唐芳玫李丽帆（广西中医学院附属瑞康医院530011）
【中图分类号】R541.4【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2011)17-0448-03
【摘要】近年来的研究发现,同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)是心血管疾病的独立危险因素,亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)、胱硫醚β合成酶(CBS)、蛋氨酸合成酶(MTR)是Hcy代谢途径的关键酶,任何一种相关酶缺陷均可导致高同型半胱氨酸血症(Hyperhomocyseinemia,HHcy)。现拟从分子水平上对冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）的发病机制进行探讨。
【关键词】冠状动脉粥样硬化性心脏病亚甲基四氢叶酸还原酶蛋氨酸合成酶胱硫醚β-合酶同型半胱氨酸基因突变
目前人们逐渐认识到高同型半胱氨酸血症是心血管系统、神经系统等系统疾病的危险因素[1-4]。同型半胱氨酸(homocy-steine,Hcy)为含硫氨基酸,是蛋氨酸循环的中间代谢产物。体内同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)的产生有两条必经途径:复甲基化形成蛋氨酸，转硫基与丝氨酸缩合生成胱硫醚。血清Hcy浓度主要由这两条代谢途径中的三个关键酶［亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)、胱硫醚β合成酶(CBS)、蛋氨酸合成酶(MTR)］参与决定。目前越来越多的学者对高同型半胱氨酸引起的CHD进行研究，现拟从分子水平上对冠心病的发病机制进行探讨。
1CBS基因与CHD
1.1CBS基因结构
人CBS基因定位于21号染色体靠近端粒的位置（21q22.3）,大鼠CBS基因定位20号染色体，而小鼠的CBS基因位于17号染色体。人CBScDNA于1998年被克隆并测序,全长大约30kbp,由23个大小介于42-209kb的外显子构成。
1.2CBS基因与CHD
CBS基因cDNA于1992年被克隆，迄今为止已发现130多个CBS基因突变点，多集中在第3和第8外显子，多数为错义突变。CBS受损将会导致高Hcy及高尿酸血症，都将引起心血管疾病;CBS活性降低将引起半胱氨酸和牛磺酸(Hcy的降解产物)生成减少，引起牛磺胆酸生成降低，胆固醇合成增加[6]。在CBS的变异中，人们研究最早和最深入的是C833T、G919A，两个位点的变异均发生在第8外显子，CBS基因编码的酶可以通过转硫基作用合成胱硫醚，具有抗氧化及甲基化的作用，上述两种变异均造成了CBS酶活性中心的空间构象改变，引起酶功能的降低，使转硫途径发生障碍，血中同型半胱氨酸浓度严重升高[7-8]。
许海燕等[9]研究证实,冠心病组CBST833C突变者tHcy水平明显高于无突变的野生基因型者,且CBST833C和MTHFRC677T同时存在突变者比只有一个基因者tHcy更高。Tsai等[10]观察376例早发性冠状动脉疾病患者,发现胱硫醚-β-合成酶T833C杂合突变率为50%,而在82名对照者中没有发现胱硫醚-β-合成酶T833C突变。但也有持相反观点的[11]。陈欣等[12]认为,CBSG919A纯合、杂合突变均可引起HHcy,提示CBS基因是冠心病的易感基因。CBSC572T是继G919A之后的又一个高频率突变位点，国外研究报道，在C572T突变的高同型半胱氨酸尿症患者的成纤维细胞培养皿中，大多数患者CBS活性严重的低下，且伴随着严重的同型半胱氨酸血症（＞150μmol/L）和高蛋氨酸血症(＞40μmol/L)特征[13]。这些研究提示由于CBS基因突变导致CBS活性下降而致血浆同型半胱氨酸不能转变为胱硫醚而使同型半胱氨酸浓度升高。
2MTR与CHD
2.1MTR的基因结构
ＭTR是Ｈｃｙ代谢再甲基化途径的一个关键酶，ＭTR基因定位于染色体lp43，靠近长臂端粒区，编码序列包括3795Kb，编码长度为1265个氨基酸的多肽链，有11-29个残基超过了已知的MTR序列长度，MTR基因包括１个外显子和１个内含子。
2.2MTR与CHD
ＭTR的主要生化功能是催化Ｈｃｙ复甲基为甲硫氨酸。甲硫氨酸是人体必需氨基酸之一，甲硫氨酸在转甲基前，与ＡＴＰ作用生成Ｓ－腺苷甲硫氨酸（sadenoslmethionineSAM），SAM中甲基是高度活化的，体内约有50多种物质需要SAM提供甲基，以生成甲基化合物，甲基化作用是一种重要的代谢反应，具有广泛的生理意义。可见ＭTR是Hcy在甲基化途径中的关键酶，如果编码此酶的基因发生突变，将引起相应的酶缺乏或活性发生改变，从而导致Hcy代谢异常[14-15]。国内外许多研究已证实，MTR基因突变有十余种，已知的人类MTR基因突变中第2756位碱基A/G较为常见[14]，且可导致血清Ｈｃｙ水平的改变。李秀昌等[16]研究证实MTRA2756G是动脉粥样硬化的独立危险因素。Wang等[17]一项针对澳大利亚白人的病例对照研究显示,G/G纯合子伴吸烟者患CHD的风险增加。Morita[18]认为MTRA2756G多态性与血浆Hcy浓度显著相关,突变导致MS活性缺陷从而引起高Hcy血症。最易导致MS活性缺陷从而引起高Hcy血症。但齐华等[19]研究MSA2756G可能不是河南汉族人群CHD发生的遗传危险因素。大量的研究已证实ＭＳ的基因多态性与CHD有着密切的相关性，但其基因多态性的分布也存在着明显的种族、地域等差异。因此，ＭＳ基因多态性在临床疾病中的应用还有待于更深入更细致的研究。
3MTHFR与CHD
3.1MTHFR的基因结构
人类MTHFR基因位于染色体1p36.3，基因克隆全长17kb，包含11个外显子和10个内含子，外显子的长度分别为99～252bp，内含子的长度分别为192～981bp，其cDNA序列长2.2kb。该基因的编码产物是含有656个氨基酸残基、相对分子质量为150kDa的同源二聚体，其氨基酸序列高度保守，与鼠MTHFR基因具有90%同源性。MTHFR基因可能存在表达上的复杂性，还发现了一个相对分子质量为77kDa的亚基，说明MTHFR存在同工酶[20]。
3.2MTHFR与CHD
亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）是叶酸和Hcy代谢过程中的关键酶，能将5，10-MTHF（5，10-亚甲基四氢叶酸）转变成5-甲基四氢叶酸（5-MTHF），从而参与蛋氨酸代谢循环和DNA的甲基化。已发现MTHFR基因有多种突变类型，不同的基因突变类型对MTHFR的酶活性和热稳定性产生不同的影响。其中最常见的是C677T和A1298C多态前者在677位点发生C-T改变，使酶活性显著降低，后者在1298位点发生A-C改变，也影响酶的活性。许多研究表明，正常的MTHFR活性能够保持叶酸和甲硫氨酸循环的有效性，保证DNA合成和甲基化的正常进行，并维持体内Hcy的正常水平。相反，MTHFR酶活性的改变会导致5-甲基四氢叶酸生成障碍，引起高半胱氨酸血症、高半胱氨酸尿症和血浆低甲硫氨酸，同时也会影响DNA合成和甲基化，从而造成一系列病理改变，引发多种疾病。肖雁等[21]对87例冠心病患者和73名健康人的研究发现，冠心病患者T等位基因频率显著高于正常健康人，说明MTHFRC677T基因多态性与冠心病密切相关，其T等位基因与冠心病关系密切。Pereira[22]等研究认为TT基因型个体患冠心病的风险是CC和CT基因型个体的4.4倍。朱铁兵[23]等研究发现，在心肌梗死患者MTHFR基因TT型及等位基因频率均高于正常人，多因素分析显示MTHFR基因突变型TT可能是心肌梗死发病的一个独立危险因素。李秀昌等[16]的研究也表明MTHFRC677T是冠心病发病的独立危险因素。MTHFRA1298C突变的研究相对较少，且结论不一致。LieversKJ等[24]报道单纯1298A→C突变不影响MTHFR酶活性，但合并677C→T突变时，可明显降低酶活性，且MTHFRA1298C单纯突变并不影响空腹或负荷后Hcy水平，因此认为MTHFRA1298C突变不是心血管疾病的主要危险因素。许海燕等[25]研究结果显示MTHFR基因1298位点在冠心病组和正常组各1例CC纯合子,AC杂合型频率在冠心病组(11.7%)低于正常对照组(21.4%）,野生型（87.9%）反而高于正常组(78.1%),其临床意义还不明确,但各基因型之间血浆Hcy水平无明显差异,说明MTHFR基因A1298C对Hcy水平无明显影响。但WeisberqIS等[26]报道A1298C、C677T单纯突变其酶活性分别为68%和45%,复合突变酶活性为41%,1298突变与酶的不耐热性无关。在家族心脏研究中，复合突变个体的空腹Hcy较C677T突变个体明显增高，认为MTHFR的这两种突变均是高Hcy的遗传危险因素。
4结语
在心血管疾病的发生发展中Hcy起重要作用，其代谢过程中关键酶的基因多态性影响Hcy的正常代谢，从而导致Hhcy血症，进而导致许多疾病的发生发展。但这些代谢酶的基因多态性引发疾病的确切机制尚不明确。国内外学者对代谢酶基因多态性与疾病易感性的研究结果又不尽相同。各种心血管疾病是多因素疾病，Hcy代谢酶基因多态性增加了疾病的遗传易感性，故基因多态性与疾病的关系、基因与环境的相互作用，及对疾病的确切影响尚待进一步探讨。
参考文献
[1]LieversKJ,KluijtmansLA,HeilSG,etal.Cystathioninebeta-synthasepolymorphismsandhyperhomocysteinaemia:anassociationstudy.EurJHumGenet,2003,11:23-29.
[2]DuttaS,NandagopalK,GangopadhyayPK,etal.Molecularaspectsofdownsyndrome.IndianPediatrics,2005,42:339-344.
[3]RugoloS,MirabellaD,GiuffridaA.Hyper-homocysteinemia:associatedobstetricdiabetesandfetalmalformations.MinervaGinecol,2005,57:619-625.
[4]RubiniM,BrusatiR,GarattiniG,etal.Cystathioninebeta-synthasec.844ins68genevariantandnon-syndromiccleftlipandpalate.AmJMedGenetA,2005,136:368-372.
[5]KeryV,PoneleitL,KrausJP.Trypsincleavageofhumancys-tathionineβ-synthaseintoanevolutionarilyconservedactivecore:structuralandfunctionalconsequences[J].ArchBiochemBiophys,1998,355(2):222-32.
[6]CHAOWH，REYNOLDSRD．Taurine－deficientdietup－regulatedcystathioninebeta－synthasemonoalleleinhemizygouscys-tathioninebeta－synthaseknockoutmice［J］．NutrRes，2009，29(11):794－801．
[7]KIMJ，HONGSJ，PARKJH，etal．Expressionofcystathioninebeta－synthaseisdownregulatedinhepatocellularcarcinomaandassociatedwithpoorprognosis［J］．OncolRep，2009，21(6):1449－1454．
[8]TSAIMY，YANGF，BIGNELLM，etal．Relationbetweenplasmahomocysteineconcentration，the844ins68variantofthecysta-thioninebeta－synthasegene，andpyridoxal－5－phosphatecon-centration［J］．MolGenetMetab，1999，67(4):352－356．
[9]许海燕,陈在嘉,汤健,等.单种或多种相关基因突变对血浆同型半胱氨酸水平的影响.中国循环杂志,2004,15(2):83-84.
[10]TsaiMY,WelgeBG,HansonNQ,etal.Geneticcausesofmildhyperhomocysteinemiainpatientswithprematureocclusivecoronaryarterydiseases.Atherosclerosis1999;143(1):163-170.
[11]冉中兴,陈玉岚,张向阳,徐新娟,武贵臻,邹建萍,时学昆.新疆维汉民族胱硫醚-β-合成酶基因多态性及血浆同型半胱氨酸与冠状动脉粥样硬化性心脏病的关系[J].中国组织工程研究与床康复,2007,11(39):7733-7735.
[12]陈欣,刘克强,穆红.胱硫醚β-合酶(CBS)基因与冠心病发病机制的研究.天津医药,2003,31(3):158-160.
[13]RoserU,CartaA,MartaB,etal.TheT191MmutationoftheCBSgeneishighlyprevalentamonghomocystinuricpatientsfromSpain,PortugalandSouthAmerica.J.HumGenet,2006,51:305-313.
[14]LeclercD，CampeauE，GoyetteP,etal.humanmethioninesynthase：cDNAclonongandidentificationofmutationsinpatientsoffolate/cobalamindisorders[J].HumMoleGenet，1996,12:1867-1874.
[15]SilasteMl，RantalaM，SampiM.Polymorphismsofkeyenzymesinhomocysteinemetabolismaffectdietresponsivenessofplasmahomocysteineinhealthywomen[J].Nutr，2001,131(10):2643-2647.
[16]李秀昌,李素梅,胡燕燕,等.蛋氨酸合成酶及胱硫醚β合成酶基因多态性与冠状动脉粥样硬化发生的关系.中国循环杂志,2007,22(4):275-277.
[17]WangXL,DuarteN,CaiH,eta.lRelationshipbetweentotalplasmahomocysteine,polymorphismsofhomocysteinemetabolismrelatedenzymes,riskfactorsandcoronaryarterydiseaseintheAustralianhospital-basedpopulation[J].Atherosclerosis,1999,146(1):133.
[18]MoritaH,KuriharaH,SugiyamaT,etal.Polymorphismofthemethioninesynthasegene:associationwithhomocysteinemetabolismandlate-onsetvasculardiseasesintheJapanesepopulation[J].ArteriosclerThrombVascBio,l1999Feb,19(2):298-302.
[19]齐华，贺颖，于海东，等．冠心病和深静脉血栓患者蛋氨酸合成酶基因A2756G多态性检测［Ｊ］.郑州大学学报：医学版，2007,42(3):438-440．
[20]BrownCA,McKinneyKQ,KaufmanJS,eta.lAcommonpolymorphisminmethioninesynthasereductaseincreaseriskofprematurecornaryarterydisease[J].JCardiovascRisk,2000,7(3):197-200.
[21]肖雁,胡志恒,单可人,等.冠心病患者亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性87例研究.中国实用内科杂志.2007,27(4):293-295.
[22]PereiraAC,MiyakawaAA,LopesNH,etal.DynamicregulationofMTHFRmRNAexpressionandC677Tgenotypemodulatemortalityincoronaryarterydiseasepatientsafterrevascularization.ThrombRes,2007,121(1):25-32.
[23]朱铁兵，杨志健，钱卫冲，等．N，N10_亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性及血浆同型半胱氨酸水平与心肌梗死的关系．中国动脉硬化杂志。2002，10：239—240．
[24]LieversKJ,BoersGH,VerhoefD,etal.Asecondcommonvariantinthemethylenetetrahydrofolatereductase(MTHFR)geneanditsrelationshiptoMTHFRenzymeactivity:homocysteine,andcardiovasculardiseaserisk[J].JMolMed,2001，79(9):522-528.
[25]许海燕，贾云香，陈在嘉等.冠心病患者亚甲基四氢叶酸还原酶A1298C和胱硫醚缩合酶G919A基因多态性的研究.辽宁医学杂志.2007，21（2）:57-58.
[26]WeisberqIS,JacquesPF,SelhubJ,etal.The1298A_Cpolymorphisminmethylenetetrahydrofolatereductase(MTHFR):invitroexpressionandassociationwithhomocysteine[J].Atherosclerosis,2001，156(2):409-415.