同型半胱氨酸与2型糖尿病肾病的相关性研究进展

邹瀚墨 综述，李兴升 审校

(重庆医科大学附属第二医院：1.全科医学科；2.老年医学科，重庆 400010)

最新流调数据显示，WHO标准所定义的糖尿病在中国成年人中的患病率从2007年的9.7%上升到2017年的11.2%，总患病人数约为1.298亿；其中，2型糖尿病(T2DM)占比90%以上[1]。随着糖尿病患病人数的激增，以白蛋白尿排泄率增加及肾小球滤过率下降为主要特点的糖尿病肾病(DKD)发生率显著增加[2]。DKD是T2DM的一种慢性微血管并发症，占所有T2DM患者的30%以上，是导致T2DM患者预期寿命缩短的重要危险因素。该病可累及全肾，包括肾小球、肾小管、肾间质等，是终末期肾病的主要病因[3]。一旦并发症出现，药物治疗难以逆转，因此，早期发现及治疗DKD对于T2DM患者的长期管理举足轻重。传统的危险因素对DKD的预防和治疗至关重要，但仍不能完全解释DKD的高发病率及高死亡率，故许多学者致力于探寻新的危险因素。

自1969年MILLER第一次将同型半胱氨酸(Hcy)与动脉粥样硬化疾病相关联[4]，Hcy受到越来越多的关注。近年来，许多横断面研究及病例对照研究结果表示T2DM、DKD的发生与Hcy密切相关，但也有学者表示并未找到相关联的明确证据。目前关于Hcy在T2DM和DKD的发生及发展中的作用尚存争议。本文就Hcy的代谢、Hcy水平的影响因素、Hcy与T2DM和DKD的关系、补充B族维生素作用效果展开进行综述。

1 Hcy的代谢

Hcy为甲硫氨酸(Met)代谢过程中形成的一种含硫氨基酸，因其与半胱氨酸(Cys)互为同系物，故得名同型半胱氨酸。人体无法通过食物直接获得Hcy，而是由食物摄入的Met在肝脏、肌肉及其他一些组织中脱甲基合成[5]。Hcy不参与蛋白质的组成，可经再甲基化形成Met，或者经转硫途径不可逆地降解为Cys[6]。

1.1Hcy的合成 由Met转化为Hcy是人类体内Hcy生物合成的唯一途径[7]。首先，Met在S-腺苷甲硫氨酸合成酶(MAT)的催化下产生S-腺苷甲硫氨酸(SAM)；其次，SAM脱甲基产生S-腺苷同型半胱氨酸(SAH)；最后，SAH被SAH水解酶水解为Hcy[8]。此代谢过程中产生的SAM是一种重要的甲基供体，在许多生物分子(如DNA、RNA、蛋白质、脂质等)的代谢过程中提供甲基[9]。

1.2Hcy的分解 Hcy在体内主要通过2种途径转化：再甲基化途径和转硫途径，其中，再甲基化途径又以是否需叶酸参与分为叶酸依赖性和非叶酸依赖性2种方式[7]。在叶酸依赖性再甲基化途径中，Hcy与5-甲基四氢叶酸(5-MTHF)在甲硫氨酸合酶(MS)的催化下产生Met和四氢叶酸(JHF)，JHF可进一步转化为亚甲基四氢叶酸，最后经亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)催化生成甲基四氢叶酸，其可用于第2个Hcy分子的再甲基化[10]。此途径将叶酸循环和Hcy再甲基化联系起来。而在非叶酸依赖性再甲基化途径中，甲基由甜菜碱提供，Hcy在甜菜碱-Hcy-甲基转移酶(BHMT)的作用下转化为Met[11]。

另一方面，Hcy还可经转硫途径代谢，主要存在于肝脏、肾脏、小肠和胰腺中[9]。Hcy通过胱硫醚-β-合酶(CBS)与丝氨酸缩合为胱硫醚，进一步通过胱硫醚-γ-裂解酶(CGL)分解为半胱氨酸和α-酮丁酸，从而在体内参与丙酰辅酶A、谷胱甘肽、牛磺酸等其他物质的代谢[12]。上述代谢过程中，维生素B6(VB6)及维生素B12(VB12)作为关键酶的辅助因子起到重要作用[13]，故关键酶基因缺陷和(或)B族维生素摄入不足将会对Hcy代谢产生较大影响，致使Hcy血浆浓度异常。Hcy代谢途径见图1。

注：DMG为二甲基甘氨酸。图1 Hcy的代谢途径

2 Hcy水平的影响因素

通常所说的Hcy指血浆中所有Hcy形式的集合，主要以4种形式存在：70%～80% 与血浆蛋白(主要是白蛋白)以二硫键结合，20%～30%与自身结合形成同型半胱氨酸二聚体或与其他硫醇结合形成同型半胱氨酸混合二硫化物，约1%以游离硫醇形式游离存在于血浆中[10]。在健康人群中Hcy水平一般在5～15 μmol/L，当Hcy水平超过15 μmol/L时被定义为高同型半胱氨酸血症(HHcy)[14]。根据空腹Hcy 浓度，HHcy可分为轻度 (15～30 μmol/L)、中度 (30～100 μmol/L) 和重度 (>100 μmol/L)[7]。影响Hcy水平的因素较多，主要可归为以下几类。

2.1遗传缺陷 Hcy代谢过程中相关酶的遗传缺陷与Hcy水平直接相关。例如，MTHFR和MS是Hcy再甲基化过程中的关键酶，MTHFR C677T位点基因由C向T突变、MS A2756G 位点由A向G突变均可造成相应酶活性降低，进而影响血浆Hcy水平[15]。另外，转硫途径中CBS和CGL的缺陷也是HHcy的重要原因[16]。

2.2辅助因子缺乏 从Hcy复杂的代谢过程得知，多种维生素(如VB6、VB12、叶酸)在其中作为辅助因子发挥了重要作用[10]，摄入减少、吸收障碍、利用不良等影响B族维生素水平的因素均可能导致HHcy的发生。

2.3年龄与性别 Hcy随年龄的增加而增加，可能与年龄依赖性酶代谢减少、维生素摄入缺乏、肾功能下降等有关[17]。男性血浆Hcy水平高于女性，雌激素水平、肌肉质量、转硫代谢强度的不同也许可以解释血浆Hcy水平的性别差异[18]。

2.4疾病与药物 肾功能下降、甲状腺功能减退、恶性贫血、乳腺及卵巢恶性肿瘤等疾病状态会对Hcy水平产生影响；此外，二甲双胍、氨甲蝶呤、抗癫痫药、烟酸及贝特衍生物等药物也可能导致Hcy水平异常[5]。

2.5环境与生活方式 有研究表明，环境污染可能会增加Hcy水平，这可能与空气污染物(如PM2.5)影响Hcy代谢相关酶、产生活性氧并增加氧化应激、耗竭甲基等机制有关[19]。饮食习惯、吸烟、饮酒等可能通过影响B族维生素吸收而影响Hcy水平。

3 Hcy与T2DM

T2DM是一种慢性代谢性疾病，既往大量观察性研究发现Hcy是T2DM的危险因素。HOOGEVEEN等[20]的研究指出，Hcy水平升高与T2DM密切相关，是T2DM人群5年生存率的独立影响因素。胰岛素抵抗与T2DM密切相关，是其主要病因之一。有学者研究表明，Hcy通过诱导内质网应激，激活应激活化蛋白激酶以促进巨噬细胞浸润来抑制脂肪组织中的胰岛素敏感性，对T2DM患者的胰岛素抵抗有不可忽视的作用[21]。近期一项研究显示，Hcy通过对促胰岛素受体的修饰作用阻碍其进一步裂解，导致胰岛素抵抗的发生[22]。这些研究均为Hcy水平与胰岛素抵抗之间的联系提供了解释。除此之外，胰岛功能受损是T2DM的另一个重要原因。YUAN等[23]的研究显示，胰岛β细胞的分泌功能与Hcy水平之间存在显著的独立关联，随着Hcy水平的升高，胰腺β细胞功能受损越严重。

然而，也有研究结果表明了不同的观点。一项针对507例T2DM患者和1 614例非糖尿病患者的观察性研究指出，与非糖尿病患者相比，T2DM患者Hcy水平更高，考虑是与糖尿病相关的不良风险有关，而非糖尿病本身[24]。KUMAR等[25]的研究结果显示，没有任何证据显示Hcy与空腹胰岛素、空腹葡萄糖或T2DM之间存在因果关系。YU等[26]采用logistic回归模型探讨Hcy水平与T2DM的相关性，发现在调整潜在混杂因素后，Hcy水平和T2DM患病风险成反比，且Hcy水平随着糖尿病持续时间延长而降低。但该研究是基于中国湖北省老年人群进行调查，不能代表其他年龄段人群及其他地区患者，且该研究没有考虑叶酸基线值和叶酸摄入量的相关信息，不排除叶酸对Hcy水平的影响成为混杂因素。

有关Hcy和T2DM的关系目前尚不明确，且现有的研究大多为横断面调查，不能说明因果关系，未来还需要更多前瞻性、多中心、大样本研究进行探索。

4 Hcy与DKD

尿白蛋白是诊断DKD的重要参考，由于24 h尿蛋白的标本搜集存在诸多不便和干扰因素，目前推荐使用随机尿中尿白蛋白/肌酐比值(UACR)作为DKD的主要评价指标[2]。UACR<30 mg/g为正常，UACR 在30～299 mg/g称为微量尿白蛋白，UACR≥300 mg/g为大量尿白蛋白。虽然尿白蛋白的排泄受多种因素影响，如运动、感染、发热、血糖或血压过高、酮症酸中毒等，目前仍认为UACR检测值得采用，尤其是那些收集24 h尿液有困难者[3]。

近年来，许多学者的研究结果指向了Hcy水平同白蛋白尿之间的密切联系，提示Hcy在DKD发生或发展过程中的重要作用。一项横断面调查显示，在T2DM中，Hcy水平高的人群，UACR水平也高，间接反映肾功能可能受到损害[27]。这和MARTI等[28]获得的结论一致，该研究指出Hcy水平与UACR之间的关联独立于肾小球滤过率，提示Hcy可能是肾损伤的独立危险因素，并且符合Hcy作为潜在动脉粥样硬化因子和心血管危险因素的作用。Hoorn研究中指出，T2DM患者的Hcy水平每增加5 μmol/L，出现微量白蛋白尿的风险增加约30%，这是第一个发现Hcy水平变化早于微量白蛋白尿出现的研究[29]。MA等[30]通过孟德尔随机化分析，得出中国人群中Hcy水平升高和DKD有因果关系的结论。但该研究仅以MTHFR C677T基因多态性作为评估Hcy水平的独立决定因素，忽略了基础肾功能、B族维生素、遗传缺陷等其他重要因素的干扰。

然而，Hcy水平与UACR的变量关系很大程度上取决于基础肾功能情况，而Hcy本身是否能影响尿白蛋白排泄仍有待考究[31]。这与LOOKER等[17]的观点一致，该研究显示白蛋白尿的发生与Hcy水平相关，在控制年龄、性别和糖尿病病程时，这种关系差异仍然具有统计学意义，但在控制基线肾功能时则不然，此结果使Hcy作为DKD预测因子这一观点受到质疑。也有研究表明，Hcy是DKD患者肾功能受损的结果而非其预测因子，健康的肾脏具有过滤、重吸收和代谢Hcy的能力，肾功能损害导致了Hcy水平升高[32]。

Hcy在肾脏疾病中出现的根本原因尚不清楚，但似乎涉及Hcy肾内清除率降低，这可能归因于有功能的肾单位减少[33]。Hcy和DKD的关系目前说法仍未统一，相关具体机制尚未明确，后续相关研究需要考虑其他因素特别是肾功能对Hcy水平的影响。

5 降低Hcy对DKD的影响

5.1B族维生素可降低Hcy水平 B族维生素(叶酸、VB6、VB12)作为不可或缺的辅助因子参与Hcy的代谢，有证据表明，叶酸的缺乏可引起Hcy水平升高，补充叶酸及其他维生素B对于降低Hcy水平有显著效果[34]。一项针对T2DM患者的为期8周的双盲随机对照试验结果显示，叶酸补充组(5 mg/d)患者的Hcy水平显著降低，而安慰剂组没有发生显著变化[35]。这与赵弋于等[36]的试验结论相同，后者在每天补充5 mg叶酸的基础上增加了1.5 mg的VB12。此外，一项包含30项随机对照研究的荟萃分析发现，补充叶酸使Hcy水平明显降低，净变化范围为-1.5～-26.0 μmol/L[37]。叶酸对Hcy代谢的影响及对Hcy诱导的神经毒性保护作用可能和叶酸受体有关[38]。

5.2补充B族维生素对DKD的影响 基于Hcy水平对DKD发生及发展有潜在影响这一假设，有学者提出，通过补充叶酸、VB12等B族维生素降低Hcy水平，从而减轻其对T2DM及并发症的影响、延缓肾脏疾病的进展[39]。来自中国卒中一级预防试验(CSPPT)肾脏子研究的分析结果显示，在基线时患有糖尿病的受试者中，添加叶酸治疗组发生微量白蛋白尿的风险更低[40]。罗惠辛等[41]选取了40例DKD患者随机分为2组，在常规胰岛素治疗的基础上，对试验组予以补充叶酸及VB12，发现试验组的一氧化氮及超氧化物歧化酶升高的幅度较对照组明显，推测叶酸和VB12可以降低DKD患者体内的氧化应激水平，这可能是治疗肾脏病变的有效措施。也有荟萃分析结果指出，单独补充叶酸或联合其他B族维生素对维持T2DM患者血糖稳定性和改善胰岛素抵抗是有利的，但没有足够证据表明上述措施对于改善空腹血糖情况及糖尿病最终结局有效[42]。

尽管B族维生素补充剂是降低Hcy水平廉价且有效的疗法，但仍有研究并未找到其对于糖尿病或者肾脏疾病有效的证据。SCHNEIDER等[43]开展了一项双盲、随机、对照研究，该研究结果表明，补充叶酸并不能降低氧化应激对肾脏和全身血管张力的不利影响，这与先前的研究结果形成鲜明对比。另一项研究结果显示，在DKD中，与安慰剂相比，高剂量的B族维生素导致肾小球滤过率降低幅度更大并且具有更高的心肌梗死率和卒中率[44]。一种可能的解释：降低Hcy水平的保护作用被高剂量B族维生素相关毒性所抵消，后续研究有必要寻找替代B族维生素的策略来降低Hcy水平。这或许可以解释为什么 B族维生素在二级预防临床试验中通常不能减少血管事件的发生。

由于在不同研究中，受试人群的数量及种族、B族维生素基线状态、维生素补充剂量、终点事件评估指标等不同，导致降低Hcy水平对糖尿病及其肾脏病变的结局有较大区别。未来需要更多纵向、随机、对照、标准化的研究，也可寻找其他降低Hcy水平的替代策略以减轻B族维生素基线状态对临床试验的影响。

6 展 望

大量文献表明，Hcy与T2DM及DKD有密切联系，但相关机制还缺乏足够的循证医学证据。同时，Hcy究竟是作为独立危险因素，还是疾病状态的生物标志物，这一问题尚未得到统一回答。此外，叶酸、VB12等其他B族维生素对DKD的干预研究结论并不相同，降低Hcy对于DKD的作用仍存有争议。尽管如此，Hcy作为非传统的生物标志物，仍有较大的研究价值，特别是对于膳食结构中缺乏叶酸的中国人，有必要改善高Hcy血症带来的不良影响。综上所述，有关Hcy在DKD中的作用有待进一步深入研究。