陳 娟 蔡 艷

(1 泰山醫(yī)學(xué)院，山東 泰安 271000；2 濟(jì)南市婦幼保健院，山東 濟(jì)南 250001)

5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶 (5,10-methylenetetrahydro - folate reductase，MTHFR)是依賴(lài)葉酸的酶，是葉酸代謝過(guò)程的關(guān)鍵酶，也是同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)重新甲基化為甲硫氨酸所需要的關(guān)鍵酶，可催化還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( NADPH)介導(dǎo)的從5,10-亞甲基四氫葉酸到5-甲基四氫葉酸的不可逆的還原反應(yīng)，生成體內(nèi)最主要的甲基供體，參與多種重要的生化反應(yīng)[1].目前，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多的研究表明：MTHFR的活性影響人體內(nèi)5,10-MTHF 和5-MTHF的水平，進(jìn)而導(dǎo)致甲基化反應(yīng)不完全，嘧啶錯(cuò)誤摻入 DNA鏈的合成，使DNA合成障礙，潛在地影響腫瘤細(xì)胞的起源及生長(zhǎng)的表達(dá)[2]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外有不少關(guān)于該基因與疾病關(guān)系的研究報(bào)道，在葉酸代謝中起關(guān)鍵作用的亞甲基四氫葉酸還原酶基因多態(tài)性被認(rèn)為與多種出生缺陷及腫瘤性疾病有關(guān)，本文主要集中介紹以下幾個(gè)方面。

1 MTHFR的生物學(xué)特性

MTHFR作為必需氨基酸甲硫氨酸循環(huán)的甲基供體，參與體內(nèi)約有50多種物質(zhì)的合成[3]。如下圖所示,MTHFR參與的代謝反應(yīng)過(guò)程: ① HCY被重新甲基化為甲硫氨酸。在此過(guò)程中，Hcy在VitB12和甲硫氨酸合酶的共同作用下，接受MTHFR催化5 ,10 -亞甲基四氫葉酸還原為5-甲基四氫葉酸而產(chǎn)生的甲基，發(fā)生再甲基化形成Met[4]；而MTHFR基因突變導(dǎo)致酶活性下降，可使同型半胱氨酸(Hcy)轉(zhuǎn)變?yōu)榧琢虬彼?Met)的過(guò)程出現(xiàn)障礙，造成葉酸水平降低及高同型半胱氨酸(Hhcy)血癥，致DNA低甲基化，從而造成一系列的病理改變，引發(fā)多種疾病的發(fā)生[5]。

圖1 MTHFR參與的葉酸代謝路徑

酶：MTR 甲硫氨酸合酶；MTHFR 5，10-亞甲基四氫葉酸還原酶

輔酶：THF 四氫葉酸；Methyl B12 甲維生素B12；

甲基化循環(huán)代謝產(chǎn)物：SAH S-腺苷半胱氨酸；SAM S-腺苷甲硫氨酸；

②當(dāng)MTHFR基因位點(diǎn)發(fā)生多態(tài)性突變使得酶活性降低，體內(nèi)5,10-MTHF水平波動(dòng)，進(jìn)而使dUMP到dTMP的反應(yīng)過(guò)程甲基化障礙，尿嘧啶錯(cuò)誤的摻入DNA雙鏈的合成中，形成暫時(shí)性的缺口；而兩個(gè)相對(duì)的缺口可導(dǎo)致染色體斷裂及各種潛在地基因組異常[6]，提高了自然突變和DNA損傷易感性及DNA復(fù)制風(fēng)險(xiǎn)性的機(jī)率，影響腫瘤抑制因子及致癌基因的表達(dá)，增加了各種出生缺陷和腫瘤性疾病的發(fā)生。

2 MTHFR基因多態(tài)性

基因遺傳性多態(tài)與疾病發(fā)生、發(fā)展關(guān)系是目前醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)，對(duì)人群中MTHFR基因多態(tài)的分布情況了解，有助于深入認(rèn)識(shí)發(fā)病機(jī)制。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，MTHFR基因已發(fā)現(xiàn)20余個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)，以下對(duì)目前研究較多及研究的結(jié)果相對(duì)有意義的位點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2.1C677T C677T是MTHFR基因最常見(jiàn)的錯(cuò)義突變，是單核苷酸多態(tài)性。Frosst[7]等發(fā)現(xiàn)此位點(diǎn)不易受外界環(huán)境影響而發(fā)生突變，若發(fā)生突變則使高度保守的丙氨酸被纈氨酸所取代，進(jìn)而導(dǎo)致酶的活性降低，葉酸代謝障礙，DNA合成和甲基化異常(圖2)。目前已有國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道，此位點(diǎn)的突變可能與多種疾病相關(guān)，比較常見(jiàn)的是習(xí)慣性流產(chǎn)、心腦血管疾病、男性不育[8]、腫瘤、血液病[9,10,11]等等,所以對(duì)677位點(diǎn)突變影響疾病的討論成為研究熱點(diǎn).

圖2 MTHFR基因677位點(diǎn)基因突變

2.2A1298C Nathalie M等[12]報(bào)道了MTHFR的另一個(gè)常見(jiàn)突變1298 A→C突變,可以使使谷氨酰胺轉(zhuǎn)變丙氨酸從而導(dǎo)致基因一個(gè)酶切位點(diǎn)消失，此過(guò)程與MTHFR的酶活力降低有顯著相關(guān)性，也與HCY濃度的升高和葉酸水平的降低有顯著相關(guān)性; 研究認(rèn)為,1298A→C突變是僅次于677位點(diǎn)增加神經(jīng)管畸形(NTD)、唇腭裂、自然流產(chǎn)等[13]發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的另一個(gè)遺傳危險(xiǎn)因素。

2.3G1793A Rady等[14]在2002年報(bào)道了一個(gè)新的突變位點(diǎn)G1793A，此位點(diǎn)位于MTHFR基因第11外顯子，它的基因突變使得精氨酸(Arg)轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼?Glu),并產(chǎn)生BrsbI酶切位點(diǎn)，1793位點(diǎn)可以是獨(dú)立因素也可以合并其他因素影響疾病的發(fā)生，如妊娠期高血壓、心血管疾病，自然流產(chǎn)等[15,16]；并且其等位基因突變，雜合子基因型與野生型個(gè)體相比較，雜合頻率高于純合未突變及純合突變。

2.4T1059C和T1317C 這兩個(gè)位點(diǎn)研究的相對(duì)少一些，據(jù)報(bào)道T1059C基因多態(tài)性和美國(guó)西部人群開(kāi)放性神經(jīng)管缺陷發(fā)生密切相關(guān)[17];而T1317C位點(diǎn)則是一個(gè)靜息位點(diǎn)，對(duì)血漿和體內(nèi)葉酸的蓄積沒(méi)有影響[18].

3 基因與環(huán)境相互作用對(duì)疾病的影響

3.1唇腭裂(Cleft Palate) 唇腭裂是一種多基因遺傳所導(dǎo)致的頜面部先天畸形，對(duì)于唇腭裂的發(fā)病而言，環(huán)境因素的作用不可忽視，特別是與易感基因的綜合作用是引起胎兒發(fā)育異常的重要原因。一些環(huán)境因素經(jīng)檢測(cè)證實(shí)為影響唇腭裂發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因素，包括病毒、細(xì)菌及感染，藥物作用(服用抗癲癇藥物、止吐藥物、類(lèi)固醇藥物、抗過(guò)敏、抗癌藥物)，內(nèi)分泌(精神或損傷性因素),營(yíng)養(yǎng)因素(孕早期嘔吐、偏食厭食導(dǎo)致的葉酸和微量元素的缺乏)以及照射X線、吸煙、酗酒等[19,20]. 另外，唇腭裂的發(fā)生有著較強(qiáng)的遺傳因素，唇腭裂有相當(dāng)部分是遺傳的，目前在MTHFR上發(fā)現(xiàn)和唇腭裂有關(guān)的突變位點(diǎn)共有14個(gè)，其中最常見(jiàn)的是C677T和A1298C 2個(gè)位點(diǎn)。Van Rooij[21]等報(bào)道母親為MTHFR 677TT基因型且孕期未用葉酸或服用葉酸的劑量較低，其后代患唇腭裂的風(fēng)險(xiǎn)較高；母親為MTHFR 1298CC其后代有唇腭裂的風(fēng)險(xiǎn)增高7倍，吸煙飲酒且有MTHFR基因突變攜帶狀態(tài)的患者其不良妊娠的發(fā)病率更高。

3.2肺部腫瘤(Lung Cancer) 基因與環(huán)境相互作用被認(rèn)為在人類(lèi)常見(jiàn)腫瘤疾病病因中占據(jù)重要位置?，F(xiàn)已知道的是環(huán)境危險(xiǎn)因子包括空氣污染，在組織中被代謝后的產(chǎn)物可能是致癌的。煙，被認(rèn)為是多種化學(xué)致癌物的混合物，亦導(dǎo)致各種類(lèi)型的癌癥，包括：肺癌、膀胱癌、上呼吸道腫瘤及骨髓細(xì)胞性白血病等。不吸煙者暴露于煙草煙霧繚繞環(huán)境和空氣污染的環(huán)境中，肺癌或其他癌癥的發(fā)生率增加。同時(shí)遺傳性多態(tài)現(xiàn)象涉及到基因的代謝作用也對(duì)肺癌的發(fā)生有重要影響，MTHFR為甲硫蛋白的合成提供甲基團(tuán)，并且間接地為DNA甲基化提供甲基，因此它控制著DNA穩(wěn)定性或誘導(dǎo)突變發(fā)生[22]；而突變的等位基因則降低了酶活性，隨之而來(lái)的增加Hcy水平和癌癥的風(fēng)險(xiǎn)性。Margaret R[23]選擇了1051名研究組和1141名對(duì)照組病人來(lái)研究MTHFR基因突變頻率和肺癌發(fā)生之間的關(guān)系及基因與環(huán)境之間的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)女性患者中1298AA頻率明顯少于1298CC頻率，可能會(huì)增加肺癌發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。同樣的結(jié)果也包括C677T位點(diǎn)，但是G1793A位點(diǎn)未得到相同的結(jié)論。同時(shí)進(jìn)一步對(duì)環(huán)境與疾病的研究表明： 女性人群飲食中攝入維生素B12、B6、葉酸和蛋氨酸且不抽煙者，其腫瘤的發(fā)生率明顯低于那些不攝入此飲食且有長(zhǎng)期吸煙史的人群。

3.3消化系統(tǒng)腫瘤(Gastric Tumor) 消化系統(tǒng)腫瘤在腫瘤死亡率中占第二位，在很多國(guó)家特別是高收入國(guó)家，過(guò)去的十年里其發(fā)病率逐漸下降，但在歐洲及國(guó)際上仍是致死率高的疾病。Stefania[24]等研究發(fā)現(xiàn)葉酸代謝途徑中涉及到的一些營(yíng)養(yǎng)素如VitB12、VitB6、甲硫氨酸、飲酒和吸煙，與血漿葉酸水平和MTHFR基因多態(tài)性一起相互作用，決定癌癥發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性；飲酒且合并雜合子基因型與飲酒但是合并野生型個(gè)體相比較，葉酸水平處于正常值邊緣或是低于正常值，胃癌發(fā)生率要高出5倍。已有研究報(bào)道，乙醇通過(guò)減少葉酸吸收和促進(jìn)排泄來(lái)干擾葉酸代謝(圖3)，而且新鮮水果和蔬菜的攝入和胃腸道腫瘤風(fēng)險(xiǎn)性之間存在相反關(guān)系，即攝入這些物質(zhì)越多其腫瘤發(fā)生率相對(duì)越低一些，并且這種關(guān)系在10后觀察更明顯。國(guó)內(nèi)也報(bào)道，MTHFR變異基因型增加非賁門(mén)部胃癌發(fā)生的危險(xiǎn)，變異基因型與新鮮蔬菜、水果攝入少和常飲酒在賁門(mén)癌發(fā)生中存在交互作用， 與豆制品和新鮮水果低攝入在非賁門(mén)部胃癌發(fā)生中存在交互作用[25]。總之，在消化系統(tǒng)腫瘤致癌作用過(guò)程中，MTHFR基因突變和環(huán)境交叉作用，影響葉酸代謝、DNA合成及甲基化作用，從而增加了癌癥的發(fā)生。

圖3 乙醇攝入可能腫瘤發(fā)生的機(jī)制

3.4復(fù)發(fā)性流產(chǎn)(Recurrent Spontaneous Abortions，RSA) 生育年齡的婦女反復(fù)自然流產(chǎn)的發(fā)生率為1%～3%，其原因比較復(fù)雜，由多種原因所造成，染色體異常是最常見(jiàn)的原因；除此之外還包括解剖、內(nèi)分泌、感染、母體全身性疾病和免疫功能異常等因素，其中40%～70%原因不明。越來(lái)越多的專(zhuān)家致力于自然流產(chǎn)的研究表明，過(guò)多的接觸放射線、砷、鉛、甲醛、苯和氧化乙烯等化學(xué)物質(zhì)等均可引起自然流產(chǎn)[26]。近年國(guó)內(nèi)外關(guān)于MTHFR基因突變與自然流產(chǎn)的相關(guān)性報(bào)道日益增加，Callejon.G[10]等選擇原因不明的RSA患者M(jìn)THFR基因進(jìn)行了多個(gè)位點(diǎn)的多態(tài)性分析，以探討易感基因與RSA的關(guān)系。結(jié)果顯示突變位點(diǎn)的純和突變和雜合突變基因頻率在RSA人群中占有明顯優(yōu)勢(shì)，并且聯(lián)合突變的情況只發(fā)生于RSA人群中。國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了類(lèi)似的研究，并采用時(shí)間分辨熒光方法檢測(cè)紅細(xì)胞葉酸水平，最低葉酸水平出現(xiàn)于RSA組，而最高者出現(xiàn)于正常對(duì)照組，RSA組紅細(xì)胞葉酸水平明顯低于對(duì)照組，證明葉酸濃度是影響RSA的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，提示葉酸缺乏使RSA的危險(xiǎn)增加。

3.5心腦血管病(Stroke) 在我國(guó)心腦血管疾病是導(dǎo)致死亡和喪失勞動(dòng)能力的最常見(jiàn)原因。其中缺血性疾病最常見(jiàn)約占病因的80%；其次是出血性疾病，多由蛛網(wǎng)膜下腔出血和大腦出血引起。傳統(tǒng)的心腦血管病因素包括高血壓、吸煙、糖尿病、動(dòng)脈纖維化、肥胖等在內(nèi)，只占疾病發(fā)生的60%，仍有部分病因不明。最近幾年來(lái)，國(guó)外開(kāi)展了一些相關(guān)基因遺傳多態(tài)性研究，包括MTHFR、血管緊張素(ACE)、血管緊張素原、一氧化氮合成酶(NOS)等等基因。研究發(fā)現(xiàn)心腦血管疾病發(fā)生過(guò)程中有顯著的遺傳成分起作用，而MTHFR基因多態(tài)性與之密切相關(guān)，其基因突變編碼產(chǎn)物涉及到血液代謝、栓子形成和免疫發(fā)生等都被認(rèn)為是潛在危險(xiǎn)因子[27]。Hcy升高已被認(rèn)為是其發(fā)病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，MTHFR基因的遺傳變異可通過(guò)改變血漿Hcy的水平，從而改變機(jī)體對(duì)某些疾病的易感性。同時(shí)國(guó)內(nèi)進(jìn)行的流行病學(xué)調(diào)查研究表明：飲食及營(yíng)養(yǎng)、氣候及地理環(huán)境、毒物吸煙均對(duì)腦血管發(fā)病起重要作用，從而推測(cè)心腦血管病是多種環(huán)境因素在遺傳基礎(chǔ)上協(xié)同交互作用引起的多因素疾病。

4 結(jié) 論

本文簡(jiǎn)單探討了MTHFR基因多態(tài)性與環(huán)境協(xié)同作用對(duì)疾病發(fā)生的影響，隨著生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的變化，葉酸缺乏呈上升趨勢(shì)，加上環(huán)境污染，出生缺陷和腫瘤的發(fā)病人群日益增加，應(yīng)當(dāng)引起注意。目前普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為這些疾病是內(nèi)在遺傳易感因素和環(huán)境致畸因素共同作用所導(dǎo)致，研究分析發(fā)現(xiàn),基因多態(tài)性和環(huán)境接觸之間具有正相加交互作用,說(shuō)明在MTHFR基因型的遺傳背景下同時(shí)暴露于不利環(huán)境中，疾病發(fā)生的危險(xiǎn)性大大增加。因此對(duì)攜帶易感基因型的高危個(gè)體實(shí)施干預(yù)策略,積極控制相應(yīng)的環(huán)境因素,對(duì)降低不良妊娠及出生缺陷的發(fā)病率、預(yù)防疾病的發(fā)生及提高生存質(zhì)量都可能起到明顯的作用。

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