亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性在生殖方面的研究進展

李靜，陳力，鄧彩鳳，陳燦，袁明勇

(成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 1.藥學(xué)部；2.產(chǎn)科，成都 610500)

亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR) 是人體內(nèi)催化葉酸代謝的關(guān)鍵酶，具有基因多態(tài)性。越來越多的研究表明MTHFR的基因多態(tài)性與不孕不育、先天性心臟病、神經(jīng)管缺陷、妊娠期高血壓等疾病的發(fā)生及孕期葉酸的補充劑量密切相關(guān)，嚴(yán)重者可影響生育質(zhì)量。

一、MTHFR基因多態(tài)性

MTHFR基因位于1號染色體lp36.3位置，其互補脫氧核糖核酸(cDNA)全長為2.2 kb，有11個外顯子。MTHFR在葉酸代謝通路中將5，10-亞甲基四氫葉酸還原為5-甲基四氫葉酸。5，10-亞甲基四氫葉酸為胸腺嘧啶核苷酸合成的原料，而胸腺嘧啶核苷酸參與DNA的合成，因此5，10-亞甲基四氫葉酸為DNA合成的原料；而5-甲基四氫葉酸為體內(nèi)主要的甲基供體，其參與DNA甲基化以及同型半胱氨酸(Hcy)轉(zhuǎn)化為蛋氨酸中重要的甲基供體。大量研究證實MTHFR基因具有單核苷酸多態(tài)性，而該多態(tài)性會降低該酶的耐熱性，使其在35℃以上時活性降低。與非突變?nèi)巳罕容^，純合突變?nèi)巳旱腗THFR酶活性在35℃以下會降低50%～60%，在46℃以下會降低65%。大量研究證實MTHFR基因突變會影響DNA合成及同型半胱氨酸的甲基化，從而引發(fā)各類疾病發(fā)生[1]。

MTHFR基因第5外顯677位上的突變是一種常見突變，其突變方式為677位上的胸腺嘧啶替代胞嘧啶，從而使其編碼的丙氨酸替代纈氨酸。MTHFR677位點有三種基因分型，即野生型(CC)、雜合突變型(CT)、純合突變型(TT)。MTHFR基因型的頻率地區(qū)差異較大，研究顯示中國人的CC型頻率為33%、CT型頻率為44%、TT型頻率為23%，不同的基因型相對應(yīng)的酶活性依次為100%、66%、25%[2]。MTHFR基因第8外顯子1298位的腺嘌呤突變?yōu)榘奏ぃ瑥亩鹌渚幋a谷氨酸變?yōu)楸彼?，從而改變酶活性。不同基因型在中國人群中的頻率分別為AA型66.8%、AC型29.3%、CC型3.9%，其對應(yīng)的酶活性分別為100%、83%、61%[3]。研究顯示，中國人中出現(xiàn)MTHFR677純合突變型(TT)和MTHFR1298純合突變CC型的概率僅為1%，但其對應(yīng)的MTHFR酶活性僅有15%[2，4]。由此可見，MTHFR基因多態(tài)性對其酶活性影響較大，從而對人體的各種生理活動都有較大的影響。

二、MTHFR基因多態(tài)性與女性不孕不育

在查閱大量有關(guān)MTHFR基因多態(tài)性與女性不孕不育的文獻后筆者發(fā)現(xiàn)MTHFR基因多態(tài)性與不孕不育有關(guān)的研究大多認(rèn)為與以下因素有關(guān)：MTHFR是葉酸代謝通路中的關(guān)鍵酶，若MTHFR基因發(fā)生突變，使得該基因相關(guān)酶催化的步驟異常，葉酸水平不足、Hcy蓄積及DNA低甲基化，而Hcy蓄積是導(dǎo)致流產(chǎn)的高危因素。妊娠期間，孕婦本身就處于一種生理性高凝狀態(tài)，而此時若引起血栓的因素增加則容易發(fā)生血栓，從而流產(chǎn)。大量研究顯示Hcy水平增高是血栓發(fā)生的危險因素之一，同時其對胚胎的毒性也隨濃度的增加而增大[8， 11]。目前國內(nèi)外一些研究認(rèn)為Hcy的致栓作用主要與Hcy損傷血管內(nèi)皮細胞、通過硫基內(nèi)酯引起血栓素和前列腺素的形成，促進血小板聚集和增強凝血因子V的活性、抑制纖溶系統(tǒng)等密切相關(guān)[12-13]。妊娠期間發(fā)生血栓從而引起流產(chǎn)的具體機制尚不明確，目前有研究認(rèn)為可能與妊娠期間高凝狀態(tài)子宮胎盤的血流量改變，更有利于局部微血栓的形成，引起胎盤梗死，促使胎兒缺血缺氧從而引發(fā)流產(chǎn)[14]。Mehandjiev等[15]通過分析自然流產(chǎn)病人MTHFR的基因多態(tài)性與蛻膜血栓及絨毛間間隙血栓形成的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)而TT攜帶者其發(fā)生蛻膜血栓及絨毛間間隙血栓的幾率大大增加，而其血栓的形成是否與Hcy增高有關(guān)則需要進一步研究。

目前MTHFR基因多態(tài)性與自發(fā)流產(chǎn)、復(fù)發(fā)流產(chǎn)相關(guān)性的研究還處于探索階段，研究者的研究結(jié)論也不盡相同，這可能與研究過程中患者的基礎(chǔ)疾病、研究時患者入選/排除標(biāo)準(zhǔn)及分析時納入的因素不同有關(guān)，同時可能也與MTHFR基因多態(tài)性的地區(qū)分布頻率不同有一定的相關(guān)性，因此研究本地區(qū)病人的MTHFR基因多態(tài)性可能也有一定的意義。同時關(guān)于MTHFR基因多態(tài)性與流產(chǎn)的研究仍需要進一步深入研究，而MTHFR突變后引起流產(chǎn)的機制仍然會是該領(lǐng)域的研究熱點，而對于這些領(lǐng)域的研究深入，相信也會給更多不孕不育患者帶來希望。

三、MTHFR基因多態(tài)性與男性不育

查閱文獻時發(fā)現(xiàn)MTHFR基因多態(tài)性與男性不育的研究相對較少，且近兩年的研究成果仍然較少，現(xiàn)有的研究中研究結(jié)論也有差異，對于此類問題仍需更多的研究來論證。鄒宇潔等[16]回顧性分析了59名男性不育癥患者的臨床資料，比較了MTHFR基因CC、CT和TT基因型與各組精子質(zhì)量的相關(guān)性，研究結(jié)果顯示CT基因型組正常精子者比例顯著低于CC基因型組(P<0.05)；TT基因型組嚴(yán)重少弱精子癥比例顯著高于CC、CT基因型組，精子存活率TT基因型0.05)，他們認(rèn)為MTHFRC677T基因多態(tài)性與男性不育癥相關(guān)性不大。Yang等[18]納入來自四川大學(xué)華西醫(yī)學(xué)院泌尿外科355例不育男性患者，252例可育男性為對照，探討MTHFR基因多態(tài)性與男性不育之間的相關(guān)性，結(jié)果顯示T等位基因攜帶者(TT+CT)高于對照組[63.4% vs.49.2%，P=0.000 5，OR1.79(95%CI:1.29-2.48)]。薈萃分析顯示亞洲人群中MTHFRC677T突變是男性不育的風(fēng)險因素(OR=1.54)[19]。T等位基因型引起無精子癥、少弱畸精子癥、少精子癥發(fā)生風(fēng)險增加34%、43%和34%。Shi等[20]也通過薈萃分析得出MTHFR基因多態(tài)性中C677T、 A1298C與亞洲男性不孕不育顯著相關(guān)[CC+CT vs.TT：OR0.60(95%CI：0.53-0.67)，P<0.001； AA+AC vs.CC：OR0.62(95%CI:0.49-0.79)，P=0.001]。

研究者們認(rèn)為MTHFR基因多態(tài)性引起男性不育的原因大概有以下幾點[19， 21-22]：(1) MTHFR可以將5，10-亞甲基四氫葉酸轉(zhuǎn)化為其生物活性形式的5-甲基四氫葉酸，然后后者將其甲基用于將半胱氨酸轉(zhuǎn)化為甲硫氨酸，甲硫氨酸提供甲基用于形成S-腺苷甲硫氨酸，為DNA和蛋白質(zhì)的甲基化提供甲基供體。DNA甲基化對精子發(fā)生至關(guān)重要，當(dāng)MTHFR基因發(fā)生突變后，酶活性受到影響，這種循環(huán)將會被打破，DNA低甲基化會導(dǎo)致生殖細胞無法正常分化為精母細胞并導(dǎo)致精子數(shù)量的減少，從而增加男性不育風(fēng)險。(2)MTHFR基因突變與低葉酸狀態(tài)的高Hcy血癥有關(guān)，高Hcy水平可誘導(dǎo)引起DNA損傷的自身氧化，除了會損傷DNA，氧化應(yīng)激也可能損害細胞膜，這可能與誘導(dǎo)產(chǎn)生活性氧(ROS)水平相關(guān)。ROS主要通過以下因素損傷精子細胞：精子細胞膜質(zhì)膜中多價不飽和脂肪酸含量豐富，易受ROS攻擊，且缺少修復(fù)損傷所需的酶體系，從而導(dǎo)致精子活力和卵子結(jié)合能力的下降。且有研究顯示在MTHFR基因突變后引起Hcy增高的程度男性大于女性，因此可能MTHFR基因多態(tài)性對男性的影響可能大于女性。(3)MTHFR基因突變可能導(dǎo)致高脂蛋白血癥，并增加血管疾病的風(fēng)險，在具有高Hcy的受試者中，早期動脈粥樣硬化血管改變可導(dǎo)致睪丸動脈血流減少和精子發(fā)生的損傷。

四、MTHFR的基因多態(tài)性與新生兒出生缺陷

目前關(guān)于MTHFR基因多態(tài)性與新生兒出生缺陷的研究比較多，不同研究團隊的研究結(jié)果有一定的差異，但大多數(shù)研究結(jié)論均認(rèn)為MTHFR的基因多態(tài)性與新生兒各種出生缺陷成正相關(guān)。Zhang等[23]早在2013年的一項薈萃分析就表明MTHFRC677T基因多態(tài)性與神經(jīng)管缺陷顯著相關(guān)(42個研究，4 374例患者vs.7 232例對照)，而MTHFRA1298C基因多態(tài)性與新生兒神經(jīng)管缺陷無相關(guān)性(22個研究，2 602例患者vs.4 070例對照)。而Nauman等[24]的研究也認(rèn)為MTHFRC677T 基因多態(tài)性可能與后代的神經(jīng)管缺陷風(fēng)險增加有關(guān)。但也有研究認(rèn)為MTHFR基因多態(tài)性與神經(jīng)管缺陷的相關(guān)性不大[25-26]，還需要進一步研究才能確定。Beksac等[5]通過回顧性研究16名因胎兒畸形在22周前故意流產(chǎn)的患者，并對流產(chǎn)胎兒進行解剖研究發(fā)現(xiàn)其中11名患者的胎兒泌尿道畸形，而11名患者中有9名其MTHFR酶活性減弱，因此該課題組認(rèn)為MTHFR基因多態(tài)性與胎兒泌尿道畸形密切相關(guān)。但由于樣本量較少，關(guān)于MTHFR基因多態(tài)性與泌尿道畸形的相關(guān)性還需更大樣本的研究證實。

Soleimani等[27]的研究顯示MTHFRA1298C的基因多態(tài)性與視網(wǎng)膜細胞瘤患病無相關(guān)性，而MTHFRC677T的基因多態(tài)性與視網(wǎng)膜細胞瘤的發(fā)病有關(guān)，攜帶T的MTHFR基因型的發(fā)病率更低，即TT基因型是保護因素。而Bisht等[28]通過分析90名視網(wǎng)膜細胞瘤患者及90名對照的MTHFR基因型發(fā)現(xiàn)MTHFRC677T多態(tài)性與視網(wǎng)膜細胞瘤的發(fā)生密切相關(guān)(CT vs CC：OR=11.979 )，MTHFRA1298C多態(tài)性也與視網(wǎng)膜細胞瘤的發(fā)生有相關(guān)性(AC vs CC：OR=3.17)。該兩個研究結(jié)果截然相反，這也值得我們思考，而對于MTHFR基因多態(tài)性與視網(wǎng)膜細胞瘤的發(fā)病率仍需更多研究論證。

段素霞等[29]納入200名先天性心臟病患兒及200名對照的研究顯示：MTHFRC677T的基因多態(tài)性是先天性心臟病發(fā)生的高危因素[OR2.47(95%CI:1.86-3.29)，P<0.001]，且CT基因型與CC基因型相比其患病風(fēng)險增加[OR2.32(95%CI:1.35-3.98)，P<0.05]，TT基因型與CC基因型相比其患病風(fēng)險顯著增加[OR5.37(95%CI:3.01-9.60)，P<0.001]；而MTHFR1298CC基因型相對于AA基因型而言是預(yù)防先天性心臟病發(fā)生的保護因子[AC vs.AA：OR0.41 (95%CI:0.26-0.64)，P<0.001]。

大多研究認(rèn)為MTHFR基因多態(tài)性與出生缺陷有關(guān)的原因主要有以下原因[5， 28-32]：MTHFR基因突變引起酶活性下降，導(dǎo)致高Hcy血癥，從而形成高危的宮內(nèi)環(huán)境，影響胎兒心臟神經(jīng)嵴細胞生長、分化進而影響心臟血管內(nèi)皮細胞功能，從而導(dǎo)致胎兒先天性心臟病的發(fā)生，同時Hcy能降低心肌細胞活力，誘發(fā)細胞膜膜磷脂雙態(tài)穩(wěn)定的逆轉(zhuǎn)，從而引起心肌細胞凋亡；MTHFR基因發(fā)生突變后，酶活性降低、甲硫氨酸減少導(dǎo)致的DNA低甲基化會減緩或中斷組織生長發(fā)育，在胚胎形成期通過影響胚胎DNA和蛋白質(zhì)的合成，誘發(fā)出生缺陷；Hcy可產(chǎn)生三磷酸肌醇，增加心臟神經(jīng)嵴細胞內(nèi)Ca2+濃度，干擾細胞內(nèi)Ca2+介導(dǎo)的信號通路，從而發(fā)揮致畸作用。

五、MTHFR基因多態(tài)性與葉酸個體化用藥

綜上所述，可以看出MTHFR基因多態(tài)性與女性不孕及自發(fā)流產(chǎn)、男性不育、新生兒出生缺陷都有一定的相關(guān)性，而相關(guān)的因素在于MTHFR基因發(fā)生突變，葉酸利用不足，引起高Hcy血癥，只是不同疾病類型Hcy的作用機制有所不同，但仍有相互聯(lián)系。

MTHFR是葉酸代謝過程中的關(guān)鍵酶，但由于其基因多態(tài)性，引起不同個體葉酸的利用存在個體化差異，因此根據(jù)不同的基因型個體化補充葉酸則具有十分重要的臨床意義，國內(nèi)外的研究學(xué)者們關(guān)于個體化補充葉酸也做了相關(guān)研究[1， 21， 33-35]。圍受孕期增補葉酸預(yù)防神經(jīng)管缺陷指南工作組在2017年發(fā)表的《圍受孕期增補葉酸預(yù)防神經(jīng)管缺陷指南》[36]中建議對于MTHFR677TT基因型且有高Hcy血癥的孕婦，建議每日增補至少5 mg葉酸，待Hcy水平恢復(fù)正常后再受孕，受孕期間和受孕后3個月持續(xù)每日增補葉酸5 mg (II-3A)；MTHFR677TT基因型并有出生缺陷史的人群，建議從備孕到妊娠滿3個月后每日增補葉酸4 mg(IA)。由加拿大遺傳協(xié)會編寫，并由加拿大婦產(chǎn)科醫(yī)師協(xié)會審核通過的關(guān)于孕期補充葉酸的指南[37]推薦MTHFRC677單位點突變的人群，妊娠前3個月每日補充葉酸1.0 mg，產(chǎn)后至哺乳期間每日補充葉酸0.6～0.8 mg。

對于特殊患者個體化補充葉酸可能更為重要。Goyco Ortiz等[38]報道了一例霍奇金淋巴瘤患者MTHFR為純合突變型，停用葉酸，換用5-甲基四氫葉酸 800 mg qd，后患者成功生產(chǎn)一健康寶寶。正如前文所述，5-甲基四氫葉酸是葉酸經(jīng)MTHFR酶代謝后的產(chǎn)物，因MTHFR為純合突變型后酶活性大大降低，導(dǎo)致葉酸不能轉(zhuǎn)化為5-甲基四氫葉酸，從而引起機體葉酸利用不足，導(dǎo)致流產(chǎn)甚至出生缺陷的發(fā)生。該患者本來還服用了其他治療淋巴瘤的藥物，是流產(chǎn)及畸形的高危人群，因此根據(jù)基因型直接換用藥物是十分有必要的，這也體現(xiàn)了個體化用藥的價值。

然而葉酸的劑量也并非越大越好，葉酸過量也會帶來相應(yīng)的不良反應(yīng)。研究顯示葉酸過量，會掩蓋維生素B12缺乏引起的貧血和神經(jīng)系統(tǒng)障礙等，同時可降低機體免疫力及使胎兒體質(zhì)量過輕[1， 35]。對于孕期婦女而言，體內(nèi)葉酸過量可增加新生兒胰島素抵抗及哮喘發(fā)病風(fēng)險。文獻報道備孕婦女在孕前葉酸血藥濃度16 nmol/L有預(yù)防畸形的效應(yīng)[35]，因此筆者認(rèn)為對于有生產(chǎn)畸形史的婦女，通過血藥濃度檢測葉酸的濃度也有重要的臨床意義。

綜上所述，高濃度Hcy與不孕不育、復(fù)發(fā)流產(chǎn)、胎兒畸形密切相關(guān)，而高Hcy血癥與葉酸代謝障礙密切相關(guān)。MTHFR是葉酸代謝的關(guān)鍵酶，因此通過MTHFR的基因型為患者制定個體化的葉酸補充方案具有一定的臨床意義。但就目前研究而言MTHFR基因多態(tài)性是否與不良妊娠有直接的相關(guān)性還需更多的研究來論證。