王國(guó)慶，鄒延峰

作者單位：安徽醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院流行病與衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)學(xué)系，安徽 合肥 230032

痛風(fēng)是一種代謝紊亂、單鈉尿酸鹽沉積形成晶體所導(dǎo)致的炎性關(guān)節(jié)炎。痛風(fēng)的前期就是高尿酸血癥，即體內(nèi)尿酸含量高于正常值。而體內(nèi)尿酸的代謝主要有兩大進(jìn)程：一是尿酸的生成過多，占10%；二是尿酸的排泄障礙，占90%。因?yàn)槟蛩徇^量合成主要是由于核酸核糖焦磷酸合成酶1(PRPS1)和次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(HPRT)基因突變，影響嘌呤的合成代謝，進(jìn)而導(dǎo)致尿酸過量。尿酸排泄障礙則是因?yàn)槟蛩徂D(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因突變所致，例如尿酸陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(URAT1)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白9(Glucose transporter 9,GLUT9)、ATP結(jié)合盒亞家族G成員2(ATP-binding cassette,subfamily G,member2,ABCG2)和有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)家族成員(SLC22A6、SLC22A8、SLC22A11、SLC22A13)。

近年國(guó)內(nèi)痛風(fēng)及高尿酸血癥患病率水平較高。陳曉波等[1]在廣西欽州地區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)高尿酸血癥發(fā)生率高達(dá)21.04%；痛風(fēng)患病率達(dá)到1.67%。但是在建國(guó)以前高尿酸血癥發(fā)病率在國(guó)內(nèi)及亞洲并不常見。相較于美國(guó)成人的3.9%發(fā)病率，高尿酸血癥及痛風(fēng)形勢(shì)在國(guó)內(nèi)顯得較為嚴(yán)峻，需要關(guān)注。因?yàn)樗鼈兊陌l(fā)病機(jī)制途徑多，涉及的酶類、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白種類廣泛，導(dǎo)致涉及的基因也很多。所以想了解其遺傳機(jī)制需要較為系統(tǒng)的分析，筆者就各個(gè)尿酸代謝途徑所涉及的物質(zhì)的基因突變進(jìn)行綜述(表1)，以便更好地了解其遺傳情況。

1 尿酸合成過程相關(guān)基因

1.1 PRPS1PRPS1位于X染色體上，編碼一種催化體內(nèi)五磷酸核酮糖(R-5-P)與三磷酸腺苷(ATP)結(jié)合成磷酸核糖焦磷酸(PRPP)的磷酸核糖焦磷酸合成酶1(PRS-1)。有報(bào)道稱，PRPS1過度表達(dá)會(huì)引起PRS-1表現(xiàn)出超活性，體內(nèi)嘌呤過量產(chǎn)生，同時(shí)生成尿酸過量[2]。

早在1972年Sperling等[3]首次報(bào)道PRS-1超活性與尿酸生成過多以及痛風(fēng)關(guān)聯(lián)。1975年Zoref等[4]發(fā)現(xiàn)嘌呤生產(chǎn)過多的痛風(fēng)病人體內(nèi)的PRPP合成酶表現(xiàn)出對(duì)細(xì)胞內(nèi)二磷酸鳥苷(GDP)以及二磷酸腺苷(ADP)的反饋抑制的抵抗性，這種抵抗導(dǎo)致這些病人體內(nèi)的嘌呤含量高于正常人，進(jìn)而發(fā)展成高尿酸血癥和痛風(fēng)。在1987年Becker等[5]報(bào)道對(duì)PRS-1變構(gòu)控制改變的男性通常比正常個(gè)體合成尿酸更快。2012年Moran等[6]發(fā)現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)義突變——c.424G>C(p.Val 142 Leu)，該突變導(dǎo)致體內(nèi)尿酸含量升高，但并無痛風(fēng)發(fā)生。2013年Chen等[7]發(fā)現(xiàn)D52H突變導(dǎo)致高尿酸血癥和嚴(yán)重痛風(fēng)，特點(diǎn)是病人體內(nèi)磷酸核糖焦磷酸水平較高。

綜上所述，PRPS1導(dǎo)致PRS-1酶活性增加的突變，會(huì)引起尿酸含量積累，進(jìn)而向痛風(fēng)發(fā)展。但是近年關(guān)于PRPS1的研究少，仍需大樣本的研究。

1.2 HPRTHPRT基因?qū)侔閄遺傳。該基因特點(diǎn)是男性中呈結(jié)構(gòu)半合子；女性中則會(huì)有一個(gè)X染色體失活，為功能半合子。這種特點(diǎn)容易導(dǎo)致顯性突變[8]。HPRT主要催化次黃嘌呤和鳥嘌呤與磷酸核糖焦磷酸產(chǎn)生核苷-5-磷酸[9]。

在1967年就有報(bào)道稱該酶缺陷會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)尿酸高速生成，形成尿酸腎結(jié)石，以及過早發(fā)展成痛風(fēng)[10]，也稱Kelley-Seegmiller綜合征(MIM300323)。該基因?qū)е碌母吣蛩嵫Y常常伴隨一些神經(jīng)疾病，最嚴(yán)重的是自毀容貌綜合征(Lesch-Nyhan disease,LND)，但是也可能出現(xiàn)只有高尿酸血癥，而不伴隨神經(jīng)疾病的情況，稱為HPRT相關(guān)性高尿酸血癥(HPRT-related hyperuricemia,HRH)，介于兩者之間的稱HPRT相關(guān)神經(jīng)障礙(HPRT-related neurological dysfunction,HRND)[11]。幾乎所有HPRT缺陷病人都伴有尿酸過量產(chǎn)生，并影響結(jié)石和痛風(fēng)[12]。2016年P(guān)etru等[13]在一位中重度痛風(fēng)病人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)HPRT1基因變異c.481G>T(p.A161S)和尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)體ABCG2的基因變異c.421C>A(p.Q141K)中的因果突變。2016年Dhanasekar等[14]通過研究Morin用于治療急性痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛笫竽蛩徕c晶體誘導(dǎo)的炎癥，發(fā)現(xiàn)該藥物可以上調(diào)HPRT基因的表達(dá)。2017年Torres等[15]對(duì)1例9歲痛風(fēng)病兒體內(nèi)的HPRT和腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(adenine phosphoribosyltransferase,APRT)在溶血中活性正常，但在正常生理環(huán)境下活性減半，所以HPRT缺陷不能在病人中被摒棄。

表1 不同尿酸代謝途徑所涉及物質(zhì)的基因突變研究情況

由此可見，HPRT基因的功能缺失性突變可以導(dǎo)致體內(nèi)尿酸的增多，提高高尿酸血癥及痛風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。若選擇該處作為治療靶點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)考慮使用藥物上調(diào)HPRT的表達(dá)，同時(shí)該基因缺陷常伴隨神經(jīng)系統(tǒng)疾病，這也是其特征之一。

2 尿酸排出過程相關(guān)基因

尿酸排泄大約有70%通過腎臟途徑，其余則通過腎外途徑[16]。

2.1 尿酸重吸收相關(guān)基因

2.1.1SLC2A9(GLUT9) SLC2A9基因編碼一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT9。該蛋白起先被證明是轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖，但是有大量文獻(xiàn)說明該蛋白同時(shí)具有轉(zhuǎn)運(yùn)尿酸的能力，并且GLUT9主要的轉(zhuǎn)運(yùn)能力體現(xiàn)在轉(zhuǎn)運(yùn)尿酸而不是轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖[17]。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，改變了以往認(rèn)為尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(URAT1)是尿酸重吸收的主力的觀點(diǎn)[16]。

GLUT9作為尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有著兩種亞型結(jié)構(gòu)：GLUT9a(GLUT9-L)和GLUT9b(GLUT9-S)。兩者區(qū)別僅在氨基末端的不同。GLUT9b在體內(nèi)的分布主要在肝臟以及腎臟，它是由13個(gè)外顯子編碼的全長(zhǎng)大約250 kb；GLUT9a在體內(nèi)分布較廣泛，如肝、腎和小腸等[18]。Kimura等[19]發(fā)現(xiàn)SLC2A9-L位于近端小管的基底外側(cè)膜，而SLC2A9-S位于集合管的頂端膜。尿酸鹽帶是帶電的，它的運(yùn)輸可能是通過近端小管的負(fù)膜電位的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。S型亞體在近曲小管上對(duì)尿酸重吸收起作用，L型主要在基底膜上將尿酸運(yùn)出。

2015年Kim等[20]發(fā)現(xiàn)在SLC2A9上的c.881A>G和c.1002+78G>A多態(tài)性可能在韓國(guó)人中導(dǎo)致痛風(fēng)。2016年李瑞等稱SLC2A9上的R265H是痛風(fēng)的易感基因，突出表現(xiàn)在亞洲人群中。2017年胡傳義等[22]調(diào)查中國(guó)華東地區(qū)，發(fā)現(xiàn)rs938552突變更容易導(dǎo)致痛風(fēng)結(jié)石。2018年Zhang等[23]在中國(guó)證實(shí)了SLC2A9上的rs3733590與血尿酸水平有關(guān)。2018年Lee等[24]在韓國(guó)研究發(fā)現(xiàn)rs3775948和rs13129697可導(dǎo)致高尿酸血癥和痛風(fēng)。但是對(duì)于SLC2A9也存在著爭(zhēng)議，2014年Hurba等[25]在捷克做的研究顯示，在SLC2A9中鑒定出8個(gè)非同義等位基因變體，其中7個(gè)在內(nèi)含子中，還有1個(gè)與血尿酸濃度并無聯(lián)系。

SLC2A9基因的突變引起GLUT9活性加強(qiáng)，會(huì)加強(qiáng)腎臟對(duì)于尿酸的重吸收，引起體內(nèi)尿酸水平升高。同時(shí)SLC2A9基因在不同人群中存在不同的遺傳效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮，包括對(duì)風(fēng)俗習(xí)慣，當(dāng)?shù)仫嬍车纫蛩?同時(shí)在中國(guó)應(yīng)當(dāng)注意各民族之間的差異，進(jìn)行大范圍的對(duì)比研究意義重大。

2.1.2SLC22A12 (URAT1) SLC22A12負(fù)責(zé)有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)家族(OATs)類似物——URAT1的氨基酸序列。URAT1主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)體內(nèi)尿酸的穩(wěn)態(tài)。

2015年Cho等[26]發(fā)現(xiàn)了5種突變，其中rs75786299與高尿酸血癥關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)，而rs11602903和rs121907892與高尿酸血癥呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。2016年Sakiyama等[27]研究發(fā)現(xiàn)SLC22A12上的兩個(gè)突變：R90H(rs121907896)和W258X(rs121907892)可以避免痛風(fēng)的發(fā)生，是一種保護(hù)因素。并且發(fā)現(xiàn)R90H和W258X的等位基因可以降低血尿酸水平以及高尿酸血癥的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)他們認(rèn)為血尿酸水平在性別中的巨大差別取決于URAT1功能型的等位基因的數(shù)量。2017年張亞弟等[28]在中國(guó)男性中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)容易導(dǎo)致高尿酸血癥的發(fā)生的突變(rs1529909，rs7929627)。2017年Kuo等[29]發(fā)現(xiàn)α-蛋白激酶1(ALPK1)的超表達(dá)可以抑制URAT1的表達(dá)，進(jìn)而減少尿酸的重吸收，減少痛風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)。

SLC22A12基因的突變可以是痛風(fēng)及高尿酸血癥的保護(hù)因素也可以是危險(xiǎn)因素，這主要取決于突變后所編碼的蛋白的活性或者數(shù)量，如果活性增強(qiáng)或者數(shù)量增加，即對(duì)尿酸的重吸收能力增強(qiáng)，從而影響尿酸的排泄。

2.1.3SLC22A11 (OAT4) OAT4與URAT1一樣都屬于有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(OATs)，而OATs屬于溶質(zhì)載體家族(SLC22)。主要分布在近曲小管細(xì)胞游離側(cè)的OAT4的氨基酸序列由SLC22A11基因負(fù)責(zé)編碼，起著將有機(jī)陰離子排入尿液中的功能。2017年Deeks[30]報(bào)道雷西那德(Lesinurad)作為URAT1和OAT4的選擇抑制劑，能夠減少尿酸的重吸收，降低血尿酸含量，由此可見OAT4在腎臟中起著重吸收尿酸的作用。2014年Sakiyama等[31]在日本發(fā)現(xiàn)一個(gè)SLC22A11上的SNP rs17300741，這種突變與腎分泌不足類型(the renal underexcretion type,RUE)的痛風(fēng)有顯著的微弱聯(lián)系，RUE型是比較常見的類型。國(guó)內(nèi)目前對(duì)此研究較少。

尿酸重吸收基因均表達(dá)于腎臟，起著重吸收尿酸作用，對(duì)于尿酸在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)平衡扮演著至關(guān)重要的作用。所以有關(guān)它們的基因突變，也緊密地與體內(nèi)尿酸水平聯(lián)系著。對(duì)于尿酸重吸收基因，導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性增加或者數(shù)目增多的突變，即為危險(xiǎn)突變；反之，則為保護(hù)突變。藥物治療也多以抑制基因表達(dá)、蛋白活性和蛋白數(shù)量起作用。

2.2 尿酸排泄轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因

2.2.1SLC22A6(OAT1) OAT1與URAT1、OAT3以及OAT4有著高度同源性，都來自于溶質(zhì)載體家族(SLC22)，SLC22A6產(chǎn)生該蛋白，主要分布于腎臟近曲小管上皮細(xì)胞基地側(cè)膜的OAT1在人體中有563個(gè)氨基酸。

2018年Yong等[32]發(fā)現(xiàn)OAT1表達(dá)增加、GLUT9表達(dá)減少都可以降低體內(nèi)尿酸水平，說明OAT1蛋白的功能是于GLUT9相反的，即OAT1將尿酸排出體內(nèi)。2018年Wang等[33]發(fā)現(xiàn)受體相互作用蛋白3(Receptor-interacting protein 3,RIP3)可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而且是重要因素，并且RIP3在高尿酸血癥的老鼠中高度表達(dá)，而且RIP3可以導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ABCG2、OAT1和OAT3的mRNA表達(dá)減少。

因?yàn)镺AT1蛋白表達(dá)的調(diào)節(jié)受到RIP3的調(diào)節(jié)，可以考慮采取人工干預(yù)體內(nèi)RIP3的含量，增加轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白數(shù)目，從而減少體內(nèi)尿酸水平。

2.2.2SLC22A8(OAT3) SLC22A8產(chǎn)生OAT3，通常與OAT1共同參與尿酸的轉(zhuǎn)運(yùn)。

2008年王靜等[34]發(fā)現(xiàn)患有高尿酸血癥的老鼠體內(nèi)OAT3蛋白合成水平顯著減少，這點(diǎn)與OAT1類似，可以考慮通過藥物使得OAT1和OAT3蛋白表達(dá)上調(diào)，以此影響尿酸從體內(nèi)的排出，治療高尿酸血癥。

2.2.3尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體(UAT) UAT是一種多功能蛋白，它可以作為尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、胸腺細(xì)胞-上皮細(xì)胞相互作用的調(diào)節(jié)劑、腫瘤抗原、嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子和凋亡介質(zhì)。同時(shí)也稱它為半乳糖凝集素9，因?yàn)樗哂袃蓚€(gè)可以結(jié)合乳糖的β-半乳糖苷結(jié)構(gòu)域。Leal-Pinto 等[35]發(fā)現(xiàn)UAT是一種高選擇性、電壓敏感性的尿酸鹽通道。UAT只在通道細(xì)胞外側(cè)有作用，因?yàn)閮H僅當(dāng)乳糖加在細(xì)胞外側(cè)時(shí)，乳糖才可以顯著增加UAT開放的頻率[36]。

2.2.4ABCC4 ABCC4基因負(fù)責(zé)在人腎的近端小管頂膜表達(dá)多藥耐藥蛋白4(multidrug resistance protein 4,MRP4)[37]。MRP4擁有多個(gè)變構(gòu)底物，并且它是一種單向流出轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，因?yàn)樗€在肝臟的基底外側(cè)表達(dá)，所以它也可能介導(dǎo)尿酸進(jìn)入肝臟循環(huán)[38]。

2008年El-Sheikh等[39]通過藥物發(fā)現(xiàn)，抑制MRP4活性在高尿酸血癥機(jī)制中有極其重要作用。2013年Dankers等[40]發(fā)現(xiàn)MRP4的活性抑制可以導(dǎo)致高尿酸血癥。2017年Tanner等[41]發(fā)現(xiàn)在波利尼西亞人中ABCC4的變體rs4148500與高尿酸血癥和痛風(fēng)顯著相關(guān)。

導(dǎo)致MRP4活性抑制的突變就是高尿酸血癥及痛風(fēng)的危險(xiǎn)因素，如果能接觸抑制，增加ABCC4的表達(dá)，或者有藥物能加強(qiáng)MRP4的活性，那么就能增加尿酸的排出，降低尿酸含量。

2.2.5ABCG2(BCRP) 三磷酸腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G2(ATP-binding cassette superfamily G member 2,ABCG2)屬于ABC轉(zhuǎn)運(yùn)超家族成員之一，存在于近曲小管的管腔膜側(cè)。

近年來針對(duì)ABCG2的尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)功能有著廣泛的研究。2016年王金丹等[42]在浙南地區(qū)發(fā)現(xiàn)rs2231142是痛風(fēng)易感基因，A等位基因是痛風(fēng)的危險(xiǎn)因素。2017年夏燕等[43]通過Meta分析發(fā)現(xiàn)在亞洲人群中rs2231142與痛風(fēng)及高尿酸血癥存在關(guān)聯(lián)。在中國(guó)臺(tái)灣，2018年Chen等[44]同樣發(fā)現(xiàn)rs2231142對(duì)高尿酸以及痛風(fēng)起著重要作用。而Q141K可以導(dǎo)致機(jī)體對(duì)于別嘌呤醇的反應(yīng)性低[45]，而別嘌呤醇的主要作用是抑制黃嘌呤脫氫酶，并且通過其活性代謝物羥嘌呤醇發(fā)揮作用。

總之，尿酸排泄轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能與重吸收相反。一旦出現(xiàn)功能缺陷，尿酸的轉(zhuǎn)運(yùn)過程就會(huì)出現(xiàn)障礙，導(dǎo)致尿酸的積累，引起痛風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)的增加。這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因可以考慮作為治療高尿酸血癥的靶點(diǎn)，增強(qiáng)它們的活性及數(shù)量。

3 小結(jié)

體內(nèi)尿酸升高的機(jī)制很復(fù)雜，但總體可以分成兩大部分：生成與排泄。本文通過對(duì)尿酸在體內(nèi)的生成與排泄的兩大過程中所涉及的基因進(jìn)行綜述，發(fā)現(xiàn)尿酸生成過程中PRPS1導(dǎo)致酶超活性以及HPRT的缺陷突變都容易引起尿酸的過量合成。重吸收相關(guān)基因的超活性或數(shù)目增加以及排泄相關(guān)基因的缺陷突變的突變會(huì)導(dǎo)致尿酸排出減少，引起尿酸升高。

目前研究現(xiàn)狀雖然發(fā)現(xiàn)眾多易感基因以及易感位點(diǎn)，但在世界不同地區(qū)、不同人群存在著爭(zhēng)議，需要在存在爭(zhēng)議的地區(qū)進(jìn)行大樣本的研究分析。對(duì)于不同地區(qū)進(jìn)行基因研究要和生活習(xí)慣綜合分析，可以發(fā)現(xiàn)更有價(jià)值的結(jié)果。將目前的各易感基因研究成果應(yīng)用于臨床的精準(zhǔn)化治療，比如精準(zhǔn)用藥等，可以提高治療效果。

痛風(fēng)易感基因研究在國(guó)內(nèi)還不是很多，尤其對(duì)于中國(guó)多民族，地域大等特點(diǎn)，進(jìn)行大樣本的對(duì)比研究必將有很大的應(yīng)用價(jià)值。