李娟 综述 喻明，2 审校
1.遵义医科大学附属医院神经内科，贵州 遵义 563000；
2.遂宁市中心医院神经内科，四川 遂宁 629000
缺血性卒中(ischemic stroke，IS)具有高发病率、高致死率及高致残率的特点[1]。据我国卒中流行病学调查显示，我国脑卒中患病率、发病率和死亡率分别为1 114.8/10万、246.8/10万人年和114.8/10万人年[2]。而据2017年GBD卒中负担调查报道统计，在2017年全球1 193.1万起中风事件中，IS占64.9%，原发性脑出血(PICH)占26.2%，蛛网膜下腔出血(SAH)占8.9%，且中风流行病学正在持续快速发展，导致中风负担的主要因素是IS[3]。IS负担的增加将对患者及其家庭和社会产生负面影响。因此，制定和实施更有效的初级预防战略，以减少IS患病负担及其社会影响是全球持续关注的研究热点。在IS中，约75%的IS发生在由颈内动脉供应的区域，颈动脉粥样病变被认为是IS发生及发展的重要原因，其发生及严重程度与IS密切相关[4]。临床上主要通过颈动脉彩超或头颈部CTA测量颈动脉内-中膜厚度(IMT)，以IMT＞1.0 mm作为颈动脉粥样硬化的诊断标准；
当颈动脉内膜增厚大于1.5 mm时形成颈动脉斑块，根据斑块是否容易发生脱落栓塞分为易损性斑块(低回声脂质型斑块和回声强弱不均的溃疡型混合斑块)和非易损性斑块(纤维型斑块和钙化型斑块)；
并随着颈动脉斑块不断增厚，可引起斑块形成处血管管腔狭窄及血流动力学改变，根据狭窄程度分为轻度狭窄(狭窄率＜50%)、中度狭窄(狭窄率为50%～69%)和重度狭窄(狭窄率为70%～99%)[5-6]。研究发现，与缺血性脑血管事件相关的颈动脉高危斑块(即易损性斑块)具有富脂大坏死核心(LRNC)、斑块内出血(IPH)和纤维帽破裂(FCR)等特征，高危斑块容易发生斑块破裂出血、血栓形成、脱落而造成远端颅内血管栓塞，这些被认为是缺血性脑血管事件的主要原因[7]。因此，早期诊断颈动脉斑块易损性已成为预防脑血管病的关键靶点。除颈动脉斑块构成的高风险外，多项研究探讨了颈动脉狭窄程度与IS的相关性，认为IS发生及复发风险与颈动脉狭窄程度显著相关[8]。有学者报道，对于颈动脉狭窄程度＞75%的患者，其1年内发生IS的概率约为10.5%，并随着狭窄程度的进展，其5年内发生IS的概率为30%～75%；
而对于颈动脉狭窄程度在70%～90%且合并脑缺血的患者，1年内将有26%～28%的患者发生IS[9]。临床上可通过颈动脉的狭窄程度预测IS发生风险，并根据狭窄程度采取不同的防治措施。除了常规抗血小板药物及他汀类药物的卒中二级预防外，针对具有手术指征的患者还可进一步采取颈动脉内膜切除术(CEA)或颈动脉支架植入术(CAS)，CEA/CAS后30 d内死亡或中风的风险明显降低[10]。因此，对颈动脉粥样硬化的预防或延缓其进展成为IS二级预防的主要措施。
颈动脉粥样硬化危险因素包括不可控因素(性别、年龄、遗传代谢等因素)和可控危险因素(吸烟、饮酒、高血压、糖尿病、高脂血症、高同型半胱氨酸、肥胖、高尿酸等)[11]。改变生活方式，戒烟限酒，控制血压、血糖，低盐低脂饮食等针对可控危险因素进行干预是目前颈动脉粥样硬化的主要防治措施。然而，随着精准医疗模式的提出，基因多态性的研究正逐渐成为国内外研究的热点，旨在根据基因多态性对患者实施个性化诊疗。有学者提出，MTHFR基因多态性是参与IS及颈动脉粥样硬化发生及发展的重要遗传因素，且研究结论仍存在部分争议，因此，本文就MTHFR基因多态性与IS及颈动脉粥样硬化的相关性进行概述。
MTHFR基因(N5-N10-亚甲基四氢叶酸还原酶MTHFR)位于常染色体1p36.3，主要编码N5-N10-亚甲基四氢叶酸还原酶，是叶酸及同型半胱氨酸(Homocysteine，Hcy)代谢的关键酶。研究表明，MTHFR基因具有多态性，目前已发现MTHFR基因多态位点有近20种；
其中C677T和A1298C两个多态性在临床上具有重要研究意义[12]。研究最广泛且与临床相关性最高的是C677T基因的错位突变型。此突变由位于第4外显子的第677位核苷酸上胞嘧啶(C)突变为胸腺嘧啶(T)，包括纯合突变TT基因型及杂合突变CT基因型。该位点的突变导致其对应密码子的编码产物由原来的丙氨酸替换成缬氨酸，且该突变产物处于MTHFR酶活性中心的关键位点，是MTHFR酶活性降低的最重要的突变类型[13]。研究发现，MTHFR C677T位点突变最终导致其编码产物MTHFR酶与黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)结合较弱的局部结构被扰动，从而提高了FAD的解离率，导致MTHFR酶生物活性下降而对Hcy代谢能力减低[14]。研究显示，在MTHFR C677T杂合突变(CT基因型)的人群中，MTHFR酶功能降低约为正常的65%，而在纯合突变(TT基因型)的人群中，MTHFR酶生物活性只有正常MTHFR CC基因型人群的30%[15]。MTHFR C677T基因位点的突变频率具有空间及种族差异性。据报道，T等位基因在意大利人和居住在美国加利福尼亚州的西班牙裔人群中很高，在美国黑人和撒哈拉以南非洲的一些地区很低。在美国，白人的变异率远远高于黑人，但美国黑人仍与非洲黑人存在显著差异[16]。而在中国人群中，C677T基因位点突变频率随着维度的增加呈现先上升后下降的趋势，不同地区C677T纯合突变TT基因型及杂合突变CT基因型的分布频率各不相同，但突变频率都较高[17-18]。
同型半胱氨酸(Hcy)是甲硫氨酸代谢的中间含硫产物。在正常代谢中，Hcy在维生素B12和叶酸存在下，通过MTHFR酶催化亚甲基四氢叶酸使其还原成甲基四氢叶酸，然后甲基四氢叶酸将甲基转移给Hcy后使其转变为甲硫氨酸(蛋氨酸)，进而使血液中Hcy含量保持在较低水平[19]。在血浆维生素B12和叶酸水平正常条件下，MTHFR酶在Hcy代谢过程中起主要作用，其代谢活性可直接影响Hcy血浆浓度。当MTHFR基因发生C677T位点突变时，MTHFR酶的催化活性降低，对Hcy的代谢作用减弱，此类发生该基因突变的人群血浆Hcy水平较正常个体升高[20]。例如，有研究指出，TT基因型人群的Hcy浓度高于CC基因型人群[21-22]。还有研究也发现，与未突变的CC基因型个体相比，纯合突变TT基因型个体具有更高的Hcy水平，其Hcy水平明显高于CC基因型及CT基因型，而杂合突变CT基因型个体具有轻-中度升高的Hcy水平[23-24]。
3.1 Hcy损伤血管内皮多项基础研究结果表明Hcy与内皮功能障碍有关[25-26]。在正常情况下，一氧化氮通过形成S-亚硝基-同型半胱氨酸(一种血管扩张剂)来解毒Hcy。过量的Hcy没有被一氧化氮完全中和，自动氧化成高胱氨酸，产生对内皮细胞有毒的氧自由基，如过氧化氢、羟基自由基等，直接损害血管内皮细胞。同时，高Hcy也可以通过抑制一氧化氮合酶活性，降低内皮细胞产生一氧化氮的能力来损害其维持血管张力的能力[27]。此外，高Hcy可抑制血管内皮细胞细胞色素C氧化酶的活性，降低细胞色素C氧化酶-17的表达，增加血管细胞中活性氧的水平，诱导内皮细胞凋亡。
3.2 Hcy促进血栓形成研究认为，Hcy可通过增强血小板黏附和聚集功能、改变促凝剂-抗凝剂的平衡等途径促进血栓形成[28]。(1)促进血小板聚集：高Hcy可通过多种机制增强血小板的聚集功能，且各种机制相互作用，最终共同促进血栓形成。①Hcy可抑制血小板对L-精氨酸的摄取能力，通过影响L-精氨酸/NOS/NO通路使NO合成减少，NO减少能明显激活血小板，使血小板的聚集功能增加，同时，NO减少可促进氧自由基生成增多，进一步损伤血管内皮，促进血小板的黏附和聚集[29]。②Hcy可通过多种途径诱导花生四烯酸动员，促使血栓素A2(TXA2)释放，TXA2是腺苷酸环化酶抑制剂，对血小板聚集有极强的促进作用，TXA2增加可能是血栓形成的主要因素[30]。③Hcy可促进内源性氧自由基(ROS)的生成，诱导血小板内Ca2+释放，细胞内Ca2+浓度是血小板活化过程中重要的调控因子，最终可引起血小板的活化聚集和血栓形成[31]。(2)影响促凝-抗凝系统：①研究报道，高Hcy血症可促进内皮细胞生成纤溶酶原激活物抑制物1(PTA-1)，使其影响个体的纤溶系统[32]。②Hcy还可以增加或降低血浆凝血因子的水平，干扰凝血因子的活性，进而促进血液凝聚[33-34]。
3.3 Hcy启动炎症，促进动脉粥样硬化研究表明，过量的Hcy可激活核因子-κB(NF-κB)，NF-κB是一种转录因子，调节炎症和免疫反应中各种基因的转录，从而增强促炎基因的转录[35]。此外，高Hcy可通过上调多种促炎细胞因子(如单核细胞趋化蛋白1、白细胞介素8等)并下调抗炎细胞因子(如巨噬细胞移动抑制因子)的表达，诱导机体炎症反应[36-37]。
综上，高Hcy可能通过直接损伤血管内皮细胞、促进血栓形成及增强氧化应激来影响动脉粥样硬化过程的不同阶段，并通过诱导慢性炎症加速动脉粥样硬化病变的形成[38]。
缺血性脑卒中(IS)与颈动脉粥样硬化密切相关，颈动脉粥样硬化斑块性质改变后稳定性降低，斑块破裂、脱落成为栓子，随着血液循环进入颅内血管，造成血管阻塞，导致脑梗死。因此，MTHFR基因多态性和高Hcy血症是IS发生的重要危险因素，尤其与大动脉粥样硬化型脑梗死(large-artery atherosclerosis，LAA)和小动脉闭塞型脑梗死(small-vessel occlusion，SAO)密切相关[39-40]。研究表明，具有高同型半胱氨酸血症的人群发生IS的风险较正常人群高1.71倍，降低Hcy水平可以使IS的发生风险降低62%[41-42]。此外，高Hcy水平还与IS的严重程度、预后不良及IS复发风险密切相关。研究发现，血浆高Hcy是急性IS预后的独立危险因素，高Hcy水平可进一步增加脑卒中患者预后不良的风险，提高患者的死亡率，是LAA患者死亡率的一个强有力的预测因子[43-44]。高Hcy也是IS复发的危险因素，总Hcy水平降低3 mmol/L可能与中风复发风险降低10%相关，降低高危患者Hcy血浆水平，可能对IS的再发起一定的预防作用[45]。而MTHFR酶作为血浆Hcy代谢的关键酶，也被认为与IS密切相关。一项Meta分析表明MTHFR C677T基因多态性与IS之间存在显著关联，T等位基因可能是中国人群中IS发生的危险因素[46-47]。并且研究还发现，MTHFR C677T多态性与LAA和SAO显著相关，MTHFR基因C677T CT或者TT基因型增加了LAA和SAO的发生风险[48]。目前，关于MTHFR基因多态性通过改变血浆Hcy的水平间接参与IS的发生这一结论已经得到广泛认可。
血浆高Hcy水平可通过损伤血管内皮细胞，增加血管平滑肌，促进纤维蛋白原产生，导致凝血异常和血小板聚集、血栓形成，促进慢性炎症反应等一系列病理机制，参与颈动脉粥样硬化的发生及发展过程。因此，血浆高Hcy水平被认为是颈动脉粥样硬化的独立危险因素，血清Hcy水平升高与颈动脉内中膜厚度呈正相关[49]。此外，高Hcy水平还与颈动脉粥样硬化严重程度密切相关，是颈动脉粥样硬化易损性斑块形成的重要危险因素，并进一步加重血管管腔的狭窄程度[50]。高Hcy血症通过血管收缩、纤维蛋白沉积和内皮功能障碍导致小动脉管腔狭窄，并增加颈动脉内膜微生物与低密度脂蛋白的聚集，使血管管腔进一步阻塞，导致缺血、坏死、出血和微脓肿，这些微脓肿破裂进入动脉内膜，刺激硫酸糖胺聚糖的产生，形成易损斑块，增加斑块脱落致IS的形成风险[51-52]。另外，高Hcy血症通过促进颈动脉内膜增厚，斑块形成，可进一步导致不同程度的颈动脉血管管腔的狭窄，被认为是无症状患者颈动脉狭窄的一个危险因素[53]。研究发现，Hcy血浆水平高的患者颈动脉IMT和血管官腔狭窄程度显著升高，提示高Hcy与IMT和颈动脉狭窄程度呈正相关[54]。
MTHFR基因多态性作为影响血浆Hcy水平的主要遗传因素，已经被证实其基因变异可以改变血浆Hcy浓度，间接参与动脉粥样硬化的发生及发展，与颈动脉内膜增厚、斑块易损性及狭窄程度间接呈正相关[55]。PENG等[56]在针对国内汉族人群的相关研究中指出，实验组Hcy水平及MTHFR C677T基因的突变频率较对照组明显增高，MTHFR基因突变是中国汉族人群发生颈动脉粥样硬化的危险因素之一，Hcy水平升高可能是促进颈动脉粥样硬化的机制。SUN等[57]对北京房山地区人群研究发现，在校正Hcy对颈动脉粥样硬化影响因素之后，MTHFR C677T基因多态性仍与颈动脉内膜厚度存在显著相关性，提示MTHFR基因多态性可通过除影响Hcy水平之外的机制致颈动脉粥样硬化。KAWAMOTO等[58]指出，MTHFR C677T基因中T等位基因出现的频率与颈动脉粥样硬化内膜的厚度明显相关，是动脉内膜增厚的独立危险因子。但也有研究认为，MTHFR基因C677T突变虽然可以引起Hcy升高，但与颈动脉粥样硬化并无明显相关性。例如，DODIK等[59]在其相关研究中发现，对于TT纯合突变的患者，其血浆Hcy水平正常且其颈动脉内膜厚度较正常对照组无明显差异，提示MTHFR C677T等位基因多态性与IS患者高同型半胱氨酸血症及颈动脉内膜厚度增加无关。国内研究也得出相似结论：MTHFR C677T基因多态性与颈动脉粥样硬化无相关性，T等位基因及TT基因型分布频率在脑动脉狭窄患者和健康对照组中无明显差异，在颅内外动脉狭窄组间分布也没有明显差别，MTHFR C677T基因多态性与脑动脉狭窄无关[60-61]。
综上，大部分研究表明，MTHFR基因多态性可直接通过改变血浆Hcy水平来参与颈动脉粥样硬化的发生及发展，Hcy升高时促进颈动脉粥样硬化的病理因素。而部分研究观察到即使血浆Hcy升高，两组研究对象MTHFR基因多态性分布频率及颈动脉内膜厚度仍无显著差异，这可能与影响Hcy水平的其他混杂因素相关，也可能是小样本实验而出现样本误差，导致研究结论的差异性，这就需要多中心、大样本实验研究得出更具有代表性的结论。此外，在上述部分文献中也发现，两组研究对象在控制血浆Hcy对颈动脉粥样硬化的影响后，MTHFR C677T基因多态性仍与颈动脉内膜厚度具有相关性，提示该基因突变还可通过其他机制致动脉粥样硬化。但此类研究报道仍较少，结论不具有代表性，且目前尚无相关研究阐述MTHFR基因多态性更多致动脉粥样硬化的病理学机制。因此这点可为后续科研工作者提供研究思路，促进IS及颈动脉粥样硬化病因遗传学探索，奠定早期干预颈动脉粥样硬化的理论基础，发掘更多MTHFR基因多态性的临床价值。
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