丁寧,古恩鵬,劉加寶,張起,王廣達,李謙(通信作者)
天津市濱海新區(qū)中醫(yī)醫(yī)院 (天津 300451)
在遺傳或者環(huán)境變化的影響下,人體調(diào)控尿酸轉(zhuǎn)運蛋白的基因發(fā)生突變,導致尿酸轉(zhuǎn)運蛋白功能異常,從而造成尿酸生成過多或者排泄障礙,導致尿酸在血液中濃度升高。當血液與關節(jié)滑膜組織進行交換時,尿酸順梯度進入滑膜,當滑膜組織的尿酸達到一定濃度時就會產(chǎn)生尿酸鹽結(jié)晶,結(jié)晶刺激滑膜產(chǎn)生炎癥使關節(jié)紅腫、熱、痛。因此,尿酸轉(zhuǎn)運蛋白及相關基因的研究就是一把打開高尿酸血癥機制之門的鑰匙,同時也為診斷和治療痛風提供依據(jù)和靶點。本文對近年來發(fā)現(xiàn)的尿酸轉(zhuǎn)運蛋白及相關基因進行整理,作以下綜述。
葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白9(glucose transporter 9,GLUT 9)由SLC2A9基因編碼。有研究以小鼠為研究對象,發(fā)現(xiàn)當GLUT 9基因發(fā)生突變時,血尿酸水平升高,尿尿酸排泄水平降低,腎尿酸排泄水平升高[1]。目前已發(fā)現(xiàn)GLUT 9單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphs,SNP)至少有400個位點,并且均與人種、性別等相關,其中170個位點被證實與高尿酸血癥和痛風相關。
SLC2A9基因被認為是與高尿酸血癥和痛風最相關的易感基因,長214 kb,定位于染色體4p16.1,發(fā)生突變時血尿酸水平升高或降低與其SNP 相關。有研究表明,SLC2A9基因異常時人體血尿酸水平降低,尿尿酸排泄水平升高[2]。
有機陰離子轉(zhuǎn)運體家族(organic anion transporter familys,OATs)主要包括OAT 1、2、3、4、10,其中OAT1、OAT3分別由SLC22A6和SLC22A8基因編碼,位于腎小管上皮細胞的基底外側(cè)膜,能夠逆向轉(zhuǎn)運尿酸-二羧基,介導腎小管分泌尿酸鹽;OAT2在肝臟和腎臟中表達,轉(zhuǎn)運機制尚不明確,表達存在性別差異;OAT4由SLC22A11基因編碼,位于腎小管上皮刷狀緣,通過激活羧酸參與尿酸鹽的重吸收和轉(zhuǎn)運,以此調(diào)節(jié)血尿酸水平;OAT10由SLC22A13基因編碼,在近曲小管轉(zhuǎn)運尿酸。
尿酸轉(zhuǎn)運蛋白1(uric acid transporter 1,URAT1)是重要的尿酸鹽轉(zhuǎn)運體, 屬于OAT 家族, 由SLC22A12基因編碼,主要功能是在腎小管內(nèi)重吸收尿酸鹽。SLC22A12基因定位于染色體11q13,有研究表明該基因至少2個位點與高尿酸血癥密切相關[3]。另一項研究顯示,SLC22A12基因缺損可明顯降低腎臟對尿酸的重吸收,引起低尿酸血癥[4]。
ABCG2蛋白是一種多功能轉(zhuǎn)運蛋白,由ABCG2基因編碼,屬于ATP 結(jié)合家族,位于腎臟近端小管刷狀膜端,在小腸和肝臟的上皮細胞均有表達,既在腎內(nèi)參與尿酸鹽的分泌,又在腎外調(diào)節(jié)尿酸水平。ABCG2基因位于4q22染色體,長66 kb,由16個外顯子和15個內(nèi)含子組成,缺損將打破尿酸代謝平衡,使血尿酸水平升高,尿尿酸排泄增多。有研究表明,ABCG2基因發(fā)生突變對高尿酸血癥進展的影響超過其他風險因素[5]。另有研究發(fā)現(xiàn),低齡痛風多與ABCG2基因表達異常相關[6]。
葡萄糖激酶調(diào)節(jié)蛋白(glucokinase regulatory,GCKR)在機體內(nèi)的主要作用為抑制糖酵解過程中的關鍵酶(葡萄糖激酶),以調(diào)節(jié)血糖、尿酸和血脂水平,主要作用于肝臟和胰腺,由GCKR 基因編碼。Takeuchi 等[7]以17 226例日本患者為研究對象,探究影響尿酸代謝的基因,結(jié)果發(fā)現(xiàn),GCKR 基因的rs780094與高尿酸血癥關系密切。Vander等[8]以7 795例白種患者為研究對象,發(fā)現(xiàn)GCKR 基因的rs780094與血尿酸水平相關。Sun 等[9]以2 329例漢族患者為研究對象,結(jié)果顯示,GCKR 的rs780094與血清尿酸水平顯著相關。因此,我們認為GCKR 基因能夠調(diào)節(jié)血糖、血尿酸及血脂的代謝,是一種新的尿酸調(diào)控途徑。
尿酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白(urate transporter,UAT)是一種跨膜蛋白,由322個氨基酸組成,主要表達于腎臟和腸道,被認為是調(diào)節(jié)尿酸穩(wěn)定性的重要因子之一。UAT 由SLC22A 12基因編碼,位于腎臟皮質(zhì)近端小管上皮細胞刷狀緣。SLC22A 12基因定位于染色體17p11.2~17p12之間,含9個外顯子和10個內(nèi)含子,長18 kb。Enomoto 等[10]發(fā)現(xiàn)hU-RAT1可以從腎小管管腔吸收尿酸鹽,具有尿酸鹽的重吸收功能。
其他尿酸轉(zhuǎn)運蛋白也相繼在腎臟、肝臟、腸道等人體組織器官中被發(fā)現(xiàn)并被部分證實,例如磷酸鈉協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白(Na+/phosphate protein,NPT),NPT介導有機陰離子跨膜轉(zhuǎn)運,在腎近曲小管頂膜上表達,NPT1和NPT4 參與尿酸鹽的分泌,其中NPT1由SLC17A1基因編碼,是首次被克隆的磷酸轉(zhuǎn)運蛋白,能促進腎小管對尿酸鹽的分泌,NPT1功能障礙會使腎臟對尿酸的排泄能力下降,導致血尿酸水平升高[11];NPT4由SLCl7A4基因編碼,SLCl7A4在腸道、肝臟和膀胱表達。Jutabha等[12]研究發(fā)現(xiàn)SLCl7A4的缺損會使NPT4轉(zhuǎn)運尿酸的功能下降,進而減少尿酸的排泄。PDZ結(jié)構域蛋白1由PDZK1基因編碼,是一種骨架蛋白,主要表達于腎臟、肝臟及胃腸道,PDZK1 基因定位于染色體1q21,Kolz等[13]研究發(fā)現(xiàn)PDZK1的rs12129861、rs1171614、rs1471633 與血尿酸水平關系密切,另王曉敏等[14]研究發(fā)現(xiàn)PDZK1的單核苷酸多態(tài)性是高尿酸血癥和痛風的遺傳因素,PDZK1可能通過其結(jié)構域與GLUT9、URAT1等共表達來增強尿酸轉(zhuǎn)運的穩(wěn)定性,這也證明各種尿酸轉(zhuǎn)運蛋白存在相互協(xié)同作用,尿酸的代謝異常并非一種蛋白或基因的異常導致的。多藥耐藥蛋白4(multidrug resistance protein4,MRP4)位于腎小體細胞頂膜,是一種有機陰離子單向轉(zhuǎn)運蛋白,可介導尿酸從腎小管上皮細胞進入腎小管管腔,另El-Sheikh等[15]發(fā)現(xiàn)通過抑制MRP4可以引起血尿酸的變化;MRP4由ABCC4基因編碼,ABCC4基因位于13q32。Tanner等[16]發(fā)現(xiàn)玻利維亞人的ABCC4基因突變可以導致血尿酸升高。
高尿酸血癥和痛風與腎臟等器官排泄尿酸過程中相關轉(zhuǎn)運蛋白的基因突變有關,隨著越來越多的尿酸轉(zhuǎn)運相關蛋白和基因被發(fā)現(xiàn),其關鍵性作用逐步凸顯,這為深入了解高尿酸血癥和痛風的機制提供了幫助,也為預防和治療高尿酸血癥和痛風患者提供了思路。但仍有許多問題有待解決,比如引起基因突變的原因尚不清楚、基因調(diào)控下的轉(zhuǎn)運蛋白之間的相互作用也難以驗證、高尿酸血癥和痛風并非單一因素引發(fā)。因此,整理和總結(jié)尿酸轉(zhuǎn)運蛋白的種類和作用,確認哪些基因在該蛋白結(jié)構和功能中發(fā)揮關鍵作用顯得十分重要。