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葉酸利用能力遺傳檢測

一、 概述:

近年來,不育不孕與新生兒出生缺陷發生率呈逐年上升趨勢,引起了醫療及政府相關部門的高度重視。中國疾病預防控制中心婦幼保健中心于2007年先后三次向全國婦幼保健院發出關于開展“婦幼保健遺傳檢測服務項目”的函,特別強調:“隨著人類基因組計劃和國際人類基因組單體型圖計劃的完成,在發達國家基因檢測技術也逐漸成為健康醫療體系中的一部分,并已證明能有效降低個人患病風險,同時節約醫療開支”。同時指出:“為了提升婦幼保健服務的技術含量,將最新的預防檢測技術及時應用于婦幼保健服務。”首期推出了以“孕期葉酸需求遺傳檢測”為代表的15項“婦幼保健遺傳檢測服務項目”。衛生部于2009年6月發出了關于《增補葉酸預防神經管缺陷項目管理方案》的通知,進一步加大了預防新生兒出生缺陷宣傳和管理力度,對各級衛生部門提出了具體要求。

葉酸缺乏是導致新生兒出生缺陷的主要原因。導致機體缺乏葉酸有兩個方面的原因:一是葉酸攝入量不足,二是由于遺傳(基因)缺陷導致機體對葉酸的利用能力低下(葉酸代謝通路障礙)。

科學研究證明,通過基因檢測技術手段,對人體MTHFR基因及MTRR基因做檢測,可以及早發現不同個體對葉酸的吸收利用水平,從而篩查出容易引起葉酸缺乏的高危人群,實現個性化增補葉酸(因人而異地確切給出葉酸補充計劃和補充量),從而增強葉酸補充依從性,同時加強產前檢查,以降低新生兒出生缺陷風險。

而現實生活中,有超過50%的女性是在無意中受孕的。當知道受孕后,增補葉酸的關鍵期往往已滯后了2-3個月,不利于胎兒神經管缺陷的有效預防。從另一方面,,葉酸增補不應僅僅局限在女性,男性補充葉酸有著同等重要的意義。科學研究證明,男性體內缺乏葉酸,會導致精子質量降低,精液中精子攜帶的染色體數量異常,引起新生兒出生缺陷。機體葉酸水平低下,也是引起不育不孕、自發性流產的重要原因之一。因此,新婚夫婦準備懷孕前,至少應該做一項“孕期葉酸需求(女性)”及“高同型半胱氨酸血癥(男性)”的基因檢測,這樣更有利于優孕。

二、 項目背景及意義:

中國是世界上出生缺陷的高發國家之一,每年的出生缺陷兒數量約占全世界的20%。中國政府批準,從2005年開始,每年9月12日是我國“預防出生缺陷日”。據中國疾病預防控制中心統計資料顯示,我國是新生兒出生缺陷的高發國家,每年有80萬—120萬名出生缺陷兒,平均每30秒就有一名缺陷兒出生。其中,除20%—30%患兒經早期診斷和治療可以獲得較好生活質量外,30%—40%患兒在出生后死亡,約40%將成為終身殘疾。這意味著每年將有40萬家庭被卷入終生痛苦的漩渦中。

國家計生委副主任江帆說:“我國每年出生缺陷患兒的治療費用高達數百億元,維持最基本生活費用高達數百億元,給國家造成的間接費用約數千億元”。更為引人關注的是,盡管國家花費巨大投入積極采取預防措施,但近年來全國出生缺陷率有增無減,上升趨勢十分明顯。

中國優生科學協會副會長、北京大學人口研究所所長鄭曉瑛介紹,我國常見的出生缺陷有神經管畸形、先天性心臟病、唇腭裂、尿道下裂等。出生缺陷的發生原因十分復雜,有些還不為人類所認識,但主要是遺傳因素、環境因素或二者的共同作用。鄭曉瑛進一步指出:“我國是全球神經管畸形高發國家,最常見的就是脊柱裂兒和無腦兒,原因是母體葉酸缺乏。中國育齡婦女體內葉酸缺乏較普遍,每3個育齡婦女就有一人缺乏葉酸。”

葉酸屬B族維生素,是合成核酸所必須的元素,是細胞生長和組織修復所必需的物質,更是胚胎發育過程中不可缺少的營養素。近年來大量研究已經證實,葉酸缺乏是導致出生缺陷的主要原因。葉酸的臨床功能除了預防胎兒神經管缺陷外,還能降低孕婦妊娠高血壓、自發性流產和胎兒宮內發育遲緩、早產以及新生兒低出生體重等發病率。

科學研究發現,葉酸利用能力受遺傳結構(基因)影響,如果與葉酸代謝相關的酶活性偏低(即相關基因功能異常),這一人群如按常量(400微克/天)補充葉酸,機體葉酸水平也會不足。遺傳體質的差異導致了機體對葉酸利用能力的差異,因此,葉酸增補應因人而異,增補過多或過少都不利于胎兒健康和孕婦健康。隨著生命科學技術的發展,葉酸利用能力基因檢測與風險評估于2008年即已被中國疾病預防控制中心婦幼保健中心列為臨床應用指南(參見《婦幼保健醫療臨床遺傳檢測項目資料匯編》第六卷臨床應用指南之二十一《葉酸利用能力》)。這一嶄新的生命科學技術成果近兩年來已在國內部分婦幼保健院(四川省內如德陽市婦幼保健院)取得較大成效,為個體化(差異化)增補葉酸、預防新生兒出生缺陷提供了更高水平的科學手段和臨床依據。

但是,在婦幼保健院的應用中發現一個普遍存在的問題,即50%以上的孕婦是在無意中懷孕的,增補葉酸的時間往往滯后至少2~3個月(懷孕前三個月即應開始增補葉酸),錯過了補充葉酸的關鍵時期,不利于預防胎兒神經管缺陷。因此,應該提倡葉酸增補從新婚開始(在發達國家,新婚期即開始了葉酸的增補)。

男性增補葉酸對優生有著同等重要的意義。科學研究進一步表明,葉酸攝入不足,男性機體葉酸水平偏低,主要會導致兩方面的不良后果:一是精子密度低、活性下降、勃起功能減弱,二是精液中攜帶的染色體數量異常(過多或過少,即精子中出現“非整倍體”),引起唐氏綜合癥或流產。

綜上所述,通過最先進的科學手段檢測每對新婚夫婦對葉酸的利用能力,不僅可以實現個性化增補葉酸,還可以增強新婚夫婦增補葉酸的意識和依從性,從而更有效地降低新生兒出生缺陷風險。

三、 葉酸代謝相關基因介紹:

科學研究證實并且機理研究清楚的與甲基類維生素(葉酸及維生素B12)代謝密切相關的基因是MTHFR和MTRR。5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)、甲硫氨酸合成酶還原酶(MTRR)等基因變異引起的相應的酶活性降低可阻抑同型半胱氨酸轉化為甲硫氨酸,導致低葉酸血癥和高同型半胱氨酸血癥,從而增加新生兒出生缺陷風險或自發性流產等風險。

1、MTHFR基因

1.1 基因簡介

MTHFR全稱5,10-methylenetetrahydrofolatereductase(5,10-亞甲基四氫葉酸還原酶),位于一號染色體lp36.3位置。MTHFE全長19.3kb,mRNA全長7105bp,共有外顯子12個,編碼共有657個氨基酸編碼子的蛋白。

1.2 基因分子生物學功能

亞甲基四氫葉酸還原酶催化5,10-亞甲基四氫葉酸轉換成5-甲基四氫葉酸鹽,使之能為同型半胱氨酸提供甲基甲硫氨酸。該酶是人體葉酸代謝中的一個十分重要的酶。

1.3 基因與疾病

葉酸及其代謝中間產物在機體生理生化反應中具有重要作用,一旦機體發生葉酸缺陷或者葉酸代謝酶的缺陷,就會導致細胞周期不正常,DNA、蛋白質甲基化反應異常、DNA堿基無法正常合成等多種生化反應異常,從而直接或間接地導致新生兒或胎兒神經管缺陷以及成年人的癌癥、心血管疾病的發生。

2、MTRR基因

2.1 基因簡介

MTRR全稱5-methyltetrahydrofolate-homocysteinemethyltransferase reductase,編碼甲硫氨酸合成酶還原酶,位于5p15.3-p15.2。MTRR基因全長32021 kb,mRNA全長3274bp,共有15個外顯子,編碼具有726個氨基酸的蛋白質。

2.2基因分子生物學功能

甲硫氨酸是蛋白質合成和一碳代謝的必須氨基酸,它的合成是由甲硫氨酸合酶(MTR編碼)催化的,而甲硫氨酸合酶因為輔助因子維生素B12被氧化而最終失活。MTRR編碼的甲硫氨酸合成酶還原酶能夠通過還原型甲基化作用重新生成具有功能活性的甲硫氨酸合酶。

甲硫氨酸合成酶還原酶是具有電子轉移作用的鐵氧化還原蛋白-NADP(+)還原酶(ferredoxin-NADP(+)reductase,FNR)家族成員。

MTRR突變是造成葉酸/甲基維生素缺乏癥的主要病因。主要突變型有122M(A66G)、S175L、其它一些片段插入缺失和點突變。其中A66G是最主要和研究最多的突變。

2.3 基因與疾病

MTRR突變是造成葉酸/甲基維生素缺乏癥的主要病因,也是同型半胱氨酸、葉酸代謝異常的主要原因之一。而同型半胱氨酸、葉酸代謝與許多疾病(Down綜合癥-先天愚型、神經管疾病、心血管疾病等)相關,因此MTRR突變被認為是這些疾病的高風險因素。


3、葉酸利用能力遺傳檢測項目涉及的基因及位點

葉酸利用能力遺傳(基因)檢測是生命科學研究成果的轉化應用。葉酸利用能力遺傳檢測項目涉及的基因及位點如下表所示:

基因

位點

基因型

基因型在中國人群中
分別所占比例

MTHFR

C677T

CC(正常);CT(正常);TT(風險)

22%;50%;28%

MTHFR

A1298C

AA(正常);AC(正常);CC(風險)

66%;31%;4%

MTRR

A66G

AA(正常);AG(風險);GG(風險)

58%;36%;6%

4、風險分級

零級

一級

二級

三級

四級

五級

六級

七級

未發現風險

低度風險

中度風險

高度風險

風險分級:依據各基因(位點)功能、純和、雜合及其出現頻率。

綜上所述,對MTHFR基因、MTRR基因及其相關位點的檢測,可以直接發現被檢測者葉酸代謝方面的遺傳缺陷(即葉酸的利用能力),從而根據風險高低(相關代謝酶的活性程度)建議更準確的補充劑量。如由中國疾病預防控制中心婦幼保健中心組織的孕期葉酸利用能力檢測所提供的增補參考量:

檢測結果

孕前3個月

孕早期(0–12周)

孕中/后期(13-40周)

未發現風險

400微克/天

400微克/天

注意食物補充,可不需要額外增補

低度風險

400微克/天

400微克/天

400微克/天

中度風險

400微克/天

800微克/天

400微克/天

高度風險

800微克/天

800微克/天

400微克/天

男性葉酸增補方法及注意事項:

未發現風險

低度風險

中度風險

高度風險

要孩子前3個月即應注意葉酸的膳食補充即可

要孩子前3個月加強膳食葉酸補充或增補葉酸400微克/天

要孩子前3~6個月加強膳食葉酸補充并增補葉酸600微克/天

要孩子前6個月加強膳食葉酸補充并增補葉酸800微克/天

注意事項:

(1)計劃懷孕前6個月遠離煙酒,膳食營養平衡,注意適當補鋅、維生素B12等。  

2)注意生活規律,確保每日有效睡眠7~8小時,適度增加體育鍛煉。              

(3)葉酸是人體一生不可缺少的營養素,須終身注意補充,降低心腦血管病、腫瘤等發病風險。

特別提示:

對葉酸的增補劑量并非越多越好。大量研究發現,過量補充葉酸會導致以下不良后果:

1、導致體內鋅缺乏。鋅是多種酶的活化劑,因此,孕母過量補充會導致胎兒生長緩慢,出生體重過低。男性過量補充反而會導致男性精子活性降低。

2、掩蓋維生素B12缺乏。

3、增加結腸腺瘤病變風險。

4、增加女性日后乳腺癌風險。

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双色球2018081期