同型半胱氨酸及其临床意义

同型半胱氨酸及其临床意义 国外医学内科学分册1999年第26卷第3期 北京医科大学附属第一医院肾内科（100034） 李 健（综述） 李晓玫 王海燕（审校） 摘要 同型半胱氨酸是一种含硫氨基酸，属于蛋氨酸循环的中间产物。近年的研究发现，该物质是闭塞性血管疾病的一种独立危险因素。本文对其代谢、测定、诊断和临床意义进行综述。

关键词：同型半胱氨酸 动脉硬化 慢性肾功能不全 氨基酸代谢 同型半胱氨酸（homocysteine，HCY）又称高半胱氨酸，是蛋氨酸去甲基后形成的一种含硫氨基酸，属于蛋氨酸循环的中间产物。有关其代谢紊乱的报道最早来源于先天性胱硫醚合成酶缺乏导致出现同型半胱氨酸尿患者的观察。此后，又相继发现其他几种参与HCY代谢的酶或辅酶改变所引起的代谢紊乱。近几年来，随着测定技术方法的改进，已经能够对正常人血浆中以各种形式存在的HCY进行测定，并且发现在心、脑及外周血管疾病、慢性肾功能不全、牛皮癣、维生素B12缺乏等疾病的患者中存在HCY的代谢紊乱[1～3]。本文就HCY的代谢、致病作用机制及其在肾脏疾病时的临床意义进行综述。

同型半胱氨酸的生化特征与代谢[4] HCY来源于饮食摄取的蛋氨酸，是蛋氨酸循环中S-腺苷HCY水解反应后的产物，同时，又是胱硫醚β合成酶合成胱硫醚的底物。血液中的总HCY包括HCY、HCY二硫化物和胱氨酸-HCY3种形式，它们大部分以蛋白结合方式存在，小部分处于游离状态。

HCY代谢途径有3条：①HCY被重新甲基化为蛋氨酸：又称为再甲基化途径，再甲基化反应需要蛋氨酸合成酶参与，同时需要维生素B12作为辅酶，在此条件下，HCY与5′-甲基四氢叶酸合成蛋氨酸和四氢叶酸。肝脏中存在着另一条再甲基化途径，该途径以甜菜碱为甲基供体，在甜菜碱HCY甲基转移酶催化下合成蛋氨酸和二甲基甘氨酸。②HCY与丝氨酸缩合为胱硫醚的反应：又称为转硫化途径，反应由胱硫醚合成酶催化，维生素B6为辅酶，缩合成胱硫醚及水。这一反应在生理条件下不可逆，利于HCY的转运。生成的胱硫醚在γ-胱硫醚酶作用下裂解为半胱氨酸和α-酮丁酸。③直接释放到细胞外液。这部分与血浆浓度密切相关。释放到细胞外HCY的增加反映了其生成和代谢的紊乱。有研究表明[5]，蛋氨酸的浓度可以影响HCY从细胞释放，在低浓度时，细胞释放受到蛋氨酸合成酶的影响；而高浓度时，细胞释放则受到胱硫醚合成酶的影响。 同型半胱氨酸血症的产生和诊断 同型半胱氨酸血症的产生可能涉及到遗传、营养、药物及其他因素的作用。遗传性同型半胱氨酸血症主要由胱硫醚β合成酶或不耐热性亚甲基四氢叶酸还原酶活性受损伤所引起。这些病人血中HCY浓度可达200μmol/L，并常伴同型半胱氨酸尿。而另外一些轻、中度HCY血浆水平升高伴有动脉粥样硬化改变的患者也可存在上述酶的异常。营养性因素，如作为辅酶参与HCY代谢的维生素B6或B12以及叶酸缺乏也可导致高同型半胱氨酸血症。一些药物如氨甲蝶呤、利尿剂、抗痉挛药、阿扎立平（azaribine）和环境中的毒性物质如吸烟、二硫化碳等均可导致血浆HCY升高。此外，激素水平改变如甲状腺素缺乏、口服避孕药物及慢性肾功能衰竭时，病人也可出现高同型半胱氨酸血症。但是，这些因素导致血浆HCY升高的确切机制仍不清楚。

早期的HCY测定是采用简单的化学试验或第一代氨基酸分析仪，这些方法灵敏度低，可重复性差，往往需要借助蛋氨酸负荷试验或通过测定培养的病人皮肤成纤维细胞中胱硫醚合成酶活性进行诊断。第二代氨基酸分析仪的出现使健康人血浆中的游离HCY测定成为可能，并由此发现了血浆HCY和心血管疾病之间有密切联系。近年来采用了高效液相荧光检测和电化学检测方法，因其灵敏度高、可重复性强而被广泛应用。新近，荧光偏振免疫分析方法的应用使HCY的测定更为方便、灵敏和准确。由于测定方法不同，正常人血浆HCY的范围存在一定差异。目前普遍接受的标准为正常人5～15.9μmol/L[6]。诊断轻、中、重度高血浆同型半胱氨酸血症的标准分别为：16～30μmol/L、30～100μmol/L和大于100μmol/L。

值得注意的是，新鲜血浆中HCY约有70％以二硫键与白蛋白结合形式存在。仅约20％左右为游离状态[5]。贮存血浆会引起此两部分的重新分布，出现结合部分增加，游离部分降低的变化，故测定时以测定总HCY为佳。此外，全血样本在搁置后会使血浆HCY水平升高[5]，室温下停留1小时、4小时和24小时，HCY水平可分别需及时分离血浆，尽可能减少上述原因造成的误差。

同型半胱氨酸与疾病的关系 血管疾病 遗传性同型半胱氨酸尿患者除有精神发育迟缓、骨骼畸形等异常外，常常存在较广泛和显著的大小动脉及静脉血管病变，而血浆HCY浓度升高是此遗传性疾病的唯一代谢紊乱。McCully[7]由此提出了高同型半胱氨酸血症导致动脉硬化性病变的理论。随后开展的临床及实验研究均表明，高水平的HCY能引起血管损伤，引起冠状动脉疾病、外周血管疾病、脑血管疾病及静脉血栓形成等多部位血管病变。其中Wilcken等首先报道了经血管造影证实具有冠状动脉病变的患者血浆的HCY水平显著高于正常人，并据此提出HCY可以引起冠状动脉病变。这一看法被以后的众多研究所证实。此后，又有人发现经血管造影证实的外周血管疾病患者及间歇性跛行患者血浆HCY水平高于正常人，经B超证实颈动脉内膜及肌层增厚的患者血浆HCY水平亦高于正常人。这些有关各种血管疾病时血浆HCY的临床研究表明，HCY可能是致使此类病变产生的一种独立性危险因素。

开展上述临床研究的同时，研究人员以实验动物作对象[8]，通过饲养高蛋氨酸饮食造成高HCY血症或直接输注HCY或其衍生物的方法进行研究观察，结果表明，高HCY水平可导致动脉血管内皮片状脱落，病变局部血栓形成并逐渐被纤维组织替代，并有平滑肌增生等类似动脉粥样硬化的病理改变过程。以培养的内皮细胞进行的研究亦证实了HCY的细胞毒性损伤作用。然而，有关其造成内皮细胞损伤的机制目前仍不清楚。有学者认为，HCY通过其硫氢基促进过氧化氢产生并抑制前列环素合成，造成细胞生物化学改变，进而导致细胞内氧自由基产生增多，使细胞内尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）水平大幅度下降，DNA链剪切改变造成细胞DNA合成能力和细胞活力下降。采用过氧化氢酶或部分氧自由基清除剂能阻止或减轻内皮细胞损伤[9,10]。另有学者[11]研究发现，内皮细胞产生的内皮衍生松弛因子（ERDF）具有抵抗HCY毒性的效应，认为只有当ERDF产生不足时，HCY的毒性作用才得以增强。HCY除造成内皮细胞损伤外，还使多种内皮细胞功能出现紊乱[12]，包括Ⅻ、Ⅴ因子活化凝血调节蛋白和蛋白C活化抑制、内皮细胞屏障功能障碍、细胞组织因子活性升高、细胞组织纤溶酶原活化因子结合位点减少、vW因子处理和分泌抑制及硫酸肝素表达抑制等，从而引起血液凝血和纤溶系统功能紊乱，导致静脉血栓形成等改变。

最近的研究发现，HCY在抑制或损伤内皮细胞功能的同时可刺激平滑肌细胞增殖[13]。此外，HCY可促进平滑肌细胞胶原的产生和聚集[14]。由于HCY上述效应的参与，导致血管损伤而出现类似动脉粥样硬化性病理改变。

慢性肾功能不全（CRF）高HCY血症可见于CRF的各个阶段和接受各种方法治疗的患者。众多研究表明，血浆HCY在CRF早期阶段就可升高，随着肾功能的进一步恶化，其升高亦越明显。目前，CRF及肾移植后患者的高HCY状态被认为是此类患者产生闭塞血管病变的一个独立危险因素[15～17]。这一看法得到众多临床研究的支持。其中，Bostom[18]的研究表明，CRF终末期患者高HCY血症出现的机会是正常人的33倍，而常见的心血管疾病危险因素如高血压、糖尿病、总胆固醇水平等在此类患者中出现的机率仅为正常人的1.9～15倍，因此，HCY是CRF患者闭塞性血管疾患最为常见的危险因素。Chauveau等[19]分别研究了尿毒症和肾移植后患者，发现其中有闭塞性心血管病史者其血浆HCY水平显著高于无心血管病史者。

CRF时出现高HCY血症的机制仍不清楚。Bostom等[21]进行正常大鼠肾脏代谢HCY的研究时发现，血液每流经肾脏1次，其所含HCY有20％被清除，而同时在尿中检出的HCY极少，据此结果，他们认为肾脏主要通过摄取参与HCY的代谢。CRF时肾脏部分结构和功能丧失可能是产生高HCY血症的主要原因。有少数研究表明，肾外组织处理HCY的能力及途径改变也可能造成CRF时的高HCY血症。CRF患者补充氨基酸治疗时，可出现血中蛋氨酸水平增高，由于高浓度的蛋氨酸可抑制参与HCY再甲基化酶的活性，因而可造成HCY在血液中堆积。另外，尿毒症时肝脏蛋氨酸腺苷转化酶水平升高，可致使S腺苷蛋氨酸水平升高进而形成HCY，与此同时，参与HCY转化的胱硫醚合成酶和胱硫醚酶活性未受影响，这些酶活性间的差异导致了CRF大鼠血浆HCY水平的升高。此外，丝氨酸是HCY代谢途径的必需底物，其水平变化亦可影响HCY的水平。正常肾脏可以合成相当数量的丝氨酸，肾脏功能受损后，丝氨酸水平下降，从而可能使HCY的代谢受到抑制，导致水平升高[18]。但是，Bostom[18]研究透析治疗的终末期肾衰患者，发现尽管这些患者丝氨酸水平降低，但补充治疗后，随着丝氨酸水平升高，并未出现相应的HCY水平下降。这一结果可能与补充丝氨酸时间短，观察患者数量少有一定关系。

对接受血液透析治疗患者的研究发现，这些患者无论采用何种透析方式，均有高HCY血症。血液透析可使血浆中HCY水平下降30％左右，造成这种现象的原因可能是由于大多数HCY在血浆中是与白蛋白结合形式存在。血液透析仅可使部分游离的HCY被清除，因此，尽管透析可以在一定程度上降低血浆HCY水平，但难以使其恢复正常[15,19]。参与HCY代谢的维生素B6、B12及叶酸可使其水平出现不同程度的下降。因此，有学者[20]主张，采用这些无明显副作用的药物降低患者血浆HCY水平，有利于降低心血管疾病的发生率。这些药物短期使用时未发现明显的副反应，但长期应用的情况则有待观察。

截至目前为止，单纯对于肾功能正常的肾脏病患者、尤其是肾小球疾病患者血浆HCY的测定尚无报道。有研究[15]以肾功能正常的肾脏病患者作为对照组进行CRF患者血浆HCY研究测定的结果表明，这些患者并无血浆HCY水平升高。另Hultberg[22]测定4例肾病综合征患者血浆HCY的结果显示，血浆总HCY水平不升高，仅游离部分高于正常，认为造成游离部分升高的原因可能是肾病综合征时白蛋白代谢速度加快，游离部分未能充分结合所致，这一结果的意义尚不明确。

其他 维生素B12、叶酸缺乏患者的血浆HCY水平升高，通过测定血浆HCY水平，能够进行上述物质缺乏的诊断并监控治疗情况[4]。另外，在淋巴细胞白血病及银屑病患者，也存在血浆HCY水平升高，这一变化可能与细胞自身的异常增殖和代谢有关，但其产生的作用及后果仍不明确。