Hcy表達(dá)水平及MTHFR基因多態(tài)性與2型糖尿病腎病的相關(guān)性研究進(jìn)展

張盼婷　張永莉

[摘要] 糖尿病腎病是導(dǎo)致終末期腎病的主要原因，早期診斷和干預(yù)可能有助于逆轉(zhuǎn)腎臟損害。已有研究表明同型半胱氨酸水平是糖尿病腎病發(fā)生發(fā)展的危險因素之一，同時MTHFR基因多態(tài)性易導(dǎo)致高同型半胱氨酸血癥，此會引起一系列疾病的發(fā)生。本文將對國內(nèi)外同型半胱氨酸水平及MTHFR基因與2型糖尿病腎病關(guān)系的研究情況進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞] 同型半胱氨酸;糖尿病腎病;MTHFR基因;甲基化

[中圖分類號] R587.2;R692? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2019）15-0165-04

Research advances on the relationship between Hcy expression level and MTHFR gene polymorphism and type 2 diabetic Nephropathy

ZHANG Panting? ?ZHANG Yongli

Department of Comprehensive Internal Medicine， Yan'an University Affiliated Hospital， Yan'an? ?716000， China

[Abstract] Diabetic nephropathy is the leading cause of terminal stage renal disease. Early diagnosis and intervention may help reverse kidney damage. Studies have shown that homocysteine levels are one of the risk factors for the development of diabetic nephropathy. At the same time， the MTHFR gene polymorphism easily leads to hyperhomocysteinemia， which can cause a series of diseases. This article will review the research at home and abroad on the relationship between homocysteine level and MTHFR gene and type 2 diabetic nephropathy.

[Key words] Homocysteine; Diabetic nephropathy; MTHFR gene; Methylation

糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）是糖尿病微血管病變中一種嚴(yán)重的并發(fā)癥，是導(dǎo)致2型糖尿病患者預(yù)期壽命降低的主要危險因素[1，2]。國內(nèi)外多項研究表明高同型半胱氨酸血癥（hyperhomocysteinemia，HHcy）與2型糖尿病腎病存在一定的關(guān)系，這與胰島素抵抗有關(guān)，尤其是存在亞甲基四氫葉酸還原酶（5，10-methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR）基因發(fā)生多態(tài)性時[3，4]。同時也發(fā)現(xiàn)血漿同型半胱氨酸（homocysteinemia，Hcy）水平升高會使氧化應(yīng)激反應(yīng)增加，導(dǎo)致促炎因子、內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，DNA損傷和低甲基化等[5，6]，這一系列機制將從不同方面影響2型糖尿病腎病的進(jìn)展過程。本文將從Hcy水平及MTHFR基因多態(tài)性對2型糖尿病腎?。╰ype 2 diabetic nephropathy，T2DN）作一分析。

1 血Hcy及其代謝酶

1.1 血Hcy的發(fā)現(xiàn)

Hcy是食物中（肉、蛋、奶等）蛋氨酸和半胱氨酸的代謝產(chǎn)物，同時也是一種人體內(nèi)含硫氨基酸。它主要通過兩條代謝途徑，一是再次甲基化途徑：Hcy在Vit B12和葉酸循環(huán)所提供的甲基供體的作用下，在蛋氨酸合酶的催化下分解代謝為蛋氨酸的過程;二是胱硫酶途徑：Hcy在Vit B6的作用下，在胱硫醚合酶的催化下生成胱硫醚，分解代謝為半胱氨酸的過程[7]。而葉酸循環(huán)所提供的甲基供體，其是由四氫葉酸轉(zhuǎn)化為亞甲基四氫葉酸，后者在亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）催化下生成甲基四氫葉酸以提供再次甲基化途徑所必須的甲基供體。

1.2 MTHFR基因的發(fā)現(xiàn)

亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）是一種催化亞甲基四氫葉酸轉(zhuǎn)化為甲基四氫葉酸的關(guān)鍵酶，可介導(dǎo)Hcy在人體內(nèi)的代謝及清除，是Hcy在體內(nèi)再次甲基化至蛋氨酸所必需的的甲基供體。人類MTHFR基因在C677T位點上發(fā)生錯義突變，即從堿基胞嘧啶（C）轉(zhuǎn)變?yōu)樾叵汆奏ぃ═），從而導(dǎo)致MTHFR酶中的丙氨酸被纈氨酸取代，導(dǎo)致該酶活性及耐熱性降低[8]。

1.3血Hcy在人體內(nèi)的循環(huán)

在人體內(nèi)，Hcy水平處于恒定狀態(tài)，當(dāng)體內(nèi)Hcy水平升高時，其會通過再次甲基化途徑分解代謝為蛋氨酸;反之當(dāng)體內(nèi)Hcy水平降低時，其會通過去甲基化途徑生成Hcy以維持人體內(nèi)Hcy的水平。當(dāng)以上代謝途徑發(fā)生受阻或亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）發(fā)生多態(tài)性時，會造成高同型半胱氨酸血癥，對人體產(chǎn)生危害。

2 Hcy及其代謝酶對T2DN的影響機制

糖尿病腎病期間Hcy水平升高可能存在以下幾種機制：①氧化自由基反應(yīng)：Hcy很可能被血液氧化成有毒的超氧陰離子和羥基自由基，這些氧化物質(zhì)的過量產(chǎn)生會阻礙微血管內(nèi)皮細(xì)胞清除體內(nèi)自由基，從而引發(fā)細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化，并且細(xì)胞膜完整性受損將導(dǎo)致微血管內(nèi)皮損傷和變性。急性或長期暴露于Hcy會對細(xì)胞葡萄糖代謝、胰島素分泌和細(xì)胞活力產(chǎn)生不利影響。②微血栓形成：HHcy可能通過激活氧化應(yīng)激、直接細(xì)胞毒性、一氧化氮途徑和凝血因子而導(dǎo)致微血管血栓形成，其血栓形成將損害內(nèi)皮細(xì)胞的通透性，使血液粘性增加，繼而使腎小球濾過率降低，引起腎臟排泄受阻，導(dǎo)致糖尿病腎病[9-11]。③純合子替代：目前學(xué)者認(rèn)為MTHFR基因的核苷酸上C-T取代的純合子性導(dǎo)致酶活性降低50%，是中度高同型半胱氨酸血癥最常見的遺傳原因。④DNA甲基化：MTHFR基因在Hcy循環(huán)中促進(jìn)甲基自由基的合成，為DNA甲基化提供基團，可顯著影響Hcy的基線水平[12]。DNA甲基化是一種表觀遺傳機制，經(jīng)過抑制與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合或促進(jìn)與甲基結(jié)合蛋白（methyl-binding proteins，MBP）的結(jié)合，從而使基因表達(dá)受到抑制[13]。甲基結(jié)合在鳥嘌呤之間的胞嘧啶上，可以由蛋氨酸代謝產(chǎn)生的Hcy循環(huán)反應(yīng)提供，并可以由亞甲基四氫葉酸還原酶甲基化形成甲基四氫葉酸的酶。⑤堿基轉(zhuǎn)移：由于DNA甲基化涉及到甲基基團向胞嘧啶堿基的轉(zhuǎn)移，所以MTHFR基因在這一機制中非常重要。甲基化譜的改變可能導(dǎo)致酶表達(dá)的改變，同時會影響Hcy代謝的失調(diào)，導(dǎo)致Hcy在體內(nèi)聚集[14，15]。

3 Hcy及其代謝酶對T2DN的影響

值得注意的是，現(xiàn)已被證實高同型半胱氨酸血癥（HHcy）與冠心病、糖尿病、腦梗死、動脈粥樣硬化、高血壓和中風(fēng)等有關(guān)[16]，且越來越多的報道將其作為DN的獨立性危險因素[17]。下面將通過國內(nèi)外一些研究證實其影響。

早期一項對105例T2DM患者和正常腎功能患者的研究發(fā)現(xiàn)，在T2DM患者中，Hcy的基礎(chǔ)值比健康對照組低35%[18]，這可能是由于糖尿病患者體內(nèi)胰島素紊亂而引起高糖毒性對肝臟轉(zhuǎn)硫途徑的影響，隨后升高的糖皮質(zhì)激素降低了Hcy的水平。同期動物研究也表明，由于糖尿病動物體內(nèi)Hcy分解代謝的增強，糖尿病患者的Hcy水平可能降低[19]。該研究結(jié)果與現(xiàn)在的結(jié)論相矛盾。

此后研究學(xué)者一直在探討Hcy水平在糖尿病患者中是否降低，最近研究表明[20]，DN是一種慢性炎性疾病，其由一系列細(xì)胞因子參與，包括白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-8、腫瘤壞死因子-α以及同型半胱氨酸和半胱氨酸蛋白酶抑制物C。有學(xué)者[21]通過對168例T2DM患者和56例健康志愿者（對照組）進(jìn)行了Hcy、胱抑素C（Cys C）和尿微量白蛋白的檢測，用尿微量白蛋白排泄率（UMAER）對血清Hcy和Cys C水平進(jìn)行相關(guān)性分析，最后發(fā)現(xiàn)血清Hcy和Cys C水平隨著DN的嚴(yán)重程度而持續(xù)升高，并得出血清Hcy和Cys C是檢測早期DN并監(jiān)測其進(jìn)展的敏感性標(biāo)志物。也有研究表明[22]，血清Hcy水平升高也與尿微量白蛋白排泄率增加有關(guān)。這次試驗也進(jìn)一步推翻了之前的研究結(jié)果，在糖尿病腎病方面有了進(jìn)一步的進(jìn)展。

HHcy與DN患者腎功能損害具有相互作用，一方面Hcy主要在腎中合成和代謝[23]，另一方面可能由于胰島素抵抗或胰島素減少引起Hcy代謝異常。國內(nèi)一研究[24]證實Hcy可以作為T2DM的預(yù)測指標(biāo)，同時有一大型薈萃研究[25]也表明了這一點。

夏國文等[26]通過比較300例T2DN和100例健康體檢人員的血清Hcy水平，發(fā)現(xiàn)T2DN組的Hcy水平明顯高于對照組，得出血清Hcy水平可以很好地預(yù)測DN的進(jìn)展程度。黃大雄等[27]對110例可疑T2DN的患者進(jìn)行分期并監(jiān)測Hcy水平，最后發(fā)現(xiàn)Hcy與T2DN的臨床進(jìn)展有明顯的正相關(guān)性，其陽性預(yù)測值為96.88%，陰性預(yù)測值為80.43%，可見其對早期T2DN的預(yù)測價值很大。進(jìn)一步證實了HCY水平與糖尿病腎病之間的關(guān)系。

在一項薈萃分析研究中[25]，Hcy的代謝酶MTHFR基因與T2DM之間建立了聯(lián)系，表明攜帶T等位基因的受試者患糖尿病的風(fēng)險顯著高于攜帶C等位基因的受試者。Haiyan Chen等[28]對中國人群進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)MTHFR基因突變可能增加DN的風(fēng)險，但在日本人群中沒有發(fā)現(xiàn)這種聯(lián)系，本次薈萃分析表明，這種不一致的結(jié)果可能與種族和病程有關(guān)。Xianhui Qin等[29]的研究發(fā)現(xiàn)MTHFR C→T增加了糖尿病的風(fēng)險，尤其在BMI較高或HDL-C水平較低的人群中。

一項國內(nèi)研究[30]將417例2型糖尿病患者分為糖尿病腎病組及非糖尿病腎病組，通過測其MTHFR基因型及Hcy水平，最后得出DN及NDN組MTHFR基因型無明顯差異，CC及CT基因型血清Hcy無明顯差異，而TT基因型的Hcy水平明顯增高，同時發(fā)現(xiàn)MTHFR基因參與Hcy的代謝過程，影響著Hcy的代謝水平。

4 展望

現(xiàn)有的臨床及實驗研究表明，T2DN的進(jìn)展受遺傳因素和外界環(huán)境因素的共同影響，目前為了更加準(zhǔn)確地研究其疾病的發(fā)生發(fā)展過程，將從基因及分子學(xué)的角度進(jìn)行分析，MTHFR基因參與Hcy的代謝過程，其基因型的多態(tài)性也導(dǎo)致了HHcy，這將與T2DN的嚴(yán)重程度有關(guān)，可對人群中攜帶MTHFR 基因TT型及T等位基因的人及早進(jìn)行干預(yù)，降低T2DN的嚴(yán)重程度。當(dāng)從基因及分子角度考慮疾病時，其對今后疾病的早期預(yù)測、防范及靶向治療均有較好的臨床意義。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Choudhury D，Tuncel M，Levi M. Diabetic nephropathy-a multifaceted target of new therapies[J]. Discow Med，2010， 10（54）：406-415.

[2] 畢進(jìn). 血清內(nèi)脂素、脂聯(lián)素和C-反應(yīng)蛋白在2型糖尿病腎病發(fā)生進(jìn)展中作用的研究[J]. 標(biāo)記免疫分析與臨床，2016，23（7）：770-772.

[3] Abbas S，Raza ST，Ahmed F，et al. Association of Genetic polymorphism of PPAR-2，ACE，MTHFR，F(xiàn)ABP-2 and FTO genes in risk prediction of type 2 diabetes mellitus[J].J Biomed Sci，2013，20（1）：80.

[4] EI Hajj Chehadeh SW，Jelinek HF，AI Mahmeed WA，et al. Relationship between MTHFR C667T and A1298C gene polymorphisms and complications of type 2 diabetes mellitus in an Emirati population[J]. Meta Gene，2016，17（9）：70-75.

[5] Fang X，Dong L，Chen WB，et al. Correlation of homocysteine with diabetic microangiopathy and the change after drug intervation[J]. J South Med Univ，2016，36（11）：1573-1576.

[6] Schalinske KL，Smazal AL. Homocysteine imbalance：a pathological metabolic marker[J]. Adv Nutr，2012，3（6）：755-762.

[7] Huang T，Asimi S，Lou D，LI D. Plasma phospholipid polyunsaturated fatty acid and homocysteine in chinese type 2 diabetes patients[J]. Asia Pacific Journal of Clinnical Nutrition，2012，21（3）：394-399.

[8] 陳路明，王若丹，帥杰. 血中同型半胱氨酸和亞甲基四氫葉酸還原酶C677T基因多態(tài)性與腦血管狹窄的關(guān)系[J]. 中國腦血管病雜志，2013，10（3）：119-124.

[9] Wang H，Cui K，Xu K. Association between plasma homocysteine and progression of early nephropathy in type2 diabetic patients[J]. Int J Clin Exp Med，2015，8（7）：11174-11180.

[10] 謝芳，呂冬，陳偉斌，等.同型半胱氨酸與糖尿病微血管病變的相關(guān)性及藥物干預(yù)后的變化[J]. 南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2016，36（11）：1573-1576.

[11] Becker A，Henry RM，Kostense PJ，et al.Plasma homocysteine and sadenosylmethionine in erythrocytes as determinants of carotid intimamedia thickness：Different effects in diabetic and non-diabetic individuals[J].Ather-osclerosis，2013，169（2）：323-330.

[12] 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.

[13] Al-Khudairy L，Strange S，Kumar S，et al. Dietary factors and type 2 diabetes in the Middle East：What is the evidence for an association？-a systematic review[J]. Nutrients，2013，5（10）：3871-3897.

[14] Bradshaw G，Sutherland HG，Camilleri ET，et al. Genetic and epigenetic variants in the MTHFR gene are not associated with non-Hodgkin lymphoma[J]. Meta Gene，2015， 6：91-95.

[15] Liew S-C，Gupta ED. Methylenetetrahydrofolate reductase（MTHFR）C677T polymorphism：epidemiology，metabo-lism and the associated diseases[J]. Eur J Med Genet，2015，58（1）：1-10.

[16] 韋怡春，黃朝發(fā)，李菊香. 同型半胱氨酸與心房顫動的研究進(jìn)展[J]. 中華心血管病雜志，2017，45（6）：550-552.

[17] Bancka-Majkutewicz Z，Sawula w，Kadzinski L，et al. Homocysteine，heat shock proteins，genistein and vitamins in ischemic stroke-pathogenic and therapeutic implications[J]. Acta Biochimica Polonica，2012，59（4）：495-499.

[18] Mazza A，Bossone E，Mazza F，et al. Reduced serum homocysteine levels in type 2 diabetes[J]. Nutr Metab Cardiovasc Dis，2005，15（2）：118-124.

[19] Ratnam S，Maclean KN，Jacobs RL，et al. Hormonal regulation of cystathionine beta-synthase expression in liver[J].J Biol Chem，2002，14：42912-42918.

[20] Menne J，Haller H. Diabetic nephropathy[J]. Internist，2011，52（5）：495-504.

[21] TengKai Wang，Qian Wang，Zhimei Wang，et al. Diagnostic Value of the Combined Measurement of Serum Hcy，Serum Cys C，and Urinary Microalbumin in Type 2 Diabetes Mellitus with Early Complicating Diabetic Nephropathy[J].ISRN Endocrinol，2013，2013：407-452.

[22] 常瓊. 血清HCY和hs-CRP水平在老年糖尿病腎病早期診斷中的意義[J]. 中國老年學(xué)，2011，31（22）：4350-4352.

[23] Zoccali C，Jager KJ. Hyperhomocysteinemia：a renal and cardiovascular risk factor？Nature Reviews[J]. Nephrology，2010，6（12）：695-696.

[24] 李劍波，成玉澤，戴慶，等.血漿同型半胱氨酸水平對于2型糖尿病早期腎病的獨立預(yù)測意義[J/CD]. 中華臨床醫(yī)師雜志：電子版，2010，4（5）：574-577.

[25] Tao Huang，JingJing Ren，Jinyan Huang，et al. Association of homocysteine with type 2 diabetes：A meta-analysis implementing Mendelian randomization approach[J]. BMC Genomics，2013，14：867.

[26] 夏國文，陳華. 血清同型半胱氨酸檢測在糖尿病不同程度腎病中的臨床價值[J]. 中國衛(wèi)生檢驗雜志，2018，28（8）：976-978.

[27] 黃大雄，徐桂華. 同型半胱氨酸與胱抑素C在2型糖尿病腎病早期診斷中的應(yīng)用價值[J]. 中國醫(yī)藥導(dǎo)報，2012， 9（3）：41-43.

[28] Haiyan Chen，F(xiàn)ang Wei，et，al. MTHFR gene C677T polymorphism and type 2 diabetic nephropathy in Asian populations：a meta-analysis[J]. Int J Clin Exp Med，2015， 8（3）：3662-3670.

[29] Xianhui Qin，Youbao Li，et al. Relationship of MTHFR Gene? 677C→T polymorphism，Homocysteine，and Estimated Glomerular Filtration Rate Levels With the Risk of New-Onset Diabetes[J]. Medicing，2015，94（7）：e563.

[30] 孫蔚雯，王立. 亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性與糖尿病微血管病變關(guān)系的研究[J]. 現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2018，27（26）：2905-2908.