王淑珍 王洪生 王立志 李英杰

在過去的 10年中，高同型半胱氨酸血癥（hyperhomocysteinemia，HHcy）是中風和心臟病事件的一個獨立危險因素，并被認為是動脈粥樣硬化、某些災難性癌癥、阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）的病因或其結果[1,2]。 盡管越來越多的證據顯示機體同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）水平與許多疾病和癥狀有一定的相關性，但其因果關系尚未完全清楚，本文圍繞Hcy的合成與代謝、引起HHcy的發(fā)生機制及其引起的一些相關疾病綜述如下。

一、Hcy的合成與代謝

Hcy為蛋氨酸的代謝產物，是葉酸循環(huán)中的關鍵中間物質；Hcy甲基化重新合成蛋氨酸或降解為半胱胺酸。Hcy結構與氨基酸結構相同，但不屬于人體內20種氨基酸序列。

（一）Hcy 的合成

人體不能從食物中獲取Hcy，Hcy由蛋氨酸通過多個步驟生物合成：（1）在 S-腺苷蛋氨酸（S-adenosyl methionine，SAM）合成酶[亦稱蛋氨酸腺苷基轉移酶（methionine adenosyltransferase，MAT）]作用下，來自 ATP 的腺苷轉移到蛋氨酸生成SAM；（2）SAM提供甲基給受體分子（如DNA、RNA、神經遞質），這些反應涉及100多種不同的甲基轉移酶，其中多種反應會產生S-腺苷同型半胱氨酸（S-adenosyl homocysteine，AdoHcy），AdoHcy 可抑制許多甲基轉移酶；（3）AdoHcy 通過AdoHcy 水解酶（S-AdoHcy hydrolase，SAHH）產生腺苷和Hcy，Hcy和腺苷應當及時被代謝或排出細胞以避免AdoHcy堆積，由于AdoHcy抑制許多甲基轉移酶，過多AdoHcy堆積引起DNA甲基化障礙[3]。有研究顯示，AdoHcy堆積引起的精氨酸甲基化障礙程度比DNA甲基化障礙還要高[4]。

（二）Hcy的代謝

生物合成的Hcy主要通過轉甲基和轉硫基途徑最終分別生成L-蛋氨酸和半胱氨酸。

1.轉甲基途徑：在蛋氨酸合成酶（methionine synthase，MS）作用下，Hcy再甲基化重新生成蛋氨酸，5-甲基四氫葉酸（也被稱為活性葉酸）提供甲基給Hcy，可轉化為四氫葉酸（tetrahydrofolate，THF）和蛋氨酸。Hcy甲基化的另外一個途徑是以甜菜堿（三甲基甘氨酸，來自膽堿）做為甲基供體，鋅做為輔因子，在甜菜堿-同型半胱氨酸甲基轉移酶（betainehomocysteine methyltransferase，BHMT）催化下轉讓甲基生成蛋氨酸和二甲基甘氨酸（dimethylglycine，DMG）。

Hcy合成和代謝與葉酸循環(huán)關系密切，在葉酸循環(huán)中，5,10-亞甲基THF做為共同底物，在胸苷酸合成酶（thymidylate synthase，TYMS） 作 用 下 ， 脫 氧 尿 苷 酸（deoxyuridylate monophosphate，dUMP） 轉 化 為 脫 氧 胸 苷 酸（deoxythymidylate monophosphate，dTMP）， 并產生二氫葉酸（dihydrofolate，DHF）， 同時 10-甲酰 THF提供一碳單位參與嘌呤的生物合成過程。二氫葉酸還原酶（dihydrofolate reductase，DHFR）還原 DHF 為 THF。5,10-亞甲基 THF 不僅做為dTMP合成的輔助因子，而且在依賴維生素B2的5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶 （methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR）作用下可被還原成5-甲基THF。TYMS和MTHFR競爭結合5,10-亞甲基THF，因此對于Hcy的甲基化，能夠獲得到 5-甲基 THF，MTHFR 發(fā)揮重要作用[3]。5-甲基 THF（活性葉酸）是血液當中葉酸的主要形式，其在血液中循環(huán)，被運輸到周圍組織并用于細胞代謝[5]。

2.轉硫基途徑：Hcy通過胱硫醚b-合成酶（cystathione bsynthase，CBS）和胱硫醚 c-裂解酶（cystathione c-lyase，CTL）不可逆轉地被轉化為半胱氨酸，2種酶均依賴磷酸吡哆醛（vitamin B6）。CBS催化Hcy和絲氨酸生成胱硫醚，CTL水解胱硫醚成半胱氨酸和a-酮丁酸，半胱氨酸在谷胱甘肽（glutathione，GSH）和蛋白質合成中被利用。

二、HHcy的發(fā)生機制

根據血清Hcy水平，HHcy分為輕、中、重，分別為15～30、30～100、＞100 μmol/L，其病因大體分為 5 種情況：酶缺陷、輔助因子缺乏、蛋氨酸攝取過量、某些疾病和一些藥物的影響[6]。

（一）酶基因缺陷

酶基因遺傳錯誤或酶缺乏與Hcy水平直接相關。CBS在人體肝、腎、肌肉、腦和卵巢表達，CBS缺乏是Hcy增高最常見原因，不同種族中CBST833C基因多態(tài)性可引起輕度HHcy，然而并不是所有CBS基因多態(tài)性均導致HHcy，C699T和T1080C基因多態(tài)性可增強葉酸降低Hcy功能。MTHFR和MS基因缺陷可分別造成MTHFR C677T和MS A2756G基因多態(tài)性，在葉酸和維生素B12水平減低及高血鉛濃度情況下，MTHFR C677T基因型的個體有較高的 HHcy風險[7,8]。MTHFR C677T基因型較正?；蛐偷膫€體，葉酸和維生素B12缺乏分別增加2.5和2.6倍HHcy發(fā)生概率[9]。

（二）輔助因子缺乏

維生素B2是MTHFR的輔助因子，參與生成5-甲基THF；維生素B6是Hcy轉硫基的輔助因子；維生素B12為MS的輔助因子，MS參與葉酸循環(huán)；葉酸亦稱維生素B9，Hcy代謝過程中離不開葉酸。因此，這些B族維生素缺乏可發(fā)生HHcy。B族維生素為水溶性，很容易通過排尿丟失，其缺乏常見于老年人，因而Hcy水平隨年齡的增加而升高。機體維生素B12儲存超過2500 μg，且日周轉率低，在飲食均衡的成年人中，維生素B12缺乏并不常見，腸道吸收不良是維生素B12缺乏最主要的原因[10]。與其他輔助因子相比，每日補充0.5～5.0 mg葉酸對于降低Hcy的效果良好，同時補充葉酸和維生素B12對降低Hcy有協同效應。

（三）蛋氨酸攝取過量

蛋氨酸是哺乳動物中一種主要的氨基酸，是食物中獲取Hcy的唯一來源。高蛋氨酸飲食的小鼠尿液中同型半胱氨酸硫內酯（homocysteine-thiolactone，HTL）濃度較正常飲食或平衡飲食小鼠明顯增高，血漿HTL亦隨高蛋氨酸飲食發(fā)生變化，但其變化不顯著。

（四）引起HHcy的一些相關疾病

1.慢性腎功能衰竭：慢性腎功能衰竭引起HHcy的機制包括腎臟清除和非腎性因素處理Hcy能力下降，支持前者觀點的是血漿Hcy水平和腎小球濾過率呈負相關，85%～100%終末期腎病患者出現HHcy。Hcy甲基化酶和轉硫基酶存在于腎臟中，慢性腎功能衰竭可能抑制Hcy代謝的關鍵酶的活性或使其失活。然而，尿排泄Hcy數量很低，每天大約6 μmol因而有研究認為腎臟不能排泄Hcy不足以引起HHcy，非腎性因素可能干擾了葉酸和Hcy代謝。

2.甲狀腺功能減退：有數據顯示，橋本氏甲狀腺炎、醫(yī)源性甲狀腺功能減退和抗甲狀腺藥物均可引起Hcy水平增高，但目前尚缺乏理論支持[11,12]。

3.貧血：葉酸和維生素B12缺乏是巨紅細胞性貧血常見原因，二者缺乏很快引起Hcy代謝障礙。血細胞含有Hcy代謝所需的酶類，蛋氨酸轉化為Hcy發(fā)生在紅細胞內，白細胞均可合成和代謝Hcy，類似于鐮狀細胞貧血，血細胞失去功能，血細胞中代謝Hcy的酶不能被激活，從而引起HHcy。

4.惡性腫瘤：腫瘤破壞Hcy代謝，其最重要原因是葉酸缺乏。實驗證實腫瘤細胞高度釋放Hcy，其并不是由于腫瘤細胞和正常細胞之間特征性差異，而是由于特定區(qū)域細胞的密度增加，腫瘤細胞的快速增殖使葉酸耗竭，并使通過MS催化的甲基化反應失去活性。因此，Hcy可做為各種腫瘤的生物標志物。

5.藥物影響：消膽胺和二甲雙胍干擾胃腸維生類藥物吸收，甲氨蝶呤、煙酸和纖維酸類衍生物直接干擾葉酸和Hcy代謝。口服避孕藥片（oral contraceptive pills，OCPs）3個月后，血清Hcy水平明顯增高，研究認為OCPs中甾類化合物可能被轉化為機體內過氧化物或其他自由基從而刺激Hcy合成，另有學者認為OCPs降低了用于降解Hcy的輔因子的生物利用度[13]?？傊?，臨床醫(yī)生應注意，不合理用藥可能會抵消藥物的治療作用。

三、HHcy所致相關疾病

1.動脈粥樣硬化：Hcy可啟動和加劇動脈粥樣硬化，血清Hcy水平和動脈粥樣硬化程度呈正相關[14]。關于HHcy與動脈粥樣硬化的關系已進行了廣泛深入的研究。

血管內皮表面處于凝血因子與抗凝血因子的平衡之下，Hcy 通過激活血栓素 A2（thromboxane A2，TXA2）、血小板聚集破壞了這種平衡，使之傾向于高凝血狀態(tài)；另外，高濃度的Hcy干擾了蛋白C活性和血栓調節(jié)蛋白表達，激活凝血因子V；還有，Hcy通過抑制凝血活性物質DNA合成，使其生成減少，從而下調凝血活性物質活性。由于Hcy上的巰基自身氧化，促進活性氧（reactive oxygen species，ROS）的生成，ROS 與一氧化氮（nitric oxide，NO）發(fā)生反應，NO失去活性；高濃度的Hcy通過下調谷氨酸-半胱氨酸連接酶能力干擾谷胱甘肽合成，谷胱甘肽水平降低，減弱了對ROS解毒作用。由于谷胱甘肽影響ROS和促進NO生成，谷胱甘肽水平降低直接或間接導致了血管表面的高凝狀態(tài)。在HHcy刺激下，血管內平滑肌細胞增生和不規(guī)則細胞外基質膠原生成，引起內皮細胞剝離。類似于炎癥過程，Hcy病理濃度下刺激中性粒細胞和內皮細胞相互作用，誘導中性粒細胞遷移[15]。HHcy與高尿酸血癥密切相關，高尿酸血癥引發(fā)內皮功能障礙，增加ROS，從而降低內皮NO生物有效性[16]。

2.充血性心力衰竭：HHcy個體心力衰竭、甚至心肌梗死發(fā)病比率高。HHcy在慢性心力衰竭患者中很常見，并與5年病死率增加相關聯。對733例有慢性心力衰竭病史但目前病情處于平穩(wěn)狀態(tài)的患者觀察發(fā)現，Hcy可做為慢性心力衰竭患者預測負性心臟病事件的標志[17]。然而，Hcy如何引起心力衰竭的機制尚不清楚，Hcy是否直接引起充血性心力衰竭仍存在爭議。心力衰竭是一種復雜性疾病，誘因和加重因素很多，Hcy并不是唯一因素，Hcy是血脂異常，尤其是心血管疾病患者的陽性指標，并可能是病情進一步加重的因素。Hcy促進ROS生成，易造成心肌損害，加重心血管疾病[18]。

3.老年性黃斑變性：有研究報道，高Hcy水平和低維生素B12患者呈現出高的年齡相關性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）發(fā)病比率，HHcy和AMD呈正相關，尤其是晚期AMD患者，與Hcy水平增高明顯相關[19]。滲出性AMD患者比干性AMD患者有更高水平的Hcy，干性AMD患者Hcy水平增高不明確，因此只有滲出性黃斑變性與HHcy有明確相關性，血管系統Hcy的氧化特性可能參與滲出性AMD發(fā)病[20]。一項大規(guī)模研究顯示，有高風險心血管疾病患者堅持補充葉酸、維生素B6和維生素B12能減少AMD發(fā)病。HHcy引起AMD的機制仍不清楚，然而已有從小鼠模型和人體視網膜細胞進行了分子水平上研究，在視網膜上缺乏CBS的HHcy小鼠模型較正常小鼠表現有ROS生成增加、抗氧化基因和緊密連接蛋白表達減少[21]。

4.AD：AD約占全部癡呆病例的70%，深刻了解AD的病因和危險因素是世界范圍內醫(yī)學工作者的共同目標。HHcy是一個被新提議的AD風險因素，病例對照研究已證實HHcy和AD呈正相關，然而，由于葉酸、維生素B12或維生素B6缺乏均可引起HHcy，是HHcy直接還是維生素營養(yǎng)貧乏所致AD還不清楚，目前普遍認為HHcy是AD的獨立危險因素。HHcy引發(fā)AD的機制正在研究中，b-淀粉樣蛋白似乎與血漿Hcy水平無關[22]。然而，用高濃度Hcy處理的腦細胞包括星形膠質細胞、小膠質細胞、內皮細胞和神經細胞可導致促炎性細胞因子標志物如白細胞介素 1β（interleukin-1，IL-1β）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）在小膠質細胞內基因表達增加和激酶表達增加，激酶使tau蛋白在神經細胞內過度磷酸化，這一結果表明HHcy可起AD[23]。

5.聽力喪失：由葉酸低引起的HHcy病例中，Hcy水平和聽力減退有明顯的正相關，3年補充葉酸能明顯降低低頻聽力喪失的風險，其可能是由于葉酸能降低Hcy水平[24,25]。葉酸治療CBS雜合子基因敲除小鼠可除低Hcy水平和氧化應激，Hcy促進氧化應激，尤其是脂質過氧化或直接損害神經元[26]。有研究表明HHcy可引起耳蝸損害。最近，Fasano等[27]對131例突發(fā)感覺神經性耳聾患者和77例健康者進行了糖代謝、脂類和血凝實驗室檢查，發(fā)現突發(fā)性感覺神經性耳聾患者Hcy、血糖、糖化血紅蛋白和尿酸明顯高于健康對照組。

6.癌癥：盡管目前對Hcy水平與癌細胞轉化之間因果關系還缺乏深刻的了解，但大量證據表明，Hcy水平和許多癌癥密切相關，Hcy水平增高對癌細胞生長有促進作用[28]。具有與葉酸和Hcy代謝相關主要酶的基因多態(tài)性 （如SHMT C1420T、CBS C699T/C1080T、MS A2756G、MTRR A66G）的乳腺癌患者其血漿Hcy水平增高，反映Hcy水平增高可做為乳腺癌的風險指標[29]。腸炎患者當Hcy水平增高時，有發(fā)展成結直腸癌的風險[30,31]。一項Meta分析表明，Hcy水平增高和葉酸水平低下均與癌癥總體狀況相關，在中東患者中，維生素B12水平低下與胃腸癌有關[28]。另外有學者認為，Hcy水平增高可能與其他已知的腫瘤標志物同時發(fā)生。

四、結論

HHcy是機體內Hcy過高的一種狀態(tài)，Hcy為蛋氨酸的代謝產物，其與葉酸循環(huán)密切相關。CBS、MTHFR和MS是調節(jié)Hcy代謝的主要酶，維生素B2、B6和B12為必不可少的輔助因子，酶缺乏或其基因多態(tài)性參與Hcy代謝直接引起Hcy水平增高，維生素B12和B2干擾Hcy再甲基化過程，維生素B6降低Hcy轉硫過程，酶缺陷和輔助因子缺乏是HHcy的主要原因。由于蛋氨酸是Hcy的唯一飲食來源，過量的蛋氨酸飲食可增加Hcy水平，慢性腎功能衰竭、甲狀腺機能減退、惡性貧血、惡性腫瘤如乳腺、卵巢和胰腺癌等可引起HHcy；消膽胺、二甲雙胍、甲氨蝶呤、煙酸、纖維酸類衍生物和OCPs可造成HHcy。反之，HHcy可誘發(fā)動脈粥樣硬化、充血性心力衰竭、AMD、AD和聽力減退，并且Hcy水平和許多癌癥相關聯。因此，有理由推測Hcy水平增高可以是許多疾病的獨立原因或加重因素，但其聯系的確切機制有待進一步研究?？傊?，臨床醫(yī)生應注意防治HHcy。