚不清楚，但似乎涉及Hcy腎內清除率降低，這可能歸因于有功能的腎單位減少[33]。Hcy和DKD的關系目前說法仍未統一，相關具體機制尚未明確，后續相關研究需要考慮其他因素特別是腎功能對Hcy水平的影響。

5 降低Hcy對DKD的影響

5.1B族維生素可降低Hcy水平 B族維生素(葉酸、VB6、VB12)作為不可或缺的輔助因子參與Hcy的代謝，有證據表明，葉酸的缺乏可引起Hcy水平升高，補充葉酸及其他維生素B對于降低Hcy水平有顯著效果[34]。一項針對T2DM患者的為期8周的雙盲隨機對照試驗結果顯示，葉酸補充組(5 mg/d)患者的Hcy水平顯著降低，而安慰劑組沒有發生顯著變化[35]。這與趙弋于等[36]的試驗結論相同，后者在每天補充5 mg葉酸的基礎上增加了1.5 mg的VB12。此外，一項包含30項隨機對照研究的薈萃分析發現，補充葉酸使Hcy水平明顯降低，凈變化范圍為-1.5～-26.0 μmol/L[37]。葉酸對Hcy代謝的影響及對Hcy誘導的神經毒性保護作用可能和葉酸受體有關[38]。

5.2補充B族維生素對DKD的影響 基于Hcy水平對DKD發生及發展有潛在影響這一假設，有學者提出，通過補充葉酸、VB12等B族維生素降低Hcy水平，從而減輕其對T2DM及并發癥的影響、延緩腎臟疾病的進展[39]。來自中國卒中一級預防試驗(CSPPT)腎臟子研究的分析結果顯示，在基線時患有糖尿病的受試者中，添加葉酸治療組發生微量白蛋白尿的風險更低[40]。羅惠辛等[41]選取了40例DKD患者隨機分為2組，在常規胰島素治療的基礎上，對試驗組予以補充葉酸及VB12，發現試驗組的一氧化氮及超氧化物歧化酶升高的幅度較對照組明顯，推測葉酸和VB12可以降低DKD患者體內的氧化應激水平，這可能是治療腎臟病變的有效措施。也有薈萃分析結果指出，單獨補充葉酸或聯合其他B族維生素對維持T2DM患者血糖穩定性和改善胰島素抵抗是有利的，但沒有足夠證據表明上述措施對于改善空腹血糖情況及糖尿病最終結局有效[42]。

盡管B族維生素補充劑是降低Hcy水平廉價且有效的療法，但仍有研究并未找到其對于糖尿病或者腎臟疾病有效的證據。SCHNEIDER等[43]開展了一項雙盲、隨機、對照研究，該研究結果表明，補充葉酸并不能降低氧化應激對腎臟和全身血管張力的不利影響，這與先前的研究結果形成鮮明對比。另一項研究結果顯示，在DKD中，與安慰劑相比，高劑量的B族維生素導致腎小球濾過率降低幅度更大并且具有更高的心肌梗死率和卒中率[44]。一種可能的解釋：降低Hcy水平的保護作用被高劑量B族維生素相關毒性所抵消，后續研究有必要尋找替代B族維生素的策略來降低Hcy水平。這或許可以解釋為什么 B族維生素在二級預防臨床試驗中通常不能減少血管事件的發生。

由于在不同研究中，受試人群的數量及種族、B族維生素基線狀態、維生素補充劑量、終點事件評估指標等不同，導致降低Hcy水平對糖尿病及其腎臟病變的結局有較大區別。未來需要更多縱向、隨機、對照、標準化的研究，也可尋找其他降低Hcy水平的替代策略以減輕B族維生素基線狀態對臨床試驗的影響。

6 展 望

大量文獻表明，Hcy與T2DM及DKD有密切聯系，但相關機制還缺乏足夠的循證醫學證據。同時，Hcy究竟是作為獨立危險因素，還是疾病狀態的生物標志物，這一問題尚未得到統一回答。此外，葉酸、VB12等其他B族維生素對DKD的干預研究結論并不相同，降低Hcy對于DKD的作用仍存有爭議。盡管如此，Hcy作為非傳統的生物標志物，仍有較大的研究價值，特別是對于膳食結構中缺乏葉酸的中國人，有必要改善高Hcy血癥帶來的不良影響。綜上所述，有關Hcy在DKD中的作用有待進一步深入研究。