MTHFR C677T基因多态性与脑小血管病的相关性研究进展

詹云浩，陈仰昆，肖卫民※

(1.广东医科大学研究生院，广东 湛江 524023； 2.东莞市人民医院神经内科，广东 东莞 523059)

叶酸代谢通路涉及叶酸、同型半胱氨酸(homocysteine，Hcy)、关键酶活性及基因多态性等[1]，其中关键酶主要包括亚甲基四氢叶酸还原酶(methylenetetrahydrofolate reductase,MTHFR)和蛋氨酸合成酶[2]。MTHFR有10余种位点突变类型，其中最常见、最重要的为C677T基因突变[3-4]。这种突变是指胞嘧啶碱基(C)突变为胸腺嘧啶碱基(T)后，该基因编码的丙氨酸由缬氨酸所取代。MTHFR基因突变后产生CC、CT、TT三种基因型。TT基因型人群较CC及CT基因型人群血浆Hcy水平高[5]。研究发现，当血浆Hcy水平超过15 μmol/L时即为高同型半胱氨酸血症(hyperhomocysteinemia，HHcy)，其是脑卒中发生的独立危险因素[6-8]。MTHFR C677T基因位点突变导致MTHFR活性降低和不耐热性增加，是导致Hcy水平升高重要的遗传因素之一[9]。同样，蛋氨酸合成酶A2756G基因多态性也影响了叶酸和Hcy的代谢[10]。脑的小血管和大血管在结构上有延续性，但两者在病因分型上却相互独立，临床表现也不尽相同。随着对脑小血管病(cerebral small vessel disease，CSVD)认识的深入，越来越多的研究从遗传方面着手阐明其病变机制，其中不乏MTHFR基因多态性。现就MTHFR C677T基因多态性与CSVD的相关性研究进展予以综述。

1 HHcy的病理生理机制及其与脑卒中的关系

Hcy来源于蛋白饮食中蛋氨酸的代谢，位于再甲基化和转硫途径的结合处，再甲基化途径旨在保存甲硫氨酸并回收甲基四氢叶酸，这一过程依赖于维生素B12作为辅助因子或甜菜碱作为底物[11]。甲硫氨酸被转化为S-腺苷甲硫氨酸，S-腺苷甲硫氨酸作为涉及人体内DNA、RNA和蛋白质等多个反应的甲基供体，通过羟基化再生为Hcy。HHcy与动脉粥样硬化密切相关，同时也可致血压升高，虽然其机制尚未完全阐明，但可能与下列因素有关：血管内皮细胞损伤、DNA功能障碍、平滑肌细胞增殖、氧化应激增加、谷胱甘肽过氧化物酶活性降低和促进炎症反应等[12]。人体内Hcy主要以氧化形式存在，而HHcy可增加血管内皮细胞的氧化应激，其氧化过程释放的活性物质(超氧化物及过氧化氢)能直接损伤血管内皮细胞致基质暴露，从而启动一系列不利的生物学反应引起内皮细胞功能障碍[13]。HHcy所产生的氧化活性物质会影响血管舒缩调节因子平衡，减少一氧化氮生成及降低其利用率，同时HHcy通过生长因子的介导引起平滑肌细胞增殖及胶原沉积，致管壁增厚、血管顺应性降低，从而增加循环阻力，最终使血压升高[14]。有学者将HHcy与高血压结合起来考虑，将伴有HHcy的高血压称为“H型高血压”，并提出其带来的心脑血管危害似乎较单一原发性高血压要更大[15]。此外，HHcy还可通过上调血管紧张素、损伤血管弹性结构及启动内皮细胞凋亡途径等病理生理机制致脑血管疾病。

目前，公认的脑卒中危险因素包括高血压、高脂血症、吸烟、缺乏运动、腹型肥胖、心脏病、不合理饮食、饮酒、糖尿病和社会心理因素等，其中高血压为最重要的一个，同时也是能有效缓解脑卒中的重要靶标[16]。研究发现，HHcy在脑卒中患者中的比例达33.3%[17]，主要通过促进动脉粥样硬化及影响血压导致脑卒中的发生，其中以急性缺血性脑卒中最为显著[18]。国外一项Meta分析发现，Hcy每升高5 μmol/L，脑卒中的发生风险将增加59%，而Hcy每降低3 μmol/L，脑卒中的发生风险可下降24%[19]。随着研究的深入，学者发现HHcy不仅对大动脉粥样硬化型脑卒中影响大，还对CSVD起重要作用[20]。

2 MTHFR C677T基因多态性与HHcy的关系

引起HHcy的原因主要有3个：①Hcy代谢酶的遗传缺陷；②机体营养不良；③肾功能不全。其中，MTHFR C677T基因突变是最常见原因，这种关键酶缺陷导致Hcy向蛋氨酸的转化减少，从而导致HHcy的发生。HHcy不仅对血管内皮造成损害，同时也可作为促进高血压进一步发展的危险因素[21]，对靶器官造成更严重的破坏，而H型高血压在我国高血压人群中的比例高达75%[22]，故这将会给社会带来更沉重的负担。MTHFR C677T基因突变引起HHcy，高血压与之相互促进，共同增加脑血管疾病的易感性及严重程度[23]。有研究发现，MTHFR C677T基因多态性与环境和种族相关[24-25]，我国脑血管疾病的危险人群中TT基因型发生率高达25%[1]，而在相同的叶酸水平下，TT基因型血浆Hcy水平高于其他两种基因型[26]。有学者对20 424例来自中国脑卒中一级预防试验的高血压患者进行分析发现，Hcy对首次脑卒中患者的影响由MTHFR C677T基因多态性及叶酸水平决定，且在叶酸干预下TT基因型患者获益最少[27]。可见，MTHFR基因突变可升高HHcy患者脑卒中的风险，同时也为患者制订更精准的诊疗方案提供依据。

3 MTHFR C677T基因多态性与CSVD的关系

脑小血管包括脑内小动脉、小静脉、微动脉、微静脉及毛细血管，其具有以下重要功能：血液输送、脑血流调节、血脑屏障组成、维持脑微环境稳定、体液物质回流[28]。CSVD是指上述血管在各种病因和多种机制的作用下出现功能障碍，从而导致一系列脑实质受损的临床、影像、病理综合征[29]。从病因上，CSVD可分为6大类：①小动脉硬化，与高血压相关性最为明显；②散发性或遗传性脑淀粉样血管病；③其他遗传性CSVD；④炎症或免疫介导性CSVD；⑤静脉胶原化疾病；⑥其他CSVD。在所有缺血性脑卒中病因中，CSVD约占25%[30]，其临床症状多样，如腔隙性综合征、认知障碍、头晕、抑郁、帕金森综合征、步态异常及排尿障碍等[31]。随着中国人口老龄化，CSVD的发病率逐渐上升，但因其发病隐匿、临床表现多样，CSVD的早期诊断和治疗存在一定困难。2013年，国际神经影像研究专家组发布共识指南确立了代表CSVD关键性损伤的6种神经影像标志性表现：新发皮质下小梗死、血管源性腔隙灶、血管源性白质高信号、血管周围间隙(perivascular space，PVS)、脑微出血和脑萎缩[32]。同时，CSVD的生物标志物包括血清α2巨球蛋白、血清轻链蛋白、部分微RNAs、血浆组织型纤溶酶原激活剂、脑脊液标志物及基因标志物等，但其总体特异性不高。研究显示，MTHFR基因C677T多态性与CSVD存在密切联系，且HHcy在其中发挥重要作用[33]。

3.1MTHFR C677T基因多态性与脑白质高信号(white matter hyperintensities,WMHs) 颅脑磁共振成像上所显示的WMHs又称脑白质疏松症，最早由Hachinski等[34]提出，其最常见病因为缺血性脑血管病。由于脑深部穿通动脉常缺乏有效侧支循环供应[35]，所以当其发生完全或不完全闭塞时，WMHs在颅脑磁共振成像上表现为脑室旁、半卵圆中心等部位的长T1长T2片状病灶，各病灶之间甚至可广泛融合。高血压和高龄为WMHs的主要危险因素[36]。虽然WMHs一般不会导致急性神经功能损害，但可导致认知、情感及步态障碍等症状[37]。

Szolnoki等[38]的研究表明，HHcy与WMHs发展相关，其中MTHFR A1298C基因变异体具有独立的遗传风险，这种风险可能由MTHFR C677T基因变异体升高，即携带T等位基因者的WMHs体积可能大于携带C等位基因者。有研究通过对比晚发型HHcy患者补充足量叶酸和维生素B12治疗前后的颅脑磁共振成像发现，WMHs范围较治疗前缩小，且对HHcy患者的早期诊断与治疗可有效减轻其认知功能损害[39]。另有研究发现，叶酸和维生素B12通过影响神经鞘磷脂酶，从而影响髓鞘的形成导致WMHs[40]。在危险因素的促使下，Hcy代谢环路中存在多种影响WMHs的关键环节，特别是MTHFR C677T基因多态性，其可以通过控制关键酶的活性及转录产物水平参与WMHs的进程。虽然有研究表明MTHFR C677T基因多态性与HHcy密切相关，但并未得出MTHFR C677T基因多态性与WMHs存在显著的相关性[41]，且其结果仅来源于少数研究，仍需更多的前瞻性及流行病学研究进一步证实。

3.2MTHFR C677T基因多态性与腔隙性脑梗死 腔隙性脑梗死是指颅脑内小而深的穿支动脉闭塞引起放射冠、基底核、丘脑、内囊及脑桥等部位脑组织缺血坏死，坏死的脑组织被吸收后形成直径为2～20 mm的囊腔，其发生、发展与高血压、吸烟及肾功能损害等密切相关，若同时合并WMHs提示可能存在弥漫性脑小血管病变[42]。腔隙性脑梗死的病灶小且远离皮质功能区，症状可能较轻，致残率相对较低，但会反复发作，最终导致注意力下降、记忆力减退及构音不清等的发生[43]。

研究发现，腔隙性脑梗死的大小、形状及部位与危险因素改变无关[44]，表明大多数腔隙性脑梗死有共同的内在脑小血管病理基础。Choi等[45]进行病例对照研究发现，缺血性脑卒中与HHcy相关，与TT基因型无关；但二次数据分析发现，在腔隙性脑梗死亚型中TT基因型是引起HHcy的重要遗传因素。同时，TT基因型人群更容易出现血管疾病，当Hcy水平升高且叶酸摄入不足时，体内的一氧化氮合酶生成减少，超氧自由基的清除率下降，这会影响血压的调节及血管内皮功能，从而导致脑血管疾病的发生[46]。Rutten-Jacobs等[33]进行了基于颅脑磁共振成像的腔隙性脑卒中大规模研究，纳入英国Leuven脑卒中研究及欧洲多国磁共振成像证实腔隙性脑卒中协作中的数据，结果发现MTHFR C677T基因多态性与腔隙性脑梗死及WMHs体积显著相关，与大动脉粥样硬化型或心源性栓塞型脑卒中无关，其可能由于MTHFR C677T基因多态性增加高血压的易感性并与高血压相互作用，以及在二级预防治疗中缺乏对HHcy的有效控制所致。目前，有关腔隙性脑梗死与MTHFR基因多态性的报道并不少见，若能进一步发现其与WMHs、PVS、脑微出血、脑萎缩之间的关联，就能更好地阐明MTHFR基因多态性与CSVD的关系。

3.3MTHFR C677T基因多态性与PVS扩大 PVS是指经蛛网膜下腔进入脑实质的小血管壁周围潜在的间隙，又称V-R间隙[47]，其具有回流、免疫等功能[48]。当血管被拉伸、内皮受损或回流受阻时，脑脊液增多致使PVS扩张，常见于脑白质、基底核区及脑干等部位。

研究发现，PVS扩大与高血压、年龄、吸烟、腔隙性脑梗死、WMHs及脑微出血相关，其被认为是CSVD的影像标志之一[49]。有学者对121例脑出血患者进行回顾性多中心队列研究，在T2加权像上对PVS扩大、WMHs、脑微出血和腔隙性脑梗死进行测量评分，结果发现PVS扩大的严重程度与高血压动脉病变密切相关[50]。一项来自西班牙的队列研究也发现，动脉硬化度与基底节区PVS扩大负荷量相关[51]。PVS扩大与其他CSVD亚型有着共同的血管基础，MTHFR C677T基因多态性通过Hcy的介导，对血管有强致硬化作用，故其可能对PVS扩大有一定影响。另有研究发现，MTHFR T等位基因除了损害血管内皮功能外，还可能增加PVS炎症反应，从而影响急性脑损伤患者的预后[52]。因此，对PVS扩大与HHcy及MTHFR C677T基因多态性的关系仍有待进一步研究。

3.4MTHFR C677T基因多态性与脑微出血 脑微出血是指磁敏感加权成像上小而圆的低信号病灶，病理上主要表现为脑小血管微量出血后在皮质下、基底核区及脑干的含铁血黄素沉积[53]。局限在脑叶的脑微出血与脑淀粉样血管病相关，而深部脑微出血与高血压相关[54]。Wang等[55]发现，脑微出血患者的Hcy水平较非脑微出血高，提示HHcy是脑微出血的独立危险因素。MTHFR C677T基因多态性可通过影响Hcy水平，一方面直接损伤血管，另一方面与高血压协同作用，对脑微出血发生有潜在影响。有研究发现，MTHFR C677T基因多态性与高血压[24]及出血性脑卒中[56]密切相关，但未见其与脑微出血之间相关性的报道。由于脑微出血被认为是严重CSVD的标志，其对急性缺血性脑卒中溶栓治疗出血风险有指导意义，故MTHFR基因C677T多态性与脑微出血的相关性值得深入探讨。

3.5MTHFR C677T基因多态性与脑萎缩 脑萎缩是指与特定的局灶性损伤(脑外伤或脑梗死)无关的脑容积减少，在影像学上表现为脑沟和脑室相对于颅内容积的扩大。脑萎缩与患者的认知能力减退相关。一项来自新加坡的痴呆症流行病学研究，通过对768例老年患者的脑白质和灰质体积进行量化分析发现，HHcy与总脑白质体积缩小显著相关，降低血浆Hcy水平可能有预防神经退化或延缓痴呆发展的作用[57]。鉴于Hcy与脑萎缩密切相关，有研究对359例患有轻度认知障碍的老年白人进行了1年的跟踪随访，结果发现MTHFR C677T基因多态性可能是促进轻度认知障碍患者脑萎缩的病因所在[58]。

4 CSVD伴HHcy的防治措施

CSVD的危险因素众多，其中高血压和高龄最为突出，而当高血压患者同时出现HHcy会对CSVD患者造成更显著的损害。目前有研究表明，通过补充叶酸代谢通路中的重要辅酶(叶酸和维生素B6、维生素B12)能有效降低Hcy水平[59]。MTHFR的活性随C677T位点CC、CT、TT 3种基因型的改变呈递减的趋势，Zeng等[60]研究发现，相同饮食背景下男性(CC、CT、TT)组及女性TT基因型组的Hcy水平与叶酸的相关性更强，女性CC、CT基因型组的Hcy水平与维生素B12的相关性更强。一项基于中国人的研究发现，MTHFR C677T基因多态性对于预测高血压伴重度HHcy(Hcy>20 μmol/L)患者具有良好的敏感性，且将性别和年龄作为预测因子能进一步提高其敏感性[61]。因此，对于CSVD伴H型高血压患者早期识别其MTHFR基因型，并进行饮食指导及个体化药物干预，优化治疗方案，可以缩短病程。对于脑卒中患者大剂量的叶酸及B族维生素治疗有潜在危害，特别是对伴有糖尿病及肾功能不全人群[62]。因此，临床工作中需把握好禁忌证及预防不良反应的发生，对患者进行药学监测为有效可行的办法。

5 小 结

我国人群的叶酸平均水平普遍低下，H型高血压患病率高，HHcy可能会对WMHs、腔隙性脑梗死、PVS扩大、脑微出血、脑萎缩等CSVD产生不可逆的影响。目前多项研究表明，叶酸、Hcy及MTHFR C677T基因多态性等因素与CSVD的发生有一定关联[7,27,33]，但仍缺乏大样本的前瞻性研究综合评价叶酸代谢环路，特别是MTHFR C677T基因多态性与高血压人群中CSVD的关联性及对CSVD进展的影响。近年来随着影像学技术的不断发展，CSVD的诊断率越来越高。未来，应从发病机制、饮食习惯、营养状况、生存环境甚至遗传基础等不同角度阐明CSVD，从而为其防治提供更科学合理的依据。