同型半胱氨酸與阿爾茨海默病、輕度認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性研究進(jìn)展

張冰瑋 李璽 權(quán)乾坤

AD 是老年癡呆的一種常見類型，多發(fā)生于老年期和老年前期，調(diào)查顯示65 歲以上的老年人群中約5%患有AD［1］。AD是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，起病隱秘，病程呈慢性進(jìn)行性發(fā)展，病人多表現(xiàn)為記憶和認(rèn)知功能障礙、人格和行為改變等，其主要的病理學(xué)特征改變?yōu)樾纬衫夏臧?、神?jīng)元喪失、淀粉樣血管病變、神經(jīng)原纖維纏結(jié)等，其中老年斑和神經(jīng)元纖維纏結(jié)主要發(fā)生在海馬、前腦基底段大腦皮層。輕度認(rèn)知功能障礙（MCI）是正常老化和癡呆之間的一種認(rèn)知缺損狀態(tài)，表現(xiàn)為可治療的認(rèn)知功能、精神行為和社會生活功能障礙，其向AD 的轉(zhuǎn)化率明顯高于正常人群。AD 通常被認(rèn)為是不可逆轉(zhuǎn)的，且其嚴(yán)重影響老年人的生活自理能力、社交及生活質(zhì)量，給病人家庭及社會帶來沉重負(fù)擔(dān)。因此，探討影響AD 發(fā)病的相關(guān)因素成為當(dāng)前老年病學(xué)研究的重要課題。關(guān)于AD、MCI 發(fā)生機制的研究結(jié)論頗多，其發(fā)病機制復(fù)雜多樣，可由多種因素共同作用導(dǎo)致。其中Hcy 是疾病發(fā)生發(fā)展過程中已經(jīng)被證實的危險因素，Hcy 水平的增高與認(rèn)知減退、腦白質(zhì)損傷、腦萎縮、神經(jīng)纖維纏結(jié)及癡呆均存在關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)將血漿Hcy與AD、MCI的相關(guān)性研究進(jìn)展作一綜述。

1 Hcy簡述

Hcy 是甲硫氨酸代謝的一種重要中間產(chǎn)物，是一種含硫氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中的蛋氨酸轉(zhuǎn)變而來。血漿Hcy主要包括Hcy、同型胱氨酸、同型半胱氨酸-胱氨酸二硫化合物3種形式，他們大部分（約70%）以蛋白結(jié)合形式存在，其余小部分以游離形式存在，但不論是結(jié)合形式還是游離形式的Hcy 都統(tǒng)稱為總同型半胱氨酸（tHcy）。血漿Hcy 的正常值為5～15 μmol/L，但地區(qū)差異大，男性一般高于女性［2］。也有研究者提出，大于60 歲老年人血漿Hcy 水平的正常參考值為5～20 μmol/L。

血漿tHcy＞15 μmol/L 即為高同型半胱氨酸血癥（HHcy），其中血漿tHcy 濃度在15～30 μmol/L 為輕度HHcy，31～100 μmol/L 為中度HHcy，＞100 μmol/L 為重度HHcy［3］。Hcy 升高原因：（1）先天因素：Hcy 代謝關(guān)鍵酶［如甲硫氨酸合成酶、胱硫醚-β 合成酶（CBS）等］基因突變或存在影響其活性的因素；（2）營養(yǎng)因素：Hcy 代謝所需的維生素輔助因子如葉酸、維生素B12、維生素B6等缺乏，另外長期飲酒、吸煙、過量攝入無過濾的咖啡以及食用高甲硫氨酸的食物等；（3）疾病因素：DM、慢性腎功能不全、自身免疫性疾病、甲狀腺功能減退、急性淋巴細(xì)胞白血病、某些腫瘤及惡性貧血等；（4）藥物因素：葉酸拮抗劑（苯妥英鈉、卡馬西平、甲氨蝶呤等）、維生素B6拮抗劑（避孕藥、茶堿等）、左旋多巴及抗癲癇藥等；（5）其他：年齡、男性、絕經(jīng)期等。

2 HHcy與AD、MCI的相關(guān)性

2.1 研究背景 20 世紀(jì)70 年代，哈佛大學(xué)病理學(xué)家Mcully 教授［4］首次提出Hcy 可以導(dǎo)致血管動脈粥樣硬化的發(fā)病學(xué)說；第二年，他又通過動物模型證實HHcy可以導(dǎo)致類似的血管損傷［5］。McCaddon 等［6］研究了30 例≥65 歲臨床診斷為AD 的病人，發(fā)現(xiàn)其血漿Hcy與Cambridge認(rèn)知能力檢查評分呈負(fù)相關(guān)，且AD 組的血漿Hcy 濃度明顯高于健康對照組。Clarke 等［7］對164 例臨床診斷為AD 的病人和108 例年齡相匹配的健康人進(jìn)行了病例對照研究，同樣發(fā)現(xiàn)AD 病人的血漿Hcy 濃度顯著高于健康對照組，并認(rèn)為血漿Hcy 濃度與疾病的進(jìn)展有關(guān)。Seshadri等［8］發(fā)現(xiàn)，HHcy是AD一個重要的、獨立的危險因素，而血清Hcy 的濃度在AD 發(fā)病之前就已經(jīng)開始升高。美國弗朗漢醫(yī)學(xué)研究中心的調(diào)查指出，血清Hcy＞14 μmol/L 時，AD 發(fā)生的風(fēng)險加倍，而且其每升高5 μmol/L，AD 發(fā)生的風(fēng)險就增加40%。Piazza 等［9］的研究顯示，HHcy 病人罹患AD 的危險性是Hcy 正常者的3 倍以上。Den Heijer等［10］研究了1077 例60～90 歲受試者血漿Hcy 水平與其腦組織萎縮程度的關(guān)系，結(jié)果顯示血漿Hcy 水平較高者，大腦皮層和左右兩側(cè)海馬的萎縮程度也較高，此研究為Hcy 與AD 之間的關(guān)系提供了另一有力證據(jù)。Raiagopalan 等［11］對AD 神經(jīng)影響的初步研究發(fā)現(xiàn)，Hcy水平升高者的額、頂、枕葉腦白質(zhì)萎縮。Ravaglia 等［12］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)血清Hcy 水平逐漸升高時，受試對象的MMSE評分就會逐漸降低，由此可見，血清Hcy水平是認(rèn)知功能障礙的一個危險因素。有研究發(fā)現(xiàn)，HHcy能預(yù)測MCI向AD 的轉(zhuǎn)化以及AD 病人認(rèn)知功能的進(jìn)行性衰退［13］。國內(nèi)外大量研究也表明，HHcy 是認(rèn)知功能減退（特別是晚發(fā)型AD）的危險因素［14］。

2.2 HHcy引起AD、MCI的可能機制

2.2.1 氧化損傷：氧化損傷在AD 的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。細(xì)胞內(nèi)氧化還原電位調(diào)節(jié)Hcy 在細(xì)胞內(nèi)的代謝，Hcy 通過氧化破壞細(xì)胞內(nèi)氧化還原電位從而損傷細(xì)胞。一方面，Hcy 通過降低谷胱甘肽過氧化酶和超氧化物歧化酶活性，減少血管內(nèi)皮細(xì)胞過氧化氫的分泌，使一氧化氮（NO）更易被氧化失活，進(jìn)而降低內(nèi)皮細(xì)胞抗氧化能力，破壞血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)并致其功能障礙；Hcy還可減少組織中各類維生素的含量，從而降低組織的抗氧化能力。另一方面，Hcy 通過加速LDL-C 氧化，增加泡沫細(xì)胞，使血管內(nèi)壁增厚，促進(jìn)動脈硬化形成［15］。

2.2.2 神經(jīng)毒性：Hcy 可激活N-甲基-D-天門冬氨酸（NMDA）受體，產(chǎn)生細(xì)胞毒性從而引起MCI；同時Hcy可活化Ⅰ型親代謝性谷氨酸鹽受體，間接促進(jìn)Ca2+內(nèi)流，引起繼發(fā)性神經(jīng)毒性。Hcy 還能提高神經(jīng)元對興奮性毒物的敏感性［16］，通過促進(jìn)凋亡和興奮性毒物介導(dǎo)的細(xì)胞外毒性作用損傷神經(jīng)元。此外，Hcy 通過抑制細(xì)胞Na-K-ATP 酶活性［17］，導(dǎo)致能量代謝障礙從而損傷神經(jīng)細(xì)胞；Hcy可以轉(zhuǎn)化為同型胱氨酸，對神經(jīng)元產(chǎn)生毒性作用；Hcy 在酶的作用下還能夠轉(zhuǎn)化成同型半胱氨酸硫代內(nèi)脂，通過修飾細(xì)胞內(nèi)的巰基分子而改變其結(jié)構(gòu)和功能［18］，但在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中被Hcy 修飾的分子和功能蛋白還需要進(jìn)一步研究。

2.2.3 低甲基化：S-腺苷甲硫氨酸（SAM）作為體內(nèi)最主要的甲基供體，葉酸或維生素B12缺乏均可導(dǎo)致甲基化轉(zhuǎn)移障礙。SAM 合成減少可以抑制甲基化反應(yīng)，進(jìn)而影響乙酰膽堿、髓鞘磷脂和膜磷脂的代謝，對神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生毒性作用［19］。同時，甲基供體的缺乏還可影響神經(jīng)細(xì)胞獲取嘌呤和胸腺嘧啶核苷，修補被氧化破壞的DNA 并觸發(fā)其凋亡。S-腺苷高半胱氨酸（SAH）是一種強效甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑，HHcy 可抑制SAH 的分解使其水平升高，從而減慢腦組織中甲基化過程，對神經(jīng)遞質(zhì)、磷脂、髓鞘、DNA 和蛋白質(zhì)等物質(zhì)形成產(chǎn)生影響，使神經(jīng)元對損害和凋亡更為敏感。Hcy和B族維生素共同參與AD病人早老素1（PS-1）啟動子去甲基化的調(diào)控［20］。

2.2.4 β 淀粉樣蛋白（Aβ）神經(jīng)毒性：Aβ 沉積可形成老年斑，參與AD 的發(fā)生發(fā)展。研究表明，AD 病人血Aβ水平隨Hcy濃度的升高而升高［21］。Miwa等［22］研究發(fā)現(xiàn)，Hcy 能誘導(dǎo)Aβ 前體蛋白裂解酶的基因表達(dá)，從而加重其神經(jīng)毒性。Hcy 通過促進(jìn)Aβ 在腦內(nèi)的沉積以及增加神經(jīng)細(xì)胞對Aβ 的敏感性，從而加速AD 的發(fā)展。Aβ 與Hcy 共同作用會引起神經(jīng)元不可逆性損傷，甚至細(xì)胞死亡［23］；Aβ 還能損害神經(jīng)元的正常功能和突觸傳遞，促進(jìn)認(rèn)知功能的減退［24］。血清高Hcy 水平增加了Aβ 在海馬和大腦皮質(zhì)的沉積，導(dǎo)致海馬神經(jīng)元死亡。

2.2.5 tau蛋白過度磷酸化：tau蛋白的磷酸化是由蛋白激酶和磷解酶調(diào)節(jié)的，蛋白激酶類活性增強以及磷解酶活性降低均可導(dǎo)致tau 蛋白的過度磷酸化。Aβ能夠增加蛋白激酶類的活性，使tau 蛋白磷酸化從而引發(fā)MCI。AD 病人的磷解酶水平及其活性降低可能與HHcy 的低甲基化作用有關(guān)。血清Hcy 濃度過高時會抑制體內(nèi)甲基化轉(zhuǎn)移酶的活性，使甲基化作用產(chǎn)生的蛋白磷酸酶2A（PP2A）異質(zhì)三聯(lián)體形成減少，促進(jìn)tau 蛋白高度磷酸化，導(dǎo)致神經(jīng)元軸突出現(xiàn)退行性改變［25］。

2.2.6 脂代謝基因異常：大量的研究證實，Hcy 相關(guān)代謝酶基因多態(tài)性與AD 的發(fā)生有著密切的相關(guān)性。載脂蛋白E（ApoE）通過LDL 受體及其相關(guān)蛋白參與脂質(zhì)代謝和膽固醇平衡調(diào)節(jié)，同時參與神經(jīng)系統(tǒng)的正常生長及損傷后修復(fù)。Aβ 濃度升高時，ApoE 可以促進(jìn)Aβ 沉積。此外有研究發(fā)現(xiàn)，ApoE 可調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平，通過蛋白激酶的級聯(lián)放大作用來調(diào)節(jié)蛋白的磷酸化。人類亞甲基四氫葉酸還原酶（MTHFR）通過堿基突變生成一個Hinfl 限制性內(nèi)切酶識別序列，造成編碼的氨基酸改變，導(dǎo)致酶活性降低，從而發(fā)生代謝障礙。人蛋氨酸合成酶基因（MS）活性喪失可導(dǎo)致Hcy再甲基化變成甲硫氨酸過程障礙。CBS活性降低導(dǎo)致甲硫氨酸代謝障礙，CBS 基因錯義突變和缺失突變是其主要原因。

2.2.7 基因表達(dá)調(diào)控：高濃度Hcy 通過對基因表達(dá)的影響，誘發(fā)一系列的細(xì)胞應(yīng)答及信號通路。Khayati等［26］的研究表明，Hcy 可能通過激活雷帕霉素復(fù)合物1（mTORC1）抑制細(xì)胞內(nèi)自噬，并造成Aβ和tau等異常蛋白的積累。亦有研究報道PS-1、PS-2在介導(dǎo)自噬過程中也具有重要意義［27］。Sai 等［28］的研究表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白（HERP）和PS-l、PS-2 相互作用，使過度表達(dá)HERP 的細(xì)胞生成更多的Aβ。此外有研究顯示，Hcy 通過影響相關(guān)基因促進(jìn)早發(fā)性AD 的發(fā)生，造成AD 的發(fā)病年齡提早化［29］。近年來研究認(rèn)為，端粒長度縮短與AD 風(fēng)險的增加密切相關(guān)，不過Hcy 對神經(jīng)細(xì)胞端粒長度的影響鮮有報道［30］。

3 小結(jié)及展望

隨著我國社會老齡化加劇，AD 發(fā)病率也越來越高。目前關(guān)于AD、MCI 的發(fā)病因素機制尚不明確，現(xiàn)階段臨床治療主要是以抗乙酰膽堿脂酶抑制劑為主，無法從根本上延緩或改善疾病進(jìn)展，因此，對AD 及MCI 可能高危因素的篩查及干預(yù)至關(guān)重要。本研究綜述近年來最新研究文獻(xiàn)顯示，HHcy 主要通過氧化損傷、神經(jīng)毒性、低甲基化、Aβ 神經(jīng)毒性、tau 蛋白磷酸化等途徑，以及脂代謝基因異常、基因表達(dá)調(diào)控等機制，在AD 及MCI 發(fā)生發(fā)展過程中的多個環(huán)節(jié)發(fā)揮重要的作用。Hcy 誘導(dǎo)AD、MCI風(fēng)險增加的分子及基因水平的研究近幾年來逐漸增多，需要更為深入的動物模型等相關(guān)研究來探討。通過Hcy 與其發(fā)病機制的進(jìn)一步深入揭示，可以為AD、MCI 等神經(jīng)退行性疾病的預(yù)防和治療提供新的策略和方向。