MTHFR基因多態(tài)性及Hcy與頸動脈粥樣硬化相關(guān)性研究進展

李娟 綜述 喻明，2 審校

1.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，貴州 遵義 563000；2.遂寧市中心醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，四川 遂寧 629000

缺血性卒中(ischemic stroke，IS)具有高發(fā)病率、高致死率及高致殘率的特點[1]。據(jù)我國卒中流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國腦卒中患病率、發(fā)病率和死亡率分別為1 114.8/10萬、246.8/10萬人年和114.8/10萬人年[2]。而據(jù)2017年GBD卒中負擔(dān)調(diào)查報道統(tǒng)計，在2017年全球1 193.1萬起中風(fēng)事件中，IS占64.9%，原發(fā)性腦出血(PICH)占26.2%，蛛網(wǎng)膜下腔出血(SAH)占8.9%，且中風(fēng)流行病學(xué)正在持續(xù)快速發(fā)展，導(dǎo)致中風(fēng)負擔(dān)的主要因素是IS[3]。IS負擔(dān)的增加將對患者及其家庭和社會產(chǎn)生負面影響。因此，制定和實施更有效的初級預(yù)防戰(zhàn)略，以減少IS患病負擔(dān)及其社會影響是全球持續(xù)關(guān)注的研究熱點。在IS中，約75%的IS發(fā)生在由頸內(nèi)動脈供應(yīng)的區(qū)域，頸動脈粥樣病變被認為是IS發(fā)生及發(fā)展的重要原因，其發(fā)生及嚴重程度與IS密切相關(guān)[4]。臨床上主要通過頸動脈彩超或頭頸部CTA測量頸動脈內(nèi)-中膜厚度(IMT)，以IMT＞1.0 mm作為頸動脈粥樣硬化的診斷標(biāo)準；當(dāng)頸動脈內(nèi)膜增厚大于1.5 mm時形成頸動脈斑塊，根據(jù)斑塊是否容易發(fā)生脫落栓塞分為易損性斑塊(低回聲脂質(zhì)型斑塊和回聲強弱不均的潰瘍型混合斑塊)和非易損性斑塊(纖維型斑塊和鈣化型斑塊)；并隨著頸動脈斑塊不斷增厚，可引起斑塊形成處血管管腔狹窄及血流動力學(xué)改變，根據(jù)狹窄程度分為輕度狹窄(狹窄率＜50%)、中度狹窄(狹窄率為50%～69%)和重度狹窄(狹窄率為70%～99%)[5-6]。研究發(fā)現(xiàn)，與缺血性腦血管事件相關(guān)的頸動脈高危斑塊(即易損性斑塊)具有富脂大壞死核心(LRNC)、斑塊內(nèi)出血(IPH)和纖維帽破裂(FCR)等特征，高危斑塊容易發(fā)生斑塊破裂出血、血栓形成、脫落而造成遠端顱內(nèi)血管栓塞，這些被認為是缺血性腦血管事件的主要原因[7]。因此，早期診斷頸動脈斑塊易損性已成為預(yù)防腦血管病的關(guān)鍵靶點。除頸動脈斑塊構(gòu)成的高風(fēng)險外，多項研究探討了頸動脈狹窄程度與IS的相關(guān)性，認為IS發(fā)生及復(fù)發(fā)風(fēng)險與頸動脈狹窄程度顯著相關(guān)[8]。有學(xué)者報道，對于頸動脈狹窄程度＞75%的患者，其1年內(nèi)發(fā)生IS的概率約為10.5%，并隨著狹窄程度的進展，其5年內(nèi)發(fā)生IS的概率為30%～75%；而對于頸動脈狹窄程度在70%～90%且合并腦缺血的患者，1年內(nèi)將有26%～28%的患者發(fā)生IS[9]。臨床上可通過頸動脈的狹窄程度預(yù)測IS發(fā)生風(fēng)險，并根據(jù)狹窄程度采取不同的防治措施。除了常規(guī)抗血小板藥物及他汀類藥物的卒中二級預(yù)防外，針對具有手術(shù)指征的患者還可進一步采取頸動脈內(nèi)膜切除術(shù)(CEA)或頸動脈支架植入術(shù)(CAS)，CEA/CAS后30 d內(nèi)死亡或中風(fēng)的風(fēng)險明顯降低[10]。因此，對頸動脈粥樣硬化的預(yù)防或延緩其進展成為IS二級預(yù)防的主要措施。

頸動脈粥樣硬化危險因素包括不可控因素(性別、年齡、遺傳代謝等因素)和可控危險因素(吸煙、飲酒、高血壓、糖尿病、高脂血癥、高同型半胱氨酸、肥胖、高尿酸等)[11]。改變生活方式，戒煙限酒，控制血壓、血糖，低鹽低脂飲食等針對可控危險因素進行干預(yù)是目前頸動脈粥樣硬化的主要防治措施。然而，隨著精準醫(yī)療模式的提出，基因多態(tài)性的研究正逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點，旨在根據(jù)基因多態(tài)性對患者實施個性化診療。有學(xué)者提出，MTHFR基因多態(tài)性是參與IS及頸動脈粥樣硬化發(fā)生及發(fā)展的重要遺傳因素，且研究結(jié)論仍存在部分爭議，因此，本文就MTHFR基因多態(tài)性與IS及頸動脈粥樣硬化的相關(guān)性進行概述。

1 MTHFR基因多態(tài)性及流行病學(xué)特征

MTHFR基因(N5-N10-亞甲基四氫葉酸還原酶MTHFR)位于常染色體1p36.3，主要編碼N5-N10-亞甲基四氫葉酸還原酶，是葉酸及同型半胱氨酸(Homocysteine，Hcy)代謝的關(guān)鍵酶。研究表明，MTHFR基因具有多態(tài)性，目前已發(fā)現(xiàn)MTHFR基因多態(tài)位點有近20種；其中C677T和A1298C兩個多態(tài)性在臨床上具有重要研究意義[12]。研究最廣泛且與臨床相關(guān)性最高的是C677T基因的錯位突變型。此突變由位于第4外顯子的第677位核苷酸上胞嘧啶(C)突變?yōu)樾叵汆奏?T)，包括純合突變TT基因型及雜合突變CT基因型。該位點的突變導(dǎo)致其對應(yīng)密碼子的編碼產(chǎn)物由原來的丙氨酸替換成纈氨酸，且該突變產(chǎn)物處于MTHFR酶活性中心的關(guān)鍵位點，是MTHFR酶活性降低的最重要的突變類型[13]。研究發(fā)現(xiàn)，MTHFR C677T位點突變最終導(dǎo)致其編碼產(chǎn)物MTHFR酶與黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)結(jié)合較弱的局部結(jié)構(gòu)被擾動，從而提高了FAD的解離率，導(dǎo)致MTHFR酶生物活性下降而對Hcy代謝能力減低[14]。研究顯示，在MTHFR C677T雜合突變(CT基因型)的人群中，MTHFR酶功能降低約為正常的65%，而在純合突變(TT基因型)的人群中，MTHFR酶生物活性只有正常MTHFR CC基因型人群的30%[15]。MTHFR C677T基因位點的突變頻率具有空間及種族差異性。據(jù)報道，T等位基因在意大利人和居住在美國加利福尼亞州的西班牙裔人群中很高，在美國黑人和撒哈拉以南非洲的一些地區(qū)很低。在美國，白人的變異率遠遠高于黑人，但美國黑人仍與非洲黑人存在顯著差異[16]。而在中國人群中，C677T基因位點突變頻率隨著維度的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，不同地區(qū)C677T純合突變TT基因型及雜合突變CT基因型的分布頻率各不相同，但突變頻率都較高[17-18]。

2 MTHFR基因多態(tài)性與Hcy的關(guān)系

同型半胱氨酸(Hcy)是甲硫氨酸代謝的中間含硫產(chǎn)物。在正常代謝中，Hcy在維生素B12和葉酸存在下，通過MTHFR酶催化亞甲基四氫葉酸使其還原成甲基四氫葉酸，然后甲基四氫葉酸將甲基轉(zhuǎn)移給Hcy后使其轉(zhuǎn)變?yōu)榧琢虬彼?蛋氨酸)，進而使血液中Hcy含量保持在較低水平[19]。在血漿維生素B12和葉酸水平正常條件下，MTHFR酶在Hcy代謝過程中起主要作用，其代謝活性可直接影響Hcy血漿濃度。當(dāng)MTHFR基因發(fā)生C677T位點突變時，MTHFR酶的催化活性降低，對Hcy的代謝作用減弱，此類發(fā)生該基因突變的人群血漿Hcy水平較正常個體升高[20]。例如，有研究指出，TT基因型人群的Hcy濃度高于CC基因型人群[21-22]。還有研究也發(fā)現(xiàn)，與未突變的CC基因型個體相比，純合突變TT基因型個體具有更高的Hcy水平，其Hcy水平明顯高于CC基因型及CT基因型，而雜合突變CT基因型個體具有輕-中度升高的Hcy水平[23-24]。

3 Hcy致動脈粥樣硬化機制

3.1 Hcy損傷血管內(nèi)皮多項基礎(chǔ)研究結(jié)果表明Hcy與內(nèi)皮功能障礙有關(guān)[25-26]。在正常情況下，一氧化氮通過形成S-亞硝基-同型半胱氨酸(一種血管擴張劑)來解毒Hcy。過量的Hcy沒有被一氧化氮完全中和，自動氧化成高胱氨酸，產(chǎn)生對內(nèi)皮細胞有毒的氧自由基，如過氧化氫、羥基自由基等，直接損害血管內(nèi)皮細胞。同時，高Hcy也可以通過抑制一氧化氮合酶活性，降低內(nèi)皮細胞產(chǎn)生一氧化氮的能力來損害其維持血管張力的能力[27]。此外，高Hcy可抑制血管內(nèi)皮細胞細胞色素C氧化酶的活性，降低細胞色素C氧化酶-17的表達，增加血管細胞中活性氧的水平，誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞凋亡。

3.2 Hcy促進血栓形成研究認為，Hcy可通過增強血小板黏附和聚集功能、改變促凝劑-抗凝劑的平衡等途徑促進血栓形成[28]。(1)促進血小板聚集：高Hcy可通過多種機制增強血小板的聚集功能，且各種機制相互作用，最終共同促進血栓形成。①Hcy可抑制血小板對L-精氨酸的攝取能力，通過影響L-精氨酸/NOS/NO通路使NO合成減少，NO減少能明顯激活血小板，使血小板的聚集功能增加，同時，NO減少可促進氧自由基生成增多，進一步損傷血管內(nèi)皮，促進血小板的黏附和聚集[29]。②Hcy可通過多種途徑誘導(dǎo)花生四烯酸動員，促使血栓素A2(TXA2)釋放，TXA2是腺苷酸環(huán)化酶抑制劑，對血小板聚集有極強的促進作用，TXA2增加可能是血栓形成的主要因素[30]。③Hcy可促進內(nèi)源性氧自由基(ROS)的生成，誘導(dǎo)血小板內(nèi)Ca2+釋放，細胞內(nèi)Ca2+濃度是血小板活化過程中重要的調(diào)控因子，最終可引起血小板的活化聚集和血栓形成[31]。(2)影響促凝-抗凝系統(tǒng)：①研究報道，高Hcy血癥可促進內(nèi)皮細胞生成纖溶酶原激活物抑制物1(PTA-1)，使其影響個體的纖溶系統(tǒng)[32]。②Hcy還可以增加或降低血漿凝血因子的水平，干擾凝血因子的活性，進而促進血液凝聚[33-34]。

3.3 Hcy啟動炎癥，促進動脈粥樣硬化研究表明，過量的Hcy可激活核因子-κB(NF-κB)，NF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)中各種基因的轉(zhuǎn)錄，從而增強促炎基因的轉(zhuǎn)錄[35]。此外，高Hcy可通過上調(diào)多種促炎細胞因子(如單核細胞趨化蛋白1、白細胞介素8等)并下調(diào)抗炎細胞因子(如巨噬細胞移動抑制因子)的表達，誘導(dǎo)機體炎癥反應(yīng)[36-37]。

綜上，高Hcy可能通過直接損傷血管內(nèi)皮細胞、促進血栓形成及增強氧化應(yīng)激來影響動脈粥樣硬化過程的不同階段，并通過誘導(dǎo)慢性炎癥加速動脈粥樣硬化病變的形成[38]。

4 Hcy、MTHFR基因多態(tài)性與缺血性腦梗死

缺血性腦卒中(IS)與頸動脈粥樣硬化密切相關(guān)，頸動脈粥樣硬化斑塊性質(zhì)改變后穩(wěn)定性降低，斑塊破裂、脫落成為栓子，隨著血液循環(huán)進入顱內(nèi)血管，造成血管阻塞，導(dǎo)致腦梗死。因此，MTHFR基因多態(tài)性和高Hcy血癥是IS發(fā)生的重要危險因素，尤其與大動脈粥樣硬化型腦梗死(large-artery atherosclerosis，LAA)和小動脈閉塞型腦梗死(small-vessel occlusion，SAO)密切相關(guān)[39-40]。研究表明，具有高同型半胱氨酸血癥的人群發(fā)生IS的風(fēng)險較正常人群高1.71倍，降低Hcy水平可以使IS的發(fā)生風(fēng)險降低62%[41-42]。此外，高Hcy水平還與IS的嚴重程度、預(yù)后不良及IS復(fù)發(fā)風(fēng)險密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，血漿高Hcy是急性IS預(yù)后的獨立危險因素，高Hcy水平可進一步增加腦卒中患者預(yù)后不良的風(fēng)險，提高患者的死亡率，是LAA患者死亡率的一個強有力的預(yù)測因子[43-44]。高Hcy也是IS復(fù)發(fā)的危險因素，總Hcy水平降低3 mmol/L可能與中風(fēng)復(fù)發(fā)風(fēng)險降低10%相關(guān)，降低高?；颊逪cy血漿水平，可能對IS的再發(fā)起一定的預(yù)防作用[45]。而MTHFR酶作為血漿Hcy代謝的關(guān)鍵酶，也被認為與IS密切相關(guān)。一項Meta分析表明MTHFR C677T基因多態(tài)性與IS之間存在顯著關(guān)聯(lián)，T等位基因可能是中國人群中IS發(fā)生的危險因素[46-47]。并且研究還發(fā)現(xiàn)，MTHFR C677T多態(tài)性與LAA和SAO顯著相關(guān)，MTHFR基因C677T CT或者TT基因型增加了LAA和SAO的發(fā)生風(fēng)險[48]。目前，關(guān)于MTHFR基因多態(tài)性通過改變血漿Hcy的水平間接參與IS的發(fā)生這一結(jié)論已經(jīng)得到廣泛認可。

5 Hcy、MTHFR基因多態(tài)性與頸動脈粥樣硬化

血漿高Hcy水平可通過損傷血管內(nèi)皮細胞，增加血管平滑肌，促進纖維蛋白原產(chǎn)生，導(dǎo)致凝血異常和血小板聚集、血栓形成，促進慢性炎癥反應(yīng)等一系列病理機制，參與頸動脈粥樣硬化的發(fā)生及發(fā)展過程。因此，血漿高Hcy水平被認為是頸動脈粥樣硬化的獨立危險因素，血清Hcy水平升高與頸動脈內(nèi)中膜厚度呈正相關(guān)[49]。此外，高Hcy水平還與頸動脈粥樣硬化嚴重程度密切相關(guān)，是頸動脈粥樣硬化易損性斑塊形成的重要危險因素，并進一步加重血管管腔的狹窄程度[50]。高Hcy血癥通過血管收縮、纖維蛋白沉積和內(nèi)皮功能障礙導(dǎo)致小動脈管腔狹窄，并增加頸動脈內(nèi)膜微生物與低密度脂蛋白的聚集，使血管管腔進一步阻塞，導(dǎo)致缺血、壞死、出血和微膿腫，這些微膿腫破裂進入動脈內(nèi)膜，刺激硫酸糖胺聚糖的產(chǎn)生，形成易損斑塊，增加斑塊脫落致IS的形成風(fēng)險[51-52]。另外，高Hcy血癥通過促進頸動脈內(nèi)膜增厚，斑塊形成，可進一步導(dǎo)致不同程度的頸動脈血管管腔的狹窄，被認為是無癥狀患者頸動脈狹窄的一個危險因素[53]。研究發(fā)現(xiàn)，Hcy血漿水平高的患者頸動脈IMT和血管官腔狹窄程度顯著升高，提示高Hcy與IMT和頸動脈狹窄程度呈正相關(guān)[54]。

MTHFR基因多態(tài)性作為影響血漿Hcy水平的主要遺傳因素，已經(jīng)被證實其基因變異可以改變血漿Hcy濃度，間接參與動脈粥樣硬化的發(fā)生及發(fā)展，與頸動脈內(nèi)膜增厚、斑塊易損性及狹窄程度間接呈正相關(guān)[55]。PENG等[56]在針對國內(nèi)漢族人群的相關(guān)研究中指出，實驗組Hcy水平及MTHFR C677T基因的突變頻率較對照組明顯增高，MTHFR基因突變是中國漢族人群發(fā)生頸動脈粥樣硬化的危險因素之一，Hcy水平升高可能是促進頸動脈粥樣硬化的機制。SUN等[57]對北京房山地區(qū)人群研究發(fā)現(xiàn)，在校正Hcy對頸動脈粥樣硬化影響因素之后，MTHFR C677T基因多態(tài)性仍與頸動脈內(nèi)膜厚度存在顯著相關(guān)性，提示MTHFR基因多態(tài)性可通過除影響Hcy水平之外的機制致頸動脈粥樣硬化。KAWAMOTO等[58]指出，MTHFR C677T基因中T等位基因出現(xiàn)的頻率與頸動脈粥樣硬化內(nèi)膜的厚度明顯相關(guān)，是動脈內(nèi)膜增厚的獨立危險因子。但也有研究認為，MTHFR基因C677T突變雖然可以引起Hcy升高，但與頸動脈粥樣硬化并無明顯相關(guān)性。例如，DODIK等[59]在其相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，對于TT純合突變的患者，其血漿Hcy水平正常且其頸動脈內(nèi)膜厚度較正常對照組無明顯差異，提示MTHFR C677T等位基因多態(tài)性與IS患者高同型半胱氨酸血癥及頸動脈內(nèi)膜厚度增加無關(guān)。國內(nèi)研究也得出相似結(jié)論：MTHFR C677T基因多態(tài)性與頸動脈粥樣硬化無相關(guān)性，T等位基因及TT基因型分布頻率在腦動脈狹窄患者和健康對照組中無明顯差異，在顱內(nèi)外動脈狹窄組間分布也沒有明顯差別，MTHFR C677T基因多態(tài)性與腦動脈狹窄無關(guān)[60-61]。

綜上，大部分研究表明，MTHFR基因多態(tài)性可直接通過改變血漿Hcy水平來參與頸動脈粥樣硬化的發(fā)生及發(fā)展，Hcy升高時促進頸動脈粥樣硬化的病理因素。而部分研究觀察到即使血漿Hcy升高，兩組研究對象MTHFR基因多態(tài)性分布頻率及頸動脈內(nèi)膜厚度仍無顯著差異，這可能與影響Hcy水平的其他混雜因素相關(guān)，也可能是小樣本實驗而出現(xiàn)樣本誤差，導(dǎo)致研究結(jié)論的差異性，這就需要多中心、大樣本實驗研究得出更具有代表性的結(jié)論。此外，在上述部分文獻中也發(fā)現(xiàn)，兩組研究對象在控制血漿Hcy對頸動脈粥樣硬化的影響后，MTHFR C677T基因多態(tài)性仍與頸動脈內(nèi)膜厚度具有相關(guān)性，提示該基因突變還可通過其他機制致動脈粥樣硬化。但此類研究報道仍較少，結(jié)論不具有代表性，且目前尚無相關(guān)研究闡述MTHFR基因多態(tài)性更多致動脈粥樣硬化的病理學(xué)機制。因此這點可為后續(xù)科研工作者提供研究思路，促進IS及頸動脈粥樣硬化病因遺傳學(xué)探索，奠定早期干預(yù)頸動脈粥樣硬化的理論基礎(chǔ)，發(fā)掘更多MTHFR基因多態(tài)性的臨床價值。