同型半胱氨酸與缺血性腦卒中的相關(guān)性研究Correlation study between homocysteine and cerebral infarction

王瑋瑤，楊淑艷，趙東海，韓 磊，齊 玲*，孫文萍* (.吉林醫(yī)藥學(xué)院病理教研室，吉林 吉林 303；.北華大學(xué)附屬醫(yī)院，吉林 吉林 30)

缺血性腦卒中又稱腦梗塞，是腦卒中的一種，是臨床常見病和多發(fā)病，其高發(fā)病率和高致殘率已嚴重危害人類健康和生命安全，給患者帶來極大痛苦，也給家庭及社會帶來沉重的負擔。我國是世界上腦卒中高發(fā)國家之一，每年新發(fā)的腦卒中病例超過200萬例，腦卒中的防治已成為我國衛(wèi)生醫(yī)療工作中的一項重要課題。有數(shù)據(jù)表明，我國東北地區(qū)腦卒中的發(fā)病率和死亡率位居全國之首[1]。因此，在東北地區(qū)研究腦卒中的病因、預(yù)防和治療，將更具有意義和代表性。

近30年來，眾多的研究學(xué)者通過對腦卒中的不斷研究和探索，發(fā)現(xiàn)除高血壓、糖尿病、心臟疾病、吸煙及飲酒等傳統(tǒng)病因外，還有一個不容忽視的腦梗塞高風(fēng)險因素——同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)[2]。喻莉等人通過臨床病例收集發(fā)現(xiàn)，腦卒中患者血漿中的Hcy水平顯著高于非卒中組，血漿Hcy水平與腦梗死患者的年齡、梗死體積、腦功能缺損程度及發(fā)病情況有關(guān)[3]。因此，對Hcy的進一步研究可為腦卒中的研究提供有力的依據(jù)。

1 同型半胱氨酸的生物代謝

Hcy又稱高半胱氨酸，近年來，大量研究證明，Hcy水平增高引起的血管內(nèi)皮細胞受損、血管平滑肌細胞增殖、脂質(zhì)過氧化和血液凝固性增高等病理生理變化均可導(dǎo)致動脈粥樣硬化性腦梗死的發(fā)生和復(fù)發(fā)[4-7]。同型半胱氨酸是一種含硫氨基酸，是由體內(nèi)重要氨基酸蛋氨酸轉(zhuǎn)化來的，是蛋氨酸代謝途徑中形成的一種中間產(chǎn)物。蛋氨酸主要存在于肉類、乳制品中，人們每天都會攝入一定量的蛋氨酸。蛋氨酸在體內(nèi)的代謝主要有3個途徑：1)體內(nèi)的Hcy以B族維生素為輔酶，由N5-甲基四氫葉酸(N5-methyltetrahydrofolic acid)為甲基供體，發(fā)生甲基化形成蛋氨酸；或者在肝細胞內(nèi)由甜菜堿提供甲基，在甜菜堿-同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶作用下合成為蛋氨酸[8]。這是蛋氨酸的循環(huán)過程。2)在胱硫醚β合成酶(cystathionine-β-synthase，CBS)催化、維生素B為輔酶的作用下，與絲氨酸發(fā)生縮合反應(yīng)生成胱硫醚，繼而經(jīng)γ-胱硫醚酶催化生成半胱氨酸。3)直接釋放入細胞外基質(zhì)內(nèi)。

2 引起同型半胱氨酸水平增高的原因

2.1 遺傳因素

1988年，Kang等人報道一種亞甲基四氧葉酸還原酶(5,10-methylenete-trahydofolate reductase,MTHFR)突變，基因在667位點由堿基T置換成了堿基C，其編碼的丙氨酸被纈氨酸所代替時產(chǎn)生的MTHFR活性降低50%,且不耐熱，致使血漿同型半胱氨酸水平升高[9-10]。進一步分析發(fā)現(xiàn)，MTHFR突變C677T是導(dǎo)致MTHFR基因缺陷的最常見的原因，分為CC(野生型)、CT(雜合型)、TT(純合型)突變，其中純合型突變則對該酶的活性影響最大[11]。

CBS是轉(zhuǎn)硫途徑代謝中的關(guān)鍵酶，機體產(chǎn)生的同型半胱氨酸大部分經(jīng)此途徑轉(zhuǎn)化為半胱氨酸和α-酮丁酸[12]。目前，CBS基因突變有100個以上，其中有兩個與腦卒中和冠心病有關(guān)，位于307密碼子的G919A和位于278密碼子的T833C最為常見，前者編碼的甘氨酸代替了絲氨酸，后者是異亮氨酸代替了蘇氨酸[13]。二者的突變也可使血漿中同型半胱氨酸代謝紊亂[14]。

2.2 營養(yǎng)狀況的影響

維生素B6、維生素B12、葉酸是同型半胱氨酸代謝的輔酶，當體內(nèi)維生素及葉酸缺乏時，也可引起同型半胱氨酸在體內(nèi)堆積。正常人體血漿內(nèi)葉酸水平為11.3～36.3 μmol/L，當血漿內(nèi)葉酸水平低于10 μmol/L時，同型半胱氨酸會微量升高。鈷胺素的代謝異?？山档偷鞍彼岷铣擅傅幕钚赃M而導(dǎo)致高同型半胱氨酸血癥，而維生素B12是氰鈷胺素輔酶的組成部分，因此，維生素B12也是影響血中同型半胱氨酸值的因素。通過對8項標準隨機化臨床研究進行的分析顯示，補充葉酸和維生素B12，可以降低18%的腦卒中事件的發(fā)生，當血漿Hcy水平降低幅度大于20%時，這一效應(yīng)更為突出[15]。

2.3 其他原因

年齡、疾病、藥物以及吸煙、酗酒、過食脂肪和過大的精神壓力等不良生活習(xí)慣均可以影響Hcy的水平。腎臟是排出Hcy的主要器官，Hcy通過腎臟的濾出量主要取決于腎血流量，當腎組織破壞或腎功能受損時，Hcy的代謝和清除隨著腎功能減退而進行性下降。同時代謝酶CBS和MTHMR廣泛分布于全身，但在腎臟活性最高，因此慢性腎臟疾病患者會因為腎小球硬化、腎間質(zhì)纖維化及腎小管萎縮導(dǎo)致這兩種代謝酶缺乏繼而引起Hcy升高[16]。另外,如Ⅱ型糖尿病、甲狀腺功能低下、惡性貧血、某些癌癥、急性淋巴細胞性白血病等的患者，Hcy水平均可升高。血漿Hcy還受某些藥物影響，如抗癲癇藥、避孕藥、利尿劑等，也可使Hcy水平升高。Hcy水平也可隨年齡增長而升高。而男性Hcy水平高于女性的原因可能與雄性激素水平下降肌酐濃度升高及骨骼肌發(fā)達有關(guān)[17]。

3 同型半胱氨酸與動脈硬化

動脈硬化(arteriosclerosis，AS)是動脈的一種非炎癥性病變，可使動脈管壁增厚、變硬，失去彈性、管腔狹小，是缺血性腦血管病的首要原因。動脈硬化是隨著年齡增長而出現(xiàn)的血管疾病，發(fā)病率男性較女性高。近年來本病在我國逐漸增多，成為老年人死亡主要原因之一。引起動脈硬化的原因中最重要的是高血壓、高血脂癥、抽煙三大危險因子。其他諸如肥胖、糖尿病、運動不足、緊張狀態(tài)、高齡、家族病史、脾氣暴躁等也會引起動脈硬化。近年來，Hcy被認為是引起動脈硬化的一個獨立因素，在人群中的發(fā)生率可達5%～7%[18]，而內(nèi)皮的損傷是始動動脈硬化的危險因素[19]。

3.1 同型半胱氨酸與內(nèi)皮損傷

完整的血管內(nèi)皮可以分泌許多血管活性物質(zhì)，既保證了血液潛在的可凝性，又保證了血液的流體狀態(tài)。當血管內(nèi)皮受損時，內(nèi)皮細胞的功能和形態(tài)就會出現(xiàn)一系列的變化，有助于動脈硬化和血栓的形成。Hansrani等[4]用高Hcy飲食飼養(yǎng)小鼠10周后，通過測量主動脈環(huán)對去氧腎上腺素的收縮反應(yīng)和對乙酰膽堿硝普鈉的舒張反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細胞對內(nèi)皮依賴性的血管舒張機能明顯受損，進一步研究推測其機制可能為Hcy在自身氧化過程中產(chǎn)生的超氧化物陰離子過氧化氫及羥基等活性氧物質(zhì)與一氧化氮(NO)反應(yīng)，加速了NO的氧化失活，從而降低NO的生物利用度[20]。

3.2 同型半胱氨酸與平滑肌細胞

Tsai等[22]用與臨床相應(yīng)的高劑量Hcy作用于離體培養(yǎng)的平滑肌細胞，結(jié)果顯示Hcy可明顯促進DNA的合成，最大限度可達4.5倍，同時還可以促進細胞周期蛋白cyclinA及cyclinD mRNA的表達，使細胞由靜止期進入分裂期,從而促進平滑肌細胞的增殖。

3.3 同型半胱氨酸與凝血功能紊亂

正常狀態(tài)下，完整的內(nèi)皮細胞的抗凝和促凝兩種特性維持著動態(tài)平衡，但當Hcy水平升高時，這種動態(tài)平衡便會被破壞。Hcy可增加凝血因子Ⅴ的活性[23],0.3～0.6 mmol/L的Hcy就可以提高組織因子的轉(zhuǎn)錄及其活性[24]。Rodgers等[25]通過研究發(fā)現(xiàn)Hcy水平在0.6～1.25 mmol/L之間時，人及牛內(nèi)皮細胞活性蛋白C明顯下降，他們認為同型半胱氨酸可以競爭性的與凝血酶調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，從而導(dǎo)致凝血酶與凝血酶調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合減少。Harpel等[26]發(fā)現(xiàn)8 μmol/L的Hcy可以加強血清脂蛋白(a)[Lp(a)]、與纖維蛋白的結(jié)合，而Lp(a)與纖維蛋白結(jié)合后，抑制了纖維蛋白溶解酶原與纖維蛋白的結(jié)合，從而降低了纖溶酶原的活性。當內(nèi)皮細胞受損后，血小板與內(nèi)皮下膠原結(jié)合，促進血小板在局部凝集。

3.4 同型半胱氨酸與血脂代謝

Hcy在血液中氧化時可產(chǎn)生大量氧自由基,這些自由基作用于肝細胞，將細胞膜上不飽和脂肪酸氧化成脂質(zhì)過氧化物,使肝功能受損,進而影響肝細胞脂質(zhì)代謝[27-28];同時Hcy在血漿中的自我氧化,形成了半胱氨酸混合二硫物與低密度脂蛋白(LDL)聚集[29],能加強LDL的氧化,且修飾LDL并通過特異性受體被單核巨噬細胞攝取,使細胞內(nèi)膽固醇顯著升高。而LDL修飾以后形成的氧化LDL可以直接損傷血管內(nèi)皮細胞,使內(nèi)皮功能下降,增加泡沫細胞的形成,促進動脈粥樣硬化的形成和發(fā)展。

4 同型半胱氨酸與蛋白質(zhì)

以往人們認為，高Hcy血癥通過氧化應(yīng)激、損害血管內(nèi)皮細胞、促進血管平滑肌細胞的增殖等機制引起血管病變。但實際上，體內(nèi)70%～90%的Hcy是以同型半胱氨酸化蛋白質(zhì)(Nepsilon-Hcy-protein)的形式存在，這種形式的Hcy遠大于游離Hcy和同型半胱氨酸硫內(nèi)酯(Homocysteine thiolactone，HTL)的含量。N-Hcy-protein反應(yīng)可能是Hcy致病機制的重要組成部分。

體外實驗證明，Hcy與HTL之間可因酸堿度的變化而相互轉(zhuǎn)化[30]。在體內(nèi)，Hcy對蛋白質(zhì)的共價修飾基本分為兩類：N-同型半胱氨酸化(以同型半胱氨酸硫代內(nèi)酯為代表)和S-同型半胱氨酸化(以Hcy為代表)。當HTL以異構(gòu)肽鍵與蛋白質(zhì)的賴氨酸殘基結(jié)合時即形成Hcy-N-蛋白質(zhì)，這一過程被稱為N-同型半胱氨酸化。在血管內(nèi)皮細胞中N-同型半胱氨酸化除N-同型半胱氨酸化經(jīng)典途徑外還存在另一個途徑，即同型半胱氨酸和NO反應(yīng)形成S-亞硝基-同型半胱氨酸(S-NO-Hcy)，繼而插入到靶蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中完成對蛋白質(zhì)的修飾[31]。這一項研究進一步完善、補充了N-同型半胱氨酸化的理論。

氫原子轉(zhuǎn)移(Homocysteine thiolactone，HAT)理論將N-同型半胱氨酸化對蛋白質(zhì)特性的影響做的進一步的解釋：Hcy作為唯一的潛在致病型生物硫醇類化合物，具有一個重要化學(xué)性質(zhì)與半胱氨酸、谷胱甘肽等相區(qū)別，即Hcy的含硫自由基可以通過HAT奪取臨近α氨基碳上的氫原子，重新在分子內(nèi)形成動力學(xué)更穩(wěn)定的α-氨基碳-中心自由基，這一過程可在中性生理條件下及血漿中進行[32-33]。Hcy的五元環(huán)硫代內(nèi)酯的結(jié)構(gòu)相對于其他硫醇類化合物同型半胱氨酸更容易發(fā)生HAT。Hcy修飾后的蛋白質(zhì)同樣具有含硫自由基，也具有發(fā)生HAT五元環(huán)轉(zhuǎn)移的潛力，提示Hcy-N-蛋白質(zhì)同樣具有形成α-氨基碳-中心自由基的能力，從而改變被修飾蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，引起進一步的蛋白質(zhì)功能改變。

HTL對蛋白質(zhì)的修飾屬于翻譯后修飾。原蛋白質(zhì)的初級結(jié)構(gòu)序列因HTL的加入而被破壞，從而影響了蛋白質(zhì)的空間折疊與構(gòu)象，使被修飾蛋白質(zhì)的產(chǎn)生、分泌、代謝和功能等發(fā)生異常[32]。同型半胱氨酸化蛋白質(zhì)由于結(jié)構(gòu)的改變而被自身識別為異種蛋白，成為自身抗原，引起自身免疫疾病，血管表面同型半胱氨酸化蛋白質(zhì)可被巨噬細胞識別、吞噬，使血管內(nèi)皮細胞發(fā)生損傷；抗N-Hcy-protein抗體和相關(guān)抗原在血管內(nèi)皮表面形成復(fù)合物后，繼續(xù)介導(dǎo)免疫反應(yīng)的發(fā)生，造成血管損傷[34]。如果這種反應(yīng)緩慢、持續(xù)發(fā)生，反復(fù)出現(xiàn)損傷-修復(fù)過程，最終將損傷血管管壁，造成動脈硬化。

5 展 望

近年來，隨著缺血性腦卒中發(fā)病率的逐漸增長和患病人群的年輕化，Hcy日益受到人們的關(guān)注，也成為眾多研究者的熱門研究課題。對于缺血性腦卒中與Hcy關(guān)系的深入研究必將會為缺血性腦卒中的預(yù)防和治療帶來新的希望。

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