葉酸代謝基因多態(tài)性的研究進展

李靜，鄭玲利，蔣婷，邵英，袁明勇

(成都醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院藥學部，成都 610500)

葉酸也叫蝶酰谷氨酸，屬于B族維生素，是人體所需的重要營養(yǎng)素。在體內葉酸以四氫葉酸的形式起作用，并作為一碳單位的供體，參與DNA氧化損傷修復、細胞增殖及組織生長、幫助蛋白質的代謝，并與維生素B12共同促進紅細胞的生成和成熟[1-2]。葉酸代謝通路中有多種酶共同參與葉酸的代謝和轉運，亞甲基四氫葉酸還原酶(methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR)和蛋氨酸合成酶還原酶(methionine synthase reductase，MTRR)為兩個最為關鍵的酶，大量研究表明這些酶基因存在多態(tài)性，引起酶活性的改變，造成葉酸代謝異常，使活性葉酸水平降低及同型半胱氨酸(Hcy)水平升高，血漿Hcy水平升高與神經管畸形、先天性心臟病和 唐氏綜合征等多種出生缺陷的發(fā)生，及妊娠高血壓、復發(fā)性流產等孕期疾病密切相關。且患者對氟尿嘧啶類及甲氨蝶呤等藥物的毒性與敏感性也與MTHFR和MTRR的多態(tài)性密切相關[3-10]。

1 葉酸代謝相關基因

MTRR和MTHFR是葉酸代謝的關鍵酶。MTRR基因位于5P15.2～5P15.3，其編碼序列包含2094個堿基對，其編碼的5-甲基四氫葉酸-同型半胱氨酸甲基轉移酶還原酶，簡稱甲硫氨酸合成酶還原酶。甲硫氨酸合成酶還原酶能夠通過還原型甲基化作用恢復被輔助因子維生素B12氧化而失活的甲硫氨酸合成酶的活性，而甲硫氨酸合成酶催化產生的甲硫氨酸是蛋白質合成和一碳代謝的必需氨基酸。MTRR66A基因是目前研究最多的基因位點，其A→G的轉換導致MTRR編碼的酶活性降低，MTRR66GA和MTRR66G在漢族人中頻率分別為25.7%和6.6%[11-12]。

MTHFR基因位于1號染色體lp36.3位置，有11個外顯子，且具有多態(tài)性。MTHFR在葉酸代謝通路中將5，10-亞甲基四氫葉酸還原為5-亞甲基四氫葉酸，前者為胸腺嘧啶核苷酸合成的原料，參與DNA的合成，后者參與DNA甲基化，為體內主要的甲基供體，也是葉酸代謝循環(huán)的主要形式。MTHFR677位點有3種基因分型，野生型CC，雜合突變型CT，純合突變型TT，MTHFRA1298位點亦有3種基因分型，分別為AA、AC、CC型。該兩處位點的突變都將引起酶活性改變，其中兩個位點雙突變時酶活性降到最低，僅為野生型15%[11-13]。MTHFR677，MTHFR1298在人群中出現雙突變的頻率為1%，也有研究顯示中國人群中，約29%人MTHFR基因為 677TT型[12-15]。

2 葉酸代謝相關基因與疾病

大量研究發(fā)現，MTHFR和MTRR基因突變都會導致其編碼的酶活性改變，從而影響葉酸代謝。葉酸代謝障礙導致危害主要有兩種方式，一種為甲基供體5-MTHF的急劇減少造成一碳單位生成減少，直接影響多種重要物質的合成，從而造成妊娠相關疾病和新生兒缺陷，如神經管畸形、唐氏綜合征、先天性心臟病、唇腭裂等缺陷[16]。另一種為Hcy水平升高，損害血管內皮細胞，導致動脈粥樣硬化，增加妊高癥的發(fā)生風險。Hcy作用于敏感的胚胎神經細胞，引發(fā)先天畸形。研究顯示，MTRR 66GG、66AG基因型與兒童室間隔的缺陷(VSDs)有顯著相關性[3-4，17]。有研究顯示，MTRR A66G 位點突變與胎兒神經管缺陷、胚胎停育、后代發(fā)生先天性心臟病的風險有顯著相關性，當妊娠期婦女MTRR和MTR基因均變異時胎兒發(fā)生先天性心臟病的風險增高，而其突變是否與先兆性流產有關還有待研究，而有關研究顯示，MTRR A66G與男性不育的相關性并不大[15，18-24]。PINAR等[25]研究顯示MTRR A66G與肺癌的發(fā)生有顯著相關性，而其突變體在吸煙患者中出現的頻率在更高。

目前，關于MTHFR C677T基因多態(tài)性與疾病的相關性研究較多，其中包括銀屑病、糖尿病及糖尿病有關的神經病變、急性冠脈綜合征、高血壓、不孕不育、卒中與精神疾病、癌癥等[26-32]。研究較多的是癌癥、心血管疾病與妊娠期婦女的不良妊娠。研究顯示母親MTHFR 677TT純合子突變使出生神經管缺陷嬰兒的風險升高，且妊娠前未服用葉酸的母親生唇腭裂兒的風險更高，攜帶677T等位基因的孕婦比野生型孕婦生育Down綜合征兒的風險增大，胎兒患先天性心臟病的概率較高CC基因型高[16-18]。MURTO等[33]研究顯示MTHFR C677T與女性不孕不育有相關性，而SOLIGO等[34]得出相反的結論，他們的研究結果顯示女性不孕與MTHFR C677T的相關性不大。然而，大量研究顯示MTHFR C677T與男性不育有相關性，且MTHFR 677TT型其不孕不育風險更高，而與MTHFR A1298C無相關性，而MATEUSZ等研究結果顯示男性不育與MTHFR C677T和MTHFR A1298C均無相關性[23-24，35-37]。在癌癥方面，TANG等[32]研究表明攜帶MTHFR 677T等位基的人，患食管鱗癌的風險較大。而對于MTHFR 677T是否與非小細胞肺癌有關則有不同的報告，如ZHU等[38]研究結果顯示MTHFR 677TT基因型為患非小細胞肺癌的高危因素，而FEREZ-RAMIREZ等[31]卻得出相反的結論，他們認為是否攜帶MTHFR 677TT與非小細胞肺癌沒有相關性。大量的研究顯示，攜帶MTHFR 677T等位基因的人，其患高血壓的風險大大增加，且認為這和 Hcy水平的升高相關，研究還顯示攜帶MTHFR 677T等位基因的高血壓患者與患者的早期腎損害有關[6，30，39-40]，但CLARKE等[41]通過 Meta分析顯示，MTHFRC677T基因多態(tài)性與心血管疾病無明顯的相關性。這些相矛盾的研究結果也顯示出MTHFRC677T基因多態(tài)性是否與疾病相關有較大的不確定性，也可能與各研究的區(qū)域、種族、樣本量、篩選標準不一致等因素有關，在臨床工作中可以收集相關病例，在自己醫(yī)院所在區(qū)域范圍內，做進一步研究，為臨床實踐打下堅實的基礎，這樣才更具有說服力，而非單純依據文獻資料做相關分析。

3 葉酸代謝相關基因與個體化用藥

由于個體差異，機體對葉酸的吸收、代謝能力各不相同，葉酸代謝相關基因多態(tài)性與葉酸的個體化補充間關系的研究逐年增多，根據基因檢測結果估算葉酸代謝能力，并調整葉酸補充劑量，對出生缺陷家族史的妊娠期婦女、高Hcy血癥的高血壓患者、接受氟尿嘧啶類藥物治療的腫瘤患者及甲氨蝶呤治療的白血病患者具有重要意義。

3.1MTHFR基因多態(tài)性與孕期葉酸補充 中國婦幼保健協(xié)會出生缺陷防治與分子遺傳分會組成圍受孕期服用葉酸預防神經管缺陷工作組制定了圍受孕期增補葉酸預防神經管缺陷指南，并于2017年發(fā)表在《中國生育健康雜志》上，該指南指出：對于無高危因素的婦女，建議從可能懷孕或孕前至少3個月開始，每日增補葉酸0.4 mg(II-1A)或0.8 mg (IA)，直至妊娠滿3個月，而對于MTHFR 677TT的孕婦應實行個體化增補。對于高Hcy血癥并攜帶MTHFR 677TT純合突變的婦女，建議每日增補葉酸至少5 mg，直至血液Hcy水平降至正常后再考慮受孕，且持續(xù)每日增補葉酸5 mg，直至妊娠滿3個月(II-3A)。MTHFR C677T基因雙突變且有出生缺陷史的人群，建議從可能懷孕或孕前至少1個月開始，每日增補葉酸4 mg，直至妊娠滿3個月(IA)[42]。加拿大的相關指南還指出MTHFR C677T 基因位點單突變的中危人群，妊娠前3個月補充葉酸1.0 mg·d-1，產后至哺乳結束補充葉酸0.6～0.8 mg·d-1[43]。

3.2MTHFR基因多態(tài)性與氟尿嘧啶類藥物的個體化治療 氟尿嘧啶(5-Fu)是消化道腫瘤應用最廣泛的臨床用藥，屬于細胞周期性特異性藥物，主要是抑制腫瘤細胞分裂周期DNA合成期，對RNA的合成亦有一定的緩解作用。MTHFR是參與5-Fu合成代謝的關鍵酶，MTHFR在代謝過程中，其轉化物5，10-MTHF與5-Fu在體內的代謝物FDUMP及胸苷酸合成酶形成三元共價化合物，通過抑制腫瘤細胞的DNA合成和修復，產生毒性反應。研究發(fā)現，MTHFR活性降低時，5，10-MTHF含量增加，可增強5-Fu的治療效果，影響腫瘤細胞的成長和5-Fu化療的敏感性[44]。臨床中常用的卡培他濱為氟尿嘧啶的前體藥物，而替吉奧中的活性成分替加氟亦為氟尿嘧啶的前體藥物，因此，它們的抗腫瘤療效也受MTHFR基因多態(tài)性的影響[45-46]。ETIENNE-GRIMALDI等[47]研究MTHFR基因型對5-Fu治療結直腸癌的應答率，其中兩個位點均未突變的患者應答率為37.1%，兩個位點均突變的患者應答率為80%。同時也有研究顯示補充葉酸(260～340 μg·d-1)，可提高胃癌患者的生存率，但僅對5-Fu治療的MTHFR酶活性高者有益，酶活性低者反而會增加毒副作用和死亡風險。從機制上說，酶活性低患者，建議增加5-MTHF的攝入。MTHFR酶活性低，葉酸利用不足40%～100%，可每日補充葉酸260～340 μg·d-1；對葉酸利用不足40%，可每日補充5-MTHF 400～800 μg·d-1；對已出現毒副作用的患者，建議監(jiān)測Hcy濃度，對癥予以600～800 μg·d-1的5-MTHF，Hcy下降至正常水平后，每日補充常規(guī)劑量5-MTHF，定期檢測Hcy濃度[48]。

3.3MTHFR基因多態(tài)性與MTX的個體化治療 MTX是抗葉酸代謝藥物，常用于治療成骨肉瘤、急性白血病、支氣管肺癌或頭頸部上皮癌等。大劑量MTX單獨應用與其他化療藥物聯合用均可以增加MTX血藥濃度，使藥物間細胞內轉運增加，克服耐藥性，增強化療效果。但同時也進一步加重肝腎功能損傷、皮膚黏膜損傷，增加對骨髓抑制的繼發(fā)感染風險。臨床治療過程中發(fā)現不同個體對高劑量MTX(HD-MTX)的敏感性及耐受性存在差異。MTHFR是MTX發(fā)揮藥理作用的關鍵酶之一，MTHFR突變后酶活性降低，MTX處于葉酸狀態(tài)的水平較低MTX聚集，增加MTX毒性的潛在風險，同時MTHFR突變也會使血漿Hcy增高及葉酸分布改變[49-50]。由此可見，MTHFR基因多態(tài)性可能具有潛在的調節(jié)作用，其除了與不良反應有關外，還與復發(fā)率和病死率等有關。在臨床治療中，用MTX特別是HD-MTX的患者一般應用亞葉酸鈣進行解救，減少MTX的不良反應，與亞葉酸鈣解救有關的不良反應包括骨髓抑制、口腔黏膜炎、肝毒性、腎毒性和短暫性或持續(xù)性神經毒性，而毒性反應可導致化療中斷或停止，從而增加復發(fā)風險，，影響患者的生活質量[49-50]。在臨床實踐中，MTX治療的藥學全過程精準方案制定如下：準備患者MTX治療方案的制定→基于MTHFR677C>T和1298A>C基因位點檢測結果，確定MTX劑量方案→按照劑量方案給予MTX臨床各項指標監(jiān)測→給藥后24 h測定MTX濃度，確定葉酸解救方案，確定亞葉酸鈣解救劑量→根據MTX濃度測定結果，連續(xù)測定血藥濃度48，72 h，確定葉酸解救劑量和時間→測定MTX濃度安全范圍，完成本次化療。

4 展望

綜上所述，葉酸代謝相關基因 MTHFR C677T 和MTRR A66G不僅與多種疾病的發(fā)生存在相關性，而且與用藥方案的選擇有較大的相關性，故葉酸代謝相關基因多態(tài)性在臨床的應用價值逐漸得到重視。通過檢測患者葉酸代謝相關基因多態(tài)性，評估葉酸代謝能力，為患者制訂個體化治療具有十分重要的意義，同時也是未來臨床的必然發(fā)展趨勢。