叶酸及其代谢在宫颈癌中的研究进展

李元幸，王伟，郝敏

叶酸是一种水溶性B 族维生素，早在20 世纪40 年代发现之初就被认为是细胞增殖的关键营养素之一。叶酸本身没有生理功能，而是通过多样性代谢从表观遗传调控途径、单核苷酸合成途径和能量代谢途径，广泛深入地影响细胞功能与行为以及体内多种基因和相关通路的调控。

既往已有大量研究证明了叶酸与神经管畸形、贫血、心血管疾病、精神类疾病等多种疾病的相关性，新近证明叶酸与宫颈癌、消化道癌症、肝癌、乳腺癌等癌症也有强相关性[1-4]。近年来叶酸在宫颈癌的预防、诊断和治疗中的研究都有显著的进展。因此推测，叶酸存在作为经济、易行的一级预防措施来降低疾病发生风险的可能性，有望成为宫颈癌风险评估的有效预测因子、宫颈癌筛查策略的补充、宫颈癌靶向治疗的新角度。现就叶酸及其代谢在宫颈癌的研究进展作一综述。

1 叶酸缺乏和代谢障碍与宫颈癌的相关性

宫颈癌是发生在子宫颈上的癌症，尽管近年来发达国家通过完善的筛查系统使其发病率和死亡率均有所下降，但在我国仍居女性生殖道恶性肿瘤首位，严重威胁女性健康和生命[5]。近年来宫颈癌的发病机制研究和防治手段有了长足进展，如人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）持续感染致癌的机制研究、HPV 预防性疫苗的发明[6]和宫颈HPV、细胞学联合筛查的开展，但宫颈癌的发生机制仍不完全清楚，宫颈癌的预防策略在我国还未能较好实施。近年来，对宫颈癌发生机制的研究大多着眼于HPV 感染，预防也主要着重于HPV，大多学者认为HPV 感染是宫颈癌发生发展的必要因素，但也逐渐清楚并非唯一因素。宫颈癌是外源性因素（如HPV 感染、物理化学物质等）诱发细胞内功能和行为异常的结果，但外因只有通过内因才能发生质的改变。而叶酸及其代谢在几乎所有细胞内生理和病理过程中起着举足轻重的作用。故HPV 和叶酸之间是否可能存在着内在联系和致癌的共同通路，值得深入探究。

叶酸多存在于绿色蔬菜中，且具有光热不稳定性，因而部分少食绿色蔬菜的地区人群容易呈叶酸缺乏状态。实际上，叶酸缺乏本质上也是叶酸代谢障碍的问题。可导致叶酸代谢障碍的其他因素还包括：亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因多样性、高同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）、维生素B12 缺乏等。很多研究证明了叶酸缺乏和代谢障碍与宫颈病变的相关性。Silva 等[7]研究发现了叶酸、维生素B12缺乏与宫颈癌的相关性。Badiga 等[8]证明在叶酸强化地区的美国，高Hcy 女性患宫颈上皮内瘤样变2 级及以上（cervical intraepithelial neoplasia grade 2 or worse，CIN2+）的风险更高（OR=1.86，P＜0.05），且血浆叶酸浓度越高，Hcy 越低（OR=0.40，P＜0.05）。有研究指出MTHFR 基因多态性可以增加CIN 和宫颈癌的风险[9]。以上研究结果均提示叶酸及其代谢与宫颈癌密切相关，叶酸缺乏和代谢障碍可以增加宫颈癌发生发展的风险。

2 叶酸缺乏和代谢障碍在宫颈癌发病中的可能机制

宫颈癌的致病因素具有特殊性，即HPV 的感染目前被认为是宫颈癌的主要因素。但该结论似乎存在一些无法解释的问题：80%的育龄女性一生中会有HPV 感染，并且可能终生携带HPV 却不致病[10]；存在着HPV 阴性的宫颈癌[11]。因此，部分学者认为单纯HPV 感染并不足以致癌，宫颈癌是多因素、多层次、多机制的复杂性疾病。叶酸缺乏和代谢障碍可以作为一个解释宫颈癌多因素致病理论的新角度。

叶酸缺乏或代谢障碍可能作为HPV 的协同致癌因素，增加宫颈癌的疾病易感性。Yang 等[12]之前在中国的一项大型人群队列研究证明：血清叶酸水平与HPV 感染存在交互作用，血清叶酸水平与高级别CIN 呈负相关。有研究报道，叶酸缺乏与HPV16 E6/E7、p16 高表达存在协同作用[13-14]。Xiao 等[15]通过小鼠实验提出叶酸缺乏可能引起DNA 脆性增加而断裂，造成DNA 不稳定，进而促进HPV16 E6/E7 表达，使HPV16 易感性增强。以上研究均提示叶酸缺乏和代谢障碍与HPV 感染的致病机制之间可能存在协同性和交互性。

因叶酸的特殊营养学地位与其几乎涉及细胞内所有生理、病理机制的特征，也有学者认为叶酸缺乏或代谢障碍可能是单独致癌因素。叶酸可能与其他因素致宫颈癌机制之间存在着共同的细胞内机制。叶酸缺乏和代谢障碍在宫颈癌发生中所起的作用主要概括为以下4 个方面。

2.1 核苷酸合成和修复障碍四氢叶酸是一碳代谢的载体和辅酶，也是合成嘌呤核苷酸的基本原料。叶酸缺乏会导致DNA 合成和修复功能受损，造成基因不稳定，易诱发基因突变。Lamm 等[16]实验得出叶酸缺乏不仅干扰细胞代谢，还施加细胞应激，影响染色体稳定性。有实验研究表明叶酸缺乏可以引起HPV16 永生化细胞基因组稳定性改变[17]。但叶酸缺乏如何确切影响宫颈细胞稳定性的潜在机制仍知之甚少，有待进一步研究。

2.2 甲基化循环受阻叶酸缺乏可以造成甲基化过程障碍。甲基化是指甲基从S-腺苷甲硫氨酸（SAM）等活性甲基化合物转移到其他分子的过程。正常的甲基化可以维持染色体稳定性，基因组整体低甲基化和一些抑癌基因高甲基化被认为是肿瘤发生的原因[18]。Li 等[19]研究显示叶酸能够调节人脆性组氨酸三联体（FHIT）基因的甲基化，从而促进凋亡并抑制增殖。值得注意的是，机体内甲基化的生物分子远不止DNA、RNA，还包括一些神经递质、激素等，目前研究还较少涉及这一部分。

2.3 有毒物质Hcy 的积累叶酸缺乏和代谢障碍可导致一碳代谢循环受阻，具有潜在毒性的Hcy 逐渐积聚。Hasan 等[20]认为叶酸与Hcy 成反比关系，且癌症患者血浆Hcy 水平较高。Hcy 诱导细胞癌变可能是通过以下机制：Hcy 与其他蛋白质相结合，改变其功能和结构；Hcy 在氧化还原反应中形成毒性物质过氧化氢；Hcy 影响细胞内钙离子转运和内质网应激，易发生细胞凋亡[21]。

2.4 细胞自噬行为异常自噬在肿瘤发生发展中体现着两面性：在癌症早期，自噬起清除作用，抑制肿瘤生长；在癌症晚期，异常自噬可能对自身细胞错误识别，促进肿瘤生长。目前叶酸、自噬与宫颈癌的研究还较少见。王志莲[22]研究发现，一定量的叶酸可以增强自噬相关基因Beclin1 和微管相关蛋白1 轻链3（LC3）的表达，而使p62 表达水平下降，说明叶酸可能对宫颈癌细胞自噬有增强作用。但叶酸与自噬的直接联系机制还有待进一步探究。

由此可见，叶酸缺乏或代谢障碍会造成核苷酸合成和修复缺陷、甲基化循环受阻、有毒物质积累，严重地影响增殖、分化、凋亡、自噬等细胞行为，而异常细胞行为恰恰是肿瘤发生的基础。阐明叶酸缺乏及代谢障碍在宫颈癌发生中的作用机制，有利于理解宫颈癌细胞内机制致癌理论，可为预防和治疗宫颈病变提供新的理论基础和干预靶点。

3 叶酸在宫颈癌防治中的应用前景

3.1 叶酸补充或强化在宫颈病变中的防治作用目前全球已有80 多个国家实施了叶酸强化计划，包括谷物、面粉等饮食，以降低各种疾病的风险（主要是神经管畸形），并取得了良好的效果[23]。叶酸强化及补充是否能降低宫颈癌的发病率、提高CIN 的消退率也受到了学者的广泛关注。

Piyathilake 等[24]对较早开展叶酸强化的美国开展了调查，结果发现叶酸超过生理浓度（＞19.8 ng/mL）且维生素B12 充足（≥200.6 pg/mL）的女性与叶酸和维生素B12 较低的女性相比，患CIN2+的几率可降低70%（OR=0.3，P=0.04）。贾吴琳等[14]通过体外细胞实验发现，补充叶酸可逆转p16 异常表达，有效抑制宫颈癌细胞的增殖，促进凋亡。也有学者探索了叶酸强化或补充对早期CIN 病变转归的治疗作用。近年Asemi 等[25]的一项随机双盲对照试验提出，补充叶酸（口服叶酸补充剂5 mg/d，持续6 个月）有助于CIN1消退。因此部分学者认为，适量补充叶酸、维生素B12 可以抑制宫颈癌发生发展。

但有学者持反对意见，认为过高的叶酸摄入可能起反作用：如掩盖维生素B12 缺乏，降低老年女性自然杀伤细胞活性，促进慢性疾病和某些癌症发生[26]。由于叶酸在嘌呤核苷酸和胸腺嘧啶核苷酸合成中的关键作用，对于已病变的宫颈组织，补充叶酸反而会促进肿瘤细胞生长[17]。提示叶酸可能存在“物极必反”的现象，即剂量和疾病之间存在“U 型曲线”关系，叶酸缺乏和叶酸过量均可能对机体有着不良影响，所以叶酸应怎样补充，如补充多大的量及补充多长时间，仍需要长期动态的随访观察研究和实验室结果验证。

3.2 基于叶酸生物化学特性应运而生的宫颈癌筛查根据叶酸的生物化学特性，研究人员探索了一些新的宫颈癌筛查方法或指标，可作为筛查策略的补充。叶酸受体（folate receptor，FR）协助叶酸进入细胞，是叶酸在体内发挥功能的前提。FR 在肿瘤组织中往往高表达，与肿瘤发生发展及预后有一定相关性。FR 宫颈染色技术是近年来一种新型的宫颈病变检测法，此种染料可靶向宫颈病变细胞，具有快速、简便、经济的特点。Xiao 等[27]报道FR 宫颈细胞染色对高级别CIN 具有很强的诊断能力，与细胞学相当，优于HPV 检测，可作为中国经济欠发达地区宫颈癌筛查策略的补充。

MTHFR 是叶酸代谢过程中的关键酶。有研究指出MTHFR 基因多态性可以增加CIN 和宫颈癌的风险[9]，有望成为宫颈癌基因检测新指标。但MTHFR基因多态性与宫颈病变的研究仍处于探索阶段，需今后进一步深入[28]。维生素B12、Hcy 等主要的叶酸代谢物也与CIN 进展有一定的相关性，同时检测维生素B12、Hcy 等指标，可以弥补叶酸的多代谢多代偿作用，以更好地评估叶酸在体内的代谢情况。以上指标还有待进一步的大样本研究评估其特异度和敏感度，有希望用于CIN 进展和宫颈癌发生的风险评估及预测。

3.3 叶酸修饰或功能化的新型靶向药物基于叶酸在DNA 合成和修复中的重要作用，通过竞争性抑制叶酸代谢从而抑制肿瘤细胞的传统化疗药物氨甲蝶呤已被广泛熟知和应用。现今在“医工结合”的新形势下，已诞生出一系列更优质高效的医疗产品，叶酸在其中担任了重要角色。利用叶酸与FR 之间的特异性结合和肿瘤细胞表面FR 过度表达的特点，用叶酸来修饰或功能化药物，有更强的靶向能力和抗肿瘤能力[29-32]，可用于影像成像技术和肿瘤化疗，为临床肿瘤的诊疗提供了一种新思路。

4 结语与展望

叶酸是机体维持正常生物学功能的关键营养元素。叶酸代谢在宫颈癌患者中多呈障碍状态，叶酸及其代谢物的机体水平与宫颈癌发生发展密切相关，这有望成为宫颈癌的有效预测指标和风险评估工具。但目前叶酸和宫颈癌的研究处于初步阶段，尚需进一步研究阐明叶酸缺乏和代谢障碍在宫颈癌发生发展的分子内机制。叶酸在临床中的应用前景非常广泛，尤其是叶酸的预防作用对于经济欠发达地区及贫困地区有着重要意义，其可以作为HPV 疫苗的补充预防措施，无论从经济角度还是从实施的难易程度考量，都可能对宫颈癌的预防和消灭有所助益。