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1、1亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性与血 脂水平和冠心病的关系【摘要】 亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)是叶酸和同型半胱氨酸(Hcy)代谢的关键酶之一。它在叶酸代谢、DNA 甲基化和 DNA 合成等方面起重要作用。MTHFR 基因突变引起酶耐热性和活性降低，导致叶酸水平降低，血浆 Hcy 浓度升高和 DNA低甲基化，从而造成一系列病理改变，引发多种疾病。MTHFR 有多种突变类型，本文对 MTHFR C677T 多态性及其与血脂水平和冠心病关系的研究进展作一综述。【关键词】 亚甲基四氢叶酸还原酶;基因多态性;脂质;冠心病亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)是叶酸和同型半胱氨酸(Hcy)代谢的一个关
2、键酶。它的主要生化功能是催化还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酶磷酸(NADPH)介导的从 5，10-亚甲基四氢叶酸到 5-甲基四氢叶酸的还原反应。5-甲基四氢叶酸是组织和血清叶酸的主要形式，参与体内多种重要的生化反应。自 1994 年 Goyette 等首次将人类 MTHFR 基因成功克隆并定位以来，MTHFR 基因及其多态性的研究引起了人们的广泛关注。已有研究发现 MTHFR 基因存在多种突变类型，本文综述MTHFR C677T 基因多态性及其与血脂水平和冠心病关系的研究进展。1 MTHFR 的基因结构和生化特点1.1 MTHFR 的基因结构 人类 MTHFR 基因位于染色体 1p36.3，基因克隆
3、全长 17kb，包含 11 个外显子和 10 个内含子，外显子的长度分别为 99252bp，内含子的长度分别为 192981bp，其 cDNA 序列长 2.2kb。该基因的编码产物是含有2656 个氨基酸残基、相对分子质量为 150kDa 的同源二聚体，其氨基酸序列高度保守，与鼠 MTHFR 基因具有 90%同源性。MTHFR 基因可能存在表达上的复杂性，还发现了一个相对分子质量为 77kDa 的亚基，说明 MTHFR 存在同工酶1。1.2 MTHFR 的基因分布及功能 MTHFR 是重要的一碳单位代谢酶，相对分子量为 74.5kD，主要存在于动物的肝脏中，参与体内 Hcy 和甲硫氨酸之间的循
4、环。它将体内的 5，10-亚甲基四氢叶酸还原为 5-甲基四氢叶酸。5-甲基四氢叶酸是组织和血清叶酸的主要形式，参与体内多种重要的生化反应，比如嘌呤和嘧啶的合成，并为 DNA、RNA 和蛋白质的甲基化提供甲基，影响 DNA 代谢。另一方面血清叶酸和维生素 B12 水平与血浆 Hcy 水平呈负相关，Hcy 合成和代谢途径及其相关的酶系统缺陷、营养缺乏(叶酸、维生素 B12 和维生素 B6)都可引起高 Hcy 血症。5-甲基四氢叶酸作为甲基供体，在甲硫氨酸合酶的催化下，以维生素 B12 为辅酶，使血液中同型半胱氨酸发生再甲基化，生成甲硫氨酸，从而维持血浆 Hcy 的正常水平。许多研究表明，正常的 M
5、THFR 活性能够保持叶酸和甲硫氨酸循环的有效性，保证 DNA 合成和甲基化的正常进行 ，并维持体内 Hcy 的正常水平。相反，MTHFR 酶活性的改变会导致 5-甲基四氢叶酸生成障碍，引起高半胱氨酸血症、高半胱氨酸尿症和血浆低甲硫氨酸，同时也会影响 DNA 合成和甲基化，从而造成一系列病理改变，引发多种疾病。1.3 MTHFR 基因 C677T 多态性 到目前，已发现 MTHFR 基因有多种突变类型，不同的基因突变类型对 MTHFR 的酶活性和热稳定性产生不同的影响。1994年，Goyette 等首次发现了 MTHFR 基因的 3 个突变位点，其中有 2 个错义突变和1 个无义突变。次年，F
6、ross 等在冠心病患者体内发现了 MTHFR C677T 突变位点。3它是目前发现的 MTHFR 基因最常见的不耐热错义突变，不易受外界环境的影响，是单核苷酸多态性位点(SNP)。该位点位于 MTHFR 基因第 4 个外显子叶酸盐结合位点上，该基因 677 位密码子胞嘧啶(C)被胸腺嘧啶(T)置换，从而使编码的丙氨酸被缬氨酸替代，同时产生了一个 HinfI 和 TaqI 的限制性酶切位点。C677T 位于MTHFR 催化区域，该突变直接影响 MTHFR 的活性和耐热性，表现为不同程度的酶活性和耐热性降低。2 MTHFR 基因 C677T 多态性与血脂水平的关系2.1 MTHFR 基因 C67
7、7T 多态性与 Hcy 的关系 研究发现，MTHFR 不同基因型的热敏感性不同(P0.05)，CC、CT 和 TT 基因型在加热到 46 5min 后，MTHFR 平均剩余活性分别为 67%、56%和 22%2。可见，MTHRF C677T 突变使其活性下降，热敏感性增高，从而使 Hcy 转硫基和甲基化过程出现障碍而诱发疾病。Arai 等3的研究证实，TT 基因型个体有较高的血浆 Hcy 水平，且男性更加明显。因此 MTHFR 基因 C677T 多态性，可作为 Hcy 代谢的一种生物标志物，无论是 T 纯合子还是杂合子，血浆 Hcy 水平均明显高于野生基因型，T 纯合子 Hcy 水平高于杂合子
8、。但也尚存争议4。另外，MTHFR 基因 C677T 突变同体内叶酸水平也存在相关性。据报道，TT 基因型比例与 Hcy 水平呈显著正相关，与体内叶酸水平呈显著负相关。有人提出，TT 基因型突变仅在低叶酸摄入的情况下促进 Hcy增高，而叶酸供应充足者血中 Hcy 浓度则不升高，MTHFR 基因 C677T 突变可无异常临床表现。一个由欧洲 9 个国家协作的项目对 711 例心血管病患者和 747 例对照者进行的研究表明，MTHFR 基因 C677T 突变 TT 基因型是心血管疾病的危险因子，特别是当血浆 Hcy 升高或者叶酸降低时5。近年来多项研究表明，4MTHFR 基因 C677T 突变在叶
9、酸水平较低时对血浆 Hcy 水平影响更大。2.2 Hcy 与血脂水平的关系 高脂血症是中老年人常见的疾病之一，也是倍受关注和严重影响中老年人正常生活的疾病。大量研究证实：血脂过高不仅是加速动脉粥样硬化多个因素中最危险的因素，也与脑卒中、冠心病、心肌梗死和心脏猝死等疾病紧密相关。但近年来有关 Hcy 与血脂水平之间关系的研究，结果不太一致。在细胞培养、动物实验中都曾发现血清 Hcy 与总胆固醇呈正相关，Mikael 等6在人群流行病学调查中也证明血清 Hcy 与载脂蛋白 AI 和高密度脂蛋白呈显著负相关。高 Hcy 血症可促使动脉平滑肌细胞的增生，加速低密度脂蛋白的氧化和高密度脂蛋白胆固醇的清除
10、率，降低循环高密度脂蛋白，载脂蛋白 AI 和大分子高密度脂蛋白颗粒的浓度，削弱高密度脂蛋白的保护作用。Hcy 在血浆中能自我氧化，产生活性氧(包括超氧化物，过氧化物等)，促进泡沫细胞形成，致使血管壁增厚，导致闭塞性血管病的发生7。还有研究指出高 Hcy 血症可通过激活核转录因子 NF-B 和抑制过氧化物酶体增生物激活受体的下调来影响血浆脂蛋白的浓度。Hcy 可能通过诱导内质网应激，活化肝细胞、血管内皮细胞和动脉平滑肌细胞中的未折叠蛋白反应及胆固醇调节元件结合蛋白，导致内源性固醇反应途径失调。但是也有研究认为高 Hcy 血症是动脉粥样硬化的独立危险因素，而 Hcy 水平与血脂水平并无相关性。2.
11、3 MTHFR 基因 C677T 多态性与血脂水平的关系 目前有关 MTHFR 基因C677T 多态性与血脂水平关系的研究甚少，而且结果也不一致。Yilmaz 等8对 29例肾移植病人和 27 位健康人的 MTHFR 基因 C677T 多态性的研究表明，含有 T等位基因变异的个体较 CC 基因型个体的 TC 和 LDL 显著升高，可知 C 等位基因对血脂水平有保护作用，而 T 等位基因具有危害作用。黄蕾等9检测了 90 名健5康人和 122 例高脂血症患者 MTHFR 基因 C677T 的突变情况，发现高脂血症组和对照组 T 等位基因频率分别为 0.54 和 0.38，差异有显著性(P0.05
12、)，CC、CT、TT 3 种基因型分布的差异亦有显著性，再按血清 TC 和 TG 水平将高脂血症分为高胆固醇血症、高甘油三酯血症和混合型高脂血症 3 个亚组后发现高胆固醇血症组与对照组基因型和等位基因分布差异仍有显著性。该学者之后对中国北方 192 例高脂血症患者的研究亦发现携带与非携带 T 等位基因的高脂血症患者体内甘油三酯水平分别为(2.241.75)mmol/L 和(1.870.95)mmol/L, 差异有显著性10。两项研究都表明 MTHFR 基因 C677T 位点多态性可能与高胆固醇血症密切相关，T 等位基因可能是高胆固醇血症的危险因素。Pitsavos 等11的研究认为氧化修饰低密
13、度脂蛋白(Ox-LDL)在 TT 基因型个体较 CC 和 CT 基因型个体明显升高(70.826)vs.(51.026)vs.(63.724)mg/dl,P0.001)，且与饮食有关。Real 等12研究了 125 例纯合性家族性高胆固醇血症患者的 MTHFR 基因 C677T 多态性，发现 TT 基因型和高 Hcy 血症显著降低患者高密度脂蛋白的水平，且独立于性别、年龄、体重指数、叶酸及维生素 B12 水平等因素。毛用敏等13的研究虽显示TC、TG 随着 T 等位基因频率的升高有小幅度的提高，但差异无显著性。而国外其他一些研究则未显示 MTHFR 基因 C677T 位点变异对血脂水平有影响1
14、4。这些不同结果可能与样本量大小有关，也有可能是血脂水平受遗传和环境因素共同影响，单一基因多态性位点对不同环境下的人群有不同的影响。国内外都有学者研究发现携带 T 等位基因的个体含有较高水平的 Hcy15，因此推测 MTHFR 基因 C677T 多态性可能通过影响 Hcy 水平而影响血清总胆固醇的代谢，但目前的研究尚未能完全阐明其机制。63 MTHFR 基因 C677T 多态性与冠心病的关系3.1 Hcy 与冠心病的关系 冠心病是目前死亡率最高、严重危害人类健康和寿命的疾病之一，动脉粥样硬化是其病理基础和主要发病因素。自 20 世纪 70 年代以来，越来越多的报道提示血中增高的 Hcy 与各种
15、动脉硬化疾病有着密切的关系，并认为高 Hcy 血症是独立于高脂血症、高血压、糖尿病、吸烟和年龄之外，引发动脉硬化性血管疾病的一个独立的危险因素。已证实高同型半胱氨酸血症，无论空腹还是甲硫氨酸负荷 26h 后测量，均使冠状动脉性疾病、缺血性卒中和深静脉血栓形成发病率显著升高。有人研究了 147 例诊断为早发冠心病患者和 103 例无冠状动脉疾病对照组的血浆 Hcy，发现冠心病组患者的血浆 Hcy 水平显著高于对照组(13.98.6)比(11.84.9)mmol/L, P=0.02)，且高血压、吸烟或糖尿病的存在并不能显著影响两组的 Hcy 水平16。国外还有学者认为高 Hcy 血症可以预测冠心病
16、患者的死亡率，是冠心病的次要危险标志，可以通过一些二级预防试验来判断降低血浆 Hcy 是否能减少风险17。可见，Hcy 作为心血管疾病的一个独立危险因素。Hcy 主要通过致炎症因子、氧化应激及内质网应激和免疫反应等多种细胞机制损伤内皮细胞功能，刺激血管平滑肌细胞增生，破坏机体凝血和纤溶系统，加速冠状动脉粥样硬化的起始和发展，导致冠状动脉粥样斑块不稳定。3.2 MTHFR 基因 C677T 多态性与冠心病的关系 众多研究报道了 MTHFR 基因突变与冠心病的关系，其中 C677T 突变是研究的热点，但结论并非完全一致。肖雁等18对 87 例冠心病患者和 73 名健康人的研究发现，冠心病患者 T 等位基因频率显著高于正常健康人(36.1%比 18.5%，P0.01)，说明 MTHFR C677T 基因多态性与冠心病密切相关，其 T 等位基因与冠心病关系密切。Ozmen 等19的7研究表明，MTHFR 基因 C677T 多态性与动脉粥样硬化和冠心病有密切的关系。日本一项研究发现在 362
