同型半胱氨酸和肾移植
邹建洲1综述 丁小强1朱同玉2审校
(复旦大学附属中山医院肾内科1、泌尿外科2,上海 200032)
摘要 本文就同型半胱氨酸的代谢途径、毒性作用机制、在肾移植患者中作用情
况、 血浆同型半胱氨酸浓度升高的原因及高同型半胱氨酸的防治等作了一简要综述。
早在30余年前,McCully等经过对遗传性同型半胱氨酸尿患者的一系列观察研
究后就提出同型半胱氨酸(Hcy)参与了动脉粥样硬化的发生[1],其后大量研究进
一步提示Hcy是引起各种人群心血管事件发生的独立危险因素,其中包括终末期肾
病和肾移植患者。本文就Hcy在肾移植患者中的作用作一简要综述。
1、同型半胱氨酸代谢途径
Hcy在结构上与半胱氨酸相似,仅是在半胱氨酸的支链上多了一个甲基。体内
Hcy是蛋氨酸通过一系列转甲基反应而形成的。蛋氨酸首先转化成S腺苷蛋氨酸(A
doMet)。AdoMet含有活化的甲基,能把甲基转移给甲基受体而形成S腺苷Hcy(Ad
oHcy)。AdoHcy在AdoHcy水解酶催化下水解形成Hcy,此过程是可逆的。在人类,
蛋氨酸是Hcy的唯一前体。Hcy形成后,主要是通过再次甲基化或转硫反应而分别转
化成蛋氨酸和半胱氨酸来清除的。在再次甲基化过程中,Hcy接受5’甲基四氢叶酸
或甜菜碱(betaine)上的甲基,其中叶酸途径必须要有VitB12作为辅因子。而在
转硫反应过程中,Hcy首先在胱硫醚b合成酶催化下转化成胱硫醚,接着胱硫醚在胱
硫醚酶(cystathioninase)作用下形成半胱氨酸,在此反应过程中需要VitB6作为
辅因子。[2,3]
2、同型半胱氨酸的作用及机制
目前已明确Hcy是动脉粥样硬化和心血管不良事件发生的独立危险因子。研究
发现Hcy对内皮细胞、血管平滑肌细胞、血小板和凝血系统均有显著的毒性作用。
其作用的生化机制目前尚未完全清楚,存在多种学说,例如氧化和亚硝化反应学说
、酰化反应(acylation)学说及低甲基化(hypomethylation)学说等。下面对此
简要叙述。
2.1 氧化和亚硝化反应学说
研究显示Hcy能发生氧化而形成同源二聚体结构或混合性二硫化物,之后能进
一步促进过氧化氢和其它活性氧介质的形成,促使脂质过氧化发生;同时Hcy还能
抑制谷胱甘肽过氧化酶的活性,抑制活性氧介质的清除。应用VitC和VitE能有效预
防过量蛋氨酸食用后引起的高Hcy血症所导致的血管内皮细胞功能障碍的发生。说
明氧化反应是Hcy毒性作用的机制之一。事实上Hcy也能与一氧化氮(NO)反应形成
S亚硝基Hcy,该反应是Hcy解毒的重要途径之一,结果是导致NO浓度降低[4,5]。
2.2 酰化反应学说
该学说[6]认为Hcy在甲硫氨酰-tRNA合成酶的催化下能形成Hcy-AMP,Hcy-AMP
在酶的作用下能发生分解形成具有环硫酯结构的Hcy thiolactone。该反应在活性
细胞内广泛存在,是防止Hcy错误掺入蛋白质的重要机制。合成的Hcy thiolacton
e上的羧基性质非常活跃,能与蛋白质内赖氨酸上的氨基或蛋白质游离末端的氨基
发生酰基化反应,导致细胞发生破坏。
2.3 低甲基化学说
该学说[7,8]认为当Hcy在体内蓄积时可导致AdoHcy水解速度降低,引起AdoH
cy蓄积,从而潜在性地抑制体内的转甲基反应。已认识到AdoMet/AdoHcy的比例变
化是调节机体转甲基化变化的关键点。研究显示在高Hcy血症的慢性肾衰竭患者红
细胞膜表面蛋白质的甲基化水平显著较正常人群低。
3、肾移植患者的同型半胱氨酸水平
肾功能不全的早期阶段即可出现血浆总Hcy显著增高,在维持性透析患者,血
浆总Hcy浓度可达正常人群的3倍以上,而肾移植患者则有65%~70%的病人血浆总Hc
y浓度是升高的。肾移植患者血浆总Hcy浓度在不同的研究单位不完全相同。Bosto
m等[9]对86例肾移植6个月以上的患者进行观察,发现血浆总Hcy平均为15.6mmol/
L(6.6~36.9mmol/L),此时患者的肌酐清除率为54.0ml/min(14.4~142.3ml/min
)。Arnadottir等[10]在1996年对120例肾移植1年以上的患者进行研究发现血浆总
Hcy为19.0±6.9mmol/L,显著高于正常健康人的11.6±2.8mmol/L。同时他们对有
无环孢素治疗进行亚分组研究,结果发现环孢素治疗组的肾移植患者血浆总Hcy为
19.5±7.6mmol/L,显著高于未用环孢素治疗组的16.2±4.8mmol/L。
肾功能不全是引起血清Hcy升高的因素之一。Arnadottir等[11]曾对55例肾移
植患者在移植前和移植后6个月血浆总Hcy浓度进行测定,结果发现在移植前的血浆
总Hcy为36.9±21.3mmol/L,显著高于移植后的27.7±14.8mmol/L。但同时他们发
现有16例患者肾移植后血浆总Hcy浓度较移植前浓度高,而这些病人在移植前的浓
度为24.2±9.0mmol/L,显著低于那些移植后Hcy浓度不升高的患者。说明肾功能不
是唯一影响血浆总Hcy的因素。
4、血清同型半胱氨酸升高的原因及其与肾脏的关系
引起血清Hcy水平升高的因素较多[12-14]。研究发现叶酸、VitB6、VitB12等
营养物质缺乏、应用某些药物如抗肿瘤药物氨甲喋呤及利尿药等、某些疾病如硬皮
病和慢性肾功能不全等均能使血浆Hcy浓度增高。另外患者年龄和性别也能影响血
浆总Hcy水平。近年来则认为遗传因素是部分患者血浆Hcy水平升高的重要原因,如
研究发现编码N5-N10亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)、蛋氨酸合成酶、胱硫醚b合
成酶的基因发生突变可能会导致高Hcy血症的发生。
慢性肾功能不全和肾移植患者血浆Hcy增高的原因除上述因素之外,肾脏本身
也是重要原因之一。研究显示血浆Hcy浓度与肾小球滤过率(GFR)呈显著负相关,
随着肾功能损害加重,血浆Hcy水平逐渐升高。对大鼠肾血管内Hcy浓度的观察则发
现肾静脉血液Hcy浓度显著低于肾动脉血液,而在尿液中则几乎无Hcy存在,说明肾
脏参与了Hcy的代谢。事实上与Hcy代谢有关的酶如胱硫醚b合成酶、甜菜碱同型半
胱氨酸甲基转移酶、MTHFR等均存在于肾组织内。近年来发现MTHFR基因C677T存在
多态性,且这种多态性可导致酶活性的降低,影响叶酸的活化,从而导致血Hcy水
平的升高[15,16]。Fodinger等[15]在肾移植患者也发现这种现象。他们对636例
肾移植患者进行了观察和研究,结果发现供肾的MTHFR基因表现为CC型者301例,C
T型272例,TT型63例。为便于研究,他们在CC型和CT型中各取63例,使其在性别、
年龄、肾功能情况及体重指数等方面与TT型患者相匹配。结果发现在肾移植后TT型
患者的血浆Hcy水平显著高于CT型和CC型患者。
曾有报道环孢素A治疗也能影响肾移植患者血Hcy水平。Arnadottir等[10]发现
环孢素A治疗的肾移植患者血浆Hcy浓度为19.5±7.6mmol/L,显著高于未用环孢素
治疗患者的16.2±4.8mmol/L。但近年来的实验和临床研究则并不支持该观点。Du
cloux等[17]对224例应用环孢素和不用环孢素治疗的肾移植患者在年龄、性别、移
植时间和内生肌酐清除率等进行调整匹配后发现,环孢素治疗组的Hcy浓度为16.9
±5.9mmol/L,与不用环孢素治疗组的16.3±5.2mmol/L无显著差异。Ignatescu等
[18]对体外培养的人近端肾小管上皮细胞进行研究后发现,环孢素处理并没有导致
Hcy合成增多。提示肾移植患者应用环孢素A不会增高血浆Hcy浓度。
5、高同型半胱氨酸血症的治疗
高Hcy血症的治疗目前尚无特别行之有效的措施,大多数的治疗方案均是促进
Hcy转化成蛋氨酸或半胱氨酸,如补充叶酸、VitB6、VitB12等。Bostom等[19]于1
997年对29例肾移植患者进行观察后发现VitB6 50mg/d口服治疗6周后血Hcy浓度下
降了22.1%,叶酸5mg/d加VitB12 0.4mg/d治疗可使血浆Hcy降低26.2%。之后他们
[20]在2000年对10例肾移植患者联合应用叶酸15mg/d、VitB6 50mg/d和VitB121.0
mg/d治疗后发现血浆Hcy水平降低了28.1%。同时他们还发现肾移植患者对叶酸、V
itB6和VitB12的治疗效果要优于血液透析患者,在血液透析患者血浆Hcy仅降低了
12.1%。
高Hcy血症除了叶酸、VitB6、VitB12等治疗外还可口服丝氨酸、甜菜碱、N乙
酰半胱氨酸及5甲基四氢叶酸等治疗,但疗效尚有待进一步观察。
综上所述,可见Hcy是蛋氨酸代谢的中间代谢产物,因具有直接引起血管内皮
损害、促进氧化LDL形成、血小板集聚及血管平滑肌细胞增殖等作用而促发动脉粥
样硬化的发生,是引起心脑血管不良事件的独立危险因素。在肾移植患者中也有很
大部分因存在营养不良或遗传性等因素而存在高Hcy血症,研究显示服用叶酸、Vi
tB6、VitB12可能能降低血Hcy浓度。至于长期应用叶酸、VitB6、VitB12是否能降
低肾移植患者心脑血管事件的发生目前尚无文献报道,有待临床进一步观察。
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外医学--器官移植分册 2002年第二卷第二期