尿酸分泌相關(guān)轉(zhuǎn)運蛋白研究進展

張 凱 付冰冰 孫曉鵬

佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，黑龍江佳木斯 154000

尿酸代謝過程涉及多種尿酸轉(zhuǎn)運相關(guān)蛋白，包括尿酸分泌相關(guān)蛋白和尿酸重吸收相關(guān)蛋白。近年來幾項全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）顯示，多種尿酸轉(zhuǎn)運蛋白編碼基因的多態(tài)性與痛風(fēng)的發(fā)病密切相關(guān)，將痛風(fēng)的病因?qū)W研究深入到了遺傳學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域。與此同時各種新型促尿酸排泄藥物的研究也日漸受到關(guān)注，這些新藥大多通過抑制尿酸的重吸收來增加尿酸的排泄，卻很少有藥物作用于尿酸分泌相關(guān)蛋白。本研究就各種尿酸分泌相關(guān)蛋白作一綜述，為痛風(fēng)的病因和治療研究提供參考。

1 三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白

三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白 （ATP binding cassette superfamily G member 2， ABCG2）屬于 ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白超家族，ABCG2最初被認(rèn)為與耐藥有關(guān)，并已被證明可運輸多種結(jié)構(gòu)和功能多樣的底物，如ABCG2可以參與化療藥物的轉(zhuǎn)運，過去被認(rèn)為參與乳腺癌患者的耐藥，所以又稱乳腺癌耐藥蛋白（breast cancer resistance protein， BCRP）[1]，由位于染色體4q21-q22痛風(fēng)易感位點（MIM 138900）[2]上的基因編碼。免疫定位顯示ABCG2腎臟和腸道均有表達(dá)，是人體內(nèi)尿酸排泄的重要分子基礎(chǔ)。通過對ABCG2多種基因突變型的研究發(fā)現(xiàn)[3]，多種ABCG2錯義突變與痛風(fēng)獨立相關(guān)，其中最常見的是rs72552713/ Q126X和rs2231142/ Q141K兩種突變，rs72552713/ Q126X在日本人群中常見，在白種人和非裔美國人中少見，而rs2231142/ Q141K在日本人、白種人和非裔美國人中均常見。目前為止，在ABCG2基因中發(fā)現(xiàn)了45個等位基因突變，這些基因突變具有廣泛的種族差異。Toyoda等[2]研究了ABCG2的外顯子非同義變異與隊列中痛風(fēng)/高尿酸血癥發(fā)病風(fēng)險之間的關(guān)系，再次驗證了ABCG2外顯子發(fā)生非同義變異的患者更早出現(xiàn)痛風(fēng)。Chen等[4]在體外細(xì)胞實驗中發(fā)現(xiàn)可溶性尿酸可以刺激人腸道細(xì)胞上調(diào)ABCG2的表達(dá)。而且高尿酸血癥引起的氧化應(yīng)激破壞蛋白激酶B（Akt）的磷酸化，導(dǎo)致ABCG2表達(dá)下調(diào)[5]，這不只會導(dǎo)致細(xì)胞的損傷，也進一步解釋了高尿酸血癥向痛風(fēng)發(fā)展的原因。Toyoki等[6]發(fā)現(xiàn)在鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠中，大鼠體內(nèi)較高的胰島素水平可以下調(diào)ABCG2分子的表達(dá)水平，從而減少尿尿酸的排泄，這也間接表明糖尿病患者可能較普通人更易罹患痛風(fēng)。GWAS表明[7]，ABCG2與血清尿酸的水平顯著相關(guān)，并且當(dāng)發(fā)生慢性腎臟病，尿酸的腎臟排泄途徑出現(xiàn)障礙時，ABCG2的腸道尿酸鹽轉(zhuǎn)運在一定程度上彌補了腎功能下降導(dǎo)致的尿酸鹽處理異常。綜上所述，ABCG2表達(dá)水平的下降在痛風(fēng)和高尿酸血癥的發(fā)病和病情進展中發(fā)揮極其重要的作用，增強其促進尿酸分泌功能是降低血尿酸水平的重要一環(huán)。

2 有機陰離子轉(zhuǎn)運體

有機陰離子轉(zhuǎn)運體（organic anion transporters，OATs），目前已知的有超過11個亞型，它們均屬于溶質(zhì)載體家族 22（solute carrier family 22， SLC22），免疫定位顯示OATs在人體內(nèi)分布非常廣泛，在小腸、肝臟和腎臟等組織中均有表達(dá)[8]。而其中參與尿酸分泌的主要是有機陰離子轉(zhuǎn)運蛋白1（organic anion transporter 1，OAT1）、有機陰離子轉(zhuǎn)運蛋白2（organic anion transporter 2， OAT2）和有機陰離子轉(zhuǎn)運蛋白 3（organic anion transporter 3，OAT3），他們均參與尿酸在腎臟的排泄，目前對OAT2的研究比較少。OAT1和OAT3是OATs中最重要的兩個蛋白，它們不止參與轉(zhuǎn)運各種陰離子和細(xì)胞信號分子，同時參與尿酸從血液中進入近端小管的過程，但是GWAS顯示OAT1和OAT3雖然與血清尿酸的水平有一定關(guān)聯(lián)，但是卻不如ABCG2的關(guān)聯(lián)性顯著，對此仍需進一步研究其在尿酸排泄方面的作用機制[7，9]。

2.1 有機陰離子轉(zhuǎn)運體1

OAT1最早被稱為新型腎臟轉(zhuǎn)運蛋白（novel kidney transporter， NKT） ，由定位于染色體 11q12.3的SLC22A6基因編碼，免疫定位顯示OAT1高表達(dá)于人類腎臟近端小管和大腦的脈絡(luò)膜[8]，幾乎不表達(dá)于腸道。OAT1在代謝中起重要作用，包括多種有機陰離子（包括藥物）、三羧酸循環(huán)、色氨酸和其他氨基酸、脂肪酸、α-酮戊二酸、對甲酚硫酸鹽、前列腺腺素、硫酸吲哚酚、氣味劑、多胺和維生素。并且OAT1也參與尿酸、腸道微生物群代謝產(chǎn)物和慢性腎病中積累的尿毒癥毒素的轉(zhuǎn)運，當(dāng)OAT1的表達(dá)下降或者功能障礙時，痛風(fēng)、高尿酸血癥發(fā)病風(fēng)險會顯著增高，甚至?xí)l(fā)展到痛風(fēng)性腎病[8，10]。在生理條件下，OAT1作為一種有機陰離子/酮戊二酸鹽的交換體，通過將α-酮戊二酸外排同時從血液中攝取包括尿酸在內(nèi)的各種有機陰離子，完成有機陰離子的交換過程[9]。Chen等[11]發(fā)現(xiàn)當(dāng)茶多酚用量在300mg/kg和600mg/kg時可以顯著降低高尿酸血癥大鼠的血清尿酸水平，同時明顯上調(diào)OAT1和OAT3在腎臟中的表達(dá)水平。以上都可以證明OAT1在尿酸排泄中的作用。

2.2 有機陰離子轉(zhuǎn)運體2

OAT2也被為新型肝臟轉(zhuǎn)運蛋白（novel liver transporter， NLT） ，由 位于 染 色體 6p21.1 的SLC22A7基因編碼，Northern blot分析顯示人類的OAT2的mRNA高表達(dá)于肝臟和腎臟。OAT2主要參與人體中肌酐、環(huán)核苷酸（如環(huán)鳥苷酸）以及多種有機陰離子的轉(zhuǎn)運[8，12]。有研究表明[13]OAT2介導(dǎo)尿酸的轉(zhuǎn)運，將細(xì)胞外的尿酸轉(zhuǎn)運到細(xì)胞內(nèi)，與OAT1和OAT3一起參與尿酸的腎臟排泄，但對OAT2在尿酸的作用研究較少。

2.3 有機陰離子轉(zhuǎn)運體3

OAT3由位于染色體11q12.3的SLC22A8基因編碼，免疫細(xì)胞學(xué)定位顯示，在人體中OAT3主要位于腎臟、大腦、視網(wǎng)膜、睪丸等組織中，現(xiàn)已證實其在腎臟處理常見藥物、膽汁酸、腸道菌群產(chǎn)物、代謝毒素等方面的關(guān)鍵作用，OAT3轉(zhuǎn)運物質(zhì)的分子量和復(fù)雜性要大于OAT1[14]。OAT3同OAT1一樣，都是有機陰離子/酮戊二酸酯的交換體，是參與從血液中攝取尿酸到近端小管細(xì)胞的主要轉(zhuǎn)運蛋白[9，15]。OAT1和OAT3在藥物底物的轉(zhuǎn)運具有相似性[16]。Wu等[17]發(fā)現(xiàn)在OAT3被敲除的小鼠體內(nèi)尿酸較對照組小鼠升高1.4倍，證明了OAT3在尿酸轉(zhuǎn)運方面的能力。最近有研究表明[18]胰島素樣生長因子1可以顯著增加COS-7細(xì)胞中OAT3的表達(dá)，由此推測IGF-1可能也參與痛風(fēng)的發(fā)病。

3 鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白

鈉離子依賴性磷酸協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白（sodiumdependent phosphate cotransporters， NPTs）屬于溶質(zhì)載體家族 17A（solute carrier family 17A， SLC17A），SLC17A包括涉及磷酸轉(zhuǎn)運的9個蛋白[19]，它們介導(dǎo)了有機陰離子的轉(zhuǎn)運。目前研究證實，NPTs促進陰離子轉(zhuǎn)運涉及多種復(fù)雜過程，從神經(jīng)遞質(zhì)的囊泡儲存到尿酸代謝，再到糖蛋白的降解和代謝。目前已知的涉及到尿酸分泌的蛋白有NPT1、NPT4和NPT5。

3.1 鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白1

鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白1（sodiumdependent phosphate cotransporter 1， NPT1），由位于染色體6p22.2的SLC17A1基因編碼，其在腎近端小管頂端膜表達(dá)程度最高，其次是肝臟。NPT1可以轉(zhuǎn)運各種有機陰離子，如尿酸鹽、對氨基馬尿酸（PAH）和阿司匹林等，可以將尿酸從腎近曲小管運輸?shù)侥蛞褐衃20-21]。日本的一項針對痛風(fēng)和高尿酸血癥患者的研究發(fā)現(xiàn)[21]，NPT1的I269T突變體較野生型NPT1的尿酸轉(zhuǎn)運能力更強，并證明他們都介導(dǎo)尿酸的排泄，這表明NPT1是腎臟分泌尿酸的重要載體，而I269T突變體可以顯著降低罹患痛風(fēng)風(fēng)險。而且單核苷酸多態(tài)性（SNPs）相關(guān)性研究表明[22]，SLC17A1的一個突變（rs3799352）是正常人及無癥狀高尿酸血癥人群向痛風(fēng)發(fā)展的保護因素（OR值均＜1）。

3.2 鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白4

鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白4（sodiumdependent phosphate cotransporter 4， NPT4），由位于染色體6p22.2的SLC17A3編碼。NPT4免疫學(xué)定位與NPT1非常相似，高表達(dá)于腎臟，在肝臟上也有較低程度的表達(dá)，參與尿酸在腎小管分泌，清除各種陰離子藥物，如利尿劑（速尿和布美他尼），并且袢利尿劑可以競爭性抑制NPT4對尿酸的轉(zhuǎn)運[19]。在一項研究中[23]，使用Xenopus卵母細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)分析了人鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白4（human sodiumdependent phosphate cotransporter 4， hNPT4）5個非同義變異基因的功能特性，NPT4的V257F、G279R或P378L變異與野生型比較，尿酸的排泄明顯減少。同時全基因組相關(guān)研究表明SLC17A3基因多態(tài)性與痛風(fēng)的風(fēng)險相關(guān)。

3.3 鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白5

鈉離子依賴性磷酸鹽協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白5（sodiumdependent phosphate cotransporter 5， NPT5），NPT5的編碼基因是SLC17A4，染色體定位于6p22.2，與其他NPTs比較，在人體內(nèi)NPT5高表達(dá)于腸道（包括結(jié)腸、十二指腸和小腸），但在腎臟的表達(dá)水平非常低，主要參與腸道磷酸鹽的重吸收和尿酸排泄[24]。SNPs相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)[22]，SLC17A4的一個突變（rs9358890）是痛風(fēng)的危險因素（OR值＞1）。Zhu等[25]Meta分析發(fā)現(xiàn)NPT5存在種族差異。在這個研究中，類似的差異也存在于多個其他尿酸轉(zhuǎn)運體中。

4 多耐藥蛋白4

多耐藥蛋白4（multidrug resistance-associated protein， MRP4）是一種新型的多環(huán)芳烴和有機陰離子外排轉(zhuǎn)運蛋白，MRP4由位于染色體13q32.1的ABCC4基因編碼，屬于ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白亞家族C（the ATP-binding cassette subfamily C）。MRP4主要位于肝細(xì)胞基底外側(cè)膜、腎近端小管細(xì)胞的頂端膜以及大腦的毛細(xì)血管和脈絡(luò)叢[26-27]。在針對雞的研究中發(fā)現(xiàn)[28]，應(yīng)用磺胺類藥物組與對照組比較尿酸以及回腸的MRP4和ABCG2的水平均明顯升高，但腎臟MRP4和ABCG2的水平升高較輕，說明MRP4參與尿酸的分泌，并且當(dāng)腎臟尿酸排泄減少后，MRP4和ABCG2在腸道發(fā)揮更大的促尿酸排泄作用。在一項來自新西蘭毛利人和波利尼西亞人的樣本的研究中[29]，發(fā)現(xiàn)MRP4的rs4148500突變與尿酸排泄減少所致的痛風(fēng)相關(guān)，這也間接證明MRP4與尿酸的排泄相關(guān)。

5 尿酸轉(zhuǎn)運體

尿酸轉(zhuǎn)運體（urate transporter， UAT）由位于染色體17q11.2的LGALS9基因編碼，也叫半乳糖凝集素9（Galectin 9），分布于人體全身各處，在腎臟和腸道的尿酸排泄中發(fā)揮作用[30]，也可以作為胸腺細(xì)胞與上皮細(xì)胞相互作用的調(diào)節(jié)因子、嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子和凋亡的中介，其在胰腺癌和白血病的診治中也有重要意義。UAT近幾年的研究大多在腫瘤等疾病上，而對其在尿酸排泄方面的作用仍需深入研究。

6 總結(jié)

尿酸分泌相關(guān)蛋白在痛風(fēng)和高尿酸血癥的發(fā)病中起到重要作用，這些轉(zhuǎn)運蛋白基因的突變在痛風(fēng)發(fā)病機制中的作用日漸明確。腸道是人體重要的尿酸排泄器官，人體內(nèi)約有1/3的尿酸是通過腸道進行排泄的，而目前的研究大多針對轉(zhuǎn)運體在腎臟上的作用，而對這些轉(zhuǎn)運蛋白在腸道中的作用機制研究較少。在“遙感和信號假說”中也提到[7，22]，當(dāng)腎臟出現(xiàn)損傷，導(dǎo)致尿酸排泄減少時，這些轉(zhuǎn)運蛋白會在腸道中發(fā)揮更大作用，以增加尿酸的外排，維持人體血清尿酸水平。今后在對這些尿酸分泌蛋白作用機制的研究中，一方面將它們作為新型降尿酸藥物作用的新靶點，另一方面明確它們在腸道中的作用，為新型降尿酸藥物提供新的靶器官。