甲硫氨酸合成酶还原酶基因多态性与心血管疾病的研究进展

陈　芳(综述)，王　红(审校)

(新疆医科大学第一附属医院干部病房内三科，乌鲁木齐 830054)



甲硫氨酸合成酶还原酶基因多态性与心血管疾病的研究进展

陈芳△(综述)，王红※(审校)

(新疆医科大学第一附属医院干部病房内三科，乌鲁木齐 830054)

摘要：高同型半胱氨酸血症(hHcy)的医学定义为高水平的血浆Hcy(Hcy≥10.0 μmol/L)。大量研究证明，其和疾病的风险增加相关(包括血管和神经退行性疾病、妊娠并发症、男性不育、先天性疾病、糖尿病、肾功能疾病、骨质疏松症、神经精神疾病和癌症)。血浆Hcy水平是由环境和遗传因素共同决定的。环境因素包括叶酸、维生素B6、B12等；遗传因素主要有编码Hcy代谢相关基因多态性酶，如甲硫氨酸合成酶及甲硫氨酸合成酶还原酶等相关基因多态性。

关键词：心血管疾病；同型半胱氨酸；甲硫氨酸合成酶还原酶；基因多态性

心血管疾病(cardiovascular disease，CVD)的发生、发展是由多因素导致，免疫细胞激活有关的生理性功能失调，导致局部和全身炎症反应，从而产生高水平活性氧化物[1]。国内外研究证实血清中高水平的同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)参与了血管的动脉粥样硬化发病机制[2-3]。CVD所致死亡占全球所有死亡人数的1/3，且患病率持续增加[4-5]。高Hcy血症(hHcy)是由遗传和非遗传缺陷所致，Watkins和Rosenbloott[6]发现甲硫氨酸合成酶还原酶(methione synthasere reductase，MSR)缺乏可引起hHcy，提示MSR缺乏与CVD有密切关系。现就MSR基因多态性与CVD的研究进展予以综述。

1MSR功能及基因结构

MSR是一个Hcy代谢途径的关键酶，其主要功能是催化还原甲硫氨酸合成酶(methionine synthase，MS)的活性，在Hcy转化为甲硫氨酸以及合成DNA的过程中发挥重要作用；而关键编码酶的活性、叶酸水平、血浆Hcy水平也被证实与相关基因位点多态性密切相关，因此也是决定Hcy水平的关键因子[7-8]。近年来，越来越多的研究指向MSR基因多态性，其中最常见的突变为A66G，将导致MSR活性降低，进一步降低了Hcy再甲基化率，最终导致Hcy在血浆中蓄积[9]。Leclerc等[10]克隆出人类编码MSR基因(cDNA)定位于5p15.2~15.3，该基因全长包含2094个核苷酸序列，编码的蛋白包含698个氨基酸残基，该酶的相对分子质量为77 700；同时还发现，MSR是一个被称为FNR (ferredoxin-NADP(+) reductase)电子转移家族中的新成员。

2MSR基因多态性

目前已知的MSR基因突变有十几种。1999年，Wilson等[11]用反转录-聚合酶链反应、核酸分析及限制性片段长度多态性分析等方法在来自7个维生素代谢障碍家族的8例甲硫氨酸功能性缺乏患者纤维母细胞中发现了11种变异(表1)。

表1　甲硫氨酸合成酶还原酶基因突变种类

“-”：文献中未显示

对于MSR基因多态性，目前研究最多的一个多态性位点为66 A→G(rs1801394),该位点是编码区第66位点A→G的突变，导致MSR多肽链第22位异亮氨酸错义为甲硫氨酸(Ile22Met)，从而产生一个Nde1限制性内切酶位点，该位点突变后使生成的甲基维生素B12减少，进而导致血清Hcy水平升高[12]。据报道，66G等位基因的频率以及66GG基因型在不同的10个地区呈现显著的差异；在中国汉族人群中的基因型分别为25.7%和6.6%，最低和最高的MSR 66G等位基因频率在西班牙裔(28.65%)和白种人(54.4%)；世界分布的MSR A66G多态性表现出地域性和民族性，以往的研究表明，平均66G等位基因频率在欧洲为56%，在撒哈拉沙漠以南的非洲为26.1%，在亚洲为28%；在德克萨斯4个民族人群中该等位基因频率分别为西班牙裔28.7%、非裔美国人34%、德系犹太人43.1%、白种人54.4%[13]。另一个研究较多的多态性位点为524 C→T(rs1532268)，其位于MSR基因编码区第5个外显子，导致MSR多肽链第175位异丝氨酸错义为亮氨酸(Ser175Leu)，从而产生一个XhoⅠ内切酶位点[14-15]。目前多研究其与先天性心脏病、唐氏综合征、绝境后妇女血清骨钙素水平等相关性。Pishva等[16]研究发现，MSR C524T可能是伊朗儿童室间隔缺损的危险因素。Kim等[17]研究发现，MSR 66G/524C单体型可能影响绝经后妇女的骨代谢率。Wang等[14]报道，MSR C524T基因多态性可能降低中国人患唐氏综合征的危险。

3MSR基因多态性与心血管疾病

3.1MSR基因多态性与冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)血浆高Hcy水平已被证实是冠心病的独立危险因素之一。目前国内外有关MSR与冠心病相关性研究相对较少，且尚无统一结果。国内李雅洁等[18]在探讨MSR A66G与冠心病易患性的荟萃分析发现，MSR G66A基因多态性与冠心病易患性有关联，携带A等位基因者冠心病遗传易患性下降；与其他基因型相比，携带MSR 66GG者血浆中Hcy水平较高，由此推测，携带MSR 66GG基因型更易发生CVD。但Singh和Lele[19]研究认为，MSR及甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶基因多态性未必是冠状动脉疾病的重要危险因素。Vinukonda等[20]的一项(108例病例，108例对照)研究中发现，MSR 66A可导致南印第安人hHcy，但控制混杂因素后，发现tHcy、MTHFR C677T、GCPⅡ C1561T是南印第安人患冠状动脉疾病的危险因子，且MTHFR 677T /MTR 2756g和GCPⅡ1561tT/ MSR 66G在Hcy代谢上游存在显著相互作用。Chen等[21]则认为，MSR A66G不是欧洲人患冠心病的危险因素 (AA比GG:OR=1.07，95%CI0.59~1.94，P<0.01) 。

3.2MSR基因多态性与高血压原发性高血压是受多基因影响的疾病，也伴着CVD的风险增加。Hcy可能通过刺激血管平滑肌细胞增生，破坏机体凝血和纤溶的平衡，使内皮损伤、功能异常、影响脂质代谢等，使机体处于血栓前状态,而增加高血压发病的危险性[22]。对伴有hHcy的高血压称为H型高血压[23]。Peer等[24]在探讨129例高血压患者左心室肥厚的危险因素时发现，Hcy以及高敏C反应蛋白与女性的左心室质量和左心室质量指数呈正相关,由此推测醛固酮和内皮素水平是高血压患者左心室肥厚最重要的独立决定因素。王素敏等[25]在研究MSR A66G基因多态性与妊娠高血压相关性时发现，MSR A66G各种基因型频率在病例组与正常对照组之间的差异无统计学意义(P>0.05)。Jiang等[26]在高血压患者血脂水平与MSR A66G基因多态性相关性研究中发现，以MSR 66AA基因型为对照，GG基因型携带者的总胆固醇及低密度脂蛋白水平较低；校正后β±SE分别为(-0.5±0.2)mmol/L和(-0.4 ± 0.2) mmol/L，P值分别为0.003和0.005，由此得出，MSR基因多态性在高血压患者血脂水平起重要遗传作用，但仍有待于大样本量的研究。Fowdar等[27]研究基因多态性与原发性高血压相关性时得出结论，MTHFR A1298C和MSR A66G基因之间无相加作用，且MTHFR A1298C和C677T、MSR A66G、MTHFD1 G1958A基因多态性均与高血压之间无关联。

3.3MSR基因多态性与先天性心脏病先天性心脏病是儿科最常见的疾病之一，是导致孕妇流产、围生儿和婴幼儿死亡的最主要原因之一。目前关于先天性心脏病的病因及发病机制尚不完全清楚，但大多数先天性心脏病的发生是遗传和环境因素共同作用的结果。Hcy被认为是CVD的危险因素，研究表明，高Hcy 可能与先天性心脏病的发生有关[28]。MSR作为Hcy/叶酸代谢途径中的关键调节酶之一，已有研究证实是其基因多态性在先天性心脏病中起重要作用[16，29]，而室间隔缺损是先天性心脏病最常见的临床类型，其发生率为1.56‰~53.2‰[16]。Pishva等[16]在一项研究MSR A66G、C524T基因多态性与伊朗儿童室间隔缺损关系病例对照研究中发现，MSR A66G、C524T基因多态性是室间隔缺损的危险因素，OR值分别为0.51(95%CI0.35~0.73)和0.596(95%CI0.40~0.87)。

3.4MSR基因多态性与血管疾病血管疾病包括脑血管病、外周动脉疾病、冠心病、静脉血栓栓塞及其临床表现(如肺栓塞、深静脉血栓形成等)，是由非遗传因素和遗传因素共同作用形成的疾病[30]。高Hcy、半胱氨酸水平在人类疾病中起重要作用，包括血管疾病(如动脉及深静脉血栓形成)[22]。目前多数学者认为，高Hcy是CVD的独立危险因素之一，其作用机制可能是氧化应激、炎症等，刺激血管内皮细胞增殖、致血栓形成[23，30]。MSR基因多态性与外周血管疾病的研究相对较少，目前与血管疾病研究较多的是MSR A66G基因多态性。Scazzone等[30]研究认为，高Hcy水平是动静脉血栓形成的一个危险因素，然而MSR A66G 基因多态性并没有影响Hcy水平，但其他一些潜在影响Hcy水平的非遗传(维生素B族摄入量)和遗传因素有待进一步研究。Wiltshire等[31]在探讨MSR基因多态性是否是青少年1型糖尿病患者早期微血管病变的危险因素时发现，MSR 66GG基因型能降低尿白蛋白排泄率(OR=0.47，95%CI0.25~0.88，P=0.018)及降低微量白蛋白尿风险的趋势(OR=0.27，95%CI0.06~1.21，P=0.09)。Naushad等[32]针对南印度163例深静脉血栓形成患者及163例非血栓形成患者进行MSR A66G基因多态性分析，发现血栓组66GG基因频率是非血栓组的2.74倍(95%CI1.73~4.34，P=0.0001)，故认为MSR 66GG基因是南印度人深静脉血栓栓塞的危险因素。

4小结

甲基化途径在Hcy代谢中起重要作用，而Hcy在心血管疾病的发生、发展中起重要作用。MSR作为影响Hcy代谢途径关键的上游因素之一，国内外学者对其多态性与疾病易患性研究结果不尽一致。其原因有可能为影响Hcy代谢途径上游因素的相关酶很多，且环境因素也影响疾病的发生发展。而基因-基因、基因-环境、环境-环境之间对疾病的相互作用还有待进一步探讨。

参考文献

[1]Mangge H，Becker K，Fuchs D，etal.Antioxidants,inflammation and cardiovascular disease[J].World J Cardiol，2014，6(6)：462-477.

[2]王真，郭静萱，王天成，等．高Hcy血症与冠脉病变的关系[J]．中国实用内科杂志，2000，20(5)：276-278．

[3]Leal AA，Palmeira AC，Castro GM，etal.Homocysteine：cardiovascular risk factor in children and adolescents?[J].Rev Assoc Med Bras，2013，59(6)：622-628.

[4]Helms TM，Duong G，Zippel-Schultz B，etal.Prediction and personalised treatment of atrial fibrillation-stroke prevention:consolidated position paper of CVD professionals[J].EPMA J，2014，5(1)：15.

[5]Hansson GK.Inflammation，atherosclerosis，and coronary artery disease[J].N Engl J Med，2005，352(16)：1685-1695.

[6]Watkins D，Rosenblatt DS.Functional methionine synthase deficiency (cblE and cblG)：clinical and biochemical heterogeneity[J].Am J Med Genet，1989，34(3)：427-434.

[7]Amorim MR,Lima MA.MTRR 66A>G polymorphism as maternal risk factor for Down syndrome：a meta-analysis[J].Genet Test Mol Biomarkers，2013，17(1)：69-73.

[8]Szvetko AL，Fowdar J，Nelson J，etal.No association between MTHFR A1298C and MTRR A66G polymorphisms，and MS in an Australian cohort[J].J Neurol Sci，2007，252(1)：49-52.

[9]Amigou A，Rudant J，Orsi L，etal.Folic acid supplementation，MTHFR and MTRR polymorphisms，and the risk of childhood leukemia：the ESCALE study (SFCE)[J].Cancer Causes Control，2012，23(8)：1265-1277.

[10]Leclerc D，Wilson A，Dumas R，etal.Cloning and mapping of a cDNA for methionine synthase reductase，a flavoprotein defective in patients with homocystinuria[J].Proc Natl Acad Sci U S A，1998，95(6)：3059-3064.

[11]Wilson A，Leclerc D，Rosenblatt DS，etal.Molecular basis for methionine synthase reductase deficiency in patients belonging to the cblE complementation group of disorders in folate/cobalamin metabolism[J].Hum Mol Genet，1999，8(11)：2009-2016.

[12]Wilson A，Platt R，Wu Q，etal.A common variant in methionine synthase reductase combined with low cobalamin (vitamin B12) increases risk for spina bifida[J].Mol Genet Metab，1999，67(4)：317-323.

[13]Yang B，Liu Y，Li Y，etal.Geographical distribution of MTHFR C677T，A1298C and MSR A66G gene polymorphisms in China：findings from 15357 adults of Han nationality[J].PLoS one，2013，8(3)：e57917.

[14]Wang SS，Feng L，Qiao FY，etal.Functional variant in methionine synthase reductase decreases the risk of Down syndrome in China[J].J Obstet Gynaecol Res，2013，39(2)：511-515.

[15]Olteanu H，Munson T，Banerjee R.Differences in the efficiency of reductive activation of methionine synthase and exogenous electron acceptors between the common polymorphic variants of human methionine synthase reductase[J].Biochemistry，2002，41(45)：13378-13385.

[16]Pishva SR，Vasudevan R，Etemad A，etal.Analysis of MTHFR and MTRR Gene Polymorphisms in Iranian Ventricular Septal Defect Subjects[J].Int J Mol Sci，2013，14(2)：2739-2752.

[17]Kim DJ，Park BL，Koh JM，etal.Methionine synthase reductase polymorphisms are associated with serum osteocalcin levels in postmenopausal women[J].Exp Mol Med，2006，38(5)：519-524.

[18]李雅洁，李永旺，丁旭，等.甲硫氨酸合成酶及其还原酶A2756G，G66A基因多态性与冠心病易感性的Meta分析[J].中华预防医学杂志，2010，44(9)：820-824.

[19]Singh PR，Lele SS.Folate gene polymorphisms MTR A2756G，MTRR A66G and BHMT G742A and risk for coronary artery disease：a meta-analysis[J].Genet Test Mol Biomarkers，2012，16(6)：471-475.

[20]Vinukonda G，Shaik Mohammad N，Md Nurul Jain J，etal.Genetic and environmental influences on total plasma homocysteine and coronary artery disease (CAD) risk among South Indians[J].Clin Chim Acta,2009，405(1/2)：127-131.

[21]Chen L，Liu L，Hong K，etal.Three genetic polymorphisms of homocysteine-metabolizing enzymes and risk of coronary heart disease：a meta-analysis based on 23 case-control studies[J].DNA Cell Biol，2012，31(2)：238-249.

[22]Baszczuk A，Kopczyński Z，Thielemann A.Endothelial dysfunction in patients with primary hypertension and hyperhomocysteinemia[J].Postepy Hig Med Dosw(Online)，2014，68：91-100.

[23]Xiao W，Bai Y，Ye P，etal.Plasma homocysteine is associated with aortic arterial stiffness but not wave reflection in Chinese hypertensive subjects[J].PLoS One，2014，9(1)：e85938.

[24]Peer M，Boaz M，Zipora M，etal.Determinants of left ventricular hypertrophy in hypertensive patients:identification of high-risk patients by metabolic，vascular and inflammatory risk factors[J].Int J Angiol，2013，22(4)：223-228.

[25]王素敏，沈嵘，石小燕，等.同型半胱氨酸代谢酶基因突变多态性与妊娠高血压综合征遗传易感性研究[J].中国优生与遗传杂志，2006，14(4)：15-17.

[26]Jiang S，Zhao R，Pan M，etal.Associations of MTHFR and MTRR polymorphisms with serum lipid levels in Chinese hypertensive patients[J].Clin Appl Thromb Hemost，2014，20(4)：400-410.

[27]Fowdar JY，Lason MV，Szvetko AL，etal.Investigation of homocysteine-pathway-related variants in essential hypertension[J].Int J Hypertens，2012，2012：190923.

[28]王红.同型半胱氨酸及其代谢关键酶MTHFRA1298C,MSA2756G基因多态性与新疆哈萨克族原发性高血压的相关性研究[D].乌鲁木齐：新疆医科大学，2008.

[29]Zeng W，Liu L，Tong Y，etal.A66G and C524T polymorphisms of the methionine synthase reductase gene are associated with congenital heart defects in the Chinese Han population[J].Genet Mol Res，2011，10(4)：2597-2605.

[30]Scazzone C，Acuto S，Guglielmini E，etal.Methionine synthase reductase (MTRR) A66G polymorphism is not related to plasma homocysteine concentration and the risk for vascular disease[J].Exp Mol Pathol，2009，86(2)：131-133.

[31]Wiltshire EJ，Mohsin F，Chan A，etal.Methylenetetrahydrofolate reductase and methionine synthase reductase gene polymorphisms and protection from microvascular complications in adolescents with type 1 diabetes[J].Pediatr Diabetes，2008，9(4 Pt 2)：348-353.

[32]Naushad SM，Jain Jamal MN，Prasad CK，etal.Relationship between methionine synthase,methionine synthase reductase genetic polymorphisms and deep vein thrombosis among South Indians[J].Clin Chem Lab Med，2008，46(1)：73-79.

Research Progress in Methionine Synthase Reductase Gene Polymorphism and Cardiovascular Disease

CHENFang，WANGHong.

(DepartmentThreeofCadreWard,theFirstAffiliatedHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830054，China)

Abstract：High homocysteine levels(hHcy) is defined as a high concentration of plasma Hcy (Hcy≥10.0 μmol/L).Many studies have shown that it is associated with increased risk of diseases,including vascular and neurodegenerative diseases,pregnancy complications,male infertility,congenital diseases,diabetes,kidney disease,osteoporosis,nerve mental illness and cancer.Plasma homocysteine levels are decided jointly by environmental and genetic factors.The environmental factors including folic acid,vitamin B6,vitamin B12,etc.Genetic factors are mainly in the coding of homocysteine metabolism related enzyme gene polymorphism,such as methionine synthase and methionine synthase reductase gene polymorphism.

Key words：Cardiovascular disease; Homocysteine； Methione synthase reductase； Gene polymorphism

收稿日期：2014-07-21修回日期：2004-09-25编辑：郑雪

基金项目：新疆心血管病研究重点实验室开放课题(XJDX0903-2013-05)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.08.002

中图分类号：R544．1

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)08-1348-03