亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與2型糖尿病腎病相關(guān)性研究進(jìn)展

劉康海綜述,曾麒燕審校

(1、廣西玉林市第一人民醫(yī)院,廣西玉林537000;2、廣西醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室,廣西南寧530021)

亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與2型糖尿病腎病相關(guān)性研究進(jìn)展

劉康海1綜述,曾麒燕2審校

(1、廣西玉林市第一人民醫(yī)院,廣西玉林537000;2、廣西醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室,廣西南寧530021)

2型糖尿病;糖尿病腎病;基因多態(tài)性;亞甲基四氫葉酸還原酶

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高,以及生活習(xí)慣的改變,人類健康面臨糖尿病威脅越來越大,目前糖尿病及其并發(fā)癥給人類健康和社會(huì)發(fā)展帶來了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)[1].

據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)的統(tǒng)計(jì),在2000年全球糖尿病患者超過1.5億,目前已超2.8億,按此增速,估計(jì)到2030年全球糖尿病患者將近5億人.值得關(guān)注的是,糖尿病類的"富貴病"已不限于發(fā)達(dá)國家,而在包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家也快速增長.2008年中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)分會(huì)(CDS)組織流行病學(xué)調(diào)查,其結(jié)果顯示,20歲以上年齡標(biāo)化的糖尿病患病率為9.7%.由于中國人口眾多,糖尿病患者人數(shù)占全球糖尿病患者總數(shù)的1/3,因此,中國已成為世界上糖尿病患者最多的國家.同時(shí)研究表明,中國糖尿病患者以2型糖尿病為主,據(jù)推算占糖尿病的95%以上[2].

糖尿病腎病(DN)是糖尿病常見的慢性并發(fā)癥之一,是終末期腎病的首要原因.DN發(fā)生率約為20~40%,其病因及發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜,涉及到遺傳、代謝、生長因子、細(xì)胞因子、血液動(dòng)力學(xué)改變、環(huán)境等多種因素.隨著研究的深入,遺傳因素的作用越來越受到重視,現(xiàn)就亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)基因多態(tài)性與DN相關(guān)性研究進(jìn)展綜述如下.

1 MTHFR概述

MTHFR相對(duì)分子質(zhì)量約70kDa,催化N5, N10-亞甲基四氫葉酸轉(zhuǎn)化為N5-亞甲基四氫葉酸,后者作為同型半胱氨酸(Hcy)轉(zhuǎn)變?yōu)榧琢虬彼岬募谆w.

編碼人類MTHFR的基因位于1號(hào)染色體(1p36.3),基因全長為17kb,包含有11個(gè)外顯子和10個(gè)內(nèi)含子.外顯子大小為102~432bp,內(nèi)含子大小為250bp~4.2kb.其cDNA長度為2.2kb.

MHHFR基因具有多態(tài)性.MTHFR基因多態(tài)性常見且主要類型為C677T,即MTHFR基因的677位堿基點(diǎn)突變,堿基C突變?yōu)閴A基T,其編碼的氨基酸也由丙氨酸變?yōu)槔i氨酸.MTHFR基因經(jīng)C677T方式突變后,產(chǎn)生一個(gè)限制性內(nèi)切酶HinfⅠ酶切位點(diǎn),經(jīng)酶切后可產(chǎn)生三種基因型,即野生型(CC型)、雜合子型(CT型)、純合子型(TT型).

MTHFR基因另一常見突變位點(diǎn)是A1298C突變,在調(diào)節(jié)區(qū)的第7外顯子上,即MTHFR基因的1298位堿基點(diǎn)突變,堿基A突變?yōu)閴A基C,其編碼的氨基酸也由谷氨酰胺變?yōu)楸彼?MTHFR基因經(jīng)A1298C方式突變后,產(chǎn)生一個(gè)限制性內(nèi)切酶MboII酶切位點(diǎn),經(jīng)酶切后可產(chǎn)生三種基因型,即野生型(AA)、雜合突變型(AC)、純合突變型(CC)).

目前發(fā)現(xiàn)MTHFR基因突變還有其它類型,如A83G(N324S)、T1025C(M338T)、T1027G(W339G)、C471G(I153M)、G1274A(W421X)、C148T(R46 W)、C1084T、C 1711T、T 1317C、1553delAG(2-bp缺失)等.

2 MTHFR基因多態(tài)性與DN相關(guān)性

對(duì)MTHFR基因多態(tài)性與DN相關(guān)性,目前研究較多的是C677T多態(tài)性.孫家忠[3]等研究糖尿病腎病患者與糖尿病無腎病并發(fā)癥的患者分別與正常人群進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)其MTHFR基因型頻率及等位基因頻率有顯著性差異,有53.85%DN患者攜帶有T等位基因,而僅有33.70%的不伴腎病患者及31.58%的正常人攜帶有該突變基因,攜帶T等位基因的2型DM患者發(fā)生DN的危險(xiǎn)性更大(OR= 2.30,95%CI:1.24~2.46),表明在中國漢族2型DM人群中,MTHFR基因的T等位基因是其伴發(fā)腎損害的危險(xiǎn)因素之一.岳紅等[4]研究結(jié)果也得出同樣的結(jié)論.國內(nèi)徐金升等[5]發(fā)現(xiàn)DN患者T等位基因頻率(54.35%)明顯高于非DN組,表明MTHFR基因C677T突變可能為河北地區(qū)漢族人T2DM患者發(fā)生DN的一個(gè)遺傳易感因素.楊國慶等[6]對(duì)中國北方漢族人群的這一研究結(jié)果和胡勝等[7]對(duì)中國南方人群的研究結(jié)果一致.國外Mtiraoui N[8]等研究結(jié)果表明突尼斯人DN與非DN組間C677T純合子TT基因頻率間的比較有顯著性差異(OR= 9.799;95%CI=1.625~59.075),表明MTHFR基因C677T是突尼斯人DN危險(xiǎn)因子.另外對(duì)伊朗西部[9]、黎巴嫩[10]、部分土耳其[11]等人群的研究也得出了相同的結(jié)論.基于以上研究結(jié)果,考慮MTHFR基因C677T突變可能是加重糖尿病腎微血管損傷,加速DN發(fā)展的遺傳因素,MTHFR基因T等位基因可能是DN發(fā)生的易感基因.相反,也不少研究結(jié)果表明,MTHFR基因C677T的T等位基因與DN無關(guān).Maeda M等[12]對(duì)日本人的研究,結(jié)果表明MTHFR基因C677T的T等位基因與DN無關(guān),只是對(duì)DN的發(fā)展惡化起一定的作用.Eroglu Z[13]通過對(duì)土耳其人糖尿病腎病與非糖尿病腎病進(jìn)行比較,得出MTHFR基因多態(tài)性與土耳其人的2型糖尿病腎病無關(guān)的結(jié)論.另有學(xué)者對(duì)巴林[10]、印度[14]等人群研究也認(rèn)為C677T與DN的發(fā)生發(fā)展沒有聯(lián)系.對(duì)MTHFR基因A1298C多態(tài)性與DN相關(guān)性的研究,報(bào)道較少.Rahimi M[9]對(duì)伊朗西部人群的研究結(jié)果表明MTHFR基因A1298C是伊朗人DN的危險(xiǎn)因子.但也有結(jié)果顯示MTHFR基因A1298C多態(tài)性與DN不相關(guān)[8].上述研究結(jié)果揭示MTHFR基因多態(tài)性與DN的關(guān)系,與地區(qū)、民族、人種等有關(guān).但是多數(shù)人認(rèn)為,T2DM患者M(jìn)THFR基因C677T多態(tài)性是DN的危險(xiǎn)因素.而MTHFR基因C677T單核苷酸多態(tài)性作為DN的危險(xiǎn)因子,是通過提高血中的Hcy水平來起作用的.

3 MTHFR基因多態(tài)性與DN致病機(jī)理

3.1 生理情況下同型半胱氨酸代謝人體自身不能合成同型半胱氨酸,只能由甲硫氨酸去甲基化生成,即蛋氨酸在三磷酸腺苷的參與下先形成S-腺苷蛋氨酸,S-腺苷蛋氨酸在甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下變成S-腺苷同型半胱氨酸,后者脫去腺苷即變成同型半胱氨酸.

在血循環(huán)中Hcy存在多種形式,包括同型胱氨酸、同型半胱氨酸、胱氨酸二硫化物等總稱為總同型半胱氨酸(total Homocysteine,tHcy),以結(jié)合態(tài)與游離態(tài)兩種方式存在,游離態(tài)Hcy占1%,與二硫化物結(jié)合形式存在的Hcy占20~30%,與血漿蛋白結(jié)合形式存在的Hcy占70~80%.人體內(nèi)同型半胱氨酸代謝有三條主途徑:(1)再甲基化途徑:由蛋氨酸合成酶(MS)催化,以VitB12作為輔酶,使5-甲基四氫葉酸轉(zhuǎn)變?yōu)樗臍淙~酸,所供出的甲基由Hcy獲得形成蛋氨酸.5-甲基四氫葉酸是由MTHFR催化N5,N10-亞甲基四氫葉酸而來的.(2)轉(zhuǎn)硫化途徑:Hcy在胱硫醚β合成酶及以輔酶VitB6的參與下,與絲氨酸縮合成胱硫醚,胱硫醚進(jìn)一步斷裂成胱氨酸和α-酮丁酸,(3)Hcy在細(xì)胞內(nèi)形成后排出至血漿參加循環(huán).正常人體內(nèi),Hcy的生成和代謝保持平衡,健康的腎臟能完成90%的Hcy代謝清除任務(wù).任何參與Hcy代謝的酶的異常都會(huì)影響其血漿濃度水平,所以,遺傳因素、基因突變因素、機(jī)體的健康狀態(tài)、營養(yǎng)因素、藥物都可能影響Hcy的血漿濃度值.

3.2 MTHFR基因突變對(duì)同型半胱氨酸代謝的影響導(dǎo)致血Hcy水平升高的因素有飲食和遺傳兩方面,飲食因素主要是由于膳食中葉酸和VitB12的缺乏,而遺傳因素與MTHFR基因突變導(dǎo)致酶活性降低有關(guān).MTHFR基因突變,其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變致其功能受到影響,從而影響同型半胱氨酸的代謝.研究表明[15],MTHFR基因C677T多態(tài)性使酶對(duì)熱敏感導(dǎo)致酶活性降低,MTHFR雜合子酶活性為野生型的65%,而純合子酶活性僅為野生型的30-50%,因而純合子酶活性低導(dǎo)致Hcy濃度較雜合子及野生型明顯升高.

3.3 高同型半胱氨酸在糖尿病腎病發(fā)病中的作用DN的基本病理改變是腎微血管的損傷.MTHFR C677T基因突變引起血Hcy水平升高,目前大量研究表明,高Hcy血癥是糖尿病微血管并發(fā)癥的危險(xiǎn)因素,高Hcy血癥造成腎血管的損傷而導(dǎo)致腎病臨床進(jìn)展加速.其致病機(jī)理可能為:Hcy能誘導(dǎo)過氧化氫產(chǎn)生,自由基活性增加,具有直接的細(xì)胞毒作用.直接損傷血管內(nèi)皮功能;還可促進(jìn)二磷酸腺苷增多,血小板存活時(shí)間縮短,促進(jìn)血小板凝聚和黏附,增加血小板聚合能力[16,17];增加凝血因子Ⅴ、Ⅹ活性,抑制組織纖溶酶及抗血栓形成因子Ⅲ、Ⅶ活性[18]并促進(jìn)平滑肌細(xì)胞生長因子的合成,促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖[19].血漿Hcy水平升高可能通過這些環(huán)節(jié)使糖尿病腎病血管內(nèi)皮損傷、血栓形成、微循環(huán)障礙、組織缺氧而形成和加速腎臟病變的發(fā)生發(fā)展[20,21].

3.4 葉酸、VitB12對(duì)同型半胱氨酸代謝的影響MTHFR基因多態(tài)性與血中同型半胱氨酸水平的關(guān)系,與血清葉酸和VitB12水平有關(guān).曹宏等[22]等研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)葉酸濃度>6.92nmol/L時(shí),DN組和對(duì)照組的比較,OR=0.73,缺乏統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但當(dāng)葉酸濃度<6.92nmol/L時(shí),OR=8.5,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,證實(shí)了MTHFR基因C667T突變的純合子型或雜合子型的DN發(fā)生率增加,合并低血清葉酸和VitB12,更容易導(dǎo)致血漿同型半胱氨酸的升高,而補(bǔ)充葉酸和VitB12,則可預(yù)防或延緩糖尿病腎病的發(fā)生,中風(fēng)的發(fā)生率和復(fù)發(fā)率降低[23].Hackam DC[24]等對(duì)101例血管病患者用每日葉酸50mg、VitB625mg、VitB12250μg進(jìn)行治療,以血漿Hcy濃度14μmol/L為界分為高、低兩組,結(jié)果顯示維生素治療不論對(duì)血漿Hcy濃度高與不高的兩組血管病患者均可使頸動(dòng)脈斑塊縮小,并且建議對(duì)血漿高Hcy血癥的治療度以Hcy血漿濃度低于9μmol/L為宜.應(yīng)用葉酸、VitB6、VitB12治療可以降低血漿Hcy水平,這是因?yàn)镸THFR突變基因的677位核苷酸編碼區(qū)處于MTHFR與葉酸的結(jié)合區(qū),其結(jié)合可增加酶穩(wěn)定性和活性,彌補(bǔ)了MTHFR基因C677T突變?cè)斐傻腗THFR活力下降,進(jìn)而降低血漿tHcy水平[19].

綜上所述,盡管MTHFR基因多態(tài)性與DN相關(guān)性的研究結(jié)果存在分歧,但多數(shù)研究認(rèn)為MTHFR基因多態(tài)性與DN的發(fā)生發(fā)展有關(guān),MTHFR基因發(fā)生突變后,酶活性降低,影響Hcy的代謝,造成高Hcy血癥,促進(jìn)DN的發(fā)生、發(fā)展.此外, MTHFR基因多態(tài)性還存在地區(qū)、民族、人種等差異,在后續(xù)的研究中應(yīng)更深入考慮其它因素對(duì)DN發(fā)生發(fā)展的影響.

[1]Shaw JE,Sicree RA,Zimmet PZ.Global estimates of the prevalence of diabetes for 2010 and 2030[J].Diabetes Res Clin Pract,2010,87 (1):4-14.

[2]中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)分會(huì).中國2型糖尿病防治指南[M].北京:北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社,2010:1-5.

[3]孫家忠,徐焱成,朱宜蓮,等.亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與糖尿病腎病相關(guān)性研究[J].中華內(nèi)科雜志,2001,40(8):529-531.

[4]岳紅,柳潔,康文娟,等.血漿同型半胱氨酸水平及亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與2型糖尿病患者微量白蛋白尿的關(guān)系[J].中華全科醫(yī)師雜志,2006,5(12):725-727.

[5]徐金升,張靜,單保恩,等.亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與河北地區(qū)漢族人2型糖尿病腎病易感性的研究[J].臨床薈萃, 2003,18(14):787-789.

[6]楊國慶,陸菊明,潘長玉.亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與2型糖尿病微血管病變易感性的研究[J].中華內(nèi)分泌代謝雜志,17 (4):224-227.

[7]胡勝,甘佩珍,李競(jìng),等.亞甲基四氫葉酸還原酶基因677C→T突變與糖尿病微血管病[J].中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志,2001,18(2):118-121.

[8]Mtiraoui N,Ezzidi I,Chaieb M,et al.MTHFR C677T and A1298C gene polymorphisms and hyperhomocysteinemia as risk factors of diabetic nephropathy in type 2 diabetes patients[J].Diabetes Rese Clin Pract,2007,75(1):99-106.

[9]Rahimi M,Hasanvand A,Rahimi Z et al.Synergistic effects of the MTHFR C677T and A1298C polymorphisms on the increased risk of micro and macro albuminuria and progression of diabetic nephropathy among Iranians with type 2 diabetes mellitus[J].Clin Biochem,2010,43(16-17):1333-1339.

[10]Nemr R,Salman R,Lamees H,et al.Differential contribution of MTHFR C677T variant to the risk of diabetic nephropathy in Lebanese and Bahraini Arabs[J].Clin Chem Lab Med,2010,48(8): 1091-1094.

[11]UkincK,ErsozHO,KarahanC,etal.Methyltetrahydrofolate reductase C677T gene mutation and hyperhomocysteinemia as a novel risk factor for diabetic nephropathy[J].Endocr(2009)36: 255-261.

[12]Maeda M,Yamamotoa I,Fukuda M,etal.MTHFR gene polymorphism is susceptible to diabetic retinopathy but not to diabetic nephropathy in Japanese type 2 diabetic patients[J]. Diabetes Complications,2008,22(2)119-125.

[13]Eroglu Z,Erdogan M,Tetik A,et al.The relationship of the methylenetetrahydrofolate reductase C677T gene polymorphism in Turkish type 2 diabetic patients with and without nephropathy[J]. Diabetes Metab Res Rev,2007,23(8):621-624.

[14]Movva S,Alluri RV.Venkatasubramanian S.et al.Association of methylene tetrahydrofolate reductase C677T genotype with type 2 diabetes mellitus patients with and without renal complications[J]. Genet test Mol Biomarkers,2011,15(4):257-261.

[15]Weisberg I,Tran P,Christensen B,et al.A second genetic polymorphism in methylenetetrahydrofolate reductase(MTHFR)associated with decreased enzyme activity[J].Mol Genet Metab,1998,64(3): 169-172.

[16]張彥,楊永長,范小明.血清同型半胱氨酸測(cè)定在糖尿病腎病中的臨床意義[J].實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué),2011,29(1):53-54.

[17]Makita Y,Moczulski DK,Bochenski J,et al.Methylenetetrahydrofolate reductase gene polymorphism and susceptibility to diabetic nephropathy in type 1 diabetes[J].Am J Kidney Dis,2003,41(6): 1189-1894.

[18]Siow YL,Au-Yeung KK,Woo CW,et al.Homocysteine stimulates phosphorylation of NADPH oxidase p47phox and p67phox subunits in monocytes via protein kinase Cbeta activation([J].Biochem J.2006,398(1):73-82.

[19]Satoh M,Fujimoto S,Haruna Y,et al.NAD(P)H oxidase and uncoupled nitric oxide synthase are major sources of glomerular superoxide in rats with experimental diabetic nephropathy[J].Am J Physiol Renal Physiol,2005,288(6):F1144-52.

[20]Sun J,Xu Y,Xue J,et al.Methylenetetrahydrofolate reductase polymorphism associated with susceptibility to coronary heart disease in Chinese type 2 diabetic patients[J].Mol Cell Endocrinol, 2005,229(1-2):95-101.

[21]倪紅輝.血清同型半胱氨酸及尿微量白蛋白與2型糖尿病腎病的相關(guān)性研究[J].實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)醫(yī)學(xué),2008,(26)5:583.

[22]曹宏,黃德芳,毛莉,等.血清同型半胱氨酸水平、亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與糖尿病腎病相關(guān)性研究[J].南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,25(4):249-251.

[23]Toyoda K,Uwatoko T,Shimada T,et al.Recurrent small-artery disease in hyperhomocysteinemia:widowers'strok syndrome?[J]. Intern Med,2004,43(9):869-872.

[24]Hackam DC,Peterson JC,Spence JD.What level of plasma homocysteine should be treated?Effects of vitamin therapy on progression of carotid atherosclerosis in patients with homocysteine levels above and below 14 micromol/L[J].Am J Hypertens,2000,13(1 Pt l):105-110.

R587.1,Q754,R692

A

1674-1129(2014)03-0276-03

10.3969/j.issn.1674-1129.2014.03.014

2013-09-06;

2014-03-07)

劉康海,男,1968年出生,碩士學(xué)位,副主任技師,主要研究方向?yàn)榉肿由飳W(xué)基礎(chǔ)與臨床.

曾麒燕:女,1968年出生,博士學(xué)位,教授,研究方向?yàn)樯锘瘜W(xué)與分子生物學(xué).