葉酸及其代謝通路對心血管疾病影響的研究進(jìn)展

李卓妍，于 昱，陳 筍

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院小兒心血管內(nèi)科，上海 200092）

提要：葉酸參與人體內(nèi)多個重要代謝過程。成人缺乏葉酸可導(dǎo)致患心血管疾病、癌癥的風(fēng)險(xiǎn)增加，而在胚胎發(fā)育過程中缺乏葉酸可導(dǎo)致胎兒神經(jīng)管畸形、先天性心臟病等疾病。孕期補(bǔ)充葉酸不僅可以降低胎兒先天性畸形的風(fēng)險(xiǎn)，還可以逆轉(zhuǎn)由于過度暴露于酒精、丙戊酸等物質(zhì)導(dǎo)致的胎兒心臟發(fā)育異常。此外，葉酸還影響著細(xì)胞的增殖和遷移，在血管內(nèi)皮中，葉酸抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，揭露葉酸在抑制血管生成方面的作用。不同人群對葉酸的敏感性不同，部分人群過度使用葉酸可能引起嚴(yán)重副作用，這提示我們應(yīng)正確認(rèn)識葉酸在生理代謝過程中的作用。本文就葉酸及其代謝通路對心臟及血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用及正確使用葉酸進(jìn)行一個系統(tǒng)的綜述。

葉酸（folicacid，F(xiàn)A）在體內(nèi)參與一碳單位轉(zhuǎn)移、DNA甲基化、甲硫氨酸合成、嘌呤合成等多個代謝過程，對細(xì)胞分裂、細(xì)胞穩(wěn)態(tài)、基因表達(dá)具有重要的調(diào)控作用。FA 缺乏導(dǎo)致成人患心血管疾病和癌癥的風(fēng)險(xiǎn)增加［1］。補(bǔ)充FA使心血管疾病患者血漿同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）濃度降低25%，患者發(fā)生腦卒中的風(fēng)險(xiǎn)降低［2］。先天性心臟病（congenital heart defect，CHD）是嬰幼兒最常見的先天性畸形，約占各種先天畸形的28%，我國每年新增CHD 患者15～20 萬。多項(xiàng)研究報(bào)道，F(xiàn)A 缺乏是CHD 發(fā)生的重要因素［3］。應(yīng)用含F(xiàn)A 的復(fù)合維生素補(bǔ)充劑可預(yù)防40%的CHD［4］。此外，F(xiàn)A 還存在抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖與遷移的作用［5］，揭示其在抑制血管生成方面的作用。但過度使用FA，則可能導(dǎo)致部分人群產(chǎn)生副作用，如在維生素B12缺乏人群中過量使用FA［6］，其貧血、認(rèn)知缺陷癥狀會加重，血漿甲基丙二酸和高半Hcy 濃度升高。這也提示我們在使用FA 預(yù)防、治療疾病的過程中需要把握好劑量。本文就FA 在心血管疾病、CHD 及血管新生過程中的作用進(jìn)行綜述。

1 葉酸及其受體

FA 是1 種水溶性B 族維生素，由蝶啶、對氨基苯甲酸和谷氨酸3 種成分組成。人體不能合成FA，需從食物中獲得。食物中FA 主要以多聚谷氨酸的形式存在，多聚谷氨酸在消化道內(nèi)被葉酰γ谷氨酰羧肽酶（FGCP）分解為單谷氨酸，再還原至四氫FA（tetrahydrofolic acid，THF），才被小腸吸收。FA主要有3種受體：（1）還原FA載體（RFC）。還原FA 載體在人體整個發(fā)育過程中均表達(dá)，有組織特異性，對還原型FA有較高親和力，是最主要的FA受體。（2）FA受體。FA 受體通過糖基化的磷脂酰肌醇與細(xì)胞表面連接，通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吸收FA。FA 受體有α、β和γ 3 種異構(gòu)單體。FA 受體α是主要的轉(zhuǎn)運(yùn)載體，在母體-胎兒FA 傳遞過程中起重要作用。當(dāng)孕婦體內(nèi)含有異常的FA 受體抗體時，胚胎患神經(jīng)管畸形（neural tube defect，NTD）、CHD 和顱面畸形的概率增加。（3）質(zhì)子偶聯(lián)FA 轉(zhuǎn)運(yùn)體（PCFT）。這一轉(zhuǎn)運(yùn)體與FA 具有較高的親和性，是FA 在腸道吸收的主要轉(zhuǎn)運(yùn)體。

2 葉酸代謝通路

FA 以THF 的形式被小腸吸收，在亞甲基四氫FA 脫氫酶（MTHFD）催化下向5，10-亞甲基四氫FA（5，10-mTHF）轉(zhuǎn)化。5，10-mTHF 入血后，即被細(xì)胞吸收利用。5，10-mTHF 向尿嘧啶脫氧核糖核苷酸（dUMP）提供一個亞甲基基團(tuán)形成胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸（dTMP）和二氫FA（DHF），或在亞甲基四氫FA 還原酶（MTHFR）作用下進(jìn)一步還原為5-甲基四氫FA（5-mTHF）。5-mTHF 作為甲基供體與Hcy 在甲硫氨酸合成酶（MTR）的作用下形成THF和甲硫氨酸（methionine）。后者在腺苷甲硫氨酸合成酶（MAT）的作用下形成S-腺苷甲硫氨酸（SAM）（圖1）。SAM 在體內(nèi)起著轉(zhuǎn)甲基、轉(zhuǎn)硫、轉(zhuǎn)氨丙基的作用，在多數(shù)細(xì)胞的甲基化反應(yīng)中，SAM 是唯一甲基供體。在肝臟和腎臟，Hcy 再甲基化可以通過甜菜堿-同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶（BHMT）完成。

3 葉酸及其代謝產(chǎn)物與心血管疾病

研究證明，F(xiàn)A 攝入不足可導(dǎo)致成人患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加［1］。FA 缺乏引起高Hcy 血癥，而高Hcy 血癥可導(dǎo)致活性氧過量產(chǎn)生、脂質(zhì)及蛋白質(zhì)氧化，同時改變增殖信號通路和基因轉(zhuǎn)錄，影響表觀遺傳［7］。而且Hcy 對血管內(nèi)皮一氧化氮（nitric oxide，NO）合成有抑制作用［8］。在后肢缺血的大鼠模型中，Hcy 通過降低血漿NOx、組織NOx和cGMP 損傷缺血所誘導(dǎo)的血管生成過程，而這種損傷作用可被口服FA 逆轉(zhuǎn)［9］。同時，Hcy 也與心力衰竭患者的左心室功能受損有關(guān)，在伴有高Hcy 血癥的心力衰竭患者中聯(lián)合應(yīng)用阿托伐他汀和FA 被證實(shí)可以抑制左心室重構(gòu)，改變心功能［10］。南方醫(yī)科大學(xué)一項(xiàng)臨床隨機(jī)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合應(yīng)用FA 和依那普利，有效降低了高血壓伴糖尿病患者蛋白尿的發(fā)生率［11］。

FA 本身具有增加NO 的活性、清除超氧化物自由基的功能［12］。5-mTHF 是FA 的活性形式，也是內(nèi)皮型NO 合酶（eNOS）的輔助因子，5-mTHF 通過提高四氫生物蝶呤（BH4）的生成，促使BH4 與內(nèi)皮型NO 合酶親和力增加，提高內(nèi)皮型NO 合酶活性［12］，改善內(nèi)皮細(xì)胞損傷。天津醫(yī)科大學(xué)的學(xué)者研究表示，F(xiàn)A 通過上調(diào)S-腺苷甲硫氨酸：S 腺苷高半胱氨酸：SAH 的比值，提高DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶活性，抑制單核細(xì)胞趨化蛋白（MCP）-1 和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的表達(dá)，對動脈粥樣硬化病變有保護(hù)作用［13］。有學(xué)者［14］提倡在一般人群中應(yīng)用低劑量FA 作為一級預(yù)防，而在已患心血管疾病患者中補(bǔ)充高劑量FA，作為二級預(yù)防減少并發(fā)癥發(fā)生。另有學(xué)者提出［15］，為避免副作用，F(xiàn)A應(yīng)用的上限為1 000 μg/d，尤其是在維生素B12 缺乏的人群中，過度使用FA 將掩蓋惡性貧血的癥狀。而加拿大和愛爾蘭臨床實(shí)踐指南中指出，臨床上開具處方時，F(xiàn)A 使用量可達(dá)5 mg/d［16-17］。

近來有文獻(xiàn)報(bào)道了FA 和Hcy 直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，引起細(xì)胞增殖和遷移信號通路的改變，進(jìn)而影響血管新生過程。Hcy 在誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞生長的同時抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長［18］。而FA 可以通過notch 通路，促進(jìn)大鼠胚胎神經(jīng)干細(xì)胞的增殖［19］，或通過增加DNA 甲基化，抑制成膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞的增殖［20］。這體現(xiàn)了FA 和Hcy 對細(xì)胞增殖和遷移的影響作用存在組織特異性。臺北醫(yī)學(xué)大學(xué)多項(xiàng)研究表明，在大鼠主動脈平滑肌細(xì)胞和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中，F(xiàn)A 均有抑制細(xì)胞增殖和遷移的作用。在大鼠主動脈平滑肌細(xì)胞中，F(xiàn)A 通過Src/ERK 通路［21］，上調(diào)p21 和p27 蛋白，抑制細(xì)胞增殖，同時，F(xiàn)A 下調(diào)AKT1、FAK、paxillin 和p190RhoGAP 的活性，降低胞質(zhì) 中p21 和p27 蛋白的水平，增加RhoA 的活性，抑制細(xì)胞遷移。在人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中，F(xiàn)A 與FA 受體結(jié)合，通過cSrc/ERK 2/NFjB/p53 信號通路，上調(diào)p21 和p27 蛋白的表達(dá)，使細(xì)胞周期停滯在GO/G1 階段，抑制了內(nèi)皮細(xì)胞的增殖［5］。另一方面，F(xiàn)A 通 過 激 活FR/cSrc/p190RhoGAP 通 路 抑 制RhoA 活性，對內(nèi)皮細(xì)胞遷移產(chǎn)生抑制［22］。但FA 對內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移的抑制作用，在孕婦懷孕期間，被孕婦體內(nèi)高水平的雌激素所拮抗。研究表明，雌激素既可以抑制FA 在體外的抗內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移的作用，也可以抑制FA 在體內(nèi)抗血管形成的作用，且這種作用是通過受體與受體之間的相互作用完成的［23］。

4 葉酸代謝相關(guān)酶的多態(tài)性與先天性心臟病的關(guān)系

多項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A 缺乏與CHD 的發(fā)生有明顯相關(guān)性。Liu 等［24］在一個長達(dá)22 年的隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)A的補(bǔ)充可以降低圓錐動脈干畸形、主動脈縮窄、室間隔缺損、房間隔缺損（atrial septal defect，ASD）等CHD 的發(fā)病率，但不會降低其他嚴(yán)重非圓錐動脈干畸形心臟缺陷的發(fā)病率。我國毛寶宏等［25］在2010-2012 年的一個出生隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，與中間四分位數(shù)相比，孕期FA 攝入量較低的孕婦所產(chǎn)的后代患動脈導(dǎo)管未閉（patent ductus arteriosus，PDA）的風(fēng)險(xiǎn)增加，但患ASD 的風(fēng)險(xiǎn)沒有明顯差異。

FA 代謝通路相關(guān)酶的基因突變也可導(dǎo)致先天性缺陷，包括NTD、CHD、唇裂、精神分裂癥、智力發(fā)育障礙等。MTHFD 基因1958 位點(diǎn)G 被A 替代導(dǎo)致的單核苷酸變異，導(dǎo)致MTHFD 基因10-FTHFS 結(jié)構(gòu)域653 位的谷氨酰胺取代精氨酸［26］，從而導(dǎo)致胎兒患CHD 的風(fēng)險(xiǎn)增加。MTR-186 T＞G 和+905 G＞A 突變也已被證實(shí)與患CHD 有關(guān)［27］。MTR A2756G 基因型影響了維生素B12 輔因子甲基化和激活的結(jié)構(gòu)域，這種突變體與血漿Hcy 濃度、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、雙相情感障礙、精神分裂癥、脊柱裂、非綜合征性唇腭裂和唐氏綜合征有關(guān)［26］。Elizabeth等［28］發(fā)現(xiàn)，MTRR A66 →G和MTHFR C677 →T 的突變導(dǎo)致兒童患CHD 的風(fēng)險(xiǎn)上升，而孕期補(bǔ)充FA 可作為一級預(yù)防。MTRR A66G 變異對心臟缺陷，特別是室間隔缺損和主動脈瓣狹窄存在影響［29］。MTHFR C677T 突變，導(dǎo)致酶的熱活性降低，TT 基因型個體血漿Hcy 濃度明顯升高。SNP 研究發(fā)現(xiàn)MTHFR C677T 與主動脈弓縮窄易感性相關(guān)，其TT 基因型明顯增加了CHD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)［30］。此外，MTHFR 與法洛氏四聯(lián)癥之間也存在關(guān)系。若子代攜帶TT 基因型，則患法洛氏四聯(lián)癥的風(fēng)險(xiǎn)增加了4.856 倍，因此，認(rèn)為MTHFR C677T 可能是法洛氏四聯(lián)癥的易感基因［31］。

我國學(xué)者發(fā)現(xiàn)某些FA 代謝通路之外的基因突變可以降低患CHD 的風(fēng)險(xiǎn)。王紅艷團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)［32］，F(xiàn)IGN 基因內(nèi)含子的+94762G＞C 突變使FA 的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和利用率增加，血清FA 濃度降低是CHD 保護(hù)因子［32］。與基因型GG相比，雜合子（GC）和純合子（CC）患CHD 的風(fēng)險(xiǎn)分別降低44%和66%。

5 討論

FA 缺乏是成人患心血管疾病的危險(xiǎn)因素，補(bǔ)充FA 可以降低血漿Hcy 濃度，減少其對內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。FA 與其他藥物聯(lián)合使用治療心力衰竭、原發(fā)性高血壓（高血壓），已經(jīng)應(yīng)用到臨床，并證實(shí)有效。在胚胎發(fā)育過程中缺乏FA 可導(dǎo)致先天性出生缺陷如NTD、CHD、唇裂等畸形。同時，在丙戊酸誘導(dǎo)的心臟發(fā)育畸形斑馬魚模型中［33］，F(xiàn)A能夠逆轉(zhuǎn)丙戊酸誘導(dǎo)所致的心腔形成異常、心包積液、心動過緩等心臟發(fā)育異常。孕婦早期暴露于酒精可以導(dǎo)致脂質(zhì)相關(guān)基因表達(dá)改變［34］，改變脂滴在心臟中的定位，影響胎盤和胎兒心臟功能，而補(bǔ)充FA 對此具有保護(hù)作用，促使胎兒心臟正常發(fā)育。建議育齡期女性在孕前至少6 個月每天補(bǔ)充0.4～1.0 mg FA，若孕早期有以下幾種情況，則應(yīng)提高FA 補(bǔ)充量，如吸煙、肥胖、應(yīng)用抗FA 藥、后代神經(jīng)管缺陷風(fēng)險(xiǎn)高等［16］，F(xiàn)A 最高使用量可達(dá)4～5 mg/d。

盡管關(guān)于FA 缺乏與CHD 發(fā)生相關(guān)的報(bào)道已有很多，但其背后具體的細(xì)胞分子機(jī)制至今仍未闡明，如MTHFR、MTR 等基因的突變是如何影響心臟早期發(fā)育的及其影響的階段，是否存在可以產(chǎn)前干預(yù)的可能性等問題仍未得到解決。近來FA 被發(fā)現(xiàn)存在抑制細(xì)胞增殖和遷移的作用，提示了FA 影響心血管系統(tǒng)疾病的新方向，但目前關(guān)于FA 抑制血管新生這方面的研究內(nèi)容較少，且已有的各項(xiàng)研究所得結(jié)論并不一致。在不同的細(xì)胞系中，F(xiàn)A 對細(xì)胞增殖和遷移的影響存在差異，所涉及的細(xì)胞信號通路也不一致；而FA 抑制血管生成的作用在未來能否應(yīng)用到臨床，治療血管性疾病或者癌癥，也有待進(jìn)一步研究。且在不同人群中FA 的保護(hù)作用存在差異，在中國和歐洲人群中，補(bǔ)充FA 具有CHD 保護(hù)作用，但在美國人群中未見這種作用［35］，這種差異是否會影響FA 的臨床應(yīng)用仍需探討。加拿大臨床實(shí)踐指南中指出［16］，F(xiàn)A 最高量可達(dá)5 mg/d，然而，不同人群對FA 的敏感性不同，而過度使用FA 可能導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用［36］，如超敏反應(yīng)、甲狀腺功能障礙、加重維生素B12 缺乏甚至癌癥，這也提醒我們應(yīng)當(dāng)正確掌握FA 的劑量，臨床上進(jìn)行個體化治療。因此，F(xiàn)A 對心血管病的具體影響機(jī)制有待進(jìn)行更加深入的基礎(chǔ)研究，F(xiàn)A 的應(yīng)用仍需進(jìn)行進(jìn)一步更大規(guī)模的臨床研究。