收稿日期:2007-01-30 作者单位:中国人民解放军成都军区昆明总医院临床实验科,云南昆明650032。

痛风发病机制研究进展张瑞芬,赵　晶 [摘　要]　痛风是长期嘌呤代谢障碍及(或)尿酸排泄减少,血尿酸增高引起组织损伤的一组临床综合征。

人类由于缺乏尿酸酶不能将嘌呤代谢产生的尿酸分解为可溶性的尿囊素排出体外,使尿酸成为人类嘌呤代谢的终产物。

而与嘌呤代谢有关的酶活性的改变、与编码转运尿酸相关蛋白基因的突变以及尿酸盐结晶诱导的炎症反应,导致了痛风的形成及与痛风相关的各种症状的出现,从而使人们已开始从基因、分子水平来研究、认识此病。

[关键词]　痛风;高尿酸血症;基因;分子基础;尿酸转运 近年来,痛风和高尿酸血症的发病率呈上升趋势,发病年龄呈现低龄化,给社会带来巨大的负担,并且与高血压、高脂血症、动脉粥样硬化、肥胖、胰岛素抵抗的发生密切相关,已成为识别代谢综合征的早期标志[1],也是当今世界尤其是中老年男性的常见病。

因此,其发病机制的研究已越来越引起人们的重视。

Choi 、Hediger 等[2-3]研究了痛风的相关机制。

笔者从3个方面对痛风形成机制的研究进行阐述。

1　高尿酸血症和痛风形成的原因1.1　尿酸生成过多　此因素所致者占发病患者的15%～20%。

嘌呤代谢受一些酶的反馈调节,遗传缺陷可导致酶缺乏或酶活性改变[3-4]。

原发性高尿酸血症已证实有下列几种酶的缺陷:磷酸核糖焦磷酸(P RPP )合成酶活性过高、次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HG PR T ,由HP RT 基因编码)活性低、腺嘌呤磷酸核糖转移酶(AP RT )活性低、黄嘌呤氧化酶(XOD )活性增加,致使嘌呤核苷酸的从头及补救合成增加,分解代谢增多,大量尿酸生成。

继发性高尿酸血症主要见于骨髓和淋巴增生及血细胞破坏加速性疾病、肿瘤化疗和放疗后、银屑病、心肌梗死、肥胖,上述疾病的患者系由于核酸代谢亢进致尿酸生成增多。

此外,Ⅰ型糖原贮积病由于患者体内葡萄糖-6-磷酸酶(G -6-PD )缺乏,使糖代谢中磷酸戊糖途径增强,尿酸合成增多。

饮食与药物也能导致嘌呤核苷酸摄入增加或分解加速,如富含嘌呤的食物、酒精、果糖可使尿酸的生成增加,血尿酸浓度升高。

细胞毒性药物包括环磷酰胺、环孢霉素等,可短时间内大量破坏细胞,导致细胞核裂解,核酸分解加速,尿酸生成增加。

1.2　尿酸排泄减少　这是高尿酸血症和痛风发病的主要机制,约占80%～85%。

原发性高尿酸血症和痛风主要是由于近段肾小管尿酸盐转运蛋白异常所致,属多基因遗传缺陷[4]。

继发性高尿酸血症的主要原因:高血压、肾动脉硬化、肾小球肾炎、糖尿病肾病导致尿酸肾小球滤出减少和(或)肾小管重吸收增加;慢性酒精中毒、利尿药、抗结核病药、非甾体抗炎药、左旋多巴、烟酸或环孢素A 等药物因素使肾小管排泄尿酸减少;代谢综合征患者体内的高胰岛素阻碍肾近曲小管尿酸分泌。

2　高尿酸血症和痛风的分子生物学基础沉积在关节腔中的尿酸盐结晶(MS U )被吞噬细胞、白细胞吞噬后,可破坏细胞的溶酶体等细胞器,释放出蛋白水解酶、激肽、组胺、趋化因子等物质,引起局部血管扩张和通透性增加、血浆渗出、白细胞聚集等炎症反应;炎症细胞释放白介素(I L -1、I L -6)、肿瘤坏死因子(T N F )等细胞因子,激活环氧化酶-2(COX -2)合成前列素类,更使炎症范围进一步扩大。

一些中性粒细胞趋化因子,包括钙结合蛋白S100A8和S100A9,在尿酸盐结晶诱导的炎症反应中参与了中性粒细胞的游走[5]。

激肽介导疼痛反应,通过第二信使作用于局部和旁分泌,刺激感觉神经末梢而产生疼痛。

受影响组织的实质细胞,如滑膜细胞和肾脏的肾小管上皮细胞,也能内吞尿酸盐结晶,释放细胞因子[2]。

COX -2在伴有高尿酸血症的残余肾大鼠肾前血管表达增加,且其表达水平与尿酸水平及血管平滑肌增殖相关,这一作用的机制是通过COX -2活化从而使血栓素表达增加来实现的[6]。

尿酸也促使单核细胞趋化蛋白-1(M CP -1)在血管平滑肌细胞的表达,可能是尿酸直接进入血管平滑肌细胞后使M APK inase 和N K -B 活化实现的[7-8]。

3　高尿酸血症和痛风的遗传以及相关基因研究痛风和高尿酸血症属于复杂的多基因遗传病。

3.1　与尿酸合成增多相关的基因　嘌呤代谢过程中,关键酶的缺陷所导致的嘌呤利用障碍和(或)嘌呤氧化酶的活性增强是尿酸生成增加的主要原因,HPRT 和P RS 基因一直是研究的热点。

HPRT 是嘌呤补救合成中的关键酶,基因点突变、插入/缺失多态性等均可导致该酶的活性下降,使尿酸合成增加。

HP RT 基因缺陷致HG PR T 活性降低,使鸟嘌呤转变为鸟嘌呤核苷酸和次黄嘌呤转变为次黄嘌呤核苷酸减少,两种嘌呤不能被再利用合成核酸或被清除,而使终末产物尿酸升高。

完全性HG PRT 缺乏即Lesch -Ny han 综合征,其特征为高尿酸血症、自残行为、舞蹈手足徐动症、痉挛状态和精神发育迟缓。

部分性HP RT 缺乏即K elley -Seegmiller 综合征,可表现为高尿酸血症,但没有中枢神经系统临床表现。

Jinnah 等[9]研究了271例因HP RT 突变致高尿酸血症者,得出4个主要结论:HP RT 基因序列中存在与人类某些疾病相关的突变高发位点;基因型-表型相关性研究无法提供对某基因位点突变相应的临床表现特征的预测;临床症状较轻者的基因突变,残存的HGP RT 尚可发挥部分正常生物作用;尽管突变分析不能为预测疾病的严重程度提供确切的信息,但其对诊断确认方面的遗传咨询、检出突变基因携带者和产前诊断具有较高价值。

磷酸核糖焦磷酸合成酶(Phospho ribosy lpy ro phosphate synthetase,P RS)是催化M g-AT P与磷酸核糖合成磷酸核糖焦磷酸(P RPP)的酶,PRS活性过高是一种X染色体显性遗传病,P RP P和嘌呤核苷酸生成过多,导致次黄嘌呤核苷酸产生过多,从而引起血尿酸增多。

2003年Garcia-Pavia 等[10]研究表明,在第578位核苷酸发生A-T的替换,导致编码氨基酸的改变,最终影响了PRS的活性,导致血尿酸产生增多,在一些家系中出现神经发育减退。

通过研究PAPs的生理、病理作用特点,将为阐明高尿酸血症发病机制提供重要方法。

虽然嘌呤代谢过程关键酶基因突变位点繁多,但以HP RT、PRS等基因缺陷为病因的高尿酸血症和痛风不足原发性高尿酸血症的20%,此外,约80%的原发性高尿酸血症和痛风系多基因遗传病。

近年通过对代谢综合征相关基因多态性研究发现,5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶(M T H-F R)基因C677T突变、β3-肾上腺素能受体基因T rp64A rg 突变与高尿酸血症相关[11]。

M T HF R是一种重要的一碳单位代谢酶,催化体内5, 10-亚甲基四氢叶酸生成5-甲基四氢叶酸。

人与小鼠M THF R氨基酸序列90%同源,两者外显子和内含子的碱基对数极为相近[15]。

目前已发现人M T HFR基因存在20余种突变,其中有些突变导致酶活性严重降低,有些致酶活性中度下降,常见的多态性分布与闭塞性血管病变、神经管缺损和结肠癌等多病因性疾病相关[12]。

Zuo等[11]对271例日本老年男性M T HFR基因型与生化指标(包括血尿酸的相关性)研究表明,血清尿酸水平高者T/T基因型检出率显著升高,提示M THF R基因C677T突变是日本老年男性高尿酸血症的独立危险因素。

根据流行病学研究结果—高尿酸血症是动脉粥样硬化的危险因素,推测高尿酸血症可能通过胰岛素抵抗相关的代谢综合征间接发挥致动脉粥样硬化作用。

Hayashi等应用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RF LP)技术,分析了47例男性高尿酸血症患者β3-肾上腺素能受体基因T rp64A rg错义突变的多态性,T rp64A rg突变杂合子血浆脂蛋白Lpα水平较高,L pα通过抑制纤维蛋白溶解作用而致动脉粥样硬化。

较多研究表明,Lpα存在于动脉粥样硬化斑块内,是冠心病的独立危险因素,但Trp64Arg突变与其他血脂成分异常、血压及心电图缺血改变无关。

糖耐量试验显示,突变杂合子糖耐量减低、糖尿病总患病率比无突变者增高。

研究提示,男性高尿酸血症者β3-肾上腺素能受体基因T rp64A rg错义突变,可能经Lpα和胰岛素抵抗,增加致动脉粥样硬化的危险性。

对此尚需大样本前瞻性研究,以进一步阐明该基因突变的作用。

3.2　与尿酸排泄减少相关的基因　尿酸为极性分子,不能自由通过细胞膜。

因此,其在肾近曲小管的重吸收和分泌过程有赖于离子通道。

目前,已明确有4种尿酸盐转运蛋白参与人近曲肾小管对尿酸盐的转运,即生电型的尿酸盐转运体hUA T(Human urate transpo rter)、电中性的尿酸盐-阴离子交换体hU RA Tl(Human urate-anion exchanger1)、有机阴离子转运体hOA T1和hOA T3(Human org anic anio n transporter)。

其中,hUA T主要参与肾近曲小管对尿酸盐的分泌,hU RA T I主要参与肾近曲小管对尿酸盐的重吸收, hOA TI和hOA T3可能与管周细胞对尿酸盐的摄取有关。

hU AT活性降低和(或)hU RAT l的活性升高可能是高尿酸血症的重要发病机制[13-14]。

可以预见尿酸盐转运蛋白将成为高尿酸血症新药开发的重要靶点。

3.2.1　人尿酸盐转运体(hUA T)基因　Leal-Pinto等从大鼠肾脏cDNA表达文库中克隆出来,由322个氨基酸组成,为电压敏感性尿酸转运蛋白[15]。

hU AT基因位于17号染色体短臂17p11.2～17p12之间,含11个外显子,至少有3个同分异构体,为贯穿于细胞膜脂质双分子层的高度选择性离子通道[16]。

该基因在很多组织都表达,说明是一种“看家”基因。

hUA T与galectins家族具有高度同源性,与galectin-9同性最高,galectins家族有许多成员,均是位于胞浆内的分泌型蛋白质,为可溶性蛋白而非膜蛋白[17-18], Lipkowitz等[17]研究表明,hU AT是一个至少有2个跨膜区,氨基端和羧基端都位于细胞内的完整跨膜蛋白,在细胞中起重要的转运尿酸盐的作用,主要将尿酸盐通过近曲肾小管分泌入管腔。

有些学者推测UA T基因可能存在外显子的突变和(或)启动子区的多态性,这些基因突变和多态性势必影响UA T的功能,导致尿酸盐排泄减少,这可能是引起原发性高尿酸血症的主要原因。

这仅仅是一个推测,需要研究证实。

如果假说成立必将为原发性高尿酸血症的早期诊断和治疗带来广阔的前景。