叶酸代谢在前列腺癌中的作用

1 前列腺癌的流行病学

       据统计，在美国，前列腺癌是导致男性因恶性肿瘤死亡的第二大病因。2013年大约有240,000前列腺癌新发病例和30,000名前列腺癌死亡病例。年龄对于前列腺癌是最重要的相关因素，大量临床研究显示，20岁男性前列腺癌患病率达11%，50岁男性更是超过了40%。另一方面，男性发生侵袭性前列腺癌的可能性在40岁前为1/8000，而在70岁以上则上升至1/8，其明确机制尚未完全阐明，目前认为与遗传、环境等多方面因素相关。

       在国际上，不同国家前列腺癌的发病率差异较大，北美最高，亚洲最低，凸显出遗传、环境及饮食与前列腺癌的关联。有趣的是，有报道称亚洲人食用西餐会导致患前列腺癌风险增加，提示饮食方式在前列腺癌发生中的作用。

2 饮食与前列腺癌

       大量研究调查表明营养和前列腺癌患病风险之间有明确联系。根据全美前列腺癌研究所提供的数据，膳食脂肪、奶制品和钙产品可预防前列腺癌发生，营养元素包括复合维生素、硒、维生素E、番茄红素、叶酸等。叶酸虽然被列为保护性因素，但饮食中强化叶酸补充可能增加前列腺癌的患病风险。这一结论主要来源于一个叶酸预防结直肠腺瘤的安慰剂对照随机试验的结果：643人随机分配服用1mg叶酸制剂或者安慰剂。平均随访期为7年。10年期前列腺癌患病率叶酸组为9.7% （95% 可信区间 CI 6.5-14.5），而安慰剂对照组为3.3% （95% CI 1.7-6.4），年龄调整风险比率HR为2.63%（95% CI 1.23 -5.65）。安慰剂组的男性未发现叶酸摄入量（HR 0.65, 95% CI 0.35-1.2）、血浆叶酸基线水平（HR 0.42, CI 0.17-1.04）与患前列腺癌风险的确切关系。这些有趣的发现提示我们需要进一步研究叶酸代谢在前列腺癌中的作用。

3 叶酸、叶酸相关物以及生物致癌作用

       天然叶酸是一种水溶性维生素B，以各种聚合形式存在于水果、蔬菜和动物肝脏中，易被氧化。人工合成叶酸较为稳定，生物利用度更高，因此用于膳食补充和强化饮食。

       叶酸具有维持基因组正常甲基化的功能，主要与S-腺苷甲硫氨酸的合成有关。S-腺苷甲硫氨酸是细胞内各种甲基化反应的通用供体，它最主要的合成途径是通过同型半胱氨酸接受5-甲基四氢叶酸的甲基基团生成甲硫氨酸，甲硫氨酸在腺苷转移酶的作用下转变成S-腺苷甲硫氨酸。因此，一旦叶酸缺乏将造成甲基来源不足而影响核酸的甲基化。当补充叶酸后，DNA甲基化和上述原癌基因的表达逐渐恢复正常。动物研究表明，补充叶酸起到的保护作用在发生癌变之前有明显效果，但肿瘤细胞增殖开始后叶酸消耗可以抑制肿瘤的发展和扩散。这些发现与叶酸保护作用是不冲突的，叶酸维护和监管表观遗传，却增强细胞有害转化后的增殖。

       虽然前列腺癌细胞不如其他肿瘤细胞分裂迅速，但是前列腺细胞严重依赖叶酸一碳代谢途径产生的多胺。多胺是一种参与很多生理性细胞增殖的有机小分子。一个最新研究表明，前列腺细胞在甲基化、聚胺合成和核苷酸合成基因组进程中显示优先级，导致前列腺细胞更加敏感，一旦叶酸相对不足，致癌风险即会大大增加。致癌作用发生后，前列腺癌细胞的增长在相对低叶酸水平是被限制的，若暴露于高叶酸浓度则会发生反式作用，形成癌细胞的增生性优势。

4 叶酸对前列腺癌的致癌作用

4.1 流行病学证据

       相关流行病学研究表明，饮食叶酸含量影响前列腺癌的发病率。其中，有4个研究表明是正相关，3个研究表明是负相关，7个研究表明是空白相关。有Meta分析显示叶酸与前列腺癌具有整体正相关性，病人每日补充至少0.4mg叶酸，前列腺癌发病率相对风险为1.24（95% CI 1.03-1.49）。另一个研究估计血清叶酸每增加10nM/L，前列腺癌患病率或为1.19（95% CI 1.03-1.37）。另外，不同国家血清叶酸水平差异很大，研究表明，90%的瑞典患者血清叶酸水平＜11.1nM/L，75%芬兰患者血清叶酸水平＜10.8nM/L，相比之下，叶酸强化补充后的美国患者仅有2.5%＜10.4nM/L。

4.2 叶酸对前列腺癌体外致癌作用

       已有少量调查发现叶酸缺乏或饱和均对前列腺癌有致癌作用。Bistufli等人最近发表了一份报告，在体外前列腺癌细胞株上叶酸相对缺乏的相关影响。把前列腺癌细胞分别置于100nM/L叶酸环境中和2μM/L超生理水平叶酸环境中进行对比，在低浓度叶酸中细胞基因明显缺乏稳定并发生表型变化，并且有24%-37%的细胞染色体发生重排以及CpG岛发生甲基化。试验报告显示，与超生理叶酸组相比，低水平叶酸环境细胞有14个新的甲基化区域和全组蛋白甲基化改变；dUTP：dTTP比例显著增加；尿嘧啶错误掺入DNA；而且在一定数量DNA中出现单键断裂。

       为了研究生理水平叶酸变化的不同作用，Bistulfi等人在老鼠前列腺转基因腺瘤模型上分别研究了叶酸不足、叶酸充足和过高叶酸饮食的影响。叶酸摄入量不同导致血清和前列腺组织叶酸水平显著不同。在小鼠模型中通过Ki67染色手段检测发现，低叶酸组比起充足叶酸组和超高叶酸组，前列腺细胞增值率显著下降。此外，在22周之前，叶酸摄入不足的小鼠较少发生HGPIN损害（1/23），然而充足叶酸组有10/22、超高叶酸组有7/21分别发展到肿瘤阶段（P=0.02）。此外，低叶酸组发生淋巴转移也最少。在恶变过程中，E-钙粘蛋白染色通常会丢失，但低叶酸组比其他两组更好地保留了E-钙粘蛋白染色。由此模型可见，叶酸相对缺乏阻碍前列腺肿瘤的发生、发展和转移，高水平叶酸却没有明显的效果。

       Petersen等人也进行了另一项研究----生理水平叶酸量对人类前列腺癌细胞系培养的影响。将PC-3，LNCaP，DU145细胞系分别置于4nM/L，20nM/L，100nM/L的叶酸环境中。结果显示，PC-3，LNCaP细胞在高叶酸水平中增殖速度明显提高，DU145无明显变化。31此研究还探究了不同叶酸组中细胞系的相对侵袭性，100nM/L叶酸中三系细胞在人工基底膜基质模型中侵袭性明显升高。这些结果表明，高叶酸环境可使前列腺癌细胞致癌作用和侵袭性提高 [30]。

4.3 体内叶酸对前列腺癌的致癌作用

       上述实验模型均建立在体外，而只有将实验模型转化为人体内才能证实其有效性。Tomaszewski等人调查了前列腺癌患者血清叶酸水平和Gleason评分为7的前列腺癌细胞（根治性前列腺切除术获取标本）增值率的关系。通过比较高叶酸水平（117±15nM/L）患者和低叶酸水平患者（18±9nM/L）的Ki67染色测量，发现高叶酸水平患者（6.17±3.2%）相对低叶酸水平患者（0.86±0.92%），Ki67比例明显升高（P <0.0001）。因此，本实验支持了Petersen等人关于血清叶酸水平升高导致前列腺癌细胞增殖性提高的结论。

       关于高叶酸环境增加致癌性和癌细胞扩散的证据正在逐步增加。美国的一份临床报告显示，一位前列腺癌患者采取补充包含8mg叶酸和5mg维生素B12的高剂量混合物时，PSA开始升高。PSA达到峰值时血清叶酸为303.6nM/L。当撤除叶酸强化的饮食，中断叶酸供应，血清叶酸水平降至9.06nM/L。值得注意的是，他的PSA在2周内开始下降，最低降至2.08ng/ml 。

5 结 论

       越来越多的证据表明，叶酸可能在前列腺癌发生发展中扮演双重角色，其一是在肿瘤发生之前对损伤DNA的保护作用，其二是通过增加细胞增殖率和侵袭性作为促进肿瘤进展的一个因子。尽管这些证据与目前流行病学关于叶酸对前列腺癌的影响存在矛盾，但进一步的的研究会使二者关系逐步被理清。