任貴生　綜述　胡偉新　審校

痛風是長期嘌呤代謝紊亂所導致的一種炎癥性關節(jié)炎，臨床主要表現(xiàn)反復發(fā)作的伴劇烈疼痛的急性關節(jié)炎，尤其以第一跖趾關節(jié)為常見。此外，痛風與代謝綜合征、心肌梗死、糖尿病及腎臟損害等密切相關[1，2]。高尿酸血癥是痛風發(fā)病的重要生物化學基礎。尿酸是嘌呤代謝的終末產(chǎn)物，在人體內(nèi)生成后，經(jīng)腎小球的濾過、腎小管的重吸收、分泌及再吸收等過程，最終通過尿液排出。因此，任何影響嘌呤代謝和尿酸排泄過程的因素，均有可能導致高尿酸血癥。嘌呤的生成與轉(zhuǎn)化主要在肝臟中進行,肝臟中磷酸核糖焦磷酸(PRPP)合成酶的活性增加、次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)的缺乏及葡萄糖6-磷酸酶(G-6-pase)的缺乏可通過促進內(nèi)源性嘌呤的合成而提高血尿酸水平。在尿酸生成后，血尿酸水平的調(diào)節(jié)主要通過腎臟完成。對于人類，近端小管重吸收對調(diào)節(jié)血尿酸水平起著關鍵作用。重吸收異常將會導致尿酸排泄的異常，進而引起高尿酸血癥或低尿酸血癥，而尿酸的分泌在這其中所起的作用相對并不明顯[3]。在過去數(shù)年中，包括全基因組關聯(lián)研究(GWAS)及Meta分析在內(nèi)的大量研究發(fā)現(xiàn)了許多與高尿酸血癥相關的新基因，這些基因協(xié)同作用，通過影響尿酸在腎小管中的重吸收和分泌(圖1)，影響血尿酸的水平[4]。

2009年，Kolz等[5]的一項大樣本量的Meta分析表明，與血尿酸水平密切相關的基因包括SLC2A9(P=5.2×10-201)、ABCG2(P=3.1×10-26)、SLC22A12(P=2.0×10-9)、SLC17A1(P=3.0×10-14)、SLC22A11(P=6.7×10-14)、SLC16A9(P=1.1×10-8)、LRRC16A(P=8.5×10-9)及PDZK1(P=2.7×10-9)。然而，在2010年的一項研究中，SLC16A9和LRRC16A的全基因組顯著性僅僅是臨界水平(分別為P=1.7×10-7，P=1.3×10-7)[6]。此外，最新的一項GWAS又發(fā)現(xiàn)了若干與血尿酸水平相關的基因(圖2)[7]。在上述的基因中，目前研究較為充分的是SLC2A9、ABCG2及SLC22A12，有關其他基因的研究尚不多。

圖1　各種基因在尿酸轉(zhuǎn)運中的作用[4]

圖2　全基因組關聯(lián)研究發(fā)現(xiàn)的與高尿酸血癥相關的基因(以全基因組顯著性P<5×10-8為標準)[11]

SLC2A9與高尿酸血癥

SLC2A9基因位于人類染色體4p15.3-16，包括12個外顯子，長195 kb，編碼540個氨基酸。除了與家族性低尿酸血癥有關的功能失活突變外，尚無關于SLC2A9與血尿酸水平相關的突變的系統(tǒng)描述[8]。然而，SLC2A9的突變與血尿酸水平的關系在GWAS信號的精細定位中已經(jīng)取得了一定的進展[9]。SLC2A9的編碼序列中存在著大量的變異，至少24個注釋的非同義突變已被鑒別[4]。一項GWAS表明，SLC2A9的非編碼基因變異與降低體內(nèi)的尿酸濃度關系密切，且可有效地增加尿酸分級排泄(FEua)[10]。SLC2A9對血尿酸水平的影響存在著明顯的性別差異，對于德國和澳大利亞人群的GWAS表明，SLC2A9對于女性血尿酸水平的影響是男性的5倍[11]。

此外，SLC2A9編碼序列的變異對于血尿酸水平的影響還存在著明顯的人群差異，這可能是由于基因的連鎖失衡造成的。例如，在一些研究中，生物化學上保守的Val253Ile突變與血尿酸的水平密切相關[12]，而在另外一些研究中則無這樣的聯(lián)系[13]。在太平洋島民中，無論是保護性的基因型還是易感性的基因型，Val253Ile基因和未突變的基因均存在，這表明對于該人群而言，Val253Ile變異對于高尿酸血癥的易感性并無實質(zhì)性的作用[14]。同樣，在一些人群中，Arg265His變異與高尿酸血癥有關，而在另外一個人群中同樣的結論并不能成立[15，16]。對中國漢族女性的研究表明，SLC2A9基因啟動子區(qū)的rs13124007(C/G)及rs6850166(A/G)位點的單核苷酸多態(tài)性與中國漢族女性高尿酸血癥的易感性無明顯的相關性[17]。

SLC2A9基因?qū)ρ蛩崴降挠绊懯峭ㄟ^其編碼的葡萄糖轉(zhuǎn)運體9(GLUT-9)實現(xiàn)的。傳統(tǒng)上認為GLUT-9主要與糖代謝有關，但大量研究表明GLUT-9也參與調(diào)節(jié)腎小管轉(zhuǎn)運尿酸，在近端小管尿酸鹽的重吸收中起重要作用[13]。GLUT-9存在著兩種異構體，分別是含有540個殘基的GLUT-9a和511個殘基的GLUT-9b。這兩種異構體是由SLC2A9選擇性剪接造成的，在膜轉(zhuǎn)運中表現(xiàn)出不同的特點。在轉(zhuǎn)運入人GLUT-9的犬腎上皮細胞系中，GLUT-9a分布于基底外側(cè)膜，而GLUT-9b則分布于頂端膜[18]。在人類腎臟中可同時檢出GLUT-9a和GLUT-9b的mRNA和蛋白質(zhì)，GLUT-9a在近端小管基底外側(cè)膜表達可能與尿酸鹽從近端小管中排出有關，GLUT-9b在頂端膜表達，提示其可能協(xié)助轉(zhuǎn)運尿酸鹽通過頂端膜進入近端小管上皮細胞[4](圖1)。除腎臟外，GLUT-9還表達于肝細胞(GLUT-9a、GLUT-9b)、軟骨細胞(GLUT-9a)、腸細胞(GLUT-9a)及白細胞(GLUT-9a、GLUT-9b)[13，19，20]。D?ring等[21]研究發(fā)現(xiàn)，白細胞中GLUT-9b mRNA的表達相對于GLUT-9a mRNA而言與血尿酸水平的關系更為緊密，這表明GLUT-9b對于維持體內(nèi)尿酸鹽的穩(wěn)態(tài)也許更為重要。

ABCG2與高尿酸血癥

ABCG2是ABC轉(zhuǎn)運體家族成員，定位于人類染色體4q22-q23，大小為67 171 bp，編碼含有655個氨基酸殘基的ABCG2 蛋白。根據(jù)對東亞、非洲及高加索人群的ABCG2單核苷酸多態(tài)性研究，ABCG2的C421A位點的A等位基因頻率在中國人群為29.0％～34.2％，在非洲人群為0.9％～5.3％，在高加索人群為8.7％～11.9％[22]。這個等位基因是由ABCG2第5個外顯子的rs2231142突變所導致的，在白人、非洲人群及亞洲人群中，其與高尿酸血癥的關系非常緊密[12]。一項GWAS表明，與野生型相比，C421A變異大大減少了尿酸的分泌，進而導致了尿酸分泌與重吸收的失衡，最終導致了高尿酸血癥[23]。

ABCG2蛋白是由6個跨膜螺旋結構域及1個單獨的ATP結合域組成的，其廣泛存在于正常組織內(nèi)，發(fā)揮著維持細胞穩(wěn)態(tài)、減輕細胞在低氧環(huán)境下的損傷等生理功能。ABCG2蛋白在腎單位近端小管刷狀緣膜中表達，在尿酸鹽的頂端分泌中發(fā)揮著作用[23]。此外，ABCG2蛋白還在小腸及肝臟的上皮細胞頂端膜中大量表達，這表明其在尿酸的腎外排泄中可能也有一定的功能[24]。Sakurai等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在高尿酸血癥患者及ABCG2基因敲除的大鼠中，ABCG2蛋白的低表達增加了通過腎臟排泄的尿酸，減少了通過腸道排泄的尿酸，這提示ABCG2基因可能主要是通過調(diào)控腸道尿酸的排泄來調(diào)節(jié)血尿酸水平。

SLC22A12與高尿酸血癥

人類SLC22A12基因位于染色體11q13，全長2 642 bp，其中編碼區(qū)1 659 bp，編碼由555個氨基酸殘基、12個跨膜區(qū)域及細胞內(nèi)部的-NH2和-COOH組成的尿酸重吸收轉(zhuǎn)運子1(URAT1)。已經(jīng)證實，SLC22A12的功能喪失性突變與家族性腎性低尿酸血癥相關[25]。但SLC22A12的基因突變與高尿酸血癥的聯(lián)系也已經(jīng)被報道。對于日本人群[26]及中國上海人群[27]的研究發(fā)現(xiàn)，SLC22A12內(nèi)含子的一個單核甘酸變異(rs893006)與男性血尿酸水平相關，rs893006基因型為GG型或GT型的個體，其血尿酸水平明顯高于TT型個體。這提示rs893006基因的多態(tài)性可能與東亞人群高尿酸血癥的發(fā)生相關。而德國的Graessler等[28]研究則發(fā)現(xiàn)，SLC22A12基因N端的3種不同多態(tài)性(啟動子上的A788T突變、外顯子1上的C258T突變及外顯子2上的C426T突變)均與FEua的遞減有關。其中，關系最為緊密的是C426T突變，其CT基因型和TT基因型個體的血尿酸水平明顯高于CC基因型個體(P=0.000 2)。這提示在不同種族的人群中，存在著不同的易感單核苷酸多態(tài)性位點。此外，對于不同的人群而言，SLC22A12基因?qū)τ谘蛩崴降挠绊懸泊嬖谝欢ǖ牟町?。在具有歐洲血統(tǒng)的人群中，SLC22A12對血尿酸水平的影響相對較小，而且這種影響可能是由SLC22A12與SLC22A11基因的連鎖失衡所導致的[6]。然而，Tin等[29]基于非洲裔美國人GWAS數(shù)據(jù)的Meta分析卻發(fā)現(xiàn)一個新的罕見的SLC22A12基因的非同義突變(rs12800450)對血尿酸水平的影響很大(P=2.7×10-16)。該突變有1％的等位基因頻率，其在蛋白質(zhì)水平上可導致65號位的甘氨酸被色氨酸所取代。這種變異后的蛋白質(zhì)所具有的尿酸鹽轉(zhuǎn)運能力弱于野生型的URAT1，說明rs12800450的突變可能抑制了近端小管尿酸鹽的重吸收。

URAT1在SLC22A12基因?qū)τ谘蛩崴降恼{(diào)節(jié)中發(fā)揮著關鍵的作用。URAT1在腎小管近端小管上皮細胞刷狀緣表達，負責尿酸鹽的重吸收[30]。腎小管上皮細胞內(nèi)有機陰離子積聚，有機陰離子與URAT1有很高的親和力，細胞內(nèi)的陰離子與小管腔中的尿酸鹽相交換，導致尿酸的重吸收增加。此外，URAT1還是尿酸排泄促進藥及尿酸排泄抑制藥的作用位點(圖1)，在藥物對于血尿酸水平的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用[4]。

其他基因與高尿酸血癥及痛風

SLC17A1基因與SLC17A3基因分別編碼SLC17A1蛋白(NPT1)和SLC17A3蛋白(NPT4)。這兩種蛋白質(zhì)是表達于近端小管頂端膜的電壓依賴性多特異性陰離子轉(zhuǎn)運體，被認為與尿酸鹽的頂端分泌有關[31]。除尿酸鹽外，它們其他的底物包括丁尿胺及硫酸雌酮等[32]。SLC17A1的Arg138Ala變異及SLC17A3的Val257Phe、Gly279Arg、Phe378Leu變異可導致SLC17A1蛋白和SLC17A3蛋白的功能減弱，進而引起高尿酸血癥[13，31]。作為一種支架蛋白，PDZK1可與SLC22A12、SLC22A13、SLC5A8、SLC5A12、SLC22A11、SLC17A1和SLC17A3所編碼的蛋白質(zhì)相作用。因此，PDZK1可能將負責尿酸鹽重吸收的URAT1與負責尿酸鹽分泌的SLC17A1蛋白連接成一個復合體，進而調(diào)節(jié)尿酸鹽的排泄[33]。

SLC16A9編碼MCT9。MCT9是一種鈉離子依賴性的轉(zhuǎn)運蛋白，其底物目前還不清楚。但是，一項Meta分析表明SLC16A9基因的rs12356193單核苷酸多態(tài)性與血尿酸水平有關[5]。LRRC16A基因編碼LRRC16A蛋白。該蛋白存在于腎臟中，可調(diào)節(jié)肌動蛋白的聚合[34]。但是LRRC16A基因調(diào)節(jié)血尿酸水平的機制尚不清楚。

小結：尿酸排泄的減少是導致高尿酸血癥的重要原因，通過GWAS發(fā)現(xiàn)SLC22A12、SLC2A9及ABCG2基因突變與高尿酸血癥的關系，在基因水平上揭示了高尿酸血癥可能的發(fā)生機制，并對痛風等疾病的診斷各治療具有積極的意義。作為尿酸鹽的吸收轉(zhuǎn)運體基因，SLC22A12和SLC2A9基因的功能失活突變將導致尿酸分泌的增加及低尿酸血癥，而作為尿酸鹽分泌轉(zhuǎn)運體基因的ABCG2的功能失活突變或者功能減弱突變則可導致高尿酸血癥。目前其他的許多基因(如SLC17A1、SLC17A3、SLC16A9及LRRC16A等)與高尿酸血癥的關系，研究尚不十分充分，對于這些基因，還需要在不同的國家、地區(qū)及不同的種族之間開展大規(guī)模人群研究，以進一步探索其功能和生理作用，從而明確其在高尿酸血癥發(fā)生中所起到的作用。

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