同型半胱氨酸与冠状动脉粥样硬化性心脏病相关性研究进展

2018-02-11 09:11宋兆炎李京秀郭龙哲金恩泽
新乡医学院学报 2018年4期
关键词:甲基化半胱氨酸内皮细胞

宋兆炎,李京秀,郭龙哲,查 理,李 阳,金恩泽

(哈尔滨医科大学附属第四医院心血管内科,黑龙江 哈尔滨 150001)

冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary atherosclerotic heart disease,CAHD)是我国目前发病率及病死率较高的疾病。《中国心血管病报告2015年》显示,心血管疾病占居民疾病死亡构成在农村约为44.69%,在城市约为42.51%,其中CAHD为心血管疾病中主要的致死病。CAHD的致病因素半胱氨酸及蛋氨酸的中间产物含硫氨基酸同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)具有细胞毒性,其含量在机体内升高可破坏血管内皮细胞、扰乱纤维蛋白溶解与机体凝血间平衡、影响脂质代谢、促进平滑肌细胞的增生,并最终导致动脉粥样硬化等心血管事件发生[1]。有研究显示,高水平Hcy是发生心脑血管疾病的独立危险因子[2-3],但目前尚不清楚其具体的发病机制。本文就Hcy主要的致病机制及其与CAHD的相关性作一综述。

1 Hcy的产生和代谢途径

蛋氨酸从日常饮食进入人的机体首先在三磷腺苷作用下生成S-腺苷蛋氨酸(S-adenosyl-L-methionine,SAM),之后经过甲基转移酶的催化生成S-腺苷同型半胱氨酸(S-adellosyl homocysteine,SAH),最后脱去腺苷变成Hcy。Hcy通过4条途径在体内代谢:(1)再甲基化途径:人体内的甲基供体为5-甲基四氢叶酸和甜菜碱,它们以维生素B12为辅基,在甲硫氨酸合成酶的催化作用下,再次合成甲硫氨酸,即甲硫氨酸循环,这一过程称为再甲基化[4];(2)转硫化途径:在以维生素B6为辅因子的胱硫醚β合成酶的催化下,Hcy与丝氨酸缩合成胱硫醚,并最终转变为半胱氨酸;(3)甲基化替代途径:Hcy亦可被甜菜碱-Hcy甲基转移酶转化成为蛋氨酸;(4)细胞外液途径:Hcy直接释放到细胞外液,并在机体当中发挥出特有的作用。

2 Hcy致心血管疾病的可能机制

2.1损伤血管内皮及平滑肌细胞Hcy的细胞毒性能够促进炎性因子的表达,扰乱内皮功能,损伤内皮细胞,致使动脉管壁中脂蛋白过量,加快动脉粥样斑块形成。MA等[5]研究表明,处于阈值浓度的Hcy能促使炎性因子释放,影响基因表达,最终导致内皮细胞的凋亡,心血管疾病由此产生。Hcy还可通过多种作用机制损伤内皮细胞,Hcy可结合内皮细胞中的一氧化氮,降低一氧化氮对内皮细胞的保护作用,导致内皮细胞发生损伤;Hcy能够提升血管平滑肌细胞DNA的合成速率,增加动脉管壁的厚度,减少血管舒张,致使内皮细胞发生损伤。LI等[6]研究发现,在构建Hcy诱导人冠状动脉内皮细胞凋亡的模型中,降低Caspase-3的表达及上调miR-30b表达,可增加冠状动脉内皮细胞的凋亡,由此推测,Caspase-3和miR-30b的表达在Hcy诱导的内皮细胞凋亡中发挥着重要的作用。LIU等[7]研究发现,Hcy能诱导基质金属蛋白酶2表达促使血管钙化,Hcy能够通过降低平滑肌细胞的扩散能力提升血管平滑肌细胞DNA的生成速率,通过转换血管壁内胶原及弹力纤维的比例来增加血管平滑肌细胞的增殖,并最终增加动脉管壁僵硬程度。

2.2引发炎症反应Hcy在反复作用于血管壁的过程中,不断地促使炎性细胞活化并促进炎性介质的分泌,从而促进心血管疾病的发生和发展。经过核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)活化,内皮细胞的核转位提升,即Hcy能够损伤内皮细胞,细胞内DNA与内皮细胞间的相互作用会导致单核细胞趋化蛋白-1、白细胞介素-8、细胞黏附分子-1(cell adhesion molecules,CAM-1)分泌增加。通过上调趋化及黏附分子能够促使单核细胞及T细胞进入血管病变区域,从而产生动脉粥样硬化现象[8]。此外,通过加强单核巨噬细胞与脂蛋白A的CAM-1结合机制使单核细胞依附于内皮表面,从而使得炎性细胞因子分泌,并形成部分泡沫细胞。研究表明,Hcy能抑制内皮细胞中谷胱甘肽和过氧化物酶的表达[9-10]。Hcy可通过增加自由基活性,诱导过氧化氢的产生来促进低密度脂蛋白的氧化修饰及泡沫细胞的形成。在炎症反应中,Hcy水平与肿瘤坏死因-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、超敏C-反应蛋白(high sensitive -C reaction protein,hs-CRP)、白细胞介素-6等多种炎性因子水平呈显著正相关,导致心血管疾病的发生。

2.3增加氧化应激反应Hcy在体内发生氧化作用时会产生较多的活性氧,这可促使脂蛋白氧化并形成斑块。而且,Hcy的水平升高会使细胞内活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)增加及Toll样受体(Toll-like receptors,TLR4)和NF-κB过表达,导致动脉粥样硬化的发生[11]。研究表明,Hcy水平的增加能够扰乱机体内氧化及抗氧化作用,降低了清除自由基的能力,自由基的过度累积会损伤组织或内皮细胞[12-13]。Hcy不仅能增加血管内皮细胞中ROS的水平,还能抑制环氧化酶(cyclo-oxygen-ase,COX)的活性和COX-17的表达,这也促使了内皮细胞的凋亡。除此之外,Hcy还可破坏超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GP)2种重要的抗氧化酶,这些抗氧化酶功能的改变还可加剧超氧自由基水平增加,该机制可能进一步增加了Hcy诱导的氧化应激[14]。

2.4破坏体内凝血和纤维蛋白溶解系统平衡Hcy可增强部分凝血因子的活性并抑制肝素和前列腺素的合成,激活凝血因子Ⅴ、Ⅹ、Ⅻ等,使得血小板聚集性及黏附性增加,使机体处于血栓前状态[15]。Hcy可通过抑制纤溶酶原激活物的活性来扰乱纤维蛋白溶解与机体凝血的动态平衡关系。王升等[16]在检测150例CAHD患者体内Hcy含量变化情况时发现,随着患者冠状动脉狭窄程度的加重,患者血浆中Hcy水平也不断升高,高Hcy血症可加速冠状动脉内血栓形成并促进凝血纤溶系统紊乱,使冠状动脉病变加重。

2.5干扰DNA甲基化Hcy是甲硫氨酸循环的重要一环,其浓度升高可引起体内基因组DNA去甲基化过程,影响细胞发育及分化。丛广志等[17]研究发现,蛋氨酸饮食诱导的高Hcy血症大鼠主动脉组织基因组总甲基化水平降低。小鼠血浆Hcy水平升高,基因组DNA总甲基化水平降低,主动脉脂质沉积。血浆中Hcy水平升高是导致心血管疾病的危险因素,Hcy水平升高会影响DNA甲基化的状态。研究发现,机体DNA甲基化程度与血浆Hcy水平呈负相关,细胞内的Hcy水平升高时会降低DNA甲基化而致病,而在动脉粥样硬化形成的过程中存在甲基化异常的整体和特定基因组[18],其可能的机制是:SAM是DNA甲基化转甲基反应的唯一供体,Hcy可通过甲硫氨酸代谢途径生成过量的SAM,增强甲基化转移酶的活性,使相关DNA进一步超甲基化。也有研究发现,Hcy也可引起特定DNA去甲基化而致病[19-20],其可能的机制是:SAH具有抑制甲基转移酶的作用,Hcy可通过甲硫氨酸代谢途径生成过量的SAH,使DNA的甲基化水平降低而致病。从目前的研究结果来看,在不同物种、组织、基因、位点及不同细胞周期里,Hcy对DNA的甲基化修饰是不同的,即Hcy对DNA的甲基化修饰具有时空特异性,但其具体调节机制仍待进一步研究。

3 Hcy与CAHD

3.1Hcy是CAHD的主要危险因素我国阜外心血管医院对健康人群体内Hcy水平测定结果显示,男性参考值为7.15~13.78(10.27±1.68)μmol·L-1,女性为5.62~12.70(10.27±1.88)μmol·L-1[21],这与美国心脏病协会诊断标准一致。多项研究表明,CAHD患者体内Hcy水平与健康人群相比明显升高,且Hcy水平与CAHD的发病率呈正相关,当体内Hcy浓度高于10 μmol·L-1时,Hcy水平与CAHD的发病率呈线性-剂量反应关系[22-24]。ALAM等[25]对194例CAHD患者进行的横断面研究显示,以5 μmol·L-1为单位,Hcy每升高1个单位,女性CAHD患者的危险性约增加1.8倍,男性增加1.6倍。MARTI-CARVAJAL等[26]对2 000例无心血管疾病的中国受试者定期测体内Hcy浓度,结果发现,当Hcy>9.47 μmo1·L-1时,受试者患心血管疾病的风险增加2.3倍;当Hcy>11.84 μmo1·L-1时,受试者的死亡风险增加2.4倍。

3.2Hcy水平影响CAHD病变程度血浆中Hcy水平不仅影响CAHD发病率,同时也影响CAHD的严重程度。研究表明,当血浆中Hcy水平在 15 μmol·L-1以上时,患者的5 a存活率低于75%;当血浆中Hcy水平在9~15 μmol·L-1时,患者的 5 a 存活率可达90%;而当血浆中Hcy水平低于 9 μmol·L-1时,患者的 5 a存活率可高达95%[27]。许真真等[28]通过比较231例程度不同的冠状动脉异常患者的血清Hcy水平发现,多支组和单支组Hcy水平明显高于对照组,说明血清中Hcy水平和冠状动脉病变支数增多密切相关。潘清雷等[29]对215例CAHD患者进行分组研究,通过对比发现,冠状动脉病变狭窄程度与血清Hcy水平呈正相关,因此,在CAHD的检测观察中,血清Hcy水平作为预测冠状动脉病变严重程度的指标之一具有一定的临床意义。

4 Hcy与CAHD的治疗

4.1西医治疗目前为止,临床治疗CAHD常用的药物包括抗血小板类药物、β受体阻滞剂、硝酸酯类药物、钙拮抗剂、他汀类等。除此之外,还有B族维生素联合叶酸进行治疗和通过影响Hcy的合成及代谢进行治疗等方法。

4.1.1叶酸联合B族维生素的治疗蒋庆渊等[30]采用双盲法对100例CAHD患者进行随机分组,通过叶酸联合B族维生素对观察组患者治疗4周和8周后发现,叶酸联合B族维生素治疗CAHD在改善心脏舒缩功能方面优于传统药物,这可能是通过降低患者Hcy及N末端B型利钠肽前体水平来达到治疗目的。王丽娟等[31]对180例CAHD患者进行分组,观察组患者在常规用药基础上加服维生素B6、维生素B12和叶酸进行治疗,连续治疗0.5 a后,观察组患者的血清Hcy、白细胞介素-6和可溶性细胞间黏附因子-1水平与治疗前相比明显降低,说明通过降低Hcy水平来治疗CAHD是有效的,且该法还能保护心肌功能,并减轻全身炎症反应。张建国等[32]也在临床研究中发现,采用B族维生素降低CAHD患者Hcy水平的疗法与常规治疗组相比,效果更加明显和持久。

4.1.2影响Hcy的合成及代谢甲钴胺作为一种参与一碳单位循环的内源性辅酶,在由Hcy合成蛋氨酸的转甲基过程中起重要作用,研究发现,CAHD患者在口服甲钴胺1个疗程后,体内Hcy水平明显低于对照组,说明甲钴胺能有效降低CAHD患者体内Hcy水平从而达到治疗和缓解CAHD症状的作用[33]。此外,口服丝氨酸、甜菜碱、N-乙酰半胱氨酸和5-甲基四氢叶酸等也能促进Hcy代谢。某些药物如苯妥英钠、奥氮平、甲氨蝶呤等,也可通过影响Hcy代谢而降低Hcy水平,达到治疗CAHD的作用,但疗效尚有待进一步观察[34]。

4.2中医治疗中医认为,CAHD多以痰浊血瘀、肝郁气滞为主,并伴有肝郁脾虚、心肾阳虚、肝热脾湿等症状,所以,在治疗过程中通过辨证论治的方法来治疗[35]。

4.2.1专方治疗王晨希等[36]对40例CAHD伴有高Hcy血症并且中医辨证均为气滞血瘀型的患者进行随机分组,对照组患者采用阿司匹林、他汀类药物治疗,观察组患者在对照组治疗基础上加用血府逐瘀汤治疗。治疗2个月发现,观察组患者在缓解CAHD并伴高Hcy血症患者的临床症状及降低Hcy水平方面优于对照组,并且整个治疗过程中无不良反应。通心络胶囊有活血益气、通络化瘀之功效,王志涛[37]将100例CAHD心绞痛伴高Hcy血症患者分为对照组和治疗组,对照组患者给予阿司匹林及硝酸酯类常规的扩张冠状动脉、降血脂等药物,治疗组患者在对照组基础上加用通心络胶囊,治疗4周后发现,2组患者的治疗总有效率相当,但治疗组患者体内Hcy含量明显低于对照组,说明通心络胶囊可降低患者体内Hcy水平。王玉晓[38]对80例CAHD患者随机分组,对照组患者根据CAHD治疗指南进行规范治疗,治疗组则在规范治疗的基础上加用豁痰化瘀方治疗,结果发现,2组患者经治疗后血浆Hcy均较治疗前降低,但治疗组降低更显著,且治疗组患者的总有效率为88.6%,明显高于对照组患者的72.2%。说明豁痰化淤方可通过降低血浆Hcy水平来治疗CAHD,其治疗机制可能与抑制和延缓粥样硬化斑块形成有关。

4.2.2中药及其提取物治疗张爱朋等[39]对78例CAHD患者进行分组观察研究,对照组患者给予抗血小板聚集、调节血脂等常规治疗,治疗组患者在给予常规治疗的同时静脉输注250 mL葛根素氯化钠注射液,每日1次,持续治疗14 d后,治疗组患者的血黏度及Hcy水平均较治疗前有所下降,说明葛根素可通过降低患者体内Hcy水平治疗CAHD。焦阳等[40]研究发现,丹参酮IIA磺酸钠能通过抑制炎症反应、降低体内Hcy水平和改善血液循环等来治疗CAHD。康开彪等[41]对48只采用L-蛋氨酸皮下注射法建立的高Hcy家兔模型给予当归提取物治疗,结果表明,岷当归有效成分阿魏酸能够降低血清Hcy水平,并减少Hcy对血管内皮的损伤及毒性作用。

5 总结与展望

CAHD是一个由多种病因引起、多种作用途径所致的复杂疾病。高Hcy血症严重影响CAHD的发生和病程,已在临床上逐渐被重视。在人体血清中有80%以上的Hcy与白蛋白相结合,结合后的Hcy大都被超氧负离子等氧化基团氧化,产生超氧化物或过氧化物,这些超氧和过氧化物均是血管损伤因子,可诱导CAHD的发生并延长病程。Hcy在直接损伤血管内皮细胞的同时,还能起到促炎作用,再次损害血管内皮细胞,如此反复恶性循环。Hcy在损害血管内皮细胞后还能诱导血管平滑肌细胞增殖,增殖的细胞促使皮下胶原大量合成,导致血管内腔狭窄堵塞。另外,Hcy可通过激活凝血酶使血小板活化黏附聚集到胶原纤维上,从而形成血栓。这些机制均表明Hcy是CAHD不可忽视的危险因素。

现有的临床和实验资料已表明,叶酸与B族维生素的联合应用可以降低患者体内Hcy水平,进而改善CAHD患者的心脏结构及功能,这条治疗CAHD的新思路仍需要大规模的临床试验来验证。在中医治疗方面,通过降低Hcy水平治疗CAHD的研究仍较少,分析亦缺乏充分的循证医学证据支持,其仍处于摸索阶段。因此,为使中医在治疗高Hcy血症引起的CAHD方面达到更加客观、标准化和规范的水平,应进一步开展大样本、多中心的CAHD中医体质类型的研究。同时,利用中医药的优势,积极开展中医药防治CAHD合并高Hcy血症的实验及临床研究,为中西医结合治疗CAHD提供新的切入点和思路。

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