Homocysteina jest siarkowym aminokwasem niebiałkowym, powstającym w wyniku fizjologicznych przemian aminokwasu dostarczanego z pożywieniem – metioniny. Cykl metioninowy zachodzi we wszystkich komórkach organizmu i polega na przeniesieniu grupy metylowej z aktywowanej przez ATP metioniny – S-adenozylometioniny (SAM) na inne związki i powstaniu kolejno S-adenozylohomocysteiny (SAH), homocysteiny (Hcy) i ostatecznie remetylacji Hcy do metioniny. Przeniesienie grupy metylowej jest niezbędne do powstawania neuroprzekaźników, regulacji ekspresji DNA, fizjologicznej transmetylacji białek, peptydów, kwasów nukleinowych i fosfolipidów. Homocysteina wraz z seryną są również substratami nieodwracalnej reakcji transsulfuracji, w wyniku której powstaje cystationina, a następnie cysteina. Proces ten zachodzi w wątrobie, nerkach, jelicie cienkim i trzustce. Prawidłowy przebieg wymienionych szlaków metabolicznych uwarunkowany jest obecnością witamin z grupy B jako kofaktorów reakcji oraz kwasu foliowego jako donora grupy metylowej w procesie odtwarzania metioniny.

W stanach fizjologicznych cykl metioninowy regulowany jest spożyciem metioniny. Przy zrównoważonej podaży zachodzi on zazwyczaj około dwóch razy, a następnie homocysteina wykorzystywana jest w szlaku transsulfuracji. Przy niskiej podaży ilość cykli wzrasta, natomiast przy wysokim spożyciu metioniny przekształcanie Hcy do cystationiny staje się główną drogą metaboliczną.

Hiperhomocysteinemia (HHcy) to patologiczny stan związany z wysokim stężeniem homocysteiny w organizmie ludzkim. Ciężkość tego stanu klasyfikowana jest na podstawie stężenia homocysteiny w surowicy. Za umiarkowaną HHcy uznaje się obecność 15-30 µmol/l homocysteiny, średnio nasiloną - 30-100 µmol/l, zaś ciężką - powyżej 100 µmol/l. Wartości rzędu 500 μmol/l występują u pacjentów z genetycznie uwarunkowaną chorobą zwaną homocystynurią.

Wyróżniamy hiperhomocysteinemię pierwotną, wynikającą z uwarunkowanego genetycznie niedoboru enzymów uczestniczących w metabolizmie homocysteiny, oraz hiperhomocysteinemię wtórną, związaną z niedoborami witamin z grupy B i kwasu foliowego, niewydolnością nerek, wątroby, cukrzycą, niedoczynnością tarczycy, przyjmowaniem niektórych leków, spożyciem dużej ilości kawy, alkoholu i paleniem tytoniu.

Hiperhomocysteinemia utajona to stan, który może występować u osób z mutacją w obrębie genów kodujących enzymy szlaku metionina-homocysteina. Charakteryzuje się znacznym wzrostem stężenia homocysteiny w teście obciążenia metioniną.

Hipohomocysteinemia to stan zmniejszonego stężenia homocysteiny (poniżej 5,0 µmol/l) występujący u około 0,5-1% populacji. Może wynikać z niedostatecznej podaży metioniny.  

Hiperhomocysteinemia jest niezależnym czynnikiem ryzyka rozwoju chorób układu krążenia, w tym zakrzepicy i miażdżycy, udaru niedokrwiennego i krwotocznego mózgu, jak również czynnikiem prognostycznym umieralności z powodu choroby naczyń wieńcowych. Związane jest to między innymi z zahamowaniem proliferacji komórek śródbłonka oraz stymulacją tworzenia komórek mięśni gładkich naczyń krwionośnych, spadkiem zdolności rozkurczania ścian naczyń, oksydacją LDL, tworzeniem komórek piankowatych, aktywacją płytek krwi, wzmożonym uwalnianiem cytokin, chemokin i innych czynników prozapalnych. Obniżenie stężenia homocysteiny w krwi o 25% może spowodować spadek ryzyka choroby niedokrwiennej serca o 11%, udaru mózgu o 19% oraz znacznie obniżyć częstość występowania wad rozwojowych płodu. U osób z niewydolnością sercowo-naczyniową (NSN) stwierdzenie stężeń homocysteiny >20 µmol/l wiązało się z 4,5 razy wyższą śmiertelnością niż w przypadku chorych ze stężeniami homocysteiny <9,0 µmol/l. Oszacowano wzrost ryzyka śmierci chorych z NSN o 33% przy wzroście stężeń homocysteiny o każde 5 µmol/l.

Wysokie stężenie Hcy powiązano także z ryzykiem nagłej śmierci u osób chorych na cukrzycę.

Hiperhomocysteinemia zaburza wytwarzania wielonienasyconych kwasów tłuszczowych niezbędnych dla prawidłowego funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego. Badania wykazują związek między HHcy a ryzykiem wystąpienia choroby Parkinsona, demencji starczej i choroby Alzheimera. Homocysteina aktywuje kinazę Cdk5 i hamuje fosfatazę białkową 2A (PP2A). Enzymy te są odpowiedzialne za prawidłową fosforylację/defosforylację białka tau, będącego markerem chorób neurodegeneracyjnych.

Badania wykazały, że wysoki poziom homocysteiny jest skorelowany z niskim poziomem serotoniny, co może mieć wpływ na rozwój depresji. Hiperhomocysteinemia powoduje uszkodzenie naczyń krwionośnych i może być przyczyną epizodów migrenowych.

Potwierdzono również związek między wysokim stężeniem homocysteiny i niedoborem kwasu foliowego a niepłodnością i powikłaniami ciąży, w tym poronieniami, wadami rozwojowymi płodu (wady cewy nerwowej, efekty teratogenne), upośledzeniem ukrwienia łożyska, wrodzonymi wadami serca, jak również wzrostem prawdopodobieństwa wystąpienia okołoporodowych powikłań zakrzepowych u matki.

Stężenie homocysteiny wzrasta wraz ze stopniem zaawansowania różnego typu nowotworów - piersi, trzustki, jelita grubego, płuc, jajników i układu krwiotwórczego. Może to być związane ze zwiększonym zużyciem kwasu foliowego przez komórki nowotworowe. Dodatkowo podwyższone stężenie homocysteiny zwiększa ryzyko współwystąpienia choroby zakrzepowo-zatorowej, będącej jedną z głównych przyczyn śmierci pacjentów onkologicznych.

Nieprawidłowe stężenia homocysteiny stanowią także czynnik ryzyka wystąpienia chorób w obrębie narządu wzroku, m.in. retinopatii, zaćmy, zaniku nerwu wzrokowego, jaskry złuszczającej czy miażdżycy naczyń siatkówki.

Obniżone stężenie homocysteiny również jest stanem patologicznym. Wykazano związek pomiędzy niskim stężeniem homocysteiny a występowaniem neuropatii obwodowej. W rzadkich przypadkach może prowadzić do zaburzeń produkcji glutationu i zwiększonej wrażliwości na stres oksydacyjny. W celu wyrównania niedoborów homocysteiny wskazana jest suplementacja metioniną, N-acetylocysteiną i tauryną.

Podsumowując, nieprawidłowe stężenie homocysteiny jest markerem i czynnikiem ryzyka szerokiego spektrum schorzeń. Jeśli planujesz ciążę lub jesteś w grupie ryzyka chorób sercowo-naczyniowych lub chorób neurodegeneracyjnych, zadbaj o prawidłowe stężenie homocysteiny.

Fizjologicznie we krwi homocysteina w 80% związana jest z białkami surowicy, 5-10% występuje jako disiarczek (połączone wiązaniem siarkowym dwie cząsteczki Hcy), 5-10% jako mieszany disiarczek (połączone wiązaniem siarkowym cysteina i homocysteina) oraz 1-2% w formie wolnej. Badanie homocysteiny w Laboratorium Masdiag opiera się na oznaczeniu całkowitego stężenia homocysteiny w surowicy, osoczu lub suchej kropli krwi.  

Badanie wykonywane jest metodą rozcieńczeń izotopowych, techniką wysokosprawnej chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią mas (LC-MS/MS). Wykorzystanie techniki LC-MS/MS daje możliwości analityczne nieosiągalne przy innych technikach. Pozwala na uzyskanie wysokiej powtarzalności i dokładności pomiarów.  

Dodatkowym atutem jest możliwość wykonania badania z różnych materiałów: surowicy, osocza lub suchej kropli krwi. 

Laboratorium Masdiag uczestniczy w międzynarodowym programie badań biegłości - Quality assurance in laboratory testing for IEM (ERNDIM)

• „Homocysteine”
  The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 2000, 32, 385-389, doi: 10.1016/S1357-2725(99)00138-7  
• „Homoicysteine Metabolism”
  Annual Review of Nutrition, 1999, 19(1), 217-246, doi: 10.1146/annurev.nutr.19.1.217 
• „Homocysteine, B Vitamins, and Cognitive Impairment”
  Annual Review of Nutrition, 2016, 36(1), 211-239, doi: 10.1146/annurev-nutr-071715-050947 
• „The metabolism and significance of homocysteine in nutrition and health”
  Nutrition & Metabolism, 2017, 14(78), doi: 10.1186/s12986-017-0233-z 
• „The homocysteine controversy”
  Journal of Inherited Metabolic Disease, 2011, 34, 93–99, doi: 10.1007/s10545-010-9151-1 
• „Homocysteine – from disease biomarker to disease prevention”
  Journal of Internal Medicine, 2021, 290(4), 826-854 doi: 10.1111/joim.13279 
• „Hyperhomocysteinemia and the role of B vitamins in cancer”
  Radiology and Onkology, 2010, 44(2), 79–85, doi: 10.2478/v10019-010-0022-z
• „Homocysteina”
  D. Gąsiorowska, K. Korzeniowska, A. Jabłecka, Farmacja Współczesna, 2008, 1, 169-175 
• „Podwyższone stężenie homocysteiny we krwi jako wskaźnik zagrożenia zdrowia”
  S. Kraczkowska, Z. Suchecka, J. Pachecka, BIULETYN Wydziału Farmaceutycznego Akademii Medycznej w Warszawie, 2005 
• „Homocysteine metabolism as the target for predictive medical approach, disease prevention, prognosis, and treatments tailored to the person”
  EPMA Journal, 2021, 12, 477–505, doi: 10.1007/s13167-021-00263-0