叶酸的临床应用研究进展

张晓梅，周禹红，房志仲

(天津医科大学药学院，天津 300070)

叶酸(folic acid，FA)是一种B族维生素，又称作维生素M，由蝶啶、对氨基苯甲酸和L-谷氨酸组成。FA广泛存在于新鲜的水果、蔬菜和肉类食品中，尤以酵母、肝及绿叶蔬菜中含量较多。1930年Lucy Wills发现在纺织女工怀孕期间普遍存在巨幼细胞性贫血。这类人群营养状况不佳，饮食中缺乏维生素B的摄入。而存在于酵母或酵母提取物中的这种维生素可以改善妊娠妇女巨幼细胞贫血症。直至1941年Mitchell等美国学者在菠菜中发现了这种维生素，由于其主要来源于植物叶，因此将其正式命名为FA。1945年，Angler等学者用化学方法合成了蝶酰谷氨酸并完成了结构测定，与FA结构一致，从此FA可以人工合成获得[1]。

叶酸是目前临床上用于治疗巨幼红细胞性贫血和预防新生儿神经管缺陷疾病的主要药物。除用于治疗叶酸缺乏症之外，叶酸许多新的治疗作用正逐渐被发现，叶酸的相关研究也成为人们广泛关注的焦点。成为继维生素C、维生素E之后，国际市场上新崛起的维生素产品，其市场前景十分广阔。本文分别介绍了叶酸的发现过程、理化性质及临床应用等几方面的内容，同时综述了叶酸在医药领域的应用进展。

1 FA的理化性质

FA是一种呈淡黄色至橙黄色的结晶性粉末，无臭无味。它在丙酮中易溶，在热水和碱性溶液中能溶，冷水中微溶，而不溶于苯、氯仿、乙醚和乙醇等溶剂。FA对酸、热敏感，易被分解破坏，在中性或碱性条件下耐热。酸性环境下不稳定，pH值低于5时，会很快被破坏。加入抗氧化剂，如维生素C和柠檬酸钠，可以对FA起保护作用。另外，FA对光敏感，特别是紫外线，因此保存时应避光、低温、密封[1]。

FA主要分为天然FA和合成FA两种类型。天然FA存在于新鲜的水果、蔬菜和肉类食品中，尤其以酵母、肝及绿叶蔬菜中含量较多。但是，在食物的加工过程中，天然FA会大量损失[2]。天然FA的生物利用度较低，是合成FA生物利用度的80%[3]。人体不能自身合成FA，必须依靠外源性FA的摄取才能维持自身健康，因此合成FA的补充具有重要的意义。

2 FA缺乏对不同人群的影响

据有关研究结果表明，在不同人群均存在一定比例的FA缺乏情况。特别是妊娠期妇女，对FA的需求量高于一般人群，更容易出现FA缺乏的不良症状。

2.1FA对妊娠期妇女及胎儿的影响 FA在机体内以四氢FA(THF)的形式发挥生理功能。它参与蛋白质、核酸和磷脂的代谢以及嘌呤、嘧啶的合成；催化氨基酸之间的相互转化；参与血红蛋白和其他甲基化合物的合成。因此，FA影响DNA的合成，在细胞分裂增殖、组织生长以及神经介质的合成均产生重要影响，尤其是细胞增殖速度较快的组织，如红细胞等。FA是胚胎生长发育必须的物质，为满足胎儿生长发育的需要，通常妊娠期妇女FA需求量为500～600μg/d[4]。

FA缺乏会引起一系列新生儿疾病，特别是影响婴幼儿神经系统和大脑的发育，容易引发神经管缺陷。许多临床研究结果表明，补充FA可以有效预防新生儿神经管缺陷[5]。上世纪90年代初，许多国家纷纷推行妇女围受孕期增补FA的保健标准[6]。

补充FA不仅对胎儿的神经系统健康发育有重要意义，还对妊娠期妇女的健康有重要影响。有研究显示[7]，孕前及孕早期补充小剂量FA可降低孕妇巨幼红细胞性贫血的发生。FA缺乏还可导致孕妇同型半胱氨酸向蛋氨酸转化障碍，发生高同型半胱氨酸血症，从而导致血管内皮细胞损伤，可能引发妊高征。高树生等[8]通过对360例正常孕妇随机分为两组进行分析，发现服用FA的研究对象妊高症发病率显著低于对照组研究对象，孕期口服FA制剂可能是预防妊高症的有效方法之一。然而通过平衡的膳食补充FA并不能满足孕妇日常FA所需量，通过服用相关制剂补充FA仍然是非常必要的[9]。

2.2FA对儿童的影响 在人体生长发育阶段，FA对脑细胞和神经系统发育有促进作用。FA缺乏可能导致儿童患继发性脑FA缺乏，其症状主要表现为：共济失调、神经感觉性耳聋、锥体束功能丧失和远端脊肌萎缩等。除此之外，FA缺乏还可引发儿童亚FA反应性癫痫发作[10]，儿童早期低功能自闭症的发生或与FA缺乏有关[11]。FA还可促进儿童骨髓中幼细胞成熟，具有预防儿童早期心血管疾病的作用[12]。因此，为保证各年龄阶段人群的FA摄入量充足，特别是为了防止儿童、青少年出现FA缺乏症，自1991年起，美国食品药品监督管理局率先要求各类谷物产品都需添加FA[13]。但目前为止，我国尚未提出FA强化面粉政策或项目。

2.3FA对老年人的影响 阿尔茨海默症是老年期痴呆最常见的一种类型，主要表现为智力全面减退，病理特征为神经元纤维缠结和β样淀粉蛋白沉积，即老年斑。郑占杰等[14]对77例阿尔茨海默病患者进行血浆Hcy和FA水平测定，其中对照组为39例同期常规体检的健康老年人。结果显示，实验组血浆Hcy明显高于正常对照组，而实验组血浆FA水平明显低于正常对照组。研究人员认为，FA水平降低可能参与阿尔茨海默病精神行为症状的发生。

另外，老年人易发血管疾病，导致认知衰退，即血管性痴呆。有文献显示[15]，FA联合维生素B12干预治疗，对轻度认知障碍有一定的效果，且血浆中FA与维生素B12的水平降低可能提示了阿尔茨海默症的发病。

高血压和心血管疾病也是中老年人高发疾病。其中，伴有血浆同型半胱氨酸升高的原发性高血压，即H型高血压与体内FA水平有一定的相关性。FA缺乏导致血浆中Hcy水平升高，引发高Hcy血症。血浆中高水平的Hcy会损伤血管内皮细胞，加速动脉粥样硬化，诱发H型高血压。王东霞等[16]研究发现，在老年H型高血压患者中，常规降压治疗的基础上应用FA干预治疗，可明显减低血浆Hcy水平，同时可减轻动脉粥样硬化程度。

3 FA的临床应用

FA对人体的营养作用早已证实，它对不同人群的特殊治疗作用也广泛应用于临床。随着科学技术的进步，近年来，人们逐渐发现了FA的其他新的治疗作用，不断应用于多种疾病的预防、治疗和诊断，故FA越来越成为研究的焦点。

3.1治疗H型高血压 同型半胱氨酸是动脉粥样硬化性心血管疾病的预测因子，与心血管疾病的发生息息相关[17]。我国H型高血压发病率高达75%[18]。且高血压和高同型半胱氨酸是导致脑卒中发生的主要危险因素。FA是减低同型半胱氨酸水平的有效药物，马来酸依那普利FA片已于2006年3月获得CFDA批准上市[19]，FA联合马来酸依那普利治疗H型高血压、预防脑卒中具有较好疗效，安全性优于使用单一药物。研究人员[20]认为，FA干预治疗H型高血压，可以明显降低血浆同型半胱氨酸水平，能够改善颈动脉中膜厚度，缓解动脉粥样硬化，增加心血管疾病患者的生存率，提高治疗水平。

3.2治疗萎缩性胃炎 有研究显示[21]，萎缩性胃炎可以导致FA吸收不良。同时，萎缩性胃炎患者血清中FA水平与某些基因的表达及胃黏膜病变有关。而FA可以改变基因状态，阻断病情发展，从而治疗萎缩性胃炎，干预胃癌生成。李祎群等[22]选择了80例幽门螺旋杆菌阴性慢性萎缩性胃炎患者作为研究对象，依治疗方式的不同随机分为FA治疗组和对照组。12周后对其临床症状、胃镜下观察指标及组织病理学等三方面进行研究分析。研究结果表明，FA对幽门螺旋杆菌阴性慢性萎缩性胃炎患者的临床症状和胃黏膜病变情况有缓解作用。临床上有FA联合其他药物参与治疗萎缩性胃炎的情况。YU Enyuan等[23]将FA甲硝唑克拉霉素联合用于慢性萎缩性胃炎的临床治疗。选择38例慢性萎缩性胃炎患者作为研究对象，随机分为对照组和FA+甲硝唑+克拉霉素治疗组，观察比较两组疗效，结果证明，FA+甲硝唑+克拉霉素联合用药对于慢性萎缩性胃炎的治疗效果好，副作用发生率较低，值得临床推广应用。

3.3治疗骨性关节炎 骨性关节炎是由多种因素引起，表现为关节软骨纤维化、溃疡、皲裂，脱失的一种关节疾病[24]。该疾病的发生与氧化应激介导的软骨细胞死亡和软骨基质降解有关。研究表明[25]，FA是促进嘌呤和嘧啶合成的关键，且帮助氨基酸的互相转化。这一过程也涉及到了细胞内的Ca2+稳态。研究人员在FA缺乏条件下培养Hep G2细胞。4周后，脂质过氧化指标明显增大，这表明原细胞发生了剧烈的氧化应激反应。此外，这也与细胞释放的同型半胱氨酸浓度呈正相关关系。研究结果表明，FA缺乏引起的细胞凋亡是由于NF-κB被激活，从而引起细胞释放同型半胱氨酸，导致过氧化氢生产过剩。Hsu等[26]在FA缺乏条件下培养HIG-82细胞，实验结果证明，FA缺乏诱导了活性氧过剩和细胞内Ca2+释放。而可以抑制活性氧过剩的相关抑制剂均与抑制细胞内Ca2+释放和细胞凋亡相关。FA缺乏将会抑制细胞增殖，干扰细胞周期，导致遗传损伤，最终导致细胞死亡。因此，FA缺乏会引起滑膜细胞凋亡，补充FA有利于骨性关节炎的治疗。

3.4辅助治疗癌症 FA的代谢途径主要是参与单磷酸腺苷和嘌呤前体的合成，以及参与细胞内甲基供体S-腺苷甲硫氨酸的形成。体内FA缺乏时，甲基化反应减少，可能导致癌基因的上调表达。FA缺乏引起肿瘤的机制可能为以下几点：FA缺乏影响表观遗传调控；FA缺乏导致端粒酶长度增加和染色体不稳定；FA缺乏影响亚甲基四氢FA还原酶的作用；FA缺乏将不能抑制血管异常增生；FA缺乏导致细胞凋亡率上升[27]。

3.4.1治疗胃癌 有研究表明[28]，相比于健康人群，胃癌患者血浆中的FA水平会降低，且胃癌区总基因组的DNA甲基化水平低于癌旁和外周正常区。FA的供甲基作用可能对胃癌的发生发展有一定的影响。杨丽等[29]培养了三种人胃癌细胞系MKN-45、MKN-28和HGC-27，分别以不同浓度的甲基转移酶抑制剂和FA干预，以RT-PCR方法检测抑癌基因的表达情况。研究结果显示，在人胃癌细胞系MKN-45和HGC-27细胞系中，抑癌基因p16INK4A的表达受DNA甲基化调控。因此，补充FA可以一定程度干预胃癌的发生。研究人员认为“FA状态→DNA变化→基因表达→癌变”，可能是FA抗癌的机制[30]。

3.4.2治疗肝癌 有研究表明[31]，体外采用FA对人肝癌细胞株SMMC-7721进行处理，当FA浓度分别为75、375、750和1875 nmol/L时可以显著抑制癌细胞的增殖。同时，随时间的延长和剂量的增加，其抑制率呈上升趋势。相比于阴性对照，生长曲线下移。FA还可以诱导肝癌细胞凋亡，为了阐明其分子机制，袁淑兰等[32]用FA连续4 d处理体外培养的人肝癌细胞SMMC 7721，利用光镜及电镜观察细胞形态改变，测定细胞生长曲线，考察细胞生长及增殖情况、细胞周期分布情况、细胞凋亡情况和相关基因表达情况。结果显示，10 μg/ml FA即可诱导SMMC 7721细胞出现凋亡特征性形态改变，细胞生长和增殖的抑制情况显著。实验证明，FA具有诱导人肝癌细胞凋亡的作用，其分子机制可能与调控细胞凋亡相关基因的表达有关。

3.4.3治疗大肠癌 5-氟尿嘧啶是治疗大肠癌的首选药物。然而，单用5-氟尿嘧啶或与其他化疗药物联合应用治疗有效率仅为20%左右，对于复发病人的疗效则更低。研究者发现[33]，大剂量FA加5-氟尿嘧啶持续48 h滴注为主方案治疗晚期大肠癌疗效较好，毒副反应轻。江艺等[34]以22例大肠癌晚期患者为研究对象，采取大剂量FA加5-氟尿嘧啶持续48小时滴注处理，治疗有效率占36.4%。该实验结果表明，大剂量FA联合5-氟尿嘧啶治疗大肠癌，可以提高治疗效果，值得临床上广泛推广。

3.4.4治疗其他癌症 除了上述治疗作用以外，补充FA还可以对舌癌、食管癌、乳腺癌、宫颈癌等癌症有一定的干预和影响。高婷婷等[35]分别采用阿霉素、FA纳米微粒和阿霉素FA纳米颗粒干预体外培养的舌癌Tca8113细胞株的生长，考察细胞的形态以及细胞内超微结构反应其抑制情况，实验发现，阿霉素FA纳米颗粒可以抑制口腔鳞癌细胞生长，引起舌癌细胞凋亡。体内FA水平与食管癌的发生相关。郝婷等[36]采用化学发光免疫法测定研究对象血清FA水平，对比食管癌组和对照组的测定结果发现，血清FA水平低罹患食管癌的风险高。陈建华等[37]采用高效液相色谱-荧光检测法测定41例乳腺癌患者及15例乳腺良性肿瘤患者的血清FA和血浆同型半胱氨酸水平，测定结果显示，与正常对照组相比，乳腺良性肿瘤患者的血清FA和血浆同型半胱氨酸的水平差异无统计学意义，而乳腺癌患者的血清FA显著下降，血浆同型半胱氨酸的水平高于正常人群，因此血清FA水平下降可能是乳腺癌的独立的危险因子。马景丽等[38]使用Meta分析宫颈癌779个病例，对照1374例，发现随着FA水平降低，患病危险性增大，病例组与对照组差异有统计学意义，该结果提示，FA水平降低与宫颈癌发病相关。

然而，FA的补充需要谨慎，选择适宜的剂量，针对不同的情况选择合适的给药量。癌症患者过量服用FA或导致肿瘤加速生长[39]。

3.4.5FA受体介导的靶向药物和诊断显影剂 FA具有相对分子质量小、免疫原性低以及易于修饰和穿透肿瘤细胞等特点，因而将其应用于靶向给药治疗时，具有迅速到达靶点、穿透力强、人体免疫反应低以及血液清除速度快等优点[40]。FA的生理功能决定了细胞分裂较快、增殖较多的组织需要大量的FA，故FA受体在肿瘤部位有高水平表达，FA对FA受体过度表达的细胞和组织具有高亲和力。Lin Zhang等[41]制备了一种FA修饰的自微乳给药系统，该给药系统加载姜黄素。一方面，它可以提高活性成分姜黄素的溶解度，另一方面，可以结肠靶向给药。添加FA的3种衍生物作为表面活性剂，制备得到结肠靶向胶囊。其作用机制是利用FA受体的内吞作用，帮助药物进入癌细胞发挥作用。体外释放实验结果表明，所制得的FA修饰的姜黄素自微乳给药系统能有效地达到结肠，并立即释放药物。

Galbiati A等[42]用聚乙烯醇作为载体制备喜树碱微囊，该活性成分难溶于水，而所得给药系统可以克服这一缺点，在波长370 nm处进行分子诊断，可以判断药物负载情况。用壳聚糖-FA修饰微囊，所得制剂可选择性作用于FA受体过度表达的癌细胞。研究者将制剂作用于HeLa细胞，以正常细胞作为对照，可以显著降低HeLa细胞的增殖，而对成纤维细胞的影响可以忽略不计。因此，壳聚糖-FA修饰的喜树碱微囊是一种很有前途的靶向给药系统。

很多99mTc标记的FA及其类似物被证明可用于FR阳性肿瘤的显像诊断。胡春林[43]合成了用于99mTc标记的双功能螯合剂，即硫代乙酰-甘氨酸-甘氨酸-甘氨酸(MAG3)。再通过乙二胺将FA与MAG3连接起来。实验结果证明，该显影剂在优化条件下，正常小鼠体内清除率较快，且正常组织的放射性摄取率很低。而在荷HeLa细胞的小鼠体内，标记效率大于70%，注射1 h后，在肿瘤细胞高度蓄积。因此，99mTc-MAG3-FA有望成为一种新型FA受体介导的阳性肿瘤的靶向放射性显影剂。

Kumar M等[44]合成了肿瘤特异性、水分散性超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPIONs)，该纳米粒子表面覆盖柠檬酸/2-溴-2-甲基丙酸，使之具有水分散性、生物相容性。将FA偶联于该物质，并评价其作用效果。对于FA受体呈阳性的细胞，细胞内铁含量高度富集，但对细胞没有表现出任何毒副作用，其富集机制可能是通过细胞的内吞作用将FA-SPIONs摄入胞内。研究表明，FA-SPIONs具有良好的胶体稳定性和优异的灵敏度，可成为一种具有应用前景的MRI造影剂。

4 FA的应用现状

目前，由于世界各地FA强化政策的推行，基于强制性和自愿性FA强化的背景下，部分地区人群摄入FA总量过多，其摄入形式主要为合成FA。

Christine等[45]调查了美国大于等于1岁的人群中体内未代谢FA的情况。统计发现，这些FA补充品使用相对较高的人群中，其血浆浓度大于1 nmol/L，体内存在未代谢FA的情况普遍。Shashi Vaish等[46]通过对爱尔兰儿童合成FA摄入情况调查发现，在强制性和自愿性FA强化的背景下，儿童禁食一夜后，血浆中未代谢FA超过10%。研究者认为，FA强化政策需要再斟酌。

有资料显示[47]，摄入合成FA超过可耐受上限值时，会引发一些不良反应。一方面，会掩盖贫血迹象，即维生素B12缺乏的早期症状。另一方面，过量的合成FA进入血液循环，阻碍天然FA进入细胞，可能会引发白血病和关节炎，促进癌细胞生长。

我国人群中FA水平存在差异。以来自南北方有代表性的城乡地区、35～64岁不同性别的2545人群为研究样本，测定血浆FA，并进行不同性别、年龄血浆FA水平差异比较。结果显示，男性血浆FA水平显著低于女性，血浆FA缺乏率显著高于女性。另外，血浆FA水平南方高于北方，除了北方冬春季节城市显著低于农村以外，城乡FA缺乏率并不存在显著差异[48]。

5 展望

FA在维持人体生长发育中扮演着重要的角色，对各年龄段人群的重要性也毋庸置疑。近年来，FA的其他治疗作用被逐渐发现和应用，因此，FA的补充越来越受到人们的重视。目前FA制剂只有片剂、胶囊剂、颗粒剂等普通固体制剂和液体制剂。采用合理有效的剂型可提高患者用药依从性和药物的生物利用度，FA制剂或将拥有更好的市场前景。

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