叶酸代谢基因多态性的研究进展

李静，郑玲利，蒋婷，邵英，袁明勇

(成都医学院第一附属医院药学部，成都 610500)

叶酸也叫蝶酰谷氨酸，属于B族维生素，是人体所需的重要营养素。在体内叶酸以四氢叶酸的形式起作用，并作为一碳单位的供体，参与DNA氧化损伤修复、细胞增殖及组织生长、帮助蛋白质的代谢，并与维生素B12共同促进红细胞的生成和成熟[1-2]。叶酸代谢通路中有多种酶共同参与叶酸的代谢和转运，亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase，MTHFR)和蛋氨酸合成酶还原酶(methionine synthase reductase，MTRR)为两个最为关键的酶，大量研究表明这些酶基因存在多态性，引起酶活性的改变，造成叶酸代谢异常，使活性叶酸水平降低及同型半胱氨酸(Hcy)水平升高，血浆Hcy水平升高与神经管畸形、先天性心脏病和 唐氏综合征等多种出生缺陷的发生，及妊娠高血压、复发性流产等孕期疾病密切相关。且患者对氟尿嘧啶类及甲氨蝶呤等药物的毒性与敏感性也与MTHFR和MTRR的多态性密切相关[3-10]。

1 叶酸代谢相关基因

MTRR和MTHFR是叶酸代谢的关键酶。MTRR基因位于5P15.2～5P15.3，其编码序列包含2094个碱基对，其编码的5-甲基四氢叶酸-同型半胱氨酸甲基转移酶还原酶，简称甲硫氨酸合成酶还原酶。甲硫氨酸合成酶还原酶能够通过还原型甲基化作用恢复被辅助因子维生素B12氧化而失活的甲硫氨酸合成酶的活性，而甲硫氨酸合成酶催化产生的甲硫氨酸是蛋白质合成和一碳代谢的必需氨基酸。MTRR66A基因是目前研究最多的基因位点，其A→G的转换导致MTRR编码的酶活性降低，MTRR66GA和MTRR66G在汉族人中频率分别为25.7%和6.6%[11-12]。

MTHFR基因位于1号染色体lp36.3位置，有11个外显子，且具有多态性。MTHFR在叶酸代谢通路中将5，10-亚甲基四氢叶酸还原为5-亚甲基四氢叶酸，前者为胸腺嘧啶核苷酸合成的原料，参与DNA的合成，后者参与DNA甲基化，为体内主要的甲基供体，也是叶酸代谢循环的主要形式。MTHFR677位点有3种基因分型，野生型CC，杂合突变型CT，纯合突变型TT，MTHFRA1298位点亦有3种基因分型，分别为AA、AC、CC型。该两处位点的突变都将引起酶活性改变，其中两个位点双突变时酶活性降到最低，仅为野生型15%[11-13]。MTHFR677，MTHFR1298在人群中出现双突变的频率为1%，也有研究显示中国人群中，约29%人MTHFR基因为 677TT型[12-15]。

2 叶酸代谢相关基因与疾病

大量研究发现，MTHFR和MTRR基因突变都会导致其编码的酶活性改变，从而影响叶酸代谢。叶酸代谢障碍导致危害主要有两种方式，一种为甲基供体5-MTHF的急剧减少造成一碳单位生成减少，直接影响多种重要物质的合成，从而造成妊娠相关疾病和新生儿缺陷，如神经管畸形、唐氏综合征、先天性心脏病、唇腭裂等缺陷[16]。另一种为Hcy水平升高，损害血管内皮细胞，导致动脉粥样硬化，增加妊高症的发生风险。Hcy作用于敏感的胚胎神经细胞，引发先天畸形。研究显示，MTRR 66GG、66AG基因型与儿童室间隔的缺陷(VSDs)有显著相关性[3-4，17]。有研究显示，MTRR A66G 位点突变与胎儿神经管缺陷、胚胎停育、后代发生先天性心脏病的风险有显著相关性，当妊娠期妇女MTRR和MTR基因均变异时胎儿发生先天性心脏病的风险增高，而其突变是否与先兆性流产有关还有待研究，而有关研究显示，MTRR A66G与男性不育的相关性并不大[15，18-24]。PINAR等[25]研究显示MTRR A66G与肺癌的发生有显著相关性，而其突变体在吸烟患者中出现的频率在更高。

目前，关于MTHFR C677T基因多态性与疾病的相关性研究较多，其中包括银屑病、糖尿病及糖尿病有关的神经病变、急性冠脉综合征、高血压、不孕不育、卒中与精神疾病、癌症等[26-32]。研究较多的是癌症、心血管疾病与妊娠期妇女的不良妊娠。研究显示母亲MTHFR 677TT纯合子突变使出生神经管缺陷婴儿的风险升高，且妊娠前未服用叶酸的母亲生唇腭裂儿的风险更高，携带677T等位基因的孕妇比野生型孕妇生育Down综合征儿的风险增大，胎儿患先天性心脏病的概率较高CC基因型高[16-18]。MURTO等[33]研究显示MTHFR C677T与女性不孕不育有相关性，而SOLIGO等[34]得出相反的结论，他们的研究结果显示女性不孕与MTHFR C677T的相关性不大。然而，大量研究显示MTHFR C677T与男性不育有相关性，且MTHFR 677TT型其不孕不育风险更高，而与MTHFR A1298C无相关性，而MATEUSZ等研究结果显示男性不育与MTHFR C677T和MTHFR A1298C均无相关性[23-24，35-37]。在癌症方面，TANG等[32]研究表明携带MTHFR 677T等位基的人，患食管鳞癌的风险较大。而对于MTHFR 677T是否与非小细胞肺癌有关则有不同的报告，如ZHU等[38]研究结果显示MTHFR 677TT基因型为患非小细胞肺癌的高危因素，而FEREZ-RAMIREZ等[31]却得出相反的结论，他们认为是否携带MTHFR 677TT与非小细胞肺癌没有相关性。大量的研究显示，携带MTHFR 677T等位基因的人，其患高血压的风险大大增加，且认为这和 Hcy水平的升高相关，研究还显示携带MTHFR 677T等位基因的高血压患者与患者的早期肾损害有关[6，30，39-40]，但CLARKE等[41]通过 Meta分析显示，MTHFRC677T基因多态性与心血管疾病无明显的相关性。这些相矛盾的研究结果也显示出MTHFRC677T基因多态性是否与疾病相关有较大的不确定性，也可能与各研究的区域、种族、样本量、筛选标准不一致等因素有关，在临床工作中可以收集相关病例，在自己医院所在区域范围内，做进一步研究，为临床实践打下坚实的基础，这样才更具有说服力，而非单纯依据文献资料做相关分析。

3 叶酸代谢相关基因与个体化用药

由于个体差异，机体对叶酸的吸收、代谢能力各不相同，叶酸代谢相关基因多态性与叶酸的个体化补充间关系的研究逐年增多，根据基因检测结果估算叶酸代谢能力，并调整叶酸补充剂量，对出生缺陷家族史的妊娠期妇女、高Hcy血症的高血压患者、接受氟尿嘧啶类药物治疗的肿瘤患者及甲氨蝶呤治疗的白血病患者具有重要意义。

3.1MTHFR基因多态性与孕期叶酸补充 中国妇幼保健协会出生缺陷防治与分子遗传分会组成围受孕期服用叶酸预防神经管缺陷工作组制定了围受孕期增补叶酸预防神经管缺陷指南，并于2017年发表在《中国生育健康杂志》上，该指南指出：对于无高危因素的妇女，建议从可能怀孕或孕前至少3个月开始，每日增补叶酸0.4 mg(II-1A)或0.8 mg (IA)，直至妊娠满3个月，而对于MTHFR 677TT的孕妇应实行个体化增补。对于高Hcy血症并携带MTHFR 677TT纯合突变的妇女，建议每日增补叶酸至少5 mg，直至血液Hcy水平降至正常后再考虑受孕，且持续每日增补叶酸5 mg，直至妊娠满3个月(II-3A)。MTHFR C677T基因双突变且有出生缺陷史的人群，建议从可能怀孕或孕前至少1个月开始，每日增补叶酸4 mg，直至妊娠满3个月(IA)[42]。加拿大的相关指南还指出MTHFR C677T 基因位点单突变的中危人群，妊娠前3个月补充叶酸1.0 mg·d-1，产后至哺乳结束补充叶酸0.6～0.8 mg·d-1[43]。

3.2MTHFR基因多态性与氟尿嘧啶类药物的个体化治疗 氟尿嘧啶(5-Fu)是消化道肿瘤应用最广泛的临床用药，属于细胞周期性特异性药物，主要是抑制肿瘤细胞分裂周期DNA合成期，对RNA的合成亦有一定的缓解作用。MTHFR是参与5-Fu合成代谢的关键酶，MTHFR在代谢过程中，其转化物5，10-MTHF与5-Fu在体内的代谢物FDUMP及胸苷酸合成酶形成三元共价化合物，通过抑制肿瘤细胞的DNA合成和修复，产生毒性反应。研究发现，MTHFR活性降低时，5，10-MTHF含量增加，可增强5-Fu的治疗效果，影响肿瘤细胞的成长和5-Fu化疗的敏感性[44]。临床中常用的卡培他滨为氟尿嘧啶的前体药物，而替吉奥中的活性成分替加氟亦为氟尿嘧啶的前体药物，因此，它们的抗肿瘤疗效也受MTHFR基因多态性的影响[45-46]。ETIENNE-GRIMALDI等[47]研究MTHFR基因型对5-Fu治疗结直肠癌的应答率，其中两个位点均未突变的患者应答率为37.1%，两个位点均突变的患者应答率为80%。同时也有研究显示补充叶酸(260～340 μg·d-1)，可提高胃癌患者的生存率，但仅对5-Fu治疗的MTHFR酶活性高者有益，酶活性低者反而会增加毒副作用和死亡风险。从机制上说，酶活性低患者，建议增加5-MTHF的摄入。MTHFR酶活性低，叶酸利用不足40%～100%，可每日补充叶酸260～340 μg·d-1；对叶酸利用不足40%，可每日补充5-MTHF 400～800 μg·d-1；对已出现毒副作用的患者，建议监测Hcy浓度，对症予以600～800 μg·d-1的5-MTHF，Hcy下降至正常水平后，每日补充常规剂量5-MTHF，定期检测Hcy浓度[48]。

3.3MTHFR基因多态性与MTX的个体化治疗 MTX是抗叶酸代谢药物，常用于治疗成骨肉瘤、急性白血病、支气管肺癌或头颈部上皮癌等。大剂量MTX单独应用与其他化疗药物联合用均可以增加MTX血药浓度，使药物间细胞内转运增加，克服耐药性，增强化疗效果。但同时也进一步加重肝肾功能损伤、皮肤黏膜损伤，增加对骨髓抑制的继发感染风险。临床治疗过程中发现不同个体对高剂量MTX(HD-MTX)的敏感性及耐受性存在差异。MTHFR是MTX发挥药理作用的关键酶之一，MTHFR突变后酶活性降低，MTX处于叶酸状态的水平较低MTX聚集，增加MTX毒性的潜在风险，同时MTHFR突变也会使血浆Hcy增高及叶酸分布改变[49-50]。由此可见，MTHFR基因多态性可能具有潜在的调节作用，其除了与不良反应有关外，还与复发率和病死率等有关。在临床治疗中，用MTX特别是HD-MTX的患者一般应用亚叶酸钙进行解救，减少MTX的不良反应，与亚叶酸钙解救有关的不良反应包括骨髓抑制、口腔黏膜炎、肝毒性、肾毒性和短暂性或持续性神经毒性，而毒性反应可导致化疗中断或停止，从而增加复发风险，，影响患者的生活质量[49-50]。在临床实践中，MTX治疗的药学全过程精准方案制定如下：准备患者MTX治疗方案的制定→基于MTHFR677C>T和1298A>C基因位点检测结果，确定MTX剂量方案→按照剂量方案给予MTX临床各项指标监测→给药后24 h测定MTX浓度，确定叶酸解救方案，确定亚叶酸钙解救剂量→根据MTX浓度测定结果，连续测定血药浓度48，72 h，确定叶酸解救剂量和时间→测定MTX浓度安全范围，完成本次化疗。

4 展望

综上所述，叶酸代谢相关基因 MTHFR C677T 和MTRR A66G不仅与多种疾病的发生存在相关性，而且与用药方案的选择有较大的相关性，故叶酸代谢相关基因多态性在临床的应用价值逐渐得到重视。通过检测患者叶酸代谢相关基因多态性，评估叶酸代谢能力，为患者制订个体化治疗具有十分重要的意义，同时也是未来临床的必然发展趋势。