张盼，王学红，马臻棋

(1.青海大学，青海 西宁810000；2.青海大学附属医院消化内科，青海 西宁 810000)

0 引言

近年来，由于我国人口老龄化加速，消化道肿瘤发病率及死亡率逐渐增长，一经发现多处于中晚期，预后较差，给社会经济发展带来很大负担[1]，因此早期诊断与治疗极为重要。亚甲基四氢叶酸还原酶(MTHFR)是叶酸代谢过程中的关键酶，其单核苷酸多态性(SNPs)可能是癌症的潜在生物学标志，对不同肿瘤有相关易感性，因MTHFR 基因的多态性，当某一位点基因发生突变时，导致MTHFR 活性下降，结果致使缺乏叶酸和S-腺苷蛋氨酸(SAM)。这种缺乏会导致DNA 甲基化不足和基因不稳定，并最终导致癌症。本文通过分析相关文献，对MTHFR 在胃癌中的研究进展及可能的发生机制作一综述，以期为胃癌的早期诊断、治疗及预后提供思路。

1 MTHFR 结构与功能

1.1 MTHFR 基因调节

在人体细胞中，MTHFR 蛋白由位于染色体1p36.3 上的MTHFR 基因编码。MTHFR 具有多种基因多态性，最初被描述有12 个外显子，在MTHFR 基因中具有多个启动子和多聚腺苷酸化的几个位点[2]。MTHFR 能编码不同变体，最常见的形式是656 个氨基酸的蛋白质，MTHFR 由结合5，10-亚甲基四氢叶酸的N 末端催化结构域和与S 结合的C 末端调节域组成S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl methionine,SAM),MTHFR催化5- 甲基四氢叶酸不可逆还原为5,10- 亚甲基四氢叶酸，并在一碳代谢中产生甲基起关键作用并参与表观遗传调控,MTHFR 活性的调节受到SAM 在C 端调节域的严格控制，也受到富含丝氨酸的N 端延伸区上多个磷酸化位点的调节。磷酸化导致MTHFR 活性下调和SAM 变构抑制的上调，磷酸化通过改变酶的活性和非活性状态的平衡来影响MTHFR 的变构调节，有利于SAM 优先结合的非活性状态.MTHFR 的活性形式可能会影响5-甲基四氢叶酸的生成，后者是体内叶酸的活性形式，继而蛋氨酸水平的增加和相关甲基被驱动。

1.2 MTHFR 生理功能

MTHFR 多位点磷酸化的生理功能推测为在高甲硫氨酸条件下，本构的多位磷酸化可确保SAM 最大限度地抑制MTHFR，因此，一碳单元可保留用于嘌呤和dTMP 合成等关键过程。在低甲硫氨酸条件下，MTHFR 被去磷酸化并变得更具活性，因此更多的一碳单元被转移以生产甲硫氨酸和SAM。另外，在对同型半胱氨酸处理过的细胞的结果表明MTHFR 可以被去磷酸化和去抑制，从而为同型半胱氨酸的再甲基化提供5 甲基四氢叶酸(5-CH3-THF)。高浓度的同型半胱氨酸具有毒性，可能引发心血管疾病。因此，MTHFR的去磷酸化和去抑制作用也可能代表细胞缓解高半胱氨酸血症的反应[3]。

2 MTHFR 参与胃癌发生的早期事件

胃癌(Gastric cancer，GC)在全球癌症中发病率和死亡率位居第二，早期诊断率、根治性切除率和5 年生存率低，目前其确切病因尚不清楚[4]。几乎三分之二的胃癌病例和死亡发生在欠发达地区[5]。在中国，幽门螺杆菌感染是胃癌的公认原因，但是各种遗传因素的变异也影响胃癌的易感性[6]。MTHFR 是叶酸代谢的关键酶，它催化5,10-亚甲基四氢叶酸转变为5-甲基四氢叶酸，这是叶酸的主要循环形式，叶酸参与DNA 修复及DNA 甲基化。DNA 损伤和DNA 甲基化是人体细胞恶变的关键因素，叶酸代谢异常可诱导DNA 甲基化发生变异，导致DNA 修复系统效率低下，DNA 去甲基化等其他原因导致的低甲基化均可引起DNA 基因组不稳定。DNA 局部高甲基化也可引起染色体结构的改变，促进杂合缺失或者等位基因的缺失[7]。叶酸在DNA 修复中起重要作用，并参与DNA 甲基化。5-甲基四氢叶酸是高半胱氨酸甲基化为蛋氨酸的甲基供体，蛋氨酸是S-腺苷蛋氨酸(SAM)的前身。SAM是DNA 甲基化的直接甲基供体[8]。由于亚甲基四氢叶酸还原酶基因多态性，当某一位点基因发生突变时，如rs1801133处C 到T 的突变以及rs1801131 处A 到C 的突变会降低MTHFR 酶的活性[8]，并导致缺乏叶酸和SAM。这种缺乏会导致DNA 甲基化不足和基因不稳定，并最终导致癌症[9]。

叶酸是水果和蔬菜的重要成分，可以赋予抗癌作用。叶酸的重要生物学功能是提供细胞内甲基化反应和从头合成脱氧核苷三磷酸合成所需的甲基；因此，叶酸缺乏被认为是通过破坏DNA 甲基化和合成以及破坏DNA 修复而致癌的[10]。然而，叶酸需要由包括MTHFR 在内的几种酶催化的代谢转化，该酶不可逆地将5、10-亚甲基四氢叶酸转化为5-甲基四氢叶酸。MTHFR 基因是高度多态的，其中两个最常见的变异位于核苷酸677(C →T)和1298(A →T)。这两个位点的变异引起酶活性降低和热不稳定性，高度微卫星不稳定性(MSI-H)胃癌常表现为DNA 甲基化异常，与叶酸和甲基基团代谢有关的MTHFR 基因多态性变体可能与MSI-H 胃癌的发生有关[7]。Xia 等[11]研究分析表明，MTHFR 677TT 和CT 基因型携带者发生胃癌的风险更高；此外，在MTHFR 677T 等位基因携带者中也发现了胃癌风险升高。众所周知，作为MTHFR 677T 携带者的个体的MTHFR 活性降低[12]，并且MTHFR C677T 变异基因型的低酶活性与DNA 甲基化不足有关，这可能导致基因组不稳定，从而影响癌基因或肿瘤抑制因子的表达，继而导致胃恶性肿瘤[13,14]。除此之外，MTHFR 活性低可能会阻止甲基与从头开始dTMP 合成，这是DNA 合成的限速步骤，通往甲基化途径[15]。有人提出，叶酸摄入可以调节与MTHFR多态性有关的癌症风险[16]。当叶酸摄入足够时，携带变异的MTHFR 基因型的个体可能具有降低的风险，因为在这些条件下，尽管仍能确保提供足够的甲基供体，但通过由于MTHFR活性降低，通过将甲基转移至核苷酸合成，从而在循环的细胞内途径中保护叶酸。但是，当叶酸摄入量较低时，变异的MTHFR 基因型携带者的DNA 甲基化以及DNA 合成和修复都可能受到损害，进而导致致癌风险增加[15]。

幽门螺杆菌感染是胃癌的重要病因之一，已有研究表明[17]幽门螺杆菌感染影响人胃粘膜甲基化的诱导，提示异常的DNA 甲基化是胃癌早期发生的主要事件之一。在肿瘤发生中，相关研究结果发现，幽门螺杆菌感染与MTHFR C677T 多态性对胃癌风险的影响存在显著的相互作用，这表明幽门螺杆菌感染胃粘膜可能导致特定基因的转录失活，并可能增加DNA 损伤、突变或染色体不稳定性。其研究结果提示MTHFR 677TT 和高叶酸摄入对胃癌的保护作用，并且MTHFR C677T 基因型的作用可能因幽门螺杆菌感染、叶酸消耗和不同的肿瘤部位而不同。胃癌似乎是基因与环境相互作用的结果，需要更大样本量的进一步研究来证实这种疾病与环境和基因的关系。

叶酸和MTHFR 都可能影响人类癌症的发展。Chen[18]等在中国人群中进行了一项基于人群的病例对照研究，以探讨叶酸摄入量和MTHFR 基因多态性在胃癌中的潜在作用，以及它们与幽门螺杆菌感染和肿瘤位置的相互作用，吸烟和饮酒并没有改变MTHFR C677T 多态性与胃癌风险之间的关系。相比之下，幽门螺杆菌感染和叶酸摄入均与MTHFR C677T基因多态性有显著的相互作用：未感染幽门螺杆菌的个体在MTHFR 677TT 基因型时发生胃癌的风险较低。叶酸在合成DNA 合成、复制和修复所需的核苷酸以及DNA 甲基化反应中介导1-碳部分的转移，这些过程可能在致癌过程中发挥关键作用[19,20]。大量摄入富含叶酸的食物更有可能预防某些癌症的发生。有研究表明叶酸摄入对胃癌风险增加的保护作用在以前的流行病学研究中也观察到在MTHFR 677TT 基因型的个体中，叶酸摄入量的增加可以大大降低癌症的风险。

遗传因素在致癌和癌症发展中起着至关重要的作用。虽然胃癌经历高度复杂的工艺，例如：废除基因表达，异常细胞增殖，凋亡，分化性，增强的存活，免疫监视的逸出，和转移[21,22]，基因表达或功能的废除引起遗传变化，即缺失，扩增和突变是驱使正常胃细胞进入癌细胞的主要力量。MTHFR 1298A＞ C 和677C＞ T 的 多 态 性 会 降 低MTHFR 的 酶 促 活性，从而导致5,10-MTHF 的量增加[23]。5,10-MTHF，TS 和MTHFR 的底物，与TS 和FU 相互作用形成三级复合物，这可能会增强5-FU 的功能。5-FU 是最常见的化疗药物，用于治疗包括GC 在内的多种癌症。Zhao 等[24]研究表明，MTHFR 1298A＞ C 和MTRR 66A＞ G 多态性与GC 患者的生存率有关，MTHFR 单核苷酸多态性(SNPs)可能是癌症的潜在生物标志物[25]。这表明这些多态性可能是有用的生物标记物，可以更准确地评估中国人的胃癌预后。此外，MTHFR677TT 基因型与多种癌症的保护作用相关，包括乳腺癌和结直肠癌[26,27]。在不同的研究中观察到的MTHFR C677T 多态性对胃癌风险影响的差异可能是由于人群背景、样本量或环境因素和其他因素，强烈需要进一步证实此处观察到的差异效应。

3 MTHFR 与晚期胃癌

在既往的相关研究中有关MTHFR 参与胃癌晚期浸润转移机制研究甚少，但是有报道表明[28]晚期胃癌治疗中使用最广泛的药物是氟尿嘧啶，氟尿嘧啶转化为5-氟-dUMP，与胸苷酸合酶(TYMS)和5-10-亚甲基四氢叶酸形成三元复合物，该三元复合物的形成导致TYMS 的持续抑制和DNA 的进一步合成，这被认为是氟尿嘧啶抗肿瘤作用的主要机制[28]。因抗肿瘤活性取决于与叶酸代谢的相互作用，可以说叶酸代谢是氟尿嘧啶抗肿瘤作用的重要途径，有研究表明，叶酸摄入量的增加与晚期胃癌更好的生存有关系，尽管这种关系的原因目前尚不清楚，但表明了摄入足够的叶酸对于氟尿嘧啶发挥其抗肿瘤的作用可能很重要。叶酸摄入量过高的患者其细胞毒性也会更高，这表明叶酸摄入不仅在癌细胞中而且在正常组织中都增加了细胞毒性。MTHFR677TT 基因型与胃癌的临床结局密切相关。MTHFR677C/T 导致丙氨酸被缬氨酸替代，从而诱导酶的热不稳定变体活性降低[29]。由于MTHFR活性降低可能会导致5-10 亚甲基四氢叶酸的积累，而增多的5-10-亚甲基四氢叶酸可能会产生更紧密的三元复合物从而提高氟尿嘧啶的抗肿瘤功效，在这项研究中，不仅在TT 型中有更好的生存率，而且细胞毒性相对较高，这可能支持TT 型细胞毒性的增加。另外，MTHFR 基因和叶酸之间并没有发现相互作用，MTHFR677TT 和叶酸的摄入可以互补地增加5-氟-dUMP 的水平，因此增加氟尿嘧啶的作用[30]。

4 总结

综上所述，胃癌的发生发展是一个及其复杂的过程，MTHFR 参与胃癌的发生、发展，由于临床上对胃癌的诊断仍存在漏诊的情况，目前胃镜检查及其黏膜活检是诊断胃癌的重要手段，而组织黏膜中MTHFR 的检测有望成为检测早期胃癌的生物学物质，为胃癌的早期诊断和新的治疗提供一种可能性，以及更准确地评估我国的胃癌预后，但目前具体的发生机制尚不明确，因此，需要大样本，多层次的研究，找到更加充分的支持依据。