同型半胱氨酸

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同型半胱氨酸为一种含硫氨基酸,是蛋氨酸代谢过程中的重要中间产物。

目录

简介

血浆同型半胱氨酸(又称高半胱氨酸,homocysteine, Hcy)是蛋氨酸代谢过程中的中间产物。同型半胱氨酸于1932年由DeVgneaud发现,其结构式为 HSCH2(NH2)CO2H。血浆中存在氧化型和还原型HCY两种形式,氧化型含二硫基,包括同型胱氨酸胱氨酸;还原型含硫基,包括同型半胱氨酸及半胱氨酸。正常机体存在少量同型半胱氨酸,还原型仅占 2%。

Hcy 在细胞内代谢途径有三条:(1)Hcy在蛋氨酸合成酶(Methioninesynthase,MS)及辅酶维生素B12参与下,与5-甲基四氢叶酸合成蛋氨酸和四氢叶酸,而5-甲基四氢叶酸是在亚甲基四氢叶酸还原酶(Methylenetetrahydrofolate reductase , MTHFR)

催化下还原而来;(2)Hcy在胱硫醚-β-合成酶(Cystathionineβ–Synthase,CBS)及辅酶

生素B6参与下,与丝氨酸缩合成胱硫醚,胱硫醚进一步断裂成胱氨酸和α-酮丁酸;(3)Hcy

在细胞内形成后排出至血浆参加循环。  

构成

Hcy合成和代谢途径及其相关的酶系统、叶酸维生素B12和维生素B6的缺乏、MTHFR、甲硫

氨酸合成酶(MS)、CBS的缺陷都可引起高同型半胱氨酸血症。由于维生素B12是蛋氨酸合成酶

的辅酶,叶酸是体内甲基的供体,当两者缺乏时可导致MTHFR及CBS活性的降低,阻碍蛋氨

酸的再生成,从而造成了Hcy在体内的蓄积。血清叶酸和维生素B12水平与血浆Hcy水平呈负相

关关系,叶酸和维生素B12的水平越低,血浆Hcy水平越高。Hcy合成和代谢途径及其相关的酶

系统缺陷、营养缺乏(叶酸、维生素B12和维生素B6)都可引起高同型半胱氨酸血症。除营

养、遗传因素外,年龄、种族、生活习惯(吸烟、饮酒、咖啡、高蛋氨酸饮食等)、地区、药

物(氨甲喋呤、卡马西平苯妥英钠等)和其他疾病(如慢性肾功能不全)等因素均会影响血

浆Hcy的水平。故当前认为在高同型半胱氨酸血症的形成机制中,有两个十分重要的方面:一

是营养因素,即代谢辅助因子维生素B6、维生素B12和(或)叶酸的缺乏;另一个是遗传因

素,如MTHFR、CBS的基因突变使酶活性降低等,均可导致Hcy在体内蓄积。就与脑卒中的关

系而言,前一因素在目前可能更为直接、更为重要。血浆Hcy水平随年龄增加而上升,且男性

Hcy水平明显高于女性,45岁以上者升高的尤为明显。绝经前女性的Hcy浓度通常比男性低

20%,绝经后则升至同龄男性的水平。但也有调查发现,血浆Hcy水平与性别并无明显关系  

转化的主要途径

有两种途径  

甲基化过程

即通过叶酸循环途径,有甲基四氢叶酸作为甲基供体,VitB12作为辅因子,在蛋氨酸合成酶的催化下形成L-蛋氨酸。叶酸循环中的限速酶为5,10-甲基四氢叶酸还原酶。  

转硫过程

由VitB6依赖的胱硫醚β合成酶催化完成,代谢产物进入三羧酸循环或由尿排出。

自 20世纪60年代初在尿中首次被发现以来,同型半胱氨酸被认为与多种先天性代谢缺陷疾病有关,如胱硫醚β合成酶缺乏造成高同型半胱氨酸尿症。近年来发现甲基四氢叶酸还原酶基因突变后形成的热不稳定型表型与同型半胱氨酸水平升高相关联,这一基因有可能作为同型半胱氨酸血症遗传学检查的主要基因型。  

HCY实验室检测方法

最早检测同型半胱氨酸是氨基酸分析法,Ueland等测定血清中同型半胱氨酸,后经改良,目前常用方法包括以下几种。  

同位素

由Refsum等[3]1985年建立的方法。该方法通过14C标记的腺苷与HCY缩合后,经色谱分离,液体闪烁计数放射强度来测HCY浓度。该方法灵敏度高,特异性强,但操作繁琐且有放射污染,未能推广使用。  

色谱法

1987年Stabler[3]首先报道了气相色谱―――质谱法测定同型半胱氨酸。该法可同时测定半胱氨酸、蛋氨酸、胱硫醚和甲基甘氨酸等多种物质。虽然灵敏度、特异性好,但仪器价格昂贵而不能推广。高效液相色谱法(HPLC)是目前比较成熟且推广使用的方法,不足之处是样品处理、层析条件、样品检测及定量的诸多变异,使其难以标准化。 Fiskertrand[4]等首先于1993年用全自动高效液相色谱法对血浆和尿液的HCY和硫醇物进行测定。HPLC根据衍生方式(柱前或柱后衍生)、检测方法(荧光、电化学)可分为多种方法。应用HPLC准确测定同型半胱氨酸需要优良的设备、高超的技术经验和应用HPLC方法适当的时间,另外选择和制备内部质控也相当重要。  

免疫学

该法应用特异性的抗S-腺苷同型半胱氨酸单克隆技术,采用荧光偏振法或免疫法测定HCY。美国雅培公司采用全自动荧光偏振免疫技术[5],用AXSYM仪器检测HCY,反应原理为:正常人血浆中HCY约1%以还原型存在,70%与白蛋白结合,30%形成小分子二硫化物。血浆标本在含二硫苏糖醇预处理液作用下,HCY、混合的二硫化物及蛋白结合型等均被还原成游离HCY形式(tHCY):tHCY在S-腺苷-L-同型半胱氨酸(SAH)水解酶和过量腺苷存在下,被转换成SAH;预稀释的SAH混合物、抗-SAH单克隆抗体及标记的荧光S-腺苷-L-半胱氨酸示踪物一同孵育,仪器自动检测偏振光的改变,即可测出标本总HCY水平。此方法快捷、操作简单、自动化程度高,可减少人为误差,具有良好的准确度与精密度,适合大多数临床实验室应用。  

同型半胱氨酸测定的临床应用

心脑血管疾病

Welch等认为同型半胱氨酸与低密度脂蛋白反应经吞噬细胞吞噬,细胞“破碎”沉积于血管壁,通过一系列反应并有副产物氧化放出,损伤血管壁后,平滑肌细胞分裂修补造成“疤痕”。Dr.McDonnel指出同型半胱氨酸改变凝血因子水平,造成血小板聚集在血管壁的粥样硬化处等等。临床上,在跟踪5年近1500个高同型半胱氨酸的男性中发现,排除其他因素后,其心脏病的几率增加3倍[7]。每增加5μmol/L同型半胱氨酸浓度与胆固醇升高0.5mmol/L一样,对冠状动脉疾病发生具有相同的危险性,中年男性局部缺血心脏疾病机会增加1/3。许多研究表明高同型半胱氨酸血症与颈动脉粥样硬化相关,随着颈动脉硬化、狭窄的加重,血清同型半胱氨酸水平随之升高,且男性的水平高于女性,这可能与雌激素对同型半胱氨酸代谢的影响以及男性肌肉容量比女性大有关[9]。在评价和预测颈动脉粥样硬化程度时,血清同型半胱氨酸水平测定敏感性及可信度均高于其他血脂检查项目。  

Alzheimer 老年痴呆

(AD)自1907年描述AD来,有关其病理和病因还不清楚。AD患者脑脊液中VitB12浓度较其他类型的痴呆患者低,Jooston等研究发现AD患者的HCY水平和甲基丙二酸(VitB12减乏的标志)较非痴呆患者高。高同型半胱氨酸血症可能是继ApoE4之后的另一个增加血管疾病和AD 危险性的生物因子。  

叶酸缺乏患者

叶酸缺陷血浆同型半胱氨酸在叶酸缺乏患者中明显增高。HCY是甲硫氨酸代谢的中间产物,其形成必须有β-胱硫醚合成酶和 N5,N10-亚甲基四氢叶酸还原酶以及维生素辅助因子(叶酸、VitB12、VitB6)的作用。因此,影响血浆同型半胱氨酸水平最主要的因素是遗传性 β-胱硫醚合成酶和N5,N10-亚甲基四氢叶酸还原酶的基因突变和叶酸、VitB12、VitB6缺乏。血浆同型半胱氨酸浓度和血浆叶酸浓度呈负相关,血浆同型半胱氨酸检测对叶酸缺陷的指导作用可以弥补常用实验项目的不足。Semen等[10]提出同型半胱氨酸>14μmol/L时,应该用叶酸、 VitB12、VitB6治疗。许多学者认为提高叶酸、VitBl2、VitB6的浓度,在较短时间内就可有效地使同型半胱氨酸水平降低。  

动脉粥样硬化

脂代谢的影响同型半胱氨酸在血浆中能自我氧化,形成半胱氨酸混合二硫物,其与LDL发生聚集,产生活性氧(包括超氧化物过氧化物等),促进泡沫细胞形成;与此同时活性氧,尤其是过氧化氢自由基一起促进LDL氧化,促进血管平滑肌细胞增殖和引起血管内皮细胞损伤,最终导致动脉粥样硬化[11]。

近年来的研究表明,同型半胱氨酸除与血管疾病有关外,还与神经管畸形先兆子痫帕金森病胎儿生长缓慢、慢性肾功能衰竭等多种疾病及某些药物、肿瘤的影响有关。  

研究结论

综上所述,同型半胱氨酸作为独立的心血管风险指标已被广泛接受,是高血脂、吸烟、糖尿病之外的又一危险因子。尽管许多有关高同型半胱氨酸血症的生物化学基础有待明确,其检测与各种疾病的关系和治疗检测将需进一步探讨,虽然使用叶酸、VitB12、VitB6后可降低其体内浓度,但并非用于治疗。目前,血浆同型半胱氨酸的测定主要采用HPLC方法,由于时间和价格因素,仅在大医院或检验中心应用。随着临床发展的需要,荧光偏振免疫法测定同型半胱氨酸将迅速发展起来,AXSYM全自动免疫分析仪配套使用的同型半胱氨酸试剂已经通过美国FDA认可,同型半胱氨酸的测定对预防和治疗心血管疾病有重要的临床意义。