MTHFR基因多态性与心血管疾病发生风险的研究

孟 昊 费丽萍

近年来，随着人们生活水平的提高，心血管疾病的发病率和致残率在逐年上升。根据一份来自世界卫生组织的报告，2016年全球范围内约有1 790万人死于心脏病和脑卒中，占全球死亡人数的31%，到2030年预计将有约2 360万人死于心血管疾病[1]。美国的一项前瞻性研究通过分析父母与子女心血管疾病之间的关联结果表明：相较于父母中无心血管事件的对照人员而言，父母中至少有1个患有心血管事件的实验人员其后代发生该事件的可能性明显增加。该结果表明遗传因素在心血管事件中所起的作用[2-3]。在过去的10多年中，许多全基因组关联研究和候选基因研究确定了一系列与冠状动脉疾病[4]、血压水平[5]、肥胖[6]、血脂水平[7]相关的候选基因。本文综述了有关亚甲基四氢叶酸还原酶(5,10-methylenetetrahydrofolate Reductase，MTHFR)基因多态性与常见心血管疾病之间风险关系的相关文献。

1 MTHFR的生物学特点和基因多态性

5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶是一种黄素蛋白，是叶酸还原代谢过程中的限速酶。同时，它还参与同型半胱氨酸(Homocysteinemia，Hcy)再甲基化以及DNA和RNA的生物合成过程[8]。其基因位于1号染色体短臂末端(1p36.3)，DNA序列约为2.2千碱基(kb)，包括11个外显子[9]。近年来，研究最广泛的多态性是C677T和A1298C。C677T多态性位于第4个外显子，C突变为T使第222位密码子表达的氨基酸由丙氨酸转变为缬氨酸，该区域是腺嘌呤二核苷酸的碱基结合位点。A1298C多态性位于第7个外显子上，A突变为C使第1298位密码子表达的氨基酸由谷氨酸转变为丙氨酸。A1298C多态性位于该酶的S-腺苷蛋氨酸调节域，并最终引起酶的构象变化，进而改变酶的活性。有研究认为这种改变与心血管疾病、妊娠高血压疾病、糖尿病、出生缺陷、缺血、静脉血栓形成、张力过低、白血病、偏头痛、精神分裂症、抑郁症、先兆子痫、阿尔茨海默病、先天性心脏缺陷、唐氏综合征和腭裂、阿尔茨海默病和胎儿神经管缺陷的风险增加有关[10]。

2 MTHFR基因多态性与心血管疾病

1988年，KANG等[11]在实验中检测到一种MTHFR突变体，它与酶活性降低和同型半胱氨酸浓度升高有关；3年后，通过设立对照组进一步证明这种不耐热形式的酶在心血管疾病患者中更常见[12]；从那时起，MTHFR基因多态性被认为可能是心血管疾病的一个潜在的遗传危险因素。许多研究人员对MTHFR多态性、血浆同型半胱氨酸浓度与心脏病之间的关系进行了广泛的研究。

2.1 MTHFR C677T和A1298C与冠心病

冠心病在大多数情况下是由动脉粥样硬化和(或)血栓形成造成的冠状动脉阻塞引起。它的发生与遗传因素有着密不可分的关系。GHAZOUANI等[13]在突尼斯人群中进行一项病例对照研究，其结果表明：MTHFR C677T与心血管疾病和同型半胱氨酸水平升高有关。来自青岛的一项研究表明677C/T MTHFR变异的T等位基因与高水平的同型半胱氨酸有关，同时它还是早发性冠状动脉疾病的重要危险因素[14]。据报道，MTHFR C677T多态性与年轻和中年白种人心肌梗死风险增加相关[15]。一项荟萃分析表明，携带677TT基因型、呈低叶酸状态的个体相比携带677CC基因型的个体患冠心病的风险更高[16]，其结果显示：叶酸代谢受损，导致同型半胱氨酸升高，进而增加冠心病风险。由于基因-环境的相互作用，使血浆同型半胱氨酸浓度升高的程度也不相同。意大利一项关于冠心病的研究报道了一种基因-营养相互作用：冠心病的高风险是由叶酸水平低于特定阈值所决定，这与个体携带不同的基因型有关[17]。然而，BRATTSTROM等[18]的研究结果与之相反：尽管MTHFR C677T多态性导致轻度高同型半胱氨酸血症，但该突变并未增加心血管风险。一项荟萃分析在对80项病例对照研究汇总后表明：对于欧洲、北美或澳大利亚的地区而言，MTHFR C677T多态性与冠心病之间的关联微乎其微[19]。这些差异可能是由于不同群体间等位基因频率和营养状况的地理因素不同所导致；同时研究人员对受试者的主观选择差异、对受试者体内Hcy水平和叶酸状态的数据收集不充分也是有可能存在的。

虽然A1298C多态性已被证实与MTHFR酶活性降低相关，但尚未检测到与Hcy浓度升高的明确关联。一项研究表明MTHFR A1298C并未增加Hcy水平和心血管疾病的风险[13]；另一项研究中，A1298C多态性与高同型半胱氨酸血症无关[20]；有研究认为，A1298C与血清同型半胱氨酸水平下降有关[21]；CHEN等[22]基于23项病例对照研究进行了一项荟萃分析，结果显示：A1298C不论是突变型还是杂合型均与欧洲人冠心病的发生无关；而SZCZEKLIK等[23]在2001年报道了A1298C多态性与心血管风险有关，但与高同型半胱氨酸血症无关。这些研究的结果不同可能与种族间异质性有关。

2.2 MTHFR C677T和A1298C与高血压

原发性高血压(Essential Hypertension，EH)被认为是一种多因素疾病。从遗传学角度来看，许多单核苷酸多态性、基因和表观遗传因素与EH有关，这表明携带这些遗传因素的人可能有高血压的遗传倾向[24]；大约30%～60%的血压变异被认为与遗传有关[25]；由于遗传和环境因素的相互作用，高血压的病因很复杂。KAHLEOVA等[26]通过研究不合并器官损伤的高血压早期患者，去探讨Hcy和叶酸代谢紊乱是否与青少年和年轻人的原发性高血压相关，最终发现MTHFR C677T多态性在高血压的发展中发挥作用；RODRIGUEZ-ESPARRAGN等[27]通过年龄、性别、心血管病史去匹配实验组和对照组，结果表明677TT基因型与轻度高同型半胱氨酸血症无关，但与EH风险的增加有关；一项来自上海的研究在对297个参与者研究后发现MTHFR C677T多态性与Hcy水平、血压水平无直接的关联[28]；FOWDAR等[29]在设立的实验组和对照组中未发现两者的Hcy水平存在明显的不同，通过多因子降维法分析发现C677T多态性与EH的关联无统计学意义(P=0.237)；一项荟萃分析证实了MTHFR C677T多态性与EH风险增加相关[30]，这些发现为EH临床评价和基因靶向治疗提供了重要的循证参考；FU等[31]进行的荟萃分析结果为677TT基因型与EH易感性有关，同时，利用孟德尔随机化方法为Hcy与EH之间存在因果关系提供了全新的证据；一项基于13项病例对照研究的荟萃分析提示677TT基因型与亚洲人和白种人EH之间显著关联[32]。因为种族和地区的差异产生了不同的结果。

另外一个研究比较广泛的多态性是MTHFR A1298C。王红等[33]通过对408例哈萨克族人群进行统计分析后的结果显示，1298杂合型、突变型发生高血压的风险分别为0.836、0.646，这与野生型之间的差异无统计学意义；马来西亚的一项上位性分析显示该研究并未发现MTHFR A1298C多态性与EH之间的正相关，该多态性可能不直接影响Hcy水平[34]；然而，DEMIREL等[35]通过年龄和性别对50例实验组和50例对照组进行匹配后发现，MTHFR A1298C杂合子基因型显著升高，这表明A1298C多态性对原发性高血压的发生有影响；基于114项研究的荟萃分析结果表明：对于A1298C而言，在所有遗传模型下的总体或亚组分析中均未观察到显著的相关性，即不论在东亚人、高加索人、印第安人和斯里兰卡人、黑人，还是大样本研究、小样本研究中，A1298C多态性均与EH的发生无关[36]。

2.3 MTHFR C677T和A1298C与心房颤动

心房颤动是一种快速性心律失常，是临床一种常见疾病。来自意大利的一项研究在对456名非瓣膜性心房颤动实验组和912名健康对照组进行基因分型后，接着使用免疫分析法测定同型半胱氨酸水平，结果提示4种基因多态性中(MTHFR C677T、A1298C、MTR A2756 G和eNOS C-786 T)，只有C677T与同型半胱氨酸水平升高有关[37]。在接下来的多因素变量分析中，4种基因多态性与非瓣膜性心房颤动的风险增加无关。BERGE等[38]对心房颤动合并缺血性脑卒中患者研究后发现，MTHFR C677T变异并不是与心室颤动相关的血栓栓塞性卒中的重要危险因素。

2.4 MTHFR C677T与心力衰竭

心力衰竭是由心脏负荷过重和损伤引起的一种临床综合征，具有很高的发病率和死亡率。BOTTO等[39]通过接受心肌血管重建术的冠心病患者探讨C677T多态性是否可以成为心肌血管重建术后的主要不良心脏事件的预测因子；这些不良事件包括不稳定心绞痛、非致死性心肌梗死、冠脉血管重建、心力衰竭和心源性死亡；结果表明，677TT基因型与心肌血管重建后的主要心脏不良事件明显相关。王欣丽等[40]研究发现携带677 T等位基因的患者相比起携带C等位基因的患者更容易发生冠心病所致心力衰竭；1年后，再次发现MTHFR C677T多态性与老年心衰患者的心室重构相关,杂合突变型和纯合突变型的老年心衰患者发生心室重构的可能性较大[41]。郭宁等[42]从中医的角度探讨慢性心衰患者MTHFR C677T基因多态性、N端B型利钠肽原(NT-proBNP)及心功能之间的关系；其中NYHA心功能分级用4种中医辨证分型来替代，结论为:C677T多态性与心衰患者中医辨证分型有一定的关系，NT-proBNP及心功能分级与辨证分型有明显的关系，可为患者的预后提供依据。

2.5 MTHFR C677T与心肌病

心肌病是一组心肌结构和功能异常，但无其他可引起心肌异常的疾病[43]。早期的临床研究发现许多心肌病的家族性传播，这表明遗传学起着关键作用，过去30年的研究证实了这一说法，如今心肌病被认为是单基因遗传疾病[44-45]。比较常见的肥厚性心肌病是一种以左心室肥厚为特征的心肌疾病。病因除了由血流动力学的异常负荷来解释之外，还与家族遗传因素相关[46]。ESPOSITO等[47]在意大利坎帕尼对65例肥厚性心肌病患者和MTHFR C677T基因分型进行了回顾性评估，设置主要终点和次要终点以观察这些患者在每6～12个月1次的评估中发生不良事件的情况。通过多因素回归分析，结果发现高同型半胱氨酸血症是主要终点(OR=9.4、95%CI：1.7%～51.5%、P=0.010)、心律失常(OR=8.9、95%CI：2.1%～40.6%、P=0.003)、非持续性室性心动过速(OR=9.8, 95%CI：2.1%～27.8%,P=0.002)的独立预测因子。提示在肥厚性心肌病和MTHFR C677T患者中，高同型半胱氨酸血症与不良事件的高发生率明显相关。虽然世界范围内的众多学者在心肌病遗传学方面取得了显著的进展，但仍有很多问题有待进一步研究。

3 展望与小结

心血管疾病是世界范围内的主要健康问题。众所周知，环境因素和个人生活方式在疾病发生过程中起着重要作用，但这些外部危险因素和基因之间的联系一直不清楚。本文综述了MTHFR C677T和A1298C多态性在心血管疾病中的研究进展，多数研究支持MTHFR C677T多态性在疾病发生过程中的作用，但仍有一些研究持有不同的结果，这可能由于不同种族或人群疾病表现的差异所致，因此，在分析MTHFR C677T基因多态性与疾病的关联时，应充分考虑地理因素、种族因素、环境因素所带来的影响。此外，许多研究认为A1298C在心血管疾病中发挥的作用并不显著，这也需要日后更多的研究来确认这一点。未来，应致力于探索心血管疾病的易感基因位点及基因-基因、基因-环境之间的多重关联，将基因治疗广泛应用于临床上[48]，以提高患者生活水平和幸福指数。