摘要
背景
高同型半胱氨酸血症被认为是认知障碍的独立危险因素。
目的
研究帕金森病患者中同型半胱氨酸水平与认知障碍之间的相关性。
方法
我们进行了一项包括246名帕金森病患者的病例对照研究，其中32名存在认知障碍。测量了外周血中的同型半胱氨酸、叶酸和维生素B12水平。应用多变量逻辑回归分析确定帕金森病患者有无认知障碍之间的同型半胱氨酸水平差异。进行了荟萃分析以阐明同型半胱氨酸水平在帕金森病认知衰退中的作用。对参与同型半胱氨酸代谢的5个基因中的多态性进行了基因分型，包括MTHFR rs1801133和rs1801131、COMT rs4680、MTRR rs1801394和TCN2 rs1801198。
结果
我们的病例对照研究表明，在调整可能的混杂因素（如左旋多巴等效日剂量）后，同型半胱氨酸水平与帕金森病的认知障碍相关。荟萃分析结果进一步支持了同型半胱氨酸水平与帕金森病认知功能之间的正相关关系。我们发现MTHFR rs1801133 TT基因型导致帕金森病患者同型半胱氨酸水平升高，而MTHFR rs1801131 CC基因型导致叶酸水平升高。然而，所研究的多态性与帕金森病的认知障碍无关。
结论
同型半胱氨酸水平升高是帕金森病认知衰退的危险因素。然而，未发现同型半胱氨酸代谢相关基因的多态性与帕金森病认知障碍之间存在关联。需要在不同种族群体中进行大规模研究，以最终评估MTHFR与帕金森病认知障碍之间的关系。
引言
帕金森病(PD)是一种进行性神经退行性疾病，包括运动、认知、行为和自主神经特征。越来越多的证据表明，氧化应激参与了PD的病理生理学、疾病进展和认知障碍的发展。
近年来，多项研究表明，近30%的PD患者血浆同型半胱氨酸(Hcy)水平升高。Hcy是一种通过蛋氨酸脱甲基化产生的氨基酸。人体产生的Hcy主要通过以下途径消除：(1)再甲基化，Hcy在维生素B2和B12作为辅因子的情况下再甲基化为蛋氨酸；(2)转硫作用，Hcy首先转化为胱硫醚（以维生素B6为辅因子）以代谢为半胱氨酸和α-酮丁酸，最终从体内排出；(3)释放到细胞外液。血浆Hcy水平升高可能是由于参与Hcy代谢的酶编码基因的遗传变异导致代谢受损。MTHFR（亚甲基四氢叶酸还原酶）、MTRR（蛋氨酸合成酶还原酶）、COMT（儿茶酚-O-甲基转移酶）和TCN2（转钴胺素II）基因中的多种功能多态性已被证明影响Hcy代谢。
参与蛋氨酸代谢的酶依赖于B族维生素：维生素B12、维生素B6和叶酸。叶酸和维生素B12缺乏会导致海马CA1神经元萎缩和认知过程受损，并伴随Hcy升高。有证据表明，Hcy水平升高与认知功能下降相关。Sampedro等人描述了较高Hcy水平与额叶皮层变薄以及额叶和颞枕区域皮层内扩散增加之间的关联。这些区域观察到的微结构改变又与认知表现相关。然而，关于PD中Hcy水平和认知障碍的文献结果不一。一些研究报告称，高同型半胱氨酸血症的PD患者认知能力受损，而其他研究则发现PD中Hcy水平与认知障碍之间没有关系。文献中的差异可能归因于样本量、认知测试的全面性或个体间遗传变异性。
因此，本研究旨在调查Hcy水平升高是否与PD中的认知障碍相关。我们首先通过病例对照研究调查了有无认知障碍的PD患者之间的Hcy水平差异。随后，我们进行了荟萃分析，以阐明Hcy水平在PD认知衰退中的作用。然后，我们分析了MTHFR、MTRR、COMT和TCN2基因中的单核苷酸多态性(SNPs)是否与高同型半胱氨酸血症相关，并导致PD中的认知功能障碍。
材料与方法
参与者和研究设计
我们从西班牙塞维利亚Hospital Universitario Virgen del Rocio运动障碍诊所纳入了246名根据运动障碍学会(MDS)PD临床诊断标准诊断的PD患者。
所有受试者均接受了运动障碍专家的医学评估。PD患者在"开启"运动状态和良好的多巴胺能反应下进行评估。PD中认知障碍的诊断根据MDS临床诊断标准确定。使用神经心理学评估结果和标准量表评分（认知障碍的临界值）评估整体认知功能，如Mattis痴呆评定量表（≤139）、帕金森病认知评定量表（≤81）、简易精神状态检查(MMSE)（≤24）、蒙特利尔认知评估（≤26）、帕金森病结局量表-认知（≤22）和帕金森病痴呆短筛查量表（≤11），作为筛查工具。因此，我们通过长期回顾医疗记录，确定了符合轻度认知障碍或痴呆诊断标准的PD患者。所有伴有认知障碍的PD患者均进行了脑磁共振成像以及生化分析，以排除认知障碍的非变性/代谢原因。此外，所有参与者均接受了排除标准的检查，这些标准可能影响血液提取时的Hcy水平或任何其他相关神经系统疾病。
在外周血中测量Hcy、叶酸和维生素B12水平。该研究经当地伦理委员会批准，符合《赫尔辛基宣言》，并在血液抽取前获得所有参与者的书面同意。
遗传学
根据既定方案，使用标准或自动化方法从外周血样本中分离基因组DNA（Roche Diagnostics, Indianapolis, IN, USA的哺乳动物血液DNA分离试剂盒；MagNA Pure LC, Roche Diagnostics, Indianapolis, IN, USA）。使用NanoDrop2000分光光度计(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)确定DNA定量。
对所有参与者进行rs1801133和rs1801131 (MTHFR)、rs4680 (COMT)、rs1801394 (MTRR)和rs1801198 (TCN2)的基因分型。使用Taqman SNP基因分型分析(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)在LightCycler480-II (Roche Applied Science, Penzberg, Germany)上进行基因分型。
统计分析
所有分析均使用R v4.0.4统计软件和PLINK软件v1.07进行。使用Shapiro-Wilk检验检查人口统计学和临床变量的正态性。使用独立t检验或Kruskal-Wallis检验进行均值比较。卡方检验用于评估二元结果变量。为检验PD中认知障碍与Hcy水平之间的关联，使用多变量逻辑回归分析控制年龄、性别、左旋多巴等效日剂量(LEDD)、疾病持续时间、叶酸和维生素B12水平。所有统计检验的显著性水平设定为0.05。
使用多变量线性逻辑回归模型评估PD中多态性与Hcy水平之间的关联，调整性别、年龄、LEDD、叶酸和维生素B12水平。此外，使用多元线性回归模型评估这些SNPs与PD中叶酸和维生素B12水平的关联，调整性别和年龄。我们还使用逻辑回归分析评估PD中这些SNPs与认知障碍的关联，调整性别、年龄、LEDD、疾病持续时间、叶酸和维生素B12水平。所有结果均使用Bonferroni校正方法进行多重检验校正。设定Hardy-Weinberg平衡检验的P<0.01和次要等位基因频率为1%作为质量控制。
荟萃分析
我们根据系统评价和荟萃分析首选报告项目(PRISMA)声明进行此项荟萃分析。荟萃分析方法的详细信息可在补充材料中找到。
结果
观察性病例对照研究
在应用纳入和排除标准后，共纳入246名PD患者。表1显示了研究参与者的 demographics 和临床数据。与无认知衰退的PD患者相比，有认知障碍的PD患者表现出显著更高的Hcy水平（21.8 ± 7.9 vs. 17.5 ± 6.3 μmol/L，P = 0.040）。我们还观察到，有认知障碍的PD患者年龄较大，疾病 onset 年龄较早，并且比无认知衰退的PD患者病程更长。此外，根据LEDD，有认知障碍的PD患者的左旋多巴需求量更高。
荟萃分析
在应用纳入和排除标准后，选择了12篇文章进行此荟萃分析。连同我们的研究，共纳入13个Hcy水平平均差异，包括568名有认知障碍的PD患者和1241名无认知衰退的PD患者（表S1）。
图1显示了每个单独研究的标准化平均差异(SMD)和合并效应大小(ES)。有认知障碍的PD患者与无认知衰退的PD患者相比，Hcy水平更高（SMD = 0.67；95% CI 0.42-0.92，χ212 = 40.54，I2 = 70.4%，P < 0.001）。
检测到显著的发表偏倚风险，这由漏斗图中的不对称性证明，并通过Egger检验确认（P = 0.023）。敏感性分析显示Chen等人的研究对总体异质性有重大影响，但对合并ES影响很小，而Martinez-Horta等人的研究对合并ES的影响最大。在"逐一剔除"分析中，排除Chen等人的研究后，合并ES和异质性均降低（SMD = 0.59，95% CI 0.38-0.79，I2 = 59%）。
进行了亚组分析以探索这种异质性。该分析基于研究设计，显示这种潜在调节因子对合并ES没有影响（χ21 = 2.58，P = 0.110）。使用元回归评估了潜在连续调节因子（出版年份、年龄、研究样本中男性百分比、叶酸和维生素B12水平）对合并ES的影响。此分析未产生潜在调节因子与合并ES之间的显著关联（表S2）。
遗传因素对生化参数的影响
我们调查了选定的多态性是否与PD中的Hcy水平相关，发现MTHFR rs1801133 TT基因型与PD中Hcy水平升高相关，经过多重检验校正后（TT vs. CC：β = 3.79；95% CI 1.76-5.82；校正P = 0.026）（表2）。此外，我们评估了这些多态性是否影响维生素B12水平。在这方面，没有变异在调整性别和年龄后与维生素B12水平显著相关。关于叶酸水平，MTHFR rs1801131 CC基因型在多重检验校正后被发现显著相关（CC vs. AA：β = 3.03；95% CI 1.38-4.69；校正P = 0.031）。
有无认知障碍的PD患者比较
在多重检验校正后，没有一个SNPs与PD中的认知障碍显著相关（表3）。
讨论
近几十年来，PD中的认知衰退已成为越来越多研究的主题。在我们的病例对照研究中，有认知障碍的PD患者与无认知障碍的PD患者相比，Hcy水平升高。我们的荟萃分析结果支持Hcy水平与PD认知功能之间的正相关关系。此外，我们证明MTHFR rs1801133 TT基因型导致PD患者Hcy水平升高，而MTHFR rs1801131 CC基因型导致叶酸浓度水平升高。然而，所研究的SNPs与PD中的认知障碍无关。
大量临床数据支持高同型半胱氨酸血症作为认知障碍风险因素的作用。Hcy可以通过氧化应激损伤、DNA损伤和改变NMDA受体表达直接对神经元产生毒性作用，导致钙稳态、线粒体功能、神经元自噬和凋亡失调。此外，Hcy可导致血管内皮功能损伤并改变血脑屏障通透性，导致脑小血管疾病。一些研究发现，在高Hcy条件下内皮炎症促进了血管损伤，进而导致认知障碍。
我们在有认知障碍的PD患者队列中发现的Hcy水平升高与文献报道的数据一致。然而，一些相对较少的研究未能证明这种关系。一项西班牙队列研究发现Hcy血浆水平与PD中的认知障碍和痴呆之间没有关联。与我们研究的差异可能由用于评估认知状态的筛查测试解释。Rodriguez-Oroz等人使用MMSE评估认知功能，但也使用Blessed痴呆评定量表，该量表未包含在我们用于诊断认知障碍的认知评估电池中。Annanmaki等人在一项包含40名PD患者的队列研究中发现Hcy水平与神经心理学表现之间没有相关性。此外，Camicioli等人在一项包含51名PD患者的加拿大人群中显示Hcy与整体认知测量不相关。值得注意的是，未能发现关系的研究涉及相对较小的样本量（N = 40和N = 51），这可以解释与我们研究的不一致。
进行的荟萃分析证实，有认知障碍的PD患者的Hcy水平更高。这项荟萃分析的结果可以指导未来观察性研究以及临床前和临床研究的效力分析和样本量估计。一个主要限制是无法澄清所有纳入研究之间观察到的实质性异质性。考虑到一些分析的研究报告的PD特异性特征较少，我们无法评估可能导致观察到的异质性的其他因素。某些生活方式因素，如饮食习惯和体育锻炼，可能影响同型半胱氨酸代谢。因此，未来研究应解决这些因素对观察到的异质性的贡献。
在高同型半胱氨酸血症的遗传原因中，MTHFR基因参与Hcy和蛋氨酸的代谢以及甲基化过程。尽管已为该基因描述了多种多态性，但由于其功能影响，rs1801133变异是最常被研究的。几项研究已经解决了MTHFR rs1801133变异与PD患者Hcy水平升高之间的关联。我们的观察与Bialecka等人的研究一致，其中MTHFR rs1801133变异是PD患者Hcy水平的遗传决定因素。另一方面，我们还证明了MTHFR rs1801131变异对PD患者叶酸水平的影响。据我们所知，这是第一项将MTHFR rs1801131与PD中叶酸水平联系起来的研究。
相对较少的研究调查了参与Hcy代谢的遗传因素与PD患者认知功能障碍之间的关联。迄今为止，尚未显示PD认知障碍与MTHFR C677T、MTHFR A1298C、TCN2 G776C、SLC19A1 G80A、COMT G472A、MTR A2756G和CBS 844ins68多态性之间存在显著关联。与这些结果一致，我们未能发现多态性与PD认知障碍之间的关系。
有趣的是，一项病例对照研究显示，Health in Men Study队列中的男性中，具有MTHFR C677T TT基因型的男性比具有CC基因型的男性认知障碍风险高出46%。此外，最近的一项荟萃分析表明，MTHFR C677T多态性在亚洲人群的阿尔茨海默病中起作用，但在高加索人群中不起作用。因此，进一步研究MTHFR C677T变异在更大规模PD人群中的作用，以及在不同种族背景的人群中，以评估MTHFR变异在不同种族群体之间是否存在显著差异，将是有趣的。
本研究有一些局限性。首先，在随访期间没有使用相同的标准化认知量表评估认知障碍。然而，用于评估认知表现的所有量表都是国际公认的，并且成功区分了有无认知障碍的PD患者。此外，我们没有在健康对照人群中评估认知表现，这可能是一个重要限制，因为我们无法阐明Hcy对PD认知的影响是否可能与健康对照人群以不同的方式相互作用。另一个限制是我们病例对照研究的样本量，但荟萃分析结果加强了病例对照研究中描述的关联。
总之，我们的病例对照研究表明，Hcy水平升高与PD中的认知衰退相关。我们的荟萃分析结果进一步支持了Hcy水平与PD认知功能之间的正相关关系。未发现参与Hcy代谢的基因多态性与PD患者认知障碍之间存在关联。需要在不同种族群体中进行大规模研究，以最终确定MTHFR与PD认知障碍之间的关系。
【全文结束】
