血清同型半胱氨酸、叶酸、维生素B12水平与脑血管病的关系
2021-09-01
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Chin J Lab Diagn,February.2015,Vol 19,No.2 文章编号:1007—4287(2015)02—0334—04 血清同型半胱氨酸、叶酸、维生素B1 2 水平与脑血管病的关系 陈晓迪,彭俊阳,李爱丽 (吉林大学第二医院神经内科,吉林长春130041) 脑血管病( ̄erebrovAscular diseAse,CVD)是脑血管病 变所引起的脑功能障碍,近年来CVD的发病率逐年增高并 且表现出明显的年轻化趋势。1969年Mc Cully对2例患有 高同型半胱氨酸血症(Hyperhomocysteinemia,HHcy)的儿 童进行尸体解剖发现广泛的动脉血栓和动脉粥样硬化(ath— erosclerosis,As),并发现高胱氨酸尿症和胱硫醚尿症可引起 全身As并促进血栓形成,从而提出了同型半胱氨酸与As 可能有关的观点 。多年来在此基础上国内外学者对血清 同型半胱氨酸(Homocysteine,Hcy)进行了多项研究,并表明 Hcy与CVD有关。1999年Hcy被WHO列为心脑血管疾 病可控的危险因素。叶酸、维生素B12是Hey代谢的维生 素类辅酶,两者与Hcy的代谢有关。 1 Hcy、叶酸及维生素B12的生物学特性 1.1 Hey代谢及生物学特性 血清Hcy是同型半胱氨酸、同型胱氨酸、同型半胱氨酸一 胱氨酸混合物的总和。Hcy是一种含硫基的非必需氨基酸, 人体无法合成,只能通过食物中的蛋氨酸在肝脏、肌肉及其 他组织中去甲基化转变而来,是蛋氨酸代谢循环的重要中间 产物。正常人空腹Hcy血浆浓度为5-15 ̄mol/L,由于各种 原因导致的Hcy浓度持续高于正常值,即可称为HHcy ]。 蛋氨酸可在ATP及甲基转移酶的作用下转化为 腺苷 Hcy,最终生成Hcy。Hcy代谢途径有3种①转硫化途径:在 胱硫醚B合成酶催化下,以维生素B6为辅酶,Hcy可以和丝 氨酸缩合形成胱硫醚。②直接释放到细胞外基质:Hcy可以 直接释放到细胞外基质中,细胞外Hcy的增加可反映细胞内 Hcy生成和代谢的紊乱。③再甲基化途径:在甲硫氨酸合成 酶作用下,以亚甲基四氢叶酸为甲基供体,在维生素B12的 辅助下,再甲基化形成甲硫氨酸,此过程可发生在任何组织 中。而当甲基供体是甜菜碱,在甜菜碱Hcy转化酶催化下完 成甲硫氨酸合成Hcy的途径仅肝脏发生__3’ ]。 1.2叶酸生物学特性 叶酸由蝶啶、对氨基苯甲酸和谷氨酸结合而成,是一组 化学结构相似、生化特征相近的化合物的统称 ]。叶酸由a 氨基一4一羟基蝶啶与对氨基苯甲酸相连接,再以一NH—CO-键与 谷氨酸连接组成,是一种黄色或橙黄色的晶体或晶体粉末, 无臭无味,无固定熔点,当加热到250。时即可分解。叶酸溶 于热水及碳酸钾等碱性溶液,微溶于水。在酸性环境中稳 定,PHi4.5时被完全破坏,强光易分解 ]。 1.3维生素B12生物学特性 维生素B12是人和动物体内非常重要的水溶性维生素 之一,参与体内一碳基团的代谢,主要起转移甲基的作用。 体内缺乏时会导致食欲下降、贫血、表皮炎、毛发粗糙、废绝 以致死亡。维生素B12为深红色结晶体,熔点高,无臭无味, 溶于水、乙醇,不溶于氯仿、乙醚,结构性质稳定;在中性溶液 中耐热、酸、碱,日光、氧化剂和还原剂均能使其破坏口 ]。 1.4叶酸、维生素B12与Hcy在体内含量的关系 Hcy水平与叶酸和维生素B12有关,叶酸是甲基的间接 供体,维生素B12是蛋氨酸合成酶的辅酶,二者缺乏可阻碍 蛋氨酸代谢,造成Hey的蓄积。Hcy的浓度与维生素B12、 叶酸浓度呈非线性负相关,维生素B12、叶酸摄人不足可导 致Hcy的增高,通过饮食或增加维生素B12及叶酸的摄入 量可降低Hcy水平,从而降低CVD的发病率[ 。薛琴等发 现随着大鼠血清叶酸浓度降低,血清Hcy水平逐渐升高 。 庄爱霞等发现服用叶酸、维生素B12可使Hcy水平明显下 降,第12月最明显,第23、36个月效果降低_1 ]。Riggs KM 等发现叶酸、维生素B12与血清Hcy水平呈负相关 】 】。为 研究三者之间的关系汤群等应用高效液相色谱(HPLC)荧光 检测法测定688个正常人血浆Hcy水平,用放射免疫方法测 定叶酸及维生素B12水平,用96孔板微生物学法测定血清 维生素B6水平提示:血浆Hcy水平与维生素B12及叶酸水 平呈负相关。HHcy患者较非HHcy血症者血清维生素 B12、叶酸水平明显降低l1 。John Gommans等人发现服用 维生素B12的人群比服用安慰剂的人群血清Hey水平低3. 8“mmol/I E“]。多项研究表明叶酸及维生素B12在多种 CVD患者体内均与血清Hcy呈负相关,且补充叶酸、维生素 B12在这些疾病的治疗中均有积极意义。 2 Hcy引起CVD的机制 HHcy导致CVD的机制较为复杂,目前尚不十分清楚, 可能与刺激血管平滑肌细胞增殖氧化、内皮损伤和功能失 调、体内凝血纤溶系统失衡、影响脂质代谢等有关。 2.1血管内皮损伤 国内外多项研究均表明Hcy对血管内皮有损伤作用。 Daoyin Dong通过将人脐静脉内皮细胞(HUVECs)暴露在 0.01、0.1、lmM的Hcy中发现随着浓度的升高HUVECs存 活率不断降低而凋亡率不断升高,经过深入研究发现Hcy可 以引起细胞内铜分布异常,并且影响铜伴侣蛋白COX17的 中国实验诊断学2015年2月 第19卷第2期 活性从而导致细胞色素c氧化酶的丢失及线粒体膜电位崩 3 CVD患者血清Hcy、叶酸及维生素B12含量的变化 有研究表明HHcy与As关系密切,大约42 CVD患着 溃从而导致线粒体功能障碍及血管内皮的损伤 。Stran— ger 0等人研究发现Hcy能降低谷胱甘肽过氧化物酶在细 胞内的浓度,造成NO氧化失活,导致Hz0。、脂质过氧化物 等在血管内皮细胞内蓄积,进而造成血管内皮细胞的损 伤 。国内有学者通过连续4周给大鼠服用高剂量蛋氨酸 伴有HHcyl2 。Sachdevp对1966至2002医学文献数据 库、期刊报道、医学文摘数据库中有关Hcy的文章进行分析, 发现HHcy可引起大脑受损、精神异常,提高多种CVD的发 病率[ 。Elif Unal等对44名脑卒中患者和33名健康对照 者进行Hcy浓度检测,发现脑卒中患者血清中Hcy为17.7 的饲料成功诱导HHcy,并发现血浆NO水平明显降低和内 皮依赖性的血管舒张功能明显受损 。有研究表明Hcy可 ±7.5,高于对照组14±7.2¨2 。Poddar R等发现HHcy与 其他致血栓因素共同导致As及缺血性脑卒中 。l。杨秀荣、 以通过脂质磷酸化,激活蛋白激酶C,使C—fos和C—ays在血 r管内皮平滑肌细胞中表达,导致血管内皮细胞、平滑肌细胞 增生 。张向阳、加娜提等发现HHcy患者,血浆内皮素I 升高而NO水平降低,两者之间的动态平衡被打破,证实血 管内皮功能受损与Hcy有关 。 2.2脂质代谢异常 刘伟彦,管学能等检测160例急性脑梗死患者的Hcy及 血脂水平并发现轻中度HHcy脑梗死患者脂质代谢无明显 异常而重度HHcy脑梗死患者血浆HDL及ApoaI浓度明显 降低,从而发现Hcy可影响脑梗死患者脂质代谢¨2 。Lu Hao等发现Hcy和脂质代谢异常在中风的发病中起协同作 用 。血清Hcy主要以氧化形式存在,可促进脂蛋白沉积 和泡沫细胞的形成;Hcy还可与LDL载脂蛋白B的游离氨 基酸形成肽键半胱氨酸,导致细胞摄取并聚集LDI 胆固醇。 Hcy促进氧化LDI 的生成,引起血管内皮细胞直接损伤,加 速泡沫细胞的生成。 2.3平滑肌细胞增生 平滑肌细胞增生并向内膜下迁移是As发生的中心环节 及动脉硬化性疾病的显著特征。Shirpoor等对大鼠的实验 表明乙醇可以通过增加Hcy以及氧化型LDL的浓度增加大 鼠主动脉平滑肌细胞的增生 。国内有研究通过3H—TdR 掺入、血小板衍化生长因子(PDGF)、血管紧张素1I(AngⅡ) 生物活性检测,观察Hcy对平滑肌细胞增殖、PDGF和Ang Ⅱ的影响,发现Hcy可以促进平滑肌细胞增殖,使平滑肌细 胞分泌PDGF、AngⅡ增加,二者均有剂量效应关系,提示 Hcy促进血管平滑肌细胞增殖是通过促使PDGF、Ang 11分 泌增加实现的【2 。 2.4凝血功能异常 有学者认为血浆Hcy浓度同凝血因子Ⅷ、vwF和凝血 酶一抗凝血酶复合物水平呈正相关。正常的红细胞在电镜下 呈双凹圆盘状,且很少被乳凝集素标记,Rui Xie等用不同浓 度的Hcy(8,20,80,200,800/ ̄mol/L)处理红细胞24小时, 通过Alexa Fluor 488一lactadherin检测磷脂酰丝氨酸的暴露 及红细胞来源微粒释放发现磷脂酰丝氨酸及红细胞来源微 粒在Hcy的促凝活性中其关键作用。实验发现随着Hcy浓 度升高,被标记的红细胞逐渐增多,且有浓度依赖性,在Hcy 达到800/ ̄mol/L标记率达5 ;Hcy可改变红细胞超微结 构,出现尖刺状突起物;凝血时间随着Hcy浓度的升高而缩 短 。国内有研究也表明HHcy患者As斑块的形成与患 者体内凝血因子水平改变有一定的相关性l_2 。 刘志军研究446名体检者血清Hcy水平发现在高血压、冠心 病及脑卒中患者血浆Hcy水平均较对照组高,冠心病及脑卒 中组Hcy水平高于高血压组,冠心病组与脑卒中组Hcy水 平未见明显差异口 。I enicek Krleza J在研究克罗地亚儿童 脑卒中和TIA病因时发现Hcy在发病儿童中普遍升高,说 明Hcy升高与TIA和儿童脑卒中有关 ]。张继龙、朱遂强 检测58例脑出血患者血清Hcy、叶酸、维生素B12显示脑出 血患者血清Hcy水平明显高于对照组,而叶酸、维生素BI 2 明显低于对照组_3 。冯毅等检测251例经CT确诊脑出血 患者血清Hcy水平显示有222例患者高于正常值范围,男性 12o例,检出率93.2 ,女性102例,检出率84.2 。通 过对家族型HHcy成员检测Shen HC等发现导致脑血管静 脉窦血栓形成最可能的原因是血脂及Hey代谢异常 。经 过对l966—2013年联机医学文献分和监测系统及1980—2013 年医学文摘资料库等数据库有关脑静脉血栓形成文章的分 析I aDw MN等认为脑静脉血栓的发生与Hcy有关口 。Ca— ntu C等对59名大脑静脉血栓患者进行血清Hcy检测得出 相似的结论[3 ;可见Hcy与大脑静脉血栓形成关系密切。 有研究认为Hcy升高是血管性痴呆的危险因素,与认知功能 损害有关_3 ;GislAson TB研究发现Hcy导致血管性痴呆 的机制可能是Hcy能激活N一甲基一【)I天冬氨酸受体,诱导海 马神经元凋亡[3 。 4影响Hcy水平的因素 血清中8o 的Hcy 二硫键与蛋白质结合,大部分未 结合的Hcy以胱氨酸或半胱氨酸一同型半胱氨酸形式存在, 游离状态很少,统称为总Hcy。影响Hcy水平有以下几个因 素。 4.1饮食、营养及环境因素 侯弱测定天津、广州、成都三座城市的138名高级知识 分子的血清Hcy水平,发现天津受试者的血清Hcy平均水 平最高,广州最低,提示地域环境及饮食习惯与血清Hey有 关;还发现4o一49岁组受试者血清Hcy水平最高;男性血清 Hcy平均水平高于女性;知识分子血清Hcy水平高于普通 人,推测应激、性别、年龄均能影响体内Hcy水平 。 Dierkes等认为血浆Hcy在性别间的差异可能与性激素有 关[4 。Panagiotakos DB等的研究发现在排除遗传因素的干 扰下营养状况及外界环境因素与血清Hcy 水平关系密 切_4 。多项研究表明经常引用咖啡、吸烟的人群Hcy水平 容易升高;但是不影响叶酸、维生素B12、维生素B6的浓 336一 Chin J Lab Diagn,February,2015,Vol 19,No.2 度[ 。 。 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[113庄爱霞,蒋建东.叶酸、维生素B12治疗高同型半胱氨酸血症对 颈As的影响[J].脑与神经疾病杂志,2011,19(3):209. 4.2遗传基因 遗传基因为影响Hcy水平的不可控因素。Basil PaulK 发现Hcy浓度存在昼夜规律,且这种规律与hcL0cK基因 有关_4 。经研究Sibani S发现亚甲基四氢叶酸还原酶(MT— FHR)在Hcy的代谢中起重要作用,MTFHR缺乏是遗传性 叶酸代谢障碍的常见原因,并发现有24个基因位点的突变 可以引起MTHFR异常;其中N端的两个位点(1762A一>T, 1134C->G);C端的四个位点(1727C一>T,1172G一>A, 1768G- ̄A,and 358G- ̄A)对MTHFR影响较大[”]。 5存在的问题 尽管目前Hcy作为CVD的一项独立危险因素已得到许 多学者的认可,但是仍有学者提出质疑。Sepulveda-Sanchez JM等认为As与Hcy升高无明显关系,而是脑卒中极其危 险因素(如高血压、糖尿病等)导致Hcy升高,同时发现叶酸、 维生素B12可以降低血清Hcy水平 。因此HHcy可能既 是CVD病因,又是结果。目前对Hcy致脑血管疾病的机制 尚不十分明确。大部分学者认为补充叶酸和维生素B12能 降低血清Hcy的浓度,但是其对降低CVD发生率的研究尚 不明确。因此继续对Hcy、叶酸、维生素B12进行深入的研 究对预防控制CVD具有重要的意义。 综上所述Hcy是甲硫氨酸代谢的中间产物,其本身并不 参与蛋白质的构成,因具有直接引起促进氧化LDI 形成、血 管内皮损害、血管平滑肌细胞增殖、血小板聚集等作用而促 进As的发生,是引起脑血管疾病的独立危险因素。血清 Hcy的水平与遗传代谢、饮食营养、性别、地域等环境因素有 关。总之HHcy与多种CVD的发生有关,而叶酸、维生素 B12缺乏可导致HHcy。因此研究Hcy的代谢对研究CVD 的发生和防治都具有重要的意义。 作者简介:陈晓迪(1990一),男,医学硕士,主要从事脑血管疾 病的研究。 参考文献: [1]Mc Gully KS.VAscular pathology of homocyst einemia:im plica— tions for thepath。genesis of art eriosclerosis[J].Am J Pathol, 1969,56(1):11121. 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