硫腺苷同型半胱氨酸——可能是一種新的腦血管疾病危險因素

曹 月，常明秀，王 銳 綜述，陳立杰 審校

目前，腦血管疾病是全球患病率和致死、致殘率都較高的疾病之一，美國因腦血管疾病死亡的患者占所有死亡患者的41.4%，而動脈粥樣硬化是該類疾病的重要病理基礎(chǔ)，但其具體作用機制不清。前期大量研究認為血同型半胱氨酸水平(Homocysteine，Hcy)升高可以引起血管平滑肌細胞(Vascular Smooth Muscle Cells，VSMCs)增殖，而它的移行和增殖是動脈粥樣硬化(atherosclerosis，AS)形成的中心環(huán)節(jié)之一，因此人們廣泛認為同型半胱氨酸是腦血管疾病的獨立危險因子［1］。但最新有研究指出，高蛋氨酸(methionnine，Met)膳食引起的血管損傷或血管動脈粥樣硬化病變與血漿中高Hcy 水平并無直接關(guān)系，既往的研究逐漸面臨挑戰(zhàn)。

1 腦血管疾病危險因素

腦血管疾病的發(fā)生是多種因素共同作用的結(jié)果，其中主要的危險因素包括性別、年齡、種族等不可控危險因素，同時還有吸煙、飲酒、高血壓、高血脂、糖尿病、心臟病以及近年來一直被認為是腦血管疾病發(fā)生獨立危險因素的高同型半胱氨酸血癥等可控危險因素［2］。其中高同型半胱氨酸血癥近年來被認為是較重要的獨立危險因素。多項動物研究也發(fā)現(xiàn)飲食誘導(dǎo)的高Hcy 血癥可以引起血管損傷，故許多學(xué)者積極探索其致病機理及作用方式，以期為未來疾病的治療提供科學(xué)的治療方案。

自從1969 年McCully 第一次提出了Hcy 水平的升高可以引起腦血管疾病發(fā)生的假設(shè)以來，血漿同型半胱氨酸與腦血管疾病的相關(guān)關(guān)系就成了學(xué)者們研究的重點。目前提出的幾個關(guān)于高同型半胱氨酸血癥誘發(fā)腦血管疾病發(fā)生的主要生物學(xué)機制為:直接引起血管內(nèi)皮細胞［3］或者血管平滑肌細胞損傷［4，5］，膽固醇和甘油三酯生物合成調(diào)節(jié)功能異常［6］，抑制NO 合成［7］，引起血管彈性組織損傷以及單核細胞活化［8］，增加結(jié)締組織的表達［9］等。由于血管平滑肌細胞增殖是動脈粥樣硬化的標(biāo)志，所以早期的研究主要集中在Hcy 對于血管平滑肌細胞的作用上，認為升高的血漿Hcy 可以通過誘導(dǎo)血管平滑肌細胞的增殖，促進動脈粥樣硬化的形成［4］。還有研究稱胱硫醚β 合成酶(cystathionine β-synthase，CBS)缺陷可促進Hcy 轉(zhuǎn)變?yōu)殡琢蛎?，形成高Hcy 血癥［10］，最終引起神經(jīng)系統(tǒng)異常、早期動脈粥樣硬化改變，繼而引起內(nèi)皮細胞損傷以及促進血栓的形成等。另外一些研究認為Hcy 水平的增高還可以增加cyclin A 基因的表達，這是因為Hcy 可以通過結(jié)合ATF/cyclin AMP 反應(yīng)性化學(xué)結(jié)合位點激活cyclin A 基因，誘導(dǎo)特定基因改變進而改變基因甲基化狀態(tài)。此外，Hcy 濃度的改變會影響甲硫氨酸循環(huán)，而甲硫氨酸循環(huán)中一個甲基化反應(yīng)還可以誘導(dǎo)一氧化氮合酶抑制劑非對稱二甲基精氨酸(ADMA)的形成，進而會抑制NO 的合成［7］，但是Hcy 致血管疾病發(fā)生的明確機制尚待進一步研究。

2 硫腺苷同型半胱氨酸(S-Adenosyl-L-homocysteine，SAH)可能是腦血管疾病新的危險因素

早期通過測定Hcy，人們認為Hcy 是腦血管疾病的獨立危險因素，但是隨著研究的深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)血漿Hcy 的前體物質(zhì)SAH 可能才是血管疾病的真正元兇，Hcy 可能只是SAH 反應(yīng)中的一個伴隨現(xiàn)象［11］。Loehrer 等人第一次提出，與對照組相比，終末期腎衰患者血漿SAH 水平升高約44 倍，但是血漿Hcy 水平僅僅升高約5 倍。2001 年的一項研究報道中指出，與對照組比較，CVD 患者的血漿SAH 水平明顯升高，但是血漿Hcy 水平并未見明顯差異［12］，因此人們逐漸對Hcy 是腦血管疾病的獨立危險因素提出了質(zhì)疑，然而這并不足以說明血漿Hcy 水平?jīng)]有測量意義，由于該項研究的樣本太少，也同樣不能說明任何其他具有Hcy 水平輕度增高的患者具有更大的危險性。

雖然Hcy 與SAH 以及硫腺苷蛋氨酸(S-adenosyl-L-methionine，SAM)/SAH 比率明顯相關(guān)，但是有研究顯示補充葉酸、維生素B6、維生素B12雖能使血漿中Hcy 維持在正常水平或者有所下降，但不能改善血管損傷，甚至血管損傷比血漿同型半胱氨酸升高的更為嚴重［11，13］，Balligand 也指出維生素B 族混合物可以減少血漿同型半胱氨酸水平，但是不能提高內(nèi)皮細胞的功能，通常也不能減輕氧化應(yīng)激損傷。相反，供給含L-精氨酸的飲食則不能減少血漿同型半胱氨酸水平，但是可以提高內(nèi)皮細胞的功能、減輕氧化應(yīng)激損傷。所以高Hcy 致血管疾病的發(fā)生可能并不是其直接作用所致，而是由SAH 的蓄積和DNA 低甲基化介導(dǎo)的［14］。同時有研究認為Hcy 水平的增高具有致血管平滑肌細胞有絲分裂的作用［15，16］:雖然一定濃度的Hcy 促進血管平滑肌細胞增殖，而當(dāng)Hcy 濃度過高時，會造成血管平滑肌細胞損傷，使得血管平滑肌細胞反而減少［17］，這就表明Hcy 濃度增高與細胞增殖并不呈量效關(guān)系，因此，我們認為細胞內(nèi)的SAH 水平可能才是血管損傷的真正元兇。

3 SAH 與DNA 甲基化

3.1 DNA 甲基化 DNA 甲基化是在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA 的CG 兩個核苷酸的胞嘧啶被選擇性的添加了甲基基團的一種化學(xué)修飾作用，從而引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、DNA 構(gòu)象、DNA 穩(wěn)定性及DNA 與蛋白質(zhì)相互作用方式的改變。雖然DNA 甲基化未改變核苷酸順序及其組成，但是可在轉(zhuǎn)錄水平，特別是轉(zhuǎn)錄起始階段調(diào)控基因的表達［18］，從而發(fā)揮基因調(diào)控作用。此前的多項研究認為DNA 甲基化水平與腫瘤性疾病有明顯的相關(guān)性，但是近年來研究顯示腦血管疾病的發(fā)生與DNA 甲基化水平的改變也有密不可分的關(guān)系。

3.2 DNA 甲基化與動脈粥樣硬化 腦血管疾病的發(fā)病機制與多種因素相關(guān)，動脈粥樣硬化導(dǎo)致血管損傷是其中主要機制之一。此前人們一直在研究動脈粥樣硬化性疾病致血管損傷的致病機理及傳導(dǎo)通路，但是隨著后基因時代的到來以及基因測序的開展，基因組DNA 的全面低甲基化與特定基因的高甲基化改變被認為與動脈粥樣硬化發(fā)生有關(guān)。Hiltunen 等［19］在人動脈粥樣硬化斑塊、載脂蛋白-E 基因敲除鼠動脈粥硬化斑塊以及新西蘭兔新生內(nèi)膜中相繼發(fā)現(xiàn)，組織基因組DNA 甲基化均呈現(xiàn)降低改變，這種變化可導(dǎo)致平滑肌細胞增生，促進動脈粥樣硬化病變的發(fā)生，而某些特定基因，如雌激素受體基因ER-α、基質(zhì)金屬蛋白酶基因等的高甲基化改變也被認為與動脈粥樣硬化相關(guān)。

3.3 SAH 是更敏感的甲基化指標(biāo) SAH 是體內(nèi)甲硫氨酸循環(huán)中Hcy 的前體物質(zhì)(見圖1)，此反應(yīng)是由硫腺苷同型半胱氨酸水解酶催化的可逆反應(yīng)，且在此平衡反應(yīng)中，Hcy 逆向轉(zhuǎn)化為SAH 的反應(yīng)占優(yōu)勢，只有在Hcy 參與其他代謝使其含量減少時，SAH 轉(zhuǎn)化為Hcy 反應(yīng)才占主導(dǎo)［20］。機體細胞內(nèi)大約有50 個反應(yīng)都有甲基轉(zhuǎn)化過程參與，SAH 是SAM 在甲基轉(zhuǎn)移酶作用下，將甲基轉(zhuǎn)移至另一物質(zhì)(DNA、RNA 及蛋白質(zhì)等生物大分子)后的代謝產(chǎn)物，因此其濃度水平可以反應(yīng)機體細胞甲基化水平。與此同時，SAH 還可以作為DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的強力抑制劑，起到反饋抑制的作用而干擾細胞甲基化。雖然SAM 是體內(nèi)甲基化反應(yīng)的直接供體，但由于以往研究中SAM/SAH 比率下降被看做是細胞甲基化水平下降的標(biāo)志［21］，有實驗顯示血漿和淋巴細胞的SAM/SAH比率明顯相關(guān)［22］，所以血漿這個比率可以預(yù)測細胞甲基化水平，同時其他的研究結(jié)果支持DNA 甲基化與Hcy、SAH 水平呈負相關(guān)，而與SAM/SAH 比率不相關(guān)［14］。單獨SAM 下降反應(yīng)細胞甲基化不敏感，而SAH 水平增高或者同時伴有SAM 下降則與DNA 甲基化相關(guān)，所以SAH 與細胞甲基化水平有更大的相關(guān)性［23］。實際上與SAM 相比，SAH 與甲基轉(zhuǎn)移酶有更高的親合性［24］，其對轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)有更大的主動性和決定性，SAH 的濃度改變會引起機體甲硫氨酸循環(huán)中SAM水平的改變，致其含量的減少，從而引起低甲基化反應(yīng)。因此，綜上所述，我們有理由相信SAH 是甲基化的一個更為敏感的因素，與腦血管疾病具有更大的相關(guān)性。

圖1 甲硫氨酸循環(huán)

4 總結(jié)

與血漿Hcy 水平相比，體內(nèi)甲硫氨酸循環(huán)的中間代謝產(chǎn)物SAH 水平近年來被認為是腦血管疾病更敏感的危險因素指標(biāo)，其可能是通過干擾基因的甲基化水平，引起整體基因低甲基化或者個別基因高甲基化，進而使基因表達出現(xiàn)異常而誘發(fā)腦血管疾病發(fā)生。但是由于血漿SAH 濃度甚微，且其測定方法復(fù)雜，進行大規(guī)模血漿中SAH 的測定具有一定難度，故近年關(guān)于SAH 與腦血管疾病的直接關(guān)聯(lián)性研究仍較少，我們期待未來有更加成熟的實驗方法及更大規(guī)模的臨床實驗深入研究。

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