辛家東,高建東
1.上海中醫(yī)藥大學附屬曙光醫(yī)院腎病科(上海 201203);2.上海中醫(yī)藥大學中醫(yī)腎病研究所,肝腎疾病病證教育部重點實驗室(上海 201203)
尿酸是一種弱有機酸,作為人體嘌呤代謝的最終產物,約2/3尿酸的產生源自內源性因素,1/3由攝入嘌呤豐富的食物所造成[1]。由于尿酸鹽氧化酶的進化缺失,人類與靈長類動物無法將尿酸進一步分解代謝成水溶性更高的產物[2],因此人類的血清尿酸水平比其他的哺乳動物高5~6倍[3]。血清尿酸水平大于420 μmol/L定義為高尿酸血癥(hyperuricemia,HUA)[4]。近年來,HUA患病率呈明顯上升趨勢,男性患病率遠高于女性,老年人患病率高于其他年齡段,但許多國家對HUA的管理理念并不一致,只有1/3至一半的患者接受過降尿酸治療,故對于HUA的治療成為醫(yī)學界研究的熱點[5]。有研究[6]表明HUA與腎臟疾病、心血管疾病、其他代謝性疾病等密切相關,并被認為是肥胖癥、糖尿病、高血壓的最佳獨立預測因素[7]。人體長期處于高尿酸水平時可產生尿酸鹽結晶沉積,引發(fā)炎癥并導致周圍組織的損傷,即痛風的發(fā)病機制[8],實際上這背后存在著尿酸鹽產生和排泄之間的穩(wěn)態(tài)失調。
目前降尿酸的西藥主要為抑制尿酸生成藥(如別嘌醇、非布司他等)和促進尿酸排泄藥(如丙磺舒、苯溴馬隆等),然而這些藥物可能引發(fā)嚴重的不良反應,如惡心、腹瀉、皮疹、肝功能異常,甚至肝衰竭[8]。中藥治療本病效果明顯,并且有許多相關中藥制劑獲得了國家專利。Yuan等[9]研究發(fā)現有183項治療HUA的中藥專利,其中包括中藥復方的不同劑型、中藥提取物以及中藥提取物的衍生物。近年來研究[10]顯示,多種尿酸轉運蛋白編碼基因的多態(tài)性與HUA發(fā)病密切相關,主要分為尿酸重吸收轉運蛋白和尿酸分泌轉運蛋白。Lee等[11]認為腎臟中尿酸的轉運蛋白可能是治療HUA的關鍵藥物靶點。本文就中藥靶向尿酸轉運蛋白調控機制改善HUA的研究進展進行綜述,以期為臨床治療提供理論與數據支撐。
Enomoto等[12]首次在腎皮質近曲小管上皮細胞管腔膜側發(fā)現大量表達的尿酸鹽陰離子轉運體1(URAT1),通過檢測發(fā)現URAT1可重吸收約50%的尿酸量。URAT1具有高容量分布特點,對尿酸親和力較低,但對于調節(jié)人體血尿酸濃度具有重要作用[13-14]。URAT1已被認為是HUA產生的關鍵靶點,其氨基酸的變化可對尿酸吸收程度產生影響[15]。臨床上一些促進尿酸排泄的藥物如丙磺舒、苯溴馬隆,可通過與URAT1結合產生干擾尿酸重吸收的作用,以促進尿酸排泄[16]。
有研究[17]表明,葡萄糖轉運體9(GLUT9)在參與近端小管的尿酸重吸收過程中發(fā)揮著關鍵作用,甚至可能比URAT1的作用更為明顯。GLUT9具有兩種不同N端的變體,分別是GLUT9-L(長異構體)和GLUT9-S(短異構體),GLUT9-L的主要作用是負責尿酸排泄,而GLUT9-S則具有更高的尿酸轉運能力,能夠重吸收腎小管腔中的尿酸[18]。由于SLC2A9基因上36 kb缺損,使231個氨基酸的蛋白被截斷導致GLUT9功能喪失,臨床上會出現HUA、自發(fā)性高血壓、血脂升高[19]。
圖1 腎小管上皮細胞尿酸重吸收轉運蛋白
三磷酸腺苷結合盒轉運蛋白G2(ABCG2)在血清尿酸穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著關鍵作用,由位于染色體4q21-q22痛風易感位點(MIM 138900)上的基因所編碼,在肝、腎和腸中均有表達,是一種高容量尿酸鹽轉運蛋白,生理上可以介導腎內以及腎外(腸)的尿酸排泄;在一些特殊情況中,若ABCG2發(fā)生功能異常則會引起腎尿酸排泄缺乏,最終導致腎排泄不足型HUA的發(fā)生。[21-22]Komori等[23]在細胞實驗中發(fā)現,在高尿酸環(huán)境下引發(fā)的氧化應激會抑制蛋白激酶B(Akt)的磷酸化,使ABCG2的表達下調,在造成細胞損傷的同時也解釋了HUA病情進展至痛風的原因。有研究[24]顯示,ABCG2輕度至重度功能障礙患者可占據早期痛風發(fā)作患者的88.2%,而嚴重ABCG2功能障礙則能夠明顯提高痛風早期發(fā)作的風險。ABCG2可能在腸道尿酸排泄中的價值更為重要,尿酸在人和小鼠的腸上皮細胞ABCG2的作用下分泌到腸中得以排出體外。一項臨床研究[25]發(fā)現,ABCG2具有介導腸道尿酸排泄的作用。Yano等[26]在5/6腎切除小鼠回腸中發(fā)現ABCG2的表達顯著增加,盡管尿酸排泄減少但血清尿酸水平并未升高,表明腸道可能發(fā)揮了腎外替代作用。在慢性腎臟病導致腎臟排泄尿酸的途徑發(fā)生障礙時,ABCG2介導的腸道尿酸鹽轉運能在一定程度上彌補其代謝不足的后果[27]。
有機陰離子轉運體(OATs)由SLC22A基因編碼,目前已知的有超過11個亞型,免疫定位表明OATs在人體中分布極為廣泛,在肝臟、腎臟、小腸等組織均有表達[28]。其中OAT1、OAT2、OAT3、OAT4、OAT10與尿酸的轉運有關聯,而OAT1與OAT3為主要負責尿酸分泌的蛋白。OAT1在尿酸代謝中具有重要作用,當OAT1發(fā)生功能障礙或表達下降時,會顯著增加HUA、痛風的發(fā)病風險,甚至病情會進展至痛風性腎?。?9]。Wu等[30]發(fā)現在OAT3被敲除的小鼠體內血清尿酸水平是對照組小鼠的1.4倍,證明了OAT3在尿酸轉運方面的能力。OAT1與OAT3蛋白通過雙羧酸與有機離子的交換排泄尿酸,共同參與了腎中尿酸的轉運,特別在尿酸的分泌排泄方面表現突出[31]。因此,研發(fā)以OAT1/OAT3作為靶點的藥物可促進尿液中尿酸的排泄,降低血尿酸濃度,為治療痛風新藥的開發(fā)提供數據支撐[32]。
多藥耐藥相關蛋白(MRP4)單核苷酸多態(tài)性rs4148500的突變與痛風發(fā)生具有相關性,能夠降低男性尿酸排泄水平[33]。此外,在一項動物實驗[34]中發(fā)現,雞在腎臟和腸道的尿酸排泄能力與乳腺癌耐藥蛋白(BCRP)和MRP4的表達呈正相關,然而在應用磺胺類藥物導致腎功能受損時,回腸中MRP4和BCRP的水平均明顯升高,腎中MRP4和BCRP水平輕度升高,認為MRP4和BCRP不僅是腎尿酸排泄的主要調節(jié)劑,還可發(fā)揮更多腎外尿酸排泄的作用。因此,MRP4可能為影響尿酸平衡的藥物開發(fā)提供一個潛在靶點,但需展開更多的動物、臨床研究進行評估。
鈉依賴性磷酸轉運蛋白1(NPT1)是腎臟排泄尿酸的重要載體,其中1269T突變體可以顯著降低痛風發(fā)生的風險[35]。另有研究[36]表明NPT1的一個突變(rs3799352)是正常人及無癥狀HUA患者發(fā)展至痛風的保護因素。鈉依賴性磷酸轉運蛋白4(NPT4)免疫學定位與NPT1極為相似,高表達于腎近端小管上皮細胞頂膜,兩者共同參與上皮細胞分泌尿酸鹽至腎小管腔,以降低血尿酸的濃度[37]。此外,NPT4作為一種電壓驅動的尿酸流出轉運體,當細胞外鉀離子濃度升高,NPT4底物轉運能力也隨之增強,但這種能力會被袢利尿劑以劑量依賴的形式所抑制,進而出現HUA[38-39]。由此解釋了臨床中使用利尿劑導致的繼發(fā)性痛風可能與NPT4受到抑制有關。因此,HUA或原發(fā)性痛風患者在應用利尿劑治療時需權衡利弊,慎重選擇藥物。見圖2。
圖2 腎小管上皮細胞尿酸分泌轉運蛋白
中藥在治療HUA方面具有療效明確、不良反應少等優(yōu)勢。大量實驗研究表明,單味中藥、單味中藥有效成分提取物以及中藥復方能夠通過干預尿酸轉運蛋白表達,以降低HUA動物模型的血尿酸水平。
3.1 單味中藥或其提取物對尿酸重吸收轉運蛋白的調控 黃柏是治療痛風的常用中藥,主要成分為小檗堿(BBR)。Li等[40]研究發(fā)現高劑量的BBR能夠顯著下調URAT1的表達,從而達到抗HUA和保護腎臟的作用。二氫小檗堿(DHB)是BBR的一種氫化衍生物,同樣具有良好的降尿酸效果。Xu等[41]通過實驗發(fā)現,同等濃度的BBR和DHB均能有效調節(jié)HUA小鼠URAT1和GLUT9的表達。
《本草拾遺》記載:“諸藥為各病之藥,茶為萬病之藥?!本G茶、普洱茶已被證實具有降尿酸的作用。綠茶提取物表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)具有降尿酸的作用。EGCG能夠顯著下調GLUT9和URAT1 mRNA的表達水平,相對高濃度的EGCG具有更好的抑制尿酸重吸收蛋白表達的能力,相同濃度的EGCG對URAT1的抑制效果要高于GLUT9,這也表明了GLUT9和URAT1可能是EGCG治療HUA的潛在靶點[42]。普洱茶同樣具有良好的降尿酸作用。Zhao等[43]發(fā)現不同劑量的普洱熟茶均能夠明顯抑制URAT1 mRNA以及蛋白水平表達,同時也都能夠顯著降低GLUT9在蛋白水平的表達;然而不同于EGCG的是,普洱熟茶只有在低、中劑量下才能有效地降低GLUT9 mRNA的表達;各劑量的普洱熟茶均不會上調OAT1的表達,這可能意味著普洱熟茶是通過抑制尿酸重吸收轉運蛋白(URAT1、GLUT9)表達,以實現促進尿酸排泄的功效。
社會組織的多元性不僅體現在經濟分層帶來的利益群體多元化,更大程度上來源于社會生活的豐富多彩和人們需求的不同。有人傾向從經濟分層的角度討論社會組織的多元性,筆者更傾向于從人自身的需求不同探尋社會組織的多元性。
菊苣具有利尿消腫功效,近年來研究發(fā)現其具有顯著的降尿酸作用。有研究[44]表明中、高劑量菊苣可以顯著抑制URAT1和GLUT9 mRNA表達水平,但是低劑量菊苣沒有類似的抑制效果;各劑量的菊苣對于OAT1和OAT3 mRNA表達均沒有明顯影響,以上表明菊苣的降尿酸活性可能是通過抑制尿酸重吸收蛋白(URAT1、GLUT9)表達而非促進尿酸分泌轉運蛋白(OAT1、OAT3)表達來實現的。
鼠曲草莖葉入藥,為鎮(zhèn)咳、祛痰、治氣喘和支氣管炎以及非感染性潰瘍、創(chuàng)傷之常用藥,內服還有降血壓療效。此外,鼠曲草具有抑制黃嘌呤氧化酶以及降尿酸等藥理活性。Zhang等[45]研究發(fā)現鼠曲草對URAT1和GLUT9的調節(jié)具有劑量依賴性,中、高劑量的鼠曲草對URAT1和GLUT9表達具有更好的調節(jié)作用。
向日葵以花序托(花盤)、根、莖髓、葉及種子入藥,古醫(yī)籍中記載了葵花頭的藥用價值,可祛濕、驅寒??^酶水解物(SHEH)可以顯著降低HUA大鼠的尿酸水平[46]。Liu等[47]研究發(fā)現SHEH對URAT1的調控具有劑量依賴性,高劑量的SHEH對URAT1在蛋白水平和mRNA水平的抑制效果強于中、低劑量實驗組,表明了尿酸重吸收轉運蛋白URAT1是SHEH降尿酸的一個潛在靶點。見表1。
表1 單味中藥或其提取物對尿酸重吸收轉運蛋白的調控
3.2 單味中藥或其提取物對尿酸分泌轉運蛋白的調控 臨床上土茯苓常用于治療HUA及痛風,土茯苓中的黃酮類化合物是土茯苓降尿酸的主要活性成分,其提取物光葉總黃酮類化合物(TFSG)能夠顯著提升OAT1的表達,表明了TFSG可以通過促進尿酸分泌蛋白OAT1的表達進而實現降尿酸的效用[48]。
楊樹菇富含多種營養(yǎng)物質,據文獻記載其具有一定藥用價值。Yong等[49]制備了楊樹菇的乙醇提取物(AAE)和水提取物(AAW),實驗結果顯示高濃度的AAE和AAW能同時增加URAT1和OAT1的表達,證實了AAE和AAW是通過靶向尿酸分泌轉運蛋白OAT1,而不是尿酸重吸收轉運蛋白URAT1來實現降尿酸效果。見表2。
表2 單味中藥或其提取物對尿酸分泌轉運蛋白的調控
3.3 單味中藥或其提取物對尿酸重吸收及分泌轉運蛋白的調控 蕁麻是蕁麻科蕁麻屬多年生草本植物,據記載,其具有清熱祛濕等功效。現代藥理學研究[50]表明,蕁麻屬富含多種化合物,包括黃酮類、生物堿、香豆素、有機酸、木脂素等,具有抗炎鎮(zhèn)痛、抗風濕等多種藥理活性。從蕁麻中提取制備的石油醚提取物(UWP)、乙酸乙酯提取料(UWE)、正丁醇提取物(UWB)和醇溶性提取物 (UWA)能顯著下調URAT1 mRNA的表達,而高低劑量UWP、低劑量UWE和高劑量UWA能大幅度提升OAT1 mRNA的表達[50]。
中藥杜仲富含木脂素、環(huán)烯醚萜、苯丙素等多種活性成分,在補肝腎、強筋骨、安胎等方面具有顯著效果[51]。杜仲的乙醇提取物能顯著提高OAT1與OAT3 mRNA表達,同時降低URAT1與GLUT9 mRNA表達[51]。
山藥所含活性成分薯蕷皂苷具有降低尿酸水平的功效[52]。有研究[52]顯示薯蕷皂苷劑量依賴性降低URAT1的表達并增強OAT1的表達,表明薯蕷皂苷可以調節(jié)尿酸重吸收轉運蛋白以及尿酸分泌轉運蛋白的表達,進而實現降尿酸的作用。
靈芝富含多糖、三萜類、生物堿及有機酸等多種活性物質,具有止咳平喘、護肝利尿和降血壓等功效[53]。靈芝的水提取物和乙醇提取物均能抑制URAT1和GLUT9 mRNA的表達并促進OAT1的表達,揭示了靈芝的降尿酸特性是與尿酸重吸收轉運蛋白和尿酸分泌轉運蛋白息息相關[53]。
桑枝具有祛風濕、利關節(jié)等功效[54]。桑枝乙醇提取物以劑量依賴性的方式來降低URAT1和GLUT9在蛋白質和mRNA水平的表達,同時促進OAT1在蛋白質和mRNA水平的表達,從而促進尿酸鹽排泄,達到降低血清尿酸鹽水平的效果[54]。
荷葉中富含生物堿、槲皮素及草酸等活性物質[55]。An等[55]從荷葉中提取了粗提取物(LL)和總生物堿組分(LA),實驗結果顯示各劑量的LL和LA均能夠加強OAT3 mRNA的表達,中、低劑量LL和高、低劑量LA能促進OAT1 mRNA的表達,高、中劑量的LL和低劑量的LA顯著抑制GLUT9 mRNA的表達,僅低劑量的LA可以抑制URAT1的表達,表明荷葉降尿酸的過程是通過調控尿酸重吸收轉運蛋白URAT1/GLUT9以及尿酸分泌轉運蛋白OAT1/OAT3的表達來實現的。
石斛具有益胃生津、滋陰清熱的功效,其具有抗炎、抗氧化、抗菌以及降尿酸的作用[56]。有研究[56]顯示石斛提取物以劑量依賴性來降低URAT1和GLUT9的表達并促進OAT1和OAT3的表達,其中中、高劑量的石斛提取物能抑制URAT1的表達,高劑量的石斛提取物可以促進OAT3的表達,提示石斛是通過調節(jié)尿酸重吸收轉運蛋白和尿酸分泌轉運蛋白來實現降尿酸的功效。
絞股藍主要活性成分絞股藍皂苷能夠發(fā)揮多種藥理作用,如降低血糖、膽固醇水平以及抗氧化等[57]。絞股藍皂苷能夠顯著抑制URAT1和GLUT9的表達并促進OAT1的表達,表明絞股藍皂苷可以同時作用于尿酸重吸收轉運蛋白以及尿酸分泌轉運蛋白來促進尿酸鹽的排泄[57]。見表3。
表3 單味中藥或其提取物對尿酸重吸收及分泌轉運蛋白的調控
3.4 中藥復方對尿酸重吸收及分泌轉運蛋白的調控中藥復方由兩味及兩味以上的中藥組成,相比于單味中藥,其具有更多生物活性成分。因此,中藥復方在治療HUA與痛風時大多可以通過對尿酸重吸收轉運蛋白和尿酸分泌轉運蛋白同時作用,以實現降尿酸和腎保護的功效。
四妙丸是治療HUA與痛風的常用方劑,由黃柏、蒼術、牛膝、薏苡仁組成。研究[58]發(fā)現,四妙丸能夠以劑量依賴性的方式下調HUA小鼠體內GLUT9、URAT1的表達及上調OAT1的表達,以達到增加腎臟尿酸鹽排泄的目的;此外,四妙丸還可以降低血肌酐含量,進而改善HUA小鼠腎臟功能障礙。Hua等[59]在四妙丸原方基礎上減去蒼術,加入粉萆薢與知母兩味中藥,化裁出具有益氣解毒、消炎排尿功效的加味四妙丸,實驗結果表明此方可降低HUA小鼠血清尿酸水平,其作用機理可能與上調OAT1和下調URAT1蛋白表達水平有關。
四物湯由當歸、川芎、白芍、熟地黃組成,具有補血活血的功效。四物湯在下調HUA小鼠體內URAT1和GLUT9蛋白水平的同時還可上調OAT1和ABCG2蛋白的表達,最終可降低模型小鼠血尿酸水平,實現利尿的效果[60]。
二丁顆粒由紫花地丁、蒲公英、半邊蓮及板藍根組成,臨床上常被作為清熱解毒劑,在“二丁顆粒增加功能主治”開發(fā)項目中發(fā)現其具有顯著的降尿酸作用。研究[61]表明二丁顆粒50%乙醇提取物可以顯著抑制HUA大鼠體內URAT1和GLUT9蛋白水平的表達,并提升OAT1蛋白水平的表達,此外高濃度的二丁顆粒提取物對GLUT9的抑制效果要明顯優(yōu)于URAT1,上述驗證了二丁顆粒可以同時調節(jié)尿酸重吸收轉運蛋白和尿酸分泌轉運蛋白的表達,進而達到促進尿酸排泄、降低血尿酸水平的目的。
五苓散由豬苓、茯苓、白術、澤瀉、桂枝組成,具有溫陽化氣、利濕行水功效。研究[62]發(fā)現,五苓散能夠上調HUA小鼠體內OAT1蛋白及其mRNA的表達水平,同時下調URAT1、GLUT9蛋白及mRNA的表達水平,以促進24 h尿酸鹽排泄,增加尿酸排泄分數(FEUA),達到降低HUA小鼠血清尿酸水平的功效。此外,五苓散還能夠上調HUA小鼠體內ABCG2的表達,進而顯著降低HUA模型小鼠的血尿酸、血肌酐與血尿素氮水平,增加FEUA[63]。見表4。
表4 中藥復方對尿酸重吸收及分泌轉運蛋白的調控
尿酸相關轉運蛋白廣泛存在于腎小管上皮細胞中,大量研究表明腎臟尿酸排泄減少與尿酸轉運蛋白關系密切。目前實驗研究基本都集中在用藥后URAT1、GLUT9、ABCG2、OAT1和OAT3的表達情況,可能與這些尿酸轉運蛋白參與了絕大部分尿酸鹽的排泄有關。因此,深入研究尿酸轉運蛋白有望在分子層面揭示HUA及痛風的發(fā)病機理,對于探索降尿酸藥物的新靶點與新型降尿酸藥物的開發(fā)研究均具有積極作用。中藥治療HUA及痛風療效確切,但單味中藥及中藥復方成分復雜,具有多途徑、多靶點的藥理作用,應當在傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論基礎上結合基因技術、分子生物學技術等進行深入研究,挖掘及闡明中藥及其有效成分、中藥復方降低血清尿酸水平的作用機制與靶點。