亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性与心血管疾病的研究进展

陈单单，常荣

· 综述 ·

亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性与心血管疾病的研究进展

陈单单1，常荣2

近年来，由于快速发展的社会经济和不断改变的人们的生活方式，心血管疾病的发病率和死亡率在中国也是越来越多。高同型半胱氨酸血症（HHcy）作为心血管疾病的危险因素，是由多个基因与环境因素共同作用的结果，这可能是遗传易感基因通过影响血管平滑肌或血管内皮细胞等方式在心血管疾病的病理生理中发挥重要作用。研究认为亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因突变使酶活性下降，导致血浆同型半胱氨酸（Hcy）水平升高，故该基因突变可作为心脑血管疾病发生的相关危险因素之一[1]。一些学者认为[2]，MTHFR基因突变引起血浆Hcy水平升高，后者导致心血管疾病的发生，然而，另有研究发现，MTHFR基因突变率的程度高者，尽管Hcy水平升高的程度并不明显，其血管病变更严重，表明高Hcy水平伴MTHFR基因突变的致病机理可能不同于单纯高Hcy血症。已经发现，有多个MTHFR基因多态位点，然而，国内外多数学者认为MTHFRC677T及A1298C位点基因突变已经成为心脑血管病发生的一个独立危险因子，已成为当前的研究热点。现将该基因位点与心血管疾病的研究进展做如下综述：

1 MTHFR的基因结构与功能

Goyette等[3]分离出人类MTHFRcDNA， MTHFR基因位于染色体lp36.3上，整个编码区长度为1.98kb，该基因由11个外显子和10个内含子组成，外显子长度在0.10～0.43kb之间，内含子为0.25～1.5kb。Hcy是人体内含巯基的氨基酸的一个重要的代谢中间产物，是蛋氨酸经过脱甲基生成的。血浆中Hcy含量与遗传因素、营养因素、雌激素水平、年龄因素等有关，与Hcy代谢有关的四条途径中的N5、N10-亚甲基四氢叶酸还原酶和胱硫醚-β-合成酶的基因突变，酶活性下降，也可引起高Hcy血症。在Hcy的代谢途径之一重甲基化过程中，在叶酸和维生素B12的辅助作用下再甲基化重新合成甲硫氨酸，此过程需甲硫氨酸合成酶（MS）的催化，并且必须有N5-甲基四氢叶酸作为甲基的供体，后者是由N5、N10-甲基四氢叶酸在MTHFR催化下生成的，因此，MTHFR是Hcy重甲基化过程的关键酶之一。MTHFR酶活性减低可使Hcy代谢受阻，导致其水平增高。而MTHFR基因错义突变可引起酶活性的明显降低。

2 MTHFR的基因多态性

目前已经发现20个突变位点，其中MTHFR677位点C/T突变和1298位点A/C突变较常见，在该基因的第677个核苷酸位点上，由C转变为T突变，其编码的氨基酸由丙氨酸转变为缬氨酸，酶活性下降，导致Hcy水平增高；1298位点突变后，可导致其编码的谷氨酸被置换为丙氨酸，导致蛋白质的二级结构变化，MTHFR活性减弱，进而Hcy代谢途径受阻，Hcy蓄积。目前数据示，MTHFR基因C677T和A1298C突变频率在不同国家、地区及不同民族的分布有显著差异。欧洲人T等位基因频率在22%～44%之间，意大利人偏高，为44%，且TT频率为18%。有报道[4-7]撒哈拉地区非洲黑人T等位基因频率为7%，亚洲日本人T等位基因频率为34%，哈萨克族MTHFR A1298C位点C等位基因的频率高于先前研究的汉族，低于亚洲阿拉伯人群。

3 MTHFR的基因多态性与心血管疾病

3.1 MTHFR的基因多态性与冠状动脉粥样硬化性心脏病多数学者认为[8]高HHcy是动脉粥样硬化的独立危险因子，而亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）作为Hcy重甲基化途径的酶之一，编码该酶的C6777和A1298C位点突变可导致亚甲基四氢叶酸还原酶的耐热性和活性均降低，进而使Hcy蓄积。MTHFR基因能否作为筛选冠心病的基因，目前研究尚不能完全确定。是否MTHFR基因多态性与冠心病相关，在不同地区和民族，不同国家和种族得出的结论不尽一致。在我国汉族人口中，Chen等[9]得出MTHFRC677T位点错义突变和冠心病的发生有关，张冬青等[10]实验结果示，MTHFR677TT基因型频率在冠心病组和对照组分别为34.9%、4.1%，差异具有统计学意义（P＜0.05），认为MTHFR677基因多态性可作为冠心病发生的危险因素。金慧等[11]对62例冠心病患者和120例正常对照人群的MTHFR基因分析结果：在冠心病人群中677T/T基因型是正常人群的3.4倍，得出结论，在内蒙古汉族人群中，677T/T基因型明显提升了患冠心病的几率，可作为冠心病筛查位点的一个标志，但仍需大样本量进行分析。而李晓波等[12]对住院老年患者进行研究示：冠心病组与对照组MTHFRC677T位点各基因型频率（P=0.871）、T等位基因频率（P=0.726）差异均无显著性。结论MTHFR基因多态性与老年冠心病无明显相关性，该位点突变尚不能作为老年冠心病筛查的候选基因。Heidari等[13]对伊朗108例冠心病患者和95例对照组进行研究，发现病例组MTHFRTT为16.7%，对照组TT为2.2%，得出MTHFRTT与冠心病有相关性。Ramkaran[14]在南非印度的年轻人中的106例冠心病患者和100例正常对照组进行MTHFR基因测序，得出该基因C677T位点突变和冠心病有明显相关性（P=0.0353，OR=2.105，95%CI：1.077～4.114），MTHFRC677T突变位点可能是冠心病的危险因子。Onrat ST[15]研究结果示，MTHFRC677T可以增加高脂血症患者心肌梗死的风险（OR=2.8，P=0.09），A1298C可增加糖尿病患者的心梗风险（OR=3.79，P=0.06 ）。Oztuzcu S[16]研究示土耳其东南部的4709例冠心病患者的MTHFRTT和AA分别为9.34%、14.78%，CT为41.09%，AC44.94%，得出该基因位点可以作为筛选冠心病的相关指标。但Clarke等[17]相关数据示：终身适度水平的高Hcy对冠心病几乎无影响，因果关系仍不确定，MTHFC677T位点突变与冠心病无显著相关性。Rothenbacher等[18]通过实验发现，MTHFRC677T和A1298C基因突变和冠心病无关。Saffari[19]对伊朗南部的457例冠心病和371例对照组的MTHFRC677T位点进行测定，发现该位点突变和冠心病也无明显的相关性。针对H型高血压患者，张凯等[20]通过对60例H型高血压分组为冠心病组33例，非冠心病组27例，研究H型高血压MTHFR基因多态性与冠心病的相关性，结果病例组和对照组TT型基因及T等位基因频率差异均没有统计学意义（P＞0.05），MTHFR基因突变不能作为H型高血压患者冠心病的发生的危险因素。但付龙等[21]研究示H型高血压合并冠心病患者677T等位基因突变率显著高于H型高血压病患者。MTHFR基因C677T和A1298C位点突变与冠心病是否相关的研究在国内外得出的结论均不同，MTHFR基因多态性原本在地区、种族和民族之间的差异分布，可能是造成不同种族和民族的冠心病的发病率不同的原因。同时，高Hcy水平的MTHFR基因突变，血管病变的发病机理可能不同于单纯的HHcy，但需要更深入的探讨。MTHFR基因能否作为冠心病筛查的一个候选基因，仍需扩大样本并行进一步研究。

3.2 MTHFR基因多态性与高血压病目前研究发现高血压病与Hcy水平有显著相关性[22]，MTHFR作为Hcy甲基化过程中的关键酶，MTHFR基因多态性与高血压病是否相关，目前国内外的争论还很多。国内刘建伟等[23]的研究结论示：MTHFRC677T基因多态性与高血压病不存在显著的相关性。王红等[6]研究同样表明：在新疆哈萨克族人中，MTHFR A1298C基因错义突变与高血压的发生无关。然而，马萍等[24]分别对宁夏回汉族高血压患者和正常血压组的研究资料显示：CT和TT基因型的血压水平均高于CC型（P＜0.05），表明MTHFRC677T点突变可以对血压产生很大的影响， MTHFR基因C677T位点突变可作为宁夏地区回、汉族人群高血压发病的危险因素，T 等位基因突变率高者，高血压病患病率可能明显增高。2005年波兰Tylicki等[25]报道此MTHFRC677T基因突变与高血压病无关；Lwin等[26]对日本男性的研究结果，得出上述同样的结论。但Golledge等[27]对土耳其人的研究却得出不一样的结果，发现MTHFR基因多态性可作为高血压发病的标志基因。Fridman等[28]的实验结果得出，TT纯合基因型可明显增加阿根廷高血压患者的发病率，但是，目前因果关系尚不明确，是否通过提高Hcy水平而产生，有待进一步研究。IlhanN[29]和印度[22]的相关数据再次验证了上述结论。Nassereddine S[30]研究示MTHFRTT纯合突变是非洲摩洛哥高血压病的危险因子（OR=5.3，95%CI：1.5～19.1，P=0.005）。Wu[31]发现MTHFR基因的第677个核苷酸位点上突变，与原发性高血压相关，MTHFRA1298C位点突变可能与原发性高血压无关。Cai[32]研究示MTHFRC677T位点突变是高血压病的危险因素。MTHFRC677T位点突变与高血压病的相关性，国内外的研究均存在争议，目前研究未明确提出MTHFRA1298C位点与高血压病具有相关性。高血压病的相关基因原本具有种族和地区的差异性，这种差异性也许导致了MTHFR基因多态性与高血压相关性的不一致的结论。同时，各研究样本量大小存在差异性，基因位点较少，且研究例数偏少等原因也可能导致上述不一致结论。另外，多基因、遗传与环境因素共同影响高血压病的发生，目前单个因素和单个基因位点的作用往往是 “微效” 的，要明确MTHFR基因多态性与高血压病的发生的关系，还需要进一步扩大样本量及增加位点继续研究，并进一步收集临床相关生化检测资料进行分层研究。

3.4 MTHFR基因多态性与脑卒中Hcy作为血栓形成的危险因素，通过增加血小板的粘附性和集聚性，从而提升血栓形成几率，增加脑卒中的发病率，然而，MTHFR基因多态性是否和脑卒中有直接的相关性，目前的研究结论尚不一致。孙文萍等[33]发现MTHFR第677位点的TT纯合突变与脑梗塞的患病率相关，T等位基因可能是脑卒中的遗传易感基因。Hu X[34]对我国汉族180例脑出血患者和180例健康对照组进行MTHFRC677T位点测序，得出该位点突变与我国脑出血无明显相关。Rutten-Jacobs[35]研究结果表明，MTHFRC677T突变和腔隙性脑梗塞具有一定相关性。Song[36]相关数据分析示:MTHFRC677T基因突变和缺血性脑卒中有明显相关。斯里兰卡[37]的一项研究结果示：MTHFRC677T位点基因突变在引起脑卒中的相关基因（ MTHFR c.677C＞T,F5 c.1691G＞A,F2 c.20210G＞A）中占重要地位。Wei[38]研究示：MTHFRC677T位点突变和A1298C突变均可增加脑卒中风险，MTHFRC677T位点突变可作为马来西亚缺血性脑卒中病生理进程中的潜在血清标志物。Lv[39]对我国东部的汉族脑卒中199例和对照组241例的MTHFRC677T和A1298C位点测定，结果示MTHFRA1298C位点突变和C-677-C-1298 、T-677-C-1298均可增加脑卒中的风险，MTHFRC677T位点和脑卒中的发生无关。国内外对MTHFRC677T位点突变与脑卒中的关系研究结果不一致，但是MTHFRA1298C位点突变可以增加脑卒中风险，并且与MTHFRC677T位点联合突变可以明显增加脑卒中的发生率。

4 展望

心脑血管疾病作为人类健康的强敌，已经受到人们的关注，明确MTHFR基因突变与心血管病的关系，为未来继续开展人类心脑血管疾病相关基因的筛查提供预测依据。目前MTHFR与心血管病关系的机制尚不明确，而且发现该基因与癌症、糖尿病等疾病也密切相关，故MTHFR可能还存在其他的发病机制，进一步的探讨该病的可能机制可为疾病的预防和控制提供理论依据。迄今关于MTHFR编码基因和蛋白质结构并不非常明确，往往是通过大肠杆菌的MTHFR蛋白来研究其相关的功能，故人类后基因组时代需努力搞清该蛋白的结构、功能和催化结构域范围。相关研究明确了Hcy代谢关键酶MTHFR基因多态性存在种族差异，可能解释该基因与心血管疾病的关系研究的不一致结论的现象，但是，需要更多的研究去进一步证实。由于心脑血管病是一种多基因疾病，环境因素也参与其中，要明确Hcy代谢酶位点基因多态性是否与心血管病相关，今后还需更多联合MTHFRC677T和A1298C位点的研究，可能的多个基因或多位点联合分析对揭示遗传因素在其发病机制中所起的作用具有重要的意义，同时，进一步收集临床相关生化检测资料进行分层研究，为今后心血管病相关危险因素及相关基因的筛查提高事实依据。

[1] Petramala L,Acca M,Francucci CM,et al. Hyperhomocysteinemia: a biochemical link between bone and cardiovascular system diseases?[J]. J Endocrinol Invest,2009,32(4 Suppl):10-4.

[2] Yoo JH, Choi GD, Kang SS. Pathogenicity of thermolabile methyle netetrahydrofolate reductase for vascular dementia[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol,2000,20(8):1921-5.

[3] Goyette P,Pai A,Milos R,et al. Gene structure of human and mouse methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR)[J]. Mamm Genome,1998,9(8):652-6.

[4] Schneider JA,Rees DC,Liu YT,et al. Worldwide distribution of a common methylenetetrahydrofolate reductase mutation[J]. Am J Hum Genet,1998,62(5): 1258-60.

[5] Robien K,Ulrich CM. 5,10-Methylenetetrahydrofolate reductase polymorphisms and leukemia risk: a HuGE minireview[J]. Am J Epidemiol, 2003, 157(7): 571-82.

[6] 王红,武贵臻,张颖,等. 新疆哈萨克族人群同型半胱氨酸及其代谢酶基因多态性与原发性高血压的关系[J]. 中国组织工程研究与临床康复,2010,14(33):6247-52.

[7] Algasham A,Ismail H,Dewaidar M,et al. Methylenetetrahydrofolate reductase and angiotensin-converting enzyme gene polymorphisms among Saudi population from Qassim region[J]. Genet Test Mol Biom arkers,2009,13(6):817-20.

[8] Tsai MY,Loria CM,Cao J,et al. Clinical utility of genotyping the 677C＞T variant of methylenetetrahydrofolate reductase in humans is decreased in the post-folic acid fortification era[J]. J Nutr,2009,139(1):33-7.

[9] Chen W,Hua K,Gu H,et al. Methylenetetrahydrofolate reductase C667T polymorphism is associated with increased risk of coronary artery disease in a Chinese population[J]. Scand J Immunol,2014,80 (5):346-53.

[10] 张冬青,王海滨,刘淼,等. CYP2C19、ALDH2和MTHFR基因多态性与冠心病的相关性研究[J]. 标记免疫分析与临床,2015,22(3):207-10,214.

[11] 金慧,贺小兵,童哥. MTHFR基因C677T多态性与内蒙古汉族人群中冠心病的关系[J]. 现代生物医学进展,2010,10(20):3845-7.

[12] 李晓波,李燕,李亚平. 老年冠心病患者MTHFR基因多态性研究[J]. 中国实用医药, 2010,12:24-5.

[13] Heidari MM,Khatami M,Hadadzadeh M,et al. Polymorphisms in NOS3, MTHFR, APOB and TNF-alpha Genes and Risk of Coronary Atherosclerotic Lesions in Iranian Patients[J]. Res Cardiovasc Med,2016,5(1):e29134.

[14] Ramkaran P,Phulukdaree A,Khan S,et al. Methylenetetrahydrofolate reductase C677T polymorphism is associated with increased risk of coronary artery disease in young South African Indians[J]. Gene, 2015,571(1): 28-32.

[15] Onrat ST,Akci O,Soylemez Z,et al. Prevalence of myocardial infarction polymorphisms in Afyonkarahisar, Western Turkey[J]. Mol Biol Rep, 2012,39(9):9257-64.

[16] Oztuzcu S,Ergun S,Ulasli M,et al. Evaluation of Factor V G1691A, prothrombin G20210A, Factor XIII V34L, MTHFR A1298C, MTHFR C677T and PAI-1 4G/5G genotype frequencies of patients subjected to cardiovascular disease (CVD) panel in south-east region of Turkey[J]. Mol Biol Rep,2014,41(6):3671-6.

[17] Clarke R,Bennett DA,Parish S,et al. Homocysteine and coronary heart disease: meta-analysis of MTHFR case-control studies, avoiding publication bias[J]. PLoS Med,2012,9(2):e1001177.

[18] Rothenbacher D,Fischer HG,Hoffmeister A,et al. Homocysteine and methylenetetrahydrofolate reductase genotype: association with risk of coronary heart disease and relation to inflammatory, hemostatic, and lipid parameters[J]. Atherosclerosis,2002,162(1):193-200.

[19] Saffari B,Senemar S,Karimi M,et al. An MTHFR variant, plasma homocysteine levels and late-onset coronary artery disease in subjects from southern Iran[J]. Pak J BiolSci,2013,16(16):788-95.

[20] 张凯,廖敏蕾,李晓惠. H-型高血压患者MTHFR基因型分布及与冠心病的关系[J]. 中国医药指南, 2015, 28:8-9.

[21] 付龙,孙溢晗,张月兰. MTHFR基因C677T多态性与H型高血压合并冠心病患者HCY、冠状动脉病变的关系[J]. 中国医科大学学报,2015,44(4):351-6.

[22] Marosi K,Agota A,Vegh V,et al. [The role of homocysteine and methylenetetrahydrofolate reductase, methionine synthase, methionine synthase reductase polymorphisms in the development of cardiovascular diseases and hypertension][J]. OrvHetil,2012,153(12): 445-53.

[23] 刘建伟,叶玲,刘静. 亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性与原发性高血压伴周围动脉闭塞性疾病的易感性[J]. 中华老年心脑血管病杂志,2004,6(1):4-6.

[24] 马萍.宁夏吴忠地区回汉族人群高血压患病率、相关危险因素及其与MTHFR/eNOS/AT1R基因多态性的关联研究[D]. 重庆医科大学,2012.

[25] Tylicki L,Fodinger M,Puttinger H,et al. Methylenetetrahydrofolate reductase gene polymorphisms in essential hypertension relation: with the development of hypertensive end-stage renal disease[J]. Am J Hypertens,2005,18(11): 1442-8.

[26] Lwin H,Yokoyama T,Yoshiike N,et al. Polymorphism of methy lenetetrahydrofolate reductase gene (C677T MTHFR) is not a confounding factor of the relationship between serum uric acid level and the prevalence of hypertension in Japanese men[J]. Circ J,2006,70(1):83-7.

[27] Golledge J,Norman PE. Relationship between two sequence variations in the gene for peroxisome proliferator-activated receptor-gamma and plasma homocysteine concentration. Health in men study[J]. Hum Genet,2008,123(1):35-40.

[28] Fridman O,Porcile R,Vanasco V,et al. Study on homocysteine levels and methylenetetrahydrofolate reductase gene variant (C677T) in a population of Buenos Aires City[J]. Clin Exp Hypertens, 2008, 30(7): 574-84.

[29] Ilhan N,Kucuksu M,Kaman D,et al. The 677 C/T MTHFR polymorphism is associated with essential hypertension, coronary artery disease, and higher homocysteine levels[J]. Arch Med Res,2008,39(1):125-30.

[30] Nassereddine S,Kassogue Y,Korchi F,et al. Association of methylene tetrahydrofolate reductase gene (C677T) with the risk of hypertension in Morocco[J]. BMC Res Notes,2015,8(1):775.

[31] Wu YL,Hu CY,Lu SS,et al. Association between methylenetetrahy drofolate reductase (MTHFR) C677T/A1298C polymorphisms and essential hypertension: a systematic review and meta-analysis[J]. Metabolism,2014,63(12):1503-11.

[32] Cai W,Yin L,Yang F,et al. Association between Hcy levels and the and polymorphisms with essential hypertension[J]. Biomed Rep,2014,2(6):861-8.

[33] 孙文萍. 高同型半胱氨酸血症及MTHFR基因与缺血性脑血管病的关系的研究[D]. 中国人民解放军第四军医大学,2003.

[34] Hu X,Tao C,Xie Z,et al. The MTHFR C677T Polymorphism and Risk of Intracerebral Hemorrhage in a Chinese Han Population[J]. Med SciMonit,2016, 22:127-33.

[35] Rutten-Jacobs LC,Traylor M,Adib-Samii P,et al. Association of MTHFR C677T Genotype With Ischemic Stroke Is Confined to Cerebral Small Vessel Disease Subtype[J]. Stroke,2016,47(3):646-51.

[36] Song Y,Li B,Wang C,et al. Association between 5,10-Methylenet etrahydrofolate Reductase C677T Gene Polymorphism and Risk of Ischemic Stroke: A Meta-analysis[J]. J Stroke Cerebrovasc Dis,2016,25(3): 679-87.

[37] Kalpage HA,Sumathipala DS,Goonasekara HW,et al. A Study on Hereditary Thrombophilia and Stroke in a Cohort from Sri Lanka[J]. J Stroke Cerebrovasc Dis, 2016, 25(1): 102-9.

[38] Wei LK,Au A,Menon S,et al. Clinical Relevance of MTHFR, eNOS, ACE, and ApoE Gene Polymorphisms and Serum Vitamin Profile among Malay Patients with Ischemic Stroke[J]. J Stroke Cerebrovasc Dis,2015,24(9):2017-25.

[39] Lv QQ,Lu J,Sun H,et al. Association of methylenetetrahydrof olate reductase (MTHFR) gene polymorphism with ischemic stroke in the Eastern Chinese Han population[J]. Genet Mol Res,2015,14(2):4161-8.

本文编辑：张灵

R541

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中国科学院2013“西部之光”人才培养计划

1810000 西宁,青海大学;2810000 西宁,青海省人民医院心血管内科

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