补充叶酸对结、直肠癌发生的双面影响

陈坚　刘杰

摘 要 叶酸在DNA的合成和复制中起着重要作用，原有研究提示补充叶酸可以降低罹患结、直肠癌的风险，但近年来的研究对此提出了异议。本文通过相关文献复习发现，补充叶酸虽可在人体未形成结、直肠癌之前通过提高DNA甲基化的稳定性而产生预防肿瘤的作用，但当肠道内已形成肿瘤微小病灶后，补充叶酸反能产生促进肿瘤生长的作用，这可能与叶酸会促进肿瘤细胞的增殖有关。此外，补充叶酸对预防结、直肠癌的有效性有时间和剂量依赖性。因此，在应用叶酸预防结、直肠癌前应常规使用结肠镜进行肿瘤筛查，以排除早期微小腺瘤。有条件的还应进行红细胞及乙状结肠上皮内的叶酸浓度测定，以评估患者的叶酸水平并据此避免补充的叶酸剂量过大。叶酸水平与罹患结、直肠癌的关系仍有待学者们更深入研究的揭示。

关键词 叶酸 DNA甲基化 结、直肠癌

中图分类号：R730.1 文献标识码：A 文章编号：1006-1533（2014）01-0016-04

叶酸是一种存在于蔬菜中的水溶性B族维生素，在体内参与嘌呤和胸腺嘧啶的合成，在DNA的合成和复制中起着重要作用。原有研究提示，补充叶酸可以降低罹患结、直肠癌的风险，但近年来的研究对此提出了挑战。本文就补充叶酸对结、直肠癌发生的双面影响作一系统综述。

1 叶酸的体内代谢

人体内的叶酸总量在5 ～ 6 mg间，但人体不能自己合成叶酸，只能从食物中摄取并加以吸收和利用。叶酸经口服后在肠道（主要是十二指肠上部）几乎完全被吸收，5 ～ 20 min后即见于血中，1 h后达最高血药浓度。叶酸经门静脉进入肝脏贮存，在肝内二氢叶酸还原酶的作用下转变为具有活性的四氢叶酸。后者是体内“一碳单位”的转运体，是DNA合成的主要原料。叶酸的血浆半衰期约为40 min，在体内主要被代谢为喋呤和对氨基苯甲酰谷氨酸，部分由胆汁排泄至肠道的叶酸可被重吸收利用，从而形成肠-肝循环。

2 叶酸与DNA甲基化

现已明确，DNA甲基化是基因调控的一种重要方式。真核细胞DNA中CpG序列的5位胞嘧啶碱基约90%是甲基化的，细胞分裂、复制的DNA子链必须经适当的甲基化修饰，否则其遗传稳定性将下降，导致染色体脆性提高、易断裂。人类许多恶性肿瘤形成前往往先出现甲基化异常，总基因组和（或）特定基因的低甲基化会引致癌基因表达和抑癌基因变异或下调。因此，低叶酸水平可通过影响DNA的合成、修复及其甲基化状态而影响基因的稳定性及其调控，影响细胞的增殖与凋亡。DNA甲基化异常是人类肿瘤常见的特征性改变，总基因组DNA的低甲基化及某些基因启动子区CpG岛的高甲基化可能是叶酸缺乏会增加结、直肠癌发生的主要机制。启动子区CpG岛的高甲基化会抑制基因的翻译和表达，而DNA低甲基化、特别是在启动子区的低甲基化则能逆转因甲基化所致癌基因的静默。与正常组织相比，肿瘤组织总基因组的甲基化程度降低而抑癌基因启动子区的甲基化程度却增高，由此推断叶酸是通过导致DNA甲基化异常而影响肿瘤发生的[1]。

亚甲基四氢叶酸还原酶是叶酸代谢过程中的关键酶，会将5，10-亚甲基四氢叶酸催化转化为5-甲基四氢叶酸。5-甲基四氢叶酸通过提供甲基参与S-腺苷蛋氨酸（S-adenosylmethionine， SAM）的合成，而SAM是体内生化反应、包括DNA甲基化反应的主要甲基供体。叶酸缺乏会导致SAM缺乏，引起基因组DNA低甲基化及抑癌基因启动子区的高甲基化，从而容易发生肿瘤。同型半胱氨酸是蛋氨酸循环的中间产物，叶酸缺乏会引起S-腺苷同型半胱氨酸水平升高，由此抑制DNA甲基转移酶的活性、引起DNA低甲基化[2]。有研究显示，即使补充生理需要量的叶酸也可提高DNA甲基化水平[3]，这从反面证实了叶酸缺乏可导致DNA低甲基化。

由于叶酸在DNA甲基化及其合成和修复中起着重要作用、能维持基因的稳定性，故如叶酸缺乏或代谢异常就可能引起肿瘤的发生，特别是在代谢旺盛、增殖迅速的组织（如结肠和直肠黏膜）中。DNA甲基化在基因表达调控中具有重要作用，叶酸可为DNA甲基化提供甲基。DNA甲基化异常会使抑癌基因失活、癌基因表达增加以及细胞异常增殖和分化不成熟，特别是在细胞更新速度快的肠道，故其与结、直肠癌的发生关系密切。

局部叶酸缺乏已在结肠癌患者中得到证实[4]。因此，对高危人群，有学者建议补充叶酸。但是，因血叶酸值和肠上皮叶酸值间的关系还不清楚，故鉴别局部叶酸缺乏的高危人群比较困难。为从内窥镜获取的少量活组织检查标本中提取出结肠上皮细胞，出现了改进的离子螯合法。这种方法不同于酶消化法，可纯化得到大量结肠上皮细胞而无血细胞污染。Meenan等[5]测试了使用离子螯合法获得的结肠上皮的叶酸含量，发现在同一患者中，盲肠的叶酸含量较低，而十二指肠的叶酸含量可反映乙状结肠的叶酸含量。乙状结肠细胞标本的叶酸含量在保存时间超过1 ～ 3周的情况下仍然稳定，血清叶酸值和红细胞叶酸值与乙状结肠上皮细胞的叶酸含量并不相关。此研究结果提示，乙状结肠细胞标本的叶酸含量稳定。虽然人体不同部位的叶酸值有所变化，但还是可以找出结肠细胞叶酸含量的标准范围以鉴别局部叶酸缺乏患者。

3 叶酸与结、直肠癌发生的关系

叶酸缺乏与多种肿瘤如胃癌、结肠癌、胰腺癌和食管癌等的发生有关，这与DNA甲基化不稳定、从而诱导基因突变有关，故叶酸已作为一种能预防基因突变的药物用于肿瘤的化学预防。然而，最近的研究发现，对有结、直肠息肉病史的患者，长期的叶酸强化治疗可能会促使未发现的癌前病变增殖并向恶性演变，安全性令人担忧。为了衡量叶酸的保护效应与这种可能同时存在的负面效应，Luebeck等[6]设计了一种结、直肠癌形成的生物数学模型，将叶酸治疗的持续时间以及对细胞的促增殖和抑突变效应作为变量、将肿瘤形成的风险作为应变量，结果发现叶酸添加组的结、直肠癌的预计发生率高于未添加组，除非在人早期（20岁以前）就添加叶酸。在老年人群中即使小剂量补充叶酸也可能有害。叶酸的双面效应与补充叶酸的剂量及时机密切相关。当然，这种结论还需要在动物模型及临床上加以验证。

由于在北美地区补充叶酸是强制措施、应用广泛，故其会否促进结、直肠的癌前病变发展为恶性肿瘤是一个重大的公共卫生课题。鉴于变异的肠隐窝（aberrant crypt foci， ACF）是最早的结、直肠癌的癌前病变表现，有学者在动物模型上观察了补充叶酸对ACF的影响[7]。152只雄性SD大鼠断奶后即被在其饮食中添加叶酸2 mg/kg，同时用化学物质azoxymethane诱导ACF。ACF诱导成功后6周，将大鼠随机分组并分别在其食物中添加0、2、5或8 mg/kg的叶酸。待鼠龄34周后处死大鼠，观察其结、直肠新生物的发生率、血浆叶酸和同型半胱氨酸（一种敏感的与组织叶酸水平负相关的指标）水平以及直肠上皮的增殖度。尽管ACF的数目随着在饮食中所添加叶酸量的增加而上升（P=0.015），但4组结、直肠新生物的发生率并无显著差别。然而，多发性肿瘤（≥3个）的发生率却与饮食中的叶酸量呈正相关关系（r=0.32， P=0.002），与血浆同型半胱氨酸水平呈负相关关系（r=20.32， P=0.005）；肿瘤负荷与饮食中的叶酸量呈正相关关系（r=0.35， P=0.001），与血浆叶酸水平也呈正相关关系（r=0.33， P=0.008），与血浆同型半胱氨酸水平呈负相关关系（r=20.42， P<0.001）；结肠上皮增殖度与饮食中的叶酸量和血浆叶酸水平均呈正相关关系，与血浆同型半胱氨酸水平呈负相关关系。这些数据提示，长期补充叶酸可以促进ACF向结、直肠癌演变。

动物实验证实，在早期新生物形成前补充叶酸可降低致癌风险，但在癌前病变形成后补充叶酸却会促进肿瘤增殖。流行病学证据同样证实，补充的叶酸剂量过高不仅无益，而且还会增加患癌风险。美国学者Cole等[8]对在1994-2004年间来自9个临床中心的1 021例结、直肠腺瘤患者进行了一项Ⅲ期随机、双盲、对照临床试验。受试者按1∶1分成两组，分别接受叶酸1 mg/d（n=516）或安慰剂（n=505）治疗，同时再随机服用阿司匹林（81或325 mg/d）或安慰剂。3年和5年后进行结肠镜检查随访，初步的观察结果为新发结、直肠腺瘤（≥1个）的发生率及腺瘤的频度（0、1 ～ 2或≥3个），进一步的观察结果是严重病灶（≥25%绒毛成分、高度不典型增生、直径≥1 cm或浸润性癌）的发生率。在前3年里，有987例受试者（96.7%）接受了结肠镜检查随访，发现叶酸组的腺瘤发生率为44.1%（n=221），而安慰剂组为42.4%（n=206）（RR=1.04， 95% CI： 0.90 ～ 1.20； P=0.58）；严重病灶的发生率在叶酸组和安慰剂组分别为11.4%（n=57）和8.6%（n=42）（RR=1.32， 95% CI： 0.90 ～ 1.92； P=0.15）。有607例受试者（59.5%）接受了第2次结肠镜检查随访，发现叶酸组的腺瘤发生率为41.9%（n=127），而安慰剂组为37.2%（n=113）（RR=1.13， 95% CI： 0.93 ～ 1.37； P=0.23）；严重病灶的发生率在叶酸组和安慰剂组分别为11.6%（n=35）和6.9%（n=21）（RR=1.67， 95% CI： 1.00 ～ 2.80； P=0.05）。该研究结论是，补充叶酸会增加多发腺瘤的风险，但与年龄、性别、吸烟、酒精摄入、体重指数、基础叶酸水平或服用阿司匹林无关。补充1 mg/d的叶酸不仅不能减少罹患结、直肠腺瘤的风险，且反而会增加患者发生严重病灶和多发腺瘤（≥3个）的风险。这是第一个有关补充叶酸不能预防结、直肠癌发生的随机、对照临床试验报告。

美国安德森癌症中心的Wallace等[9]研究发现，人血细胞中的叶酸水平过高会促进DNA过度甲基化、从而引起两个重要的抑癌基因功能失活。研究人员统计了781例志愿者的生活方式和饮食信息，并比较了两个抑癌基因ERα、SFRP1的甲基化水平。研究证实，随着年龄增高，ERα和SFRP1的甲基化水平也相应提高，但不同种族人间以及直肠与结肠间的甲基化水平都存在差异。红细胞中叶酸水平较高和较低患者间的ERα和SFRP1的甲基化水平有显著差异。患者体内红细胞中的叶酸水平高度反映了患者长期的叶酸摄入量。研究结果显示，长期过量摄入叶酸将引起DNA过度甲基化，从而可能导致癌症以及一些衰老性疾病的发病几率提高。这一研究结果打破了传统的“叶酸无毒性”的观念，将促使人们更加注意补充叶酸的正常摄入量。

叶酸广泛存在于叶类蔬菜、水果和豆类等食品中。从1998年开始，美国FDA规定须在市场上销售的面包、谷物、面粉、面条、大米和其他谷物产品中添加叶酸。此外，叶酸还被营养学家们推荐作为一种膳食补充剂。对健康成年男性和女性，推荐的叶酸日摄入量为400 μg；但对妊娠期妇女，推荐每日摄入800 μg的叶酸。不过，目前关于叶酸补充量规定的依据非常不充分。一项加拿大流行病学研究显示，仅有不足1%的加拿大人叶酸缺乏（红细胞中叶酸水平<305 nmol/L），而40%的加拿大人则叶酸水平过高（红细胞中叶酸水平>1 360 nmol/L）；在育龄期妇女中，仅有22%叶酸水平低于需要预防胎儿神经管缺陷的推荐值（<906 nmol/L）[10]。该研究认为，对加拿大人群忧患的不是叶酸缺乏而是叶酸水平过高。

Fife等[11]于2008年在《MEDLINE》、《EMBASE》、《Cochrane》和《CINAHL》数据库中选择符合随机、对照临床试验要求的有关补充叶酸与结、直肠癌化学预防的英文论著进行荟萃分析。总体而言，接受补充叶酸治疗3年内的患者发生结肠腺瘤的风险并未增加（OR=1.09， 95% CI： 0.93 ～ 1.28），但接受补充叶酸治疗3年以上患者的结肠腺瘤发生率有所上升（OR=1.35， 95% CI： 1.06 ～ 1.70）；补充叶酸治疗组发生严重病灶的风险明显上升（OR=1.50， 95% CI： 1.06 ～ 2.10）。纳入分析的数据没有明显的异质性。这项荟萃分析结果否定了叶酸水平与结、直肠癌发生呈负相关关系的传统认识。

但目前的随机、对照临床试验结果同样不一致。为了进一步阐明叶酸水平与结、直肠癌发生的相关性，有学者在卫生专业医护人员中进行了两项大样本的前瞻性、随机、双盲、对照研究，即“卫生专业人员随访研究（Health Professionals Follow-Up Study）”[8]和“护士健康研究（Nurses Health Study）”[12]。受试者在接受血浆叶酸基础水平测定后被随机分为两组，分别接受叶酸1 mg/d（n=338）或安慰剂（n=334）治疗并随访3 ～ 6.5年。随访的初步终点为任何新发生的结、直肠腺瘤（1996年5月-2004年3月），进一步的统计指标为新发生腺瘤的部位、分期及数量。结果发现，两组的总腺瘤发生率（≥1个）没有显著差别（RR=0.82， 95% CI： 0.59 ～ 1.13； P=0.22）。叶酸基础水平较低（<7.5 ng/ml）的受试者补充叶酸后的腺瘤发生率明显降低（RR=0.61， 95% CI： 0.42 ～ 0.90； P=0.01），但对叶酸基础水平较高（>7.5 ng/ml）的受试者补充叶酸并无明显作用（RR=1.28， 95% CI： 0.82 ～ 1.99； P=0.27）。没有证据表明补充叶酸会增加结、直肠严重病变或多发腺瘤的发生风险。

4 结语

补充叶酸对结、直肠癌发生呈现双面作用[13-16]，即在人体未形成肿瘤前可通过提高DNA甲基化的稳定性而产生预防肿瘤的作用，但当肠道内已形成肿瘤微小病灶后则反会产生促进肿瘤生长的作用，这可能与叶酸能促进肿瘤细胞增殖有关。此外，叶酸对预防结、直肠癌的有效性有时间和剂量依赖性[17]。应用叶酸预防结、直肠癌前要常规进行结肠镜检查筛查，排除早期微小腺瘤。对有条件的医院，建议进行红细胞及乙状结肠上皮内的叶酸浓度测定以评估患者的叶酸水平，避免补充的叶酸剂量过大。叶酸水平与结、直肠癌发生的关系仍待学者们更深入研究的揭示。

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（收稿日期：2012-12-17）