同型半胱氨酸與神經(jīng)管畸形發(fā)生關(guān)系的研究進(jìn)展

孫玉國，于素香，王春艷

(承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000)

同型半胱氨酸與神經(jīng)管畸形發(fā)生關(guān)系的研究進(jìn)展

孫玉國，于素香，王春艷△

(承德醫(yī)學(xué)院，河北承德 067000)

同型半胱氨酸;代謝酶;神經(jīng)管畸形

神經(jīng)管畸形(NTDs)是由于在胚胎發(fā)育過程中，神經(jīng)管閉合不全所引起的一組缺陷，包括無腦畸形、腦膨出、脊柱裂、腦脊膨出等,其發(fā)生率高，后果嚴(yán)重。世界范圍內(nèi)神經(jīng)管畸形發(fā)病率為0.05%-0.2%[1]。我國是神經(jīng)管畸形的高發(fā)國家，每年大約有8萬-10萬例神經(jīng)管畸形患兒出生，其中山西省發(fā)生率最高達(dá)1.02%[2]。NTDs是多因素疾病，是由遺傳和環(huán)境因素共同作用而導(dǎo)致的。研究表明,高同型半胱氨酸血癥與神經(jīng)管畸形的發(fā)生密切相關(guān)，已有報(bào)道，NTDs患兒母親血漿同型半胱氨酸濃度明顯升高[3]。同型半胱氨酸(Hcy)是人體必需氨基酸甲硫氨酸的中間代謝產(chǎn)物[3]，Hcy是一種含硫氨基酸，在體內(nèi)經(jīng)蛋氨酸脫甲基化生成。蛋氨酸在腺苷轉(zhuǎn)移酶的催化下，生成S-腺苷蛋氨酸(SAM)，SAM在轉(zhuǎn)甲基酶的催化下，將其分子中的甲基轉(zhuǎn)移，自己演變成S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)，在SAH裂解酶的作用下脫去腺苷，形成Hcy[4]。近年研究還發(fā)現(xiàn)，Hcy代謝障礙與NTDs的發(fā)生密切相關(guān)。

1 Hcy代謝機(jī)制及其與NTDs的關(guān)系

目前研究認(rèn)為，引起Hcy的原因主要有遺傳因素和營養(yǎng)因素，前者主要是指Hcy代謝相關(guān)酶的基因突變或缺陷致相關(guān)酶活性下降，如亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)、MS、CBS，可導(dǎo)致Hcy在體內(nèi)蓄積;后者包括營養(yǎng)因素不平衡，如Vit B6、Vit B12和葉酸的缺乏。另外，Hcy還受吸煙、飲酒、飲食中蛋氨酸含量過高、腎功能、年齡、性別及藥物等因素的影響。Hcy主要通過三條途徑代謝:(1)再甲基化途徑。Hcy在蛋氨酸合成酶(MS)作用下，以Vit B12為輔酶，接受5-甲基四氫葉酸提供的甲基，重新合成蛋氨酸。這一反應(yīng)中的甲基供體(5-甲基四氫葉酸)是由5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶作用于5,10-亞甲基四氫葉酸形成的，其替代途徑局限于肝細(xì)胞內(nèi)，甜菜堿供甲基是在甜菜堿同型半胱氨酸轉(zhuǎn)移酶作用下合成蛋氨酸。(2)轉(zhuǎn)硫化途徑。Hcy在胱硫醚-β-合成酶催化作用下，以Vit B6為輔酶，與絲氨酸縮合成胱硫醚。胱硫醚又在胱硫醚-γ-裂解酶作用下,進(jìn)一步裂解為半胱氨酸和α-酮丁酸。(3)釋放細(xì)胞內(nèi)生成的同型半胱氨酸不斷釋放到細(xì)胞外液，這與細(xì)胞內(nèi)蛋氨酸濃度有關(guān)。然而，Hcy在體內(nèi)的轉(zhuǎn)甲基和轉(zhuǎn)硫基途徑不是獨(dú)立的，而是在一定的調(diào)節(jié)機(jī)制下相互協(xié)調(diào)和相互制約的。如果體內(nèi)這些酶或輔酶活性或濃度下降，均可導(dǎo)致Hcy代謝異常。在懷有NTDs患兒的婦女血中有輕度高Hcy血癥，而孕期母體Hcy濃度輕度升高或蛋氨酸濃度輕度降低，都會干擾胎兒神經(jīng)管的閉合[5-6]。Steerger等[5]發(fā)現(xiàn)，有些生育過NTDs患兒的婦女血漿Hcy濃度在空腹和蛋氨酸負(fù)載后均明顯高于正常對照組，而且部分NTDs畸形兒的羊水中Hcy含量比正常胎兒要高。這些研究結(jié)果提示，母體高Hcy血癥與NTDs的發(fā)生成正相關(guān)，Hcy蓄積可能是NTDs的危險因素之一。有報(bào)道稱，血清蛋氨酸水平低也是NTDs一個危險因素，有可能由于Hcy轉(zhuǎn)化為蛋氨酸發(fā)生障礙，而導(dǎo)致體內(nèi)蛋氨酸相對缺乏，因此，增加蛋氨酸的攝入可能會減少NTDs的發(fā)生[6]。

2 Hcy代謝酶與NTDs的關(guān)系

2.1 亞甲基四氫葉酸還原酶 5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一，它作為一種依賴葉酸的酶，分子量為14500D，主要存在于動物的肝臟中，是同型半胱氨酸重新甲基化為蛋氨酸所需要的關(guān)鍵酶。在5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶的作用下，5,10-亞甲基四氫葉酸被還原成5-甲基四氫葉酸，參與同型半胱氨酸循環(huán)。人類MTHFR基因在1994年由Goyette等人首先克隆成功[7]。MTHFR基因定位于染色體1P36.3上，cDNA全長2.2kb?；虬?1個外顯子和10個內(nèi)含子，外顯子的長度分別為99-252bp，內(nèi)含子的長度分別為192-98lbp。正常的MTHFR活性對于防止Hcy積聚有重要作用。MTHFR基因突變位點(diǎn)不同，對Hcy代謝的影響也不同。目前已發(fā)現(xiàn)MTHFR基因具有多個多態(tài)性位點(diǎn)，研究最多的是高度保守的第677位核苷酸位點(diǎn)，它不易受外界環(huán)境影響而發(fā)生突變，是單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)(SNP)。當(dāng)該位點(diǎn)為胞嘧啶(C)時, 基因密碼子編碼一個丙氨酸(ALA);當(dāng)該位點(diǎn)為胸腺嘧啶(T)時，編碼一個纈氨酸(VAL))。由于這一多態(tài)性不僅影響酶活性，還表現(xiàn)出熱敏感性，即當(dāng)酶在42℃滅活后，殘余活性低于滅活前的30% ，因此稱之為熱敏感性突變[8]。MTHFR基因C677T突變可引起MTHFR酶活性降低，并可導(dǎo)致體內(nèi)同型半胱氨酸濃度升高[9]。Blom等[8]進(jìn)行的Meta分析結(jié)果表明，MTHFR C677T發(fā)生純合子突變的孕婦，其子代發(fā)生神經(jīng)管畸形的概率增加了60%;MTHFR C677T發(fā)生純合子突變的子代患神經(jīng)管畸形的概率增加了90%。MTHFR C677T發(fā)生雜合子突變的孕婦，其子代發(fā)生神經(jīng)管畸形的概率增加了10%;MTHFR C677T發(fā)生雜合子突變的子代患神經(jīng)管畸形的概率增加了30%。因此，MTHFR C677T基因的熱敏感性純合子突變是神經(jīng)管畸形發(fā)生的遺傳易感因素之一。Hanson等[10]對1238人檢測C677T和A1298C的基因多態(tài)性的分布情況，并用高效液相色譜法分別檢測他們空腹和蛋氨酸負(fù)載的血漿Hcy水平，發(fā)現(xiàn)677T/T基因型的人空腹Hcy顯著高于677C/C基因型，尤其是在葉酸水平較低的情況下，但是1298A/C和1298C/C兩組的空腹和蛋氨酸負(fù)載的血漿Hcy水平?jīng)]有區(qū)別，即未發(fā)現(xiàn)A1298C點(diǎn)突變和血漿Hcy水平升高之間有顯著聯(lián)系。因此，MTHFR A1298C突變?nèi)圆荒茏鳛樯窠?jīng)管畸形發(fā)病的危險因素。

2.2 蛋氨酸合酶 蛋氨酸合酶(MS)的主要生化功能是催化同型半胱氨酸復(fù)甲基為甲硫氨酸，蛋氨酸合酶基因在人類中的主要突變以A2756G(D919G)最為常見[11]。Christensen等[12]對MS 2756A→G這一多態(tài)性位點(diǎn)做病例對照研究，病例組包括56名脊柱裂患兒和62名病人母親，對照組為97名無NTDs的兒童及90名正常兒童的母親。病例組與對照組及病人母親組與對照母親組該突變發(fā)生率差異均無顯著性。Ueant-Rodriguez等[13]評 價MTR A2756G和MTHFR C677T多態(tài)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MTR A2756G多態(tài)性在病例和對照之間有差異，認(rèn)為該多態(tài)性可能是增加發(fā)生NTD的原因。表明MS基因這個常見突變位點(diǎn)還不能構(gòu)成NTDs發(fā)生的危險因素。

2.3 胱硫醚-β-合成酶 胱硫醚-β-合成酶是同型半胱氨酸轉(zhuǎn)硫基生成胱硫醚的催化酶，其缺陷常導(dǎo)致體內(nèi)同型半胱氨酸水平的升高。它們的某些位點(diǎn)的基因突變?？蓪?dǎo)致其酶活性的降低，從而引起體內(nèi)Hcy水平升高。T833C和G919A是CBS兩個最常見的基因突變位置，均可引起CBS酶活性的部分喪失[5]。北京醫(yī)科大學(xué)趙如冰等[14]對40名生育過NTDs兒的母親和36名生育過正常兒的母親做了檢測，發(fā)現(xiàn)NTDs組的T833C和G919A純合突變率均分別高于對照組，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;另外，NTDs兒母親組只有3名的T833C和G919A均為純合突變，對照組中也有一名，二者差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，從而提示母親的CBS突變與是否生育NTDs兒無直接關(guān)系。

2.4 甜菜堿同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶 甜菜堿同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶(BHMT)是一種遺傳修飾因子，是體內(nèi)重要的Hcy轉(zhuǎn)甲基代謝酶，在調(diào)控血漿Hcy濃度的過程中扮演了非常重要的角色，能夠直接而有效的降低血漿Hcy。BHMT作為高效的催化Hcy重新甲基化的代謝酶，具有易被吸收入組織細(xì)胞內(nèi)、最適酶活性條件接近機(jī)體內(nèi)環(huán)境、酶促反應(yīng)無需特殊輔助因子參與、體內(nèi)具有天然的酶底物貯庫等生物學(xué)性質(zhì)，其藥用價值很大。Morin等[15]對54例脊柱裂病例、57例脊柱裂病例的母親和93例對照、86例對照母親的加拿大人群進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)G742A的多態(tài)性頻率在病例組和對照組之間并無明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并不能證明BHMT和NTDs有聯(lián)系。國內(nèi)關(guān)于該基因的研究尚未見報(bào)道。

2.5 蛋氨酸合酶還原酶 蛋氨酸合酶還原酶(MTRR)，它的作用是激活依賴維生素B12的蛋氨酸合酶，該酶在同型半胱氨酸甲基化途徑中發(fā)揮重要的作用。在NTDS家系中，它的活性降低可能影響葉酸和維生素B12代謝。Wilson等[16]篩選66A>G多態(tài)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在維生素B12降低時，多態(tài)性有顯著性，他們認(rèn)為維生素B12水平低下是導(dǎo)致神經(jīng)管畸形的危險因素。Gueant-Rodriguez等[17]還評價MTRR A66G和MTHFR C677T多態(tài)性的聯(lián)系，結(jié)論是MTRR的多態(tài)性只有同時檢測到MTHFR為基因型CC時才和NTD的發(fā)生有關(guān)，MTHFR等位基因突變增加發(fā)生NTD的風(fēng)險。Pietrzyk等[18]研究顯示，病例及純合子母親和對照之間有顯著差異，結(jié)論是純合子病例及母親A66G多態(tài)性增加了NTD的發(fā)病機(jī)率。最近，美國的一項(xiàng)大樣本病例對照研究也發(fā)現(xiàn)，孕婦MTRR A66G突變會增加胎兒神經(jīng)管畸形的患病風(fēng)險[19]。因此，MTRR A66G基因突變可能是神經(jīng)管畸形發(fā)生的危險因素。

3 展望

同型半胱氨酸代謝異常與神經(jīng)管畸形的發(fā)生有著密切的關(guān)系。目前，科研人員在研究神經(jīng)管畸形的病因與葉酸及同型半胱氨酸代謝的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)了很多有研究價值的基因，但是僅僅少數(shù)基因被證明與神經(jīng)管畸形發(fā)病相關(guān)。在眾多基因的多態(tài)性研究中，只有MTHFR C677T、MTRR A66G被認(rèn)為可作為神經(jīng)管畸形發(fā)生的危險因素。CBS和MS兩種酶及其基因多態(tài)性與NTD之間的病因關(guān)聯(lián)尚無確鑿證據(jù)。對于NTDs疾病中更多復(fù)雜的病因，仍需廣大科研人員多方位、多角度探究神經(jīng)管畸形的發(fā)病機(jī)理。隨著越來越多的基因及多態(tài)性的研究進(jìn)行，我們可以早期發(fā)現(xiàn)神經(jīng)管畸形，為積極預(yù)防和治療神經(jīng)管畸形提供更多的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

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