N(5,10)-亚甲基四氢叶酸还原酶活性缺乏导致的同型半胱氨酸尿症

亚甲基四氢叶酸还原酶缺乏症
甲基四氢叶酸还原酶缺乏症

此条目中代表的其他实体：

MTHFR 缺乏症，包括耐热型

亚甲基四氢叶酸还原酶缺乏引起的高胱氨酸尿症是由染色体1p36上的MTHFR基因（607093）纯合或复合杂合突变引起的。

▼ 说明

亚甲基四氢叶酸还原酶缺乏症是叶酸代谢的常见先天性缺陷。表型范围从严重的神经功能恶化和早期死亡到无症状的成年人。在经典形式中，热稳定性和热不稳定酶变体均已被鉴定（Rosenblatt et al., 1992）。

▼ 临床特征

Freeman 等人（1972）研究了一名 15 岁轻度智障黑人女性，该女性有 2 年进行性退缩、幻觉、妄想和对心理治疗无反应的紧张症病史。发现同型半胱氨酸尿症，但血浆蛋氨酸不升高。服用吡哆醇和叶酸后，精神病症状逐渐消失。一位姐妹也有同样的化学检查结果，但没有任何症状。肝脏和成纤维细胞中的胱硫醚合成酶和甲基化同型半胱氨酸的酶正常。亚甲基四氢叶酸还原酶（合成N（5）-甲基四氢叶酸的酶）显示出减少。Mudd等人（1972）报道了弗里曼病例中酶学研究的初步结果。

Shih等（1972）描述了一名16岁男孩的病例，该男孩出现近端肌肉无力、摇摇晃晃的步态和上肢的剧烈运动。叶酸减少高胱氨酸尿症。黄素腺嘌呤二核苷酸对弗里曼的病例没有作用，但却减少了同型半胱氨酸尿症。因此，Shih等人（1972）研究的患者可能患有等位基因疾病。

Narisawa等（1977）描述了2例同型半胱氨酸尿症，与之前报道的4例不同，进展至死亡发生在1年内。临床特征包括呼吸暂停、癫痫发作和昏迷。他们认为这是这种疾病的一种婴儿形式。

Visy et al.（1991）在 6 名同胞中发现 3 名同胞因 MTHFR 缺乏而患有同型半胱氨酸血症和同型半胱氨酸尿症。这三人均因成年后（分别在 23 岁、24 岁和 20 岁时）严重复发性血栓性中风而就医。3人均患有轻度智力低下，智商在80多岁。其中两名同胞在临床发病后一年内死亡。

Haworth等（1993）报道了两兄弟患有MTHFR缺乏症的病例。一名 37 岁的兄弟仍然没有出现症状。弟弟15岁时出现四肢无力、动作不协调、感觉异常、记忆力减退；二十岁出头时，他就只能坐在轮椅上。两人均患有同型半胱氨酸尿症、同型半胱氨酸血症和血浆蛋氨酸水平低。在两名患者培养的皮肤成纤维细胞中，MTHFR 活性均低于对照值的 10%，且加热后残留酶活性显着降低。父母的酶活性处于中等水平，父亲（患有不明原因的截瘫和同型半胱氨酸血症）的还原酶也是不耐热的，而母亲则没有。通过口服叶酸和βine治疗，生化异常有所改善，但并未完全纠正。

Cappuccio et al.（2014）报道了 2 名同胞和一名表亲患有 MTHFR 缺乏症，表现为早期婴儿癫痫性脑病。新生儿期均表现出吸吮不良、张力减退、小头畸形和嗜睡。受影响最严重的患者在 1 个月大时出现顽固性癫痫发作，并在 7 个月大时死亡。脑部 MRI 显示脑萎缩，额叶基底区有异常的脑沟和回旋模式。另外 2 名儿童分别在 10 个月和 18 个月大时出现与高度心律失常相关的顽固性癫痫发作。癫痫发作一开始很难控制，但通过托吡酯治疗后，两名患者的癫痫发作最终都消失了。两人都有不同程度的发育迟缓。18 个月大时癫痫发作的患者 5 岁时即可孤立行走，但无法说话，而另一名儿童则表现出严重的精神运动性发育迟缓，2 岁时无法坐立。两名患者的脑部影像均显示弥漫性白斑物质高信号、小脑和脑干发育不全以及胼胝体变薄。实验室研究显示血浆同型半胱氨酸增加和蛋氨酸减少，这与 MTHFR 缺乏一致，遗传分析发现 MTHFR 基因中存在复合杂合突变。亚叶酸和β因治疗仅使肌张力略有改善。Cappuccio et al.（2014）注意到这些具有相同基因型的患者的表型变异，并提出MTHFR缺乏症的神经毒性可能会因同型半胱氨酸衍生的代谢物而增强，尽管它也可能是多因素的。

耐热变体

Kang等人（1991）发现了一种MTHFR缺乏症，其特征是没有神经系统异常，酶活性约为正常值的50%，并且在特定的热失活条件下MTHFR酶具有独特的热稳定性。对 10 个家族的研究结果与不耐热性状的常染色体隐性遗传一致。热灭活后剩余活性百分比与淋巴细胞中确定的特定酶活性的关系图将受影响的个体与未受影响的个体分开。Frosst等人（1995）在MTHFR基因的677位核苷酸（607093.0003）处发现了一个C-T取代，它将丙氨酸转化为缬氨酸残基，并负责合成不耐热形式的MTHFR。

Kang等（1991）得出结论，不耐热的MTHFR与冠心病的发生呈正相关。在 17% 的心脏病患者和仅 5% 的对照组中发现了不耐热的 MTHFR。不耐热 MTHFR 患者临床冠状动脉疾病的平均发病年龄为 57.3 岁；耐热 MTHFR 患者的平均总血浆同型半胱氨酸浓度为 13.19，与正常平均值 8.50 nmol/ml 有显着差异。Engbersen等人（1995）在对照受试者和患有轻度高同型半胱氨酸血症或正常同型半胱氨酸血症的血管患者中研究了MTHFR的热稳定性。他们得出的结论是，28% 患有过早血管疾病的高同型半胱氨酸血症患者的同型半胱氨酸代谢异常可能归因于不耐热的 MTHFR。

Adams等人（1996）研究了532名受试者（310名心肌梗塞患者和222名基于人群的对照），发现病例和对照之间的MTHFR基因型分布（p = 0.57）或等位基因频率（p = 0.68）没有差异。他们得出的结论是，MTHFR 的不耐热变体不是心肌梗塞的主要危险因素，并且不太可能解释所报告的高同型半胱氨酸血症与冠状动脉疾病之间的很大一部分关联。

在16个具有不耐热MTHFR缺陷的专性杂合子中，Kang等人（1991）发现4个受试者的淋巴细胞提取物中MTHFR比活性低于正常平均值的25%。这 4 名受试者的生化特征与不耐热 MTHFR 的纯合子不同，其比活性约为正常平均值的 50%，也与严重 MTHFR 缺乏的杂合子不同，其中该酶是热稳定的，比活性约为正常平均值的 50%。正常平均值的%。Kang等（1991）提出，这4个受试者代表MTHFR基因重度突变等位基因和耐热突变等位基因的遗传复合物。尽管叶酸和维生素 B12 水平正常，但具有这种遗传复合体质的受试者似乎更容易发生中间型高同型半胱氨酸血症。尽管如此，由这种复合杂合性引起的高同型半胱氨酸血症可以通过口服叶酸治疗来纠正。

▼ 生化特征

Jakubowski等（2008）发现，由于MTHFR缺乏或CBS缺乏而导致同型半胱氨酸尿症的患者（236200）血浆中N-同型半胱氨酸（Hcy）相关蛋白水平升高，包括促血栓形成的N-Hcy纤维蛋白原（见134820）。N-Hcy 蛋白是有害的，因为它们有助于血栓形成和免疫激活。作者认为，N-Hcy-纤维蛋白原水平升高可以解释这些个体对血栓形成的易感性增加。

▼ 诊断

产前诊断

Christensen和Brandt（1985）产前诊断出MTHFR缺乏症。

▼ 临床管理

Strauss等人（2007）在4年的时间里收集了5名MTHFR 1129C-T突变（607093.0011）纯合的阿米什儿童的临床和生化数据。4名年龄最大的患者在诊断前就已出现不可逆的脑损伤。最小的孩子在新生儿时就被诊断出并开始接受βine治疗，3岁时身体健康。在所有受影响的儿童中，βine 治疗增加了血浆 S-腺苷甲硫氨酸，改善了组织甲基转移酶活性标记，并导致计算出的大脑甲硫氨酸摄取量增加了 3 倍。βine治疗不能使血浆总同型半胱氨酸正常化，也不能纠正脑部5-甲基四氢叶酸缺乏症。他们得出的结论是，当脑组织的 5-甲基四氢叶酸含量较低时，足以增加大脑蛋氨酸摄取的膳食β氨酸可以补偿受损的脑蛋氨酸循环。为了有效支持大脑快速生长的代谢需求，Strauss et al.（2007）建议应在生命早期开始大剂量的βine。

Christensen 和 Brandt（1985）在产前诊断出 MTHFR 缺乏症的患者从新生儿开始就接受β胺、叶酸和钴胺素治疗，据报道在 21 岁时身体和神经系统健康（Skovby，2007）。

▼ 分子遗传学

Goyette等人（1994）通过对MTHFR缺陷患者的RNA进行RT-PCR，然后进行单链构象多态性（SSCP）分析，鉴定出MTHFR基因中的3个取代：2个错义突变（在酶和残基中保守的残基中）细菌）和1个无义突变。在重症早发患者中发现无义突变（607093.0001）和1个错义突变（thr至met）；第二个错义突变（arg to gln; 607093.0002）在 2 名患有不耐热酶和迟发性神经系统疾病的患者中被鉴定出。Goyette et al.（1995）描述了 7 个额外的突变。

Frosst等人（1995）在MTHFR基因的第677位核苷酸（607093.0003）处发现了一个C-T取代，该取代将丙氨酸转化为缬氨酸残基，并负责该疾病的热不稳定形式的合成。

Goyette等人（1996）报道了另外5个突变导致严重的MTHFR缺陷。他们还报告了 22 名 MTHFR 缺乏症患者的酶热稳定性分析结果。22 名患者中有 6 名 MTHFR 基因有 4 个突变——2 个罕见突变导致严重缺陷，2 个突变为与酶热稳定性相关的常见 ala-to val 突变。

Rozen（1996）列出了在严重 MTHFR 缺乏病例中发现的 9 个点突变。

Sibani等人（2000）指出，在MTHR缺陷患者中已报道了18种罕见突变。此外，还发现2个众所周知的多态性会导致轻度酶缺乏。他们报告了 6 个新突变，使总数达到 24 个。他们表示，22 名患者中的每一位都是 2 个孤立突变的复合杂合子。

▼ 基因型/表型相关性

冠状动脉疾病

Morita 等人（1997）研究了 362 名经血管造影证实患有冠状动脉疾病的日本男性患者和 778 名对照者。他们报告说，677C-T等位基因（607093.0003）在疾病组中的频率明显更高。然而，Van Bockxmeer 等人（1997）在对 555 名患有血管造影记录的冠状动脉疾病的西澳大利亚白人和 143 名无关对照的研究中并没有发现这种关系。Schwartz 等人（1997）研究了 69 名非西班牙裔白人女性心肌梗死幸存者和 338 名对照者的 MTHFR 677C-T 多态性等位基因频率。他们发现两组等位基因的分布相似。

神经管缺陷

Papapetrou et al.（1996）对荷兰、爱尔兰和美国人群的3项研究进行了跟踪，发现677C-T纯合性突变在患有神经管缺陷（NTD；NTD；参见 601634）与对照人群相比。他们将 199 名正常对照中 677T 纯合子的频率与 41 名英国 NTD 病例及其父母（36 名母亲，26 名父亲）的频率进行了比较。数据显示没有证据表明 677T 等位基因与 NTD 的发生之间存在关联。Papapetrou等人（1996）评论说，研究结果之间的差异可能涉及MTHFR耐热等位基因频率的人群差异。Papapetrou等人（1996）主张使用“家族内”遗传学研究来测试等位基因关联并提供匹配对照，这种研究不受等位基因频率的群体差异的影响。Ou等人（1996）研究了41个受NTD影响的胎儿的成纤维细胞培养物，并将其677C-T等位基因的基因型与109个对照进行比较，发现该等位基因与NTD风险增加7.2倍相关。van der Put 等人（1997）的一项荟萃分析似乎证实了 677C-T 突变是神经管缺陷的遗传风险因素。另一方面，Mornet et al.（1997）发现产前诊断的神经管缺陷病例中677C-T突变的分布与对照组相同，并得出结论，不能将其视为神经管缺陷的遗传危险因素。

唇裂/腭裂

Martinelli等（2001）对64例伴有或不伴有腭裂（CL/P）的唇裂患者及其父母进行了677C-T MTHFR突变的调查。使用传递不平衡检验未发现连锁不平衡。然而，与对照组相比，CL/P 患者的母亲的突变频率更高。与正常CC基因型相比，具有CT或TT基因型的母亲的比值比分别为2.75（95% CI 1.30至5.57）和2.51（1.00至6.14）。作者认为这项研究表明了母体而不是胚胎基因型的影响。

癌症

Skibola等人（1999）对成人急性白血病进行了一项基于人群的病例对照研究，以评估MTHFR677（607093.0003）和/或MTHFR1298（607093.0004）变异等位基因携带者可能对白血病具有保护优势的可能性。该假说基于以下事实：DNA 合成中将 dUMP 甲基化为 dTMP 的供体 5,10-亚甲基四氢叶酸（mmethylTHF）被 MTHFR 催化还原为甲硫氨酸合成的主要甲基供体 5-甲基四氢叶酸（methylTHF）。。MTHFR酶活性的降低以甲基THF池为代价增加了亚甲基THF池。DNA 合成途径中亚甲基THF 的可用性增强，可减少尿嘧啶错误掺入 DNA，否则可能会导致尿嘧啶切除修复过程中双链断裂。先前的研究表明，叶酸水平充足且 MTHFR677 突变纯合的个体，结直肠癌的发病率较低。由于结直肠癌和白血病源自快速增殖的组织，这些组织可能对 DNA 合成有最大的需求，因此它们可能会受到叶酸代谢命运的类似影响。Skibola等人（1999）发现71例急性淋巴细胞白血病（ALL）病例中677TT基因型低于114例对照，使ALL风险降低4.3倍。他们观察到，具有 MTHFR 1298AC 多态性的个体患 ALL 的风险降低了 3 倍，而具有 MTHFR 1298CC 变异等位基因的个体患 ALL 的风险降低了 14 倍。在急性髓系白血病（AML）中，237例病例和377例对照之间MTHFR677和-1298基因型频率没有观察到显着差异。研究结果表明，叶酸不足可能在 ALL 的发展中发挥关键作用，但在 AML 的发展中则不然。

Wiemels 等人（2001）报道了 MTHFR 多态性在 3 个儿童白血病亚组中的关联：伴有 MLL（159555）重排的婴儿淋巴细胞或成髓细胞白血病以及与 TEL-AML1 融合或超二倍体核型的儿童淋巴细胞白血病。他们对 253 名儿童白血病患者和 200 名健康新生儿对照进行了 MTHFR 多态性 677C-T 和 1298A-C 的基因分型。与对照相比，677C-T 携带者与 MLL 易位白血病存在显着相关性（调整后的比值比，0.36；95% CI，0.15-0.85）。对于1298A-C等位基因，这种保护作用并不明显（比值比，1.14）。相反，核苷酸1298处的CC纯合子和核苷酸677处的TT纯合子在超二倍体白血病中显示出保护作用。这两种多态性与 TEL-AML1 白血病均无明显关联。

Goyette 和 Rozen（2000）提出的证据表明，677C-T 多态性影响 MTHFR 基因其他部位突变引起的同型半胱氨酸尿症的严重程度。具体来说，与 Val 等位基因组合的突变与更大的临床严重性相关，并且通过对细菌表达系统中的双突变构建体的研究，他们证明，当与 Val 等位基因顺式存在时，一些突变表现出酶活性进一步降低。

Yamada等（2001）研究了携带2种常见多态性677C-T（A222V）和1298A-C（E429A）中的一种或另一种或两种的MTHFR的功能特性。通过使用杆状病毒表达系统，重组人 MTHFR 得以高水平表达，并以适合生化表征的数量纯化至均质。E429A 蛋白具有与野生型酶无法区分的生化特性。然而，A222V 蛋白在稀释时解离成单体并失去其黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）辅因子的倾向增强；在甲基四氢叶酸或腺苷甲硫氨酸存在下，所产生的活性损失会减慢。Scott（2001）指出，Yamada et al.（2001）使用的方法可能有助于确定疾病中其他特定多态性的重要性。Scott（2001）指出van der Put等（1998）得出的结论是A222V和E429A杂合的组合会导致神经管缺陷的额外风险。Yamada 等人（2001）的生化研究表明，当两种氨基酸都发生改变时，没有相加效应，这表明双变体增加风险的说法需要重新评估。

自然流产

Zetterberg et al.（2002）检查了80个妊娠第6周至第20周自然流产的胎儿组织样本中677C-T和1298A-C的分布，并与125名健康献血者（病例和对照均来自克里特岛）进行比较。，希腊）。80 个自然流产胚胎中只有 1 个具有野生型组合基因型 677CC/1298AA，而 125 个对照胚胎中有 19 个具有野生型组合基因型 677CC/1298AA（p = 0.001）。当比较流产和对照中至少 1 个 MTHFR 突变的发生率时，自然流产的显着比值比为 14.2（95% CI，1.78-113）（p = 0.001）。Zetterberg等（2002）从数据中得出结论，当叶酸需求量较高时，1个或多个MTHFR突变等位基因的影响可能是有害的，并强调围孕期补充叶酸的潜在保护作用。

▼ 动物模型

为了研究MTHFR缺陷的体内发病机制，Chen等人（2001）培育了Mthfr基因敲除小鼠。杂合子和纯合子敲除小鼠的血浆总同型半胱氨酸水平分别比野生型同窝小鼠高1.6倍和10倍。杂合子和纯合子敲除均显着降低了 S-腺苷甲硫氨酸水平，或显着提高了 S-腺苷同型半胱氨酸水平，或两者兼而有之，并伴有整体 DNA 低甲基化。杂合子基因敲除小鼠表现正常，而纯合子小鼠体型较小，并表现出小脑病理学发育迟缓。在老年杂合子和纯合子中观察到主动脉近端部分异常脂质沉积，暗示这些小鼠中高同型半胱氨酸血症（603174）的动脉粥样硬化效应。