人尿酸鹽轉運蛋白1及其影響因素研究進展

王 英，石桂秀

(1.福建中醫藥大學臨床內科學風濕免疫專業，福建 福州 350000;2.廈門大學附屬第一醫院風濕免疫科，福建 廈門 361000)

尿酸(UA)是人體內嘌呤代謝的最終產物，人類進化過程中尿酸酶基因發生突變，導致肝臟不能將UA降解為尿素囊排出體外。雖然UA具有抗氧化作用，在許多疾病中擔當活性氧自由基的清道夫角色，但高尿酸血癥嚴重危害人類健康，已證實它與代謝性疾病、糖尿病、心血管疾病有顯著的相關性。原發性高尿酸血癥是由于UA生成增加和(或)排泄減少導致的疾病，其中90%是由于腎臟對UA的排泄減少所致［1］。UA排泄減少與腎臟近曲小管對UA的重吸收增加或分泌減少有關，而重吸收占主要部分，且依賴分布在腎小管上皮細胞的尿酸鹽轉運蛋白。雖然存在多種尿酸鹽轉運蛋白，但研究表明hURAT1在重吸收過程中占主導地位［2］。隨著研究的不斷深入，國內外學者的研究熱點逐漸從hURAT1的結構和功能轉為對基因突變及藥物對其影響。為探索高尿酸血癥發病機制，為藥物治療提供新思路，現對hURAT1及其影響因素綜述如下。

1 hURAT1基因結構及分布

2002年日本學者Enomoto等［2］首先在人腎臟發現并克隆出負責UA重吸收的hURAT1，該基因定位于染色體11q13，含有10個外顯子和9個內含子，cDNA全長2642bp，編碼區1659bp，編碼了含有555個氨基酸的蛋白質。hURAT1是有機陰離子轉運家族(OATs)的類似物，其氨基酸序列與OAT4有42%同源性，由12個跨膜區域以及位于細胞內部的-NH2和-COOH末端組成，是一個完整的跨膜蛋白。該研究中，免疫組化分析顯示，hURAT1蛋白主要位于腎皮質近曲小管的上皮細胞，而不存在于遠曲小管，也尚未在人體其他部位發現。

2 hURAT1功能特點

hURAT1位于腎臟近曲小管上皮細胞的刷狀緣側，目前研究推測hURAT1可能是從管腔重吸收尿酸鹽進入細胞的通道。為明確hURAT1的轉運機制，Enomoto等［2］進行了一系列順式、反式的負荷實驗證明尿酸鹽主要是與有機陰離子經hURAT1交換而不是無機陰離子。許多有機陰離子及少數無機陰離子可影響尿酸鹽經hURAT1的轉運過程，有機陽離子及其底物則無影響［3］。一項爪蟾卵實驗表明［4］:雖然hURAT1屬于陰離子轉運體，但它只能結合UA，以及與UA結構相類似的、具有芳香族碳鏈同時包含嘧啶環和咪唑基團的陰離子。hURATl的轉運動力可能來自小管上皮細胞與管腔之間陰離子的電荷與濃度梯度差，而這種梯度的建立，主要依靠基側膜上有機陰離子轉蛋白對腎間質陰離子的吸收，小部分來源于上皮細胞對小管腔內陰離子的重吸收，其中包括刷狀緣膜上Na+－陰離子同向轉運體的轉運。這說明雖然Na+轉運異常也可以影響hURATl的功能，但hURAT1仍是一種非Na+依賴性轉運蛋白。最新一項研究表明［5］，在hURAT1腎臟近曲小管上皮細胞的刷狀緣側同一位點，存在鈉耦合單羧酸轉運體，它主要負責轉運與hURAT1尿酸交換的單羧酸酯，表明hURAT1和鈉耦合單羧酸轉運體的存在合作關系［5］。另有研究發現［7，8］，在 hURATl分子的COOH端存在一個轉運體支架蛋白，它由3個氨基酸殘基(絲氨酸或蘇氨酸-任意氨基酸-疏水氨基酸)組成。上皮細胞內的轉運體支架蛋白和NHEFRl(Na+－H交換調節因子)可結合在此結構域上。轉運體支架蛋白和NHEFRl之間可相互影響，并可能與胞內多種信號轉導途徑相關聯形成信號傳導網絡。最近，Anzai等［4］發現小管上皮細胞基側膜上存在一種電壓性的尿酸轉運體URATvl，負責將重吸收進上皮細胞內的UA轉運至腎間質。具體的hURATl的胞內信號傳導過程，目前尚未闡明。

3 hURAT1基因突變及其對腎臟排泄UA的影響

hURAT1是發現的第一個和遺傳病有關的人類轉運蛋白，該蛋白編碼基因SLC22A12序列的突變會使腎臟UA重吸收量減少，引發原發性低尿酸血癥［9］，該研究指出SLC22A12存在多種突變，亞洲國家的研究支持hURAT1基因突變與UA水平具有相關性，證明了下調hURAT1表達可以導致尿酸排泄增多。其中日本對低尿酸血癥患者基因突變的研究頗豐。2004年，Kimiyoshi等［10］對32例無血緣關系的遺傳性腎性低尿酸血癥患者的hURAT1基因(SLC22A12)進行了研究，結果發現30例患者存在SLC22A12基因突變，包括純合突變、復合雜合突變、雜合突變共10種突變類型，G774A占所有突變的74.1%，是主要的突變類型。另幾項日本腎性低尿酸血癥患者基因突變調查發現約90%的患者存在hURAT1基因突變，與SLC22A12基因的G774A等位基因高突變頻率相關［11，12］，4號外顯子區的第774位核苷酸G突變為A，使原本翻譯第258位色氨酸的 TGG變成了終止密碼 TGA，提前終止了hUARTl的翻譯(簡稱W258X突變)［13］。爪蟾卵實驗證實，這種W258X突變形成的蛋白，不但氨基酸序列比正常的URATl短，而且不能結合在細胞膜上，不具備陰離子轉運功能。有趣的是，這種W258X突變導致的原發性腎性低尿酸血癥多見于日本、韓國及非中歐猶太人群，除外研究水平和領域不同等因素，提示突變可能與種族性、地域性或遺傳性有關，需要更全面深入的探索［14，15］。Guan 等在124名原發性痛風患者和168名健康中國男性受試者中，研究了SLC22A12中基因序列rs893006的多態性，提示該基因序列的多態性可能是中國男性高尿酸血癥患者的基因風險因素［16］。最新一項國內研究證明SLC22A12基因rs559946的多態性與痛風存在顯著關聯，有可能增加中國漢族男性高尿酸血癥痛風的易感性，且基因分型中TT基因型受試者的血清UA水平顯著低于GG和GT基因型［17］。研究顯示hURATl基因2號外顯子C426T多態性與德國人群腎UA排泄減少和高尿酸血癥顯著相關，與CC基因型相比，CT和TT基因型個體腎臟UA排泄明顯降低，血UA水平明顯升高［3］。希臘研究顯示，hURATl基因2號外顯子C1246T多態性與高加索人群腎UA排泄減少和高尿酸血癥顯著相關［18］。對以色列一位非尿酸轉運蛋白hURATI引起的特異性高尿酸血癥所致急性腎功能衰竭的18歲青年及其6位阿拉伯家族庭成員進行了hURAT1的基因分析，研究表示，未發現SLC22A基因的編碼區及內含子、外顯子發生突變［19］。一項Meta分析研究表明SLC22A12基因對血清UA水平有0.13%的變量貢獻［20，21］。

4 hURAT1與藥物作用及其對腎臟排泄UA的影響

hURATl在人腎臟近曲小管上皮細胞的管腔膜側特異性表達，它可以將UA從腎小管管腔重吸收至上皮細胞內，是維持血清UA水平的關鍵離子通道。有機陰離子與hURAT1有很高的親和力，這種底物選擇特異性使其成為阻止UA重吸收新的藥物靶點，研究hURAT1通道可有助于研制更有效的藥物以治療高尿酸血癥［22］。降UA藥物如苯溴馬隆、丙磺舒均為hURAT1抑制劑，均能反式促進尿酸鹽經hURAT1的攝取，降低 hURATl的基因表達［23］。研究發現氯沙坦、坎地沙坦和非諾貝特能夠抑制hURATl基因表達而減少UA重吸收，降低血清UA水平［24，25］。在一項氯沙坦與苯溴馬隆對照研究中發現:氯沙坦造成hURATl的mRNA水平顯著降低，而苯溴馬隆并無此現象，證實氯沙坦降UA模式不同于苯溴馬隆，它主要通過抑制hURATl影響UA排泄從而降低UA水平［26］。RDEA-594是最新開發的hURATI抑制劑，隨機雙盲安慰劑對照I期臨床研究顯示，患者接受本品(100～400 mg/d)治療10天，血UA水平下降45%，且耐受性良好，未見嚴重不良反應發生。II期臨床研究顯示，本品治療8天，85.7%患者血UA水平降低到6 mg/dl以下［27］。

隨著科學技術的發展，關于hURATl的研究也在不斷深入，研究熱點和重點從對其結構及功能過渡到確切轉運機制、基因突變及藥物對其影響等。但目前的研究多屬初級階段，仍需要在不同種族、國家、地區間開展大規模人群研究，為進一步深化認識高尿酸血癥及其發病機制、開發新藥奠定理論基礎。

［1］Rott KT，Agudelo CA.Gout［J］.JAMA，2003，289(21):2857-2860.

［2］Enomoto A，Kimura H，Chairoungdua A，et al.Molecular identification of a renal urate anion exchanger that regulates blood urate levels［J］.Nature，2002，417(6887):447-452.

［3］Graessler J，Graessler A，Unger S，et al.Association of the human urate transporter 1 with reduced renal uric acid excretion and hyperuricemia in a German Caucasian population［J］.Arthritis Rheum，2006，54(1):292-300.

［4］Anzai N，Ichida K，Jutabha P，et al.Plasma urate level is directly regulated by a voltage-driven urate efflux transporter URATv1(SLC2A9)in humans［J］.J Biol Chem，2008，283(40):26834-26838.

［5］Lu Y，Nakanishi T，Tamai I.Functional cooperation of SMCTs and URAT1 for renal reabsorption transport of urate［J］.Drug Metab Pharmacokinet，2013，28(2):153-158.

［6］Anzai N，Jutabha P，Kanai Y，et al.Integrated physiology of proximal tubular organic anion transport［J］.Curr Opin Nephrol Hypertens，2005，14(5):472-479.

［7］MiyazakiH，AnzaiN，Ekaratanawong S，etal.Modulation of renal apical organic anion transporter 4 function by two PDZ domain-containing proteins［J］.JAm Soc Nephrol，2005，16(12):3498-3506.

［8］Cunningham R，Brazie M，Kanumuru S，et al.Sodium-hydrogen exchanger regulatory factor-1 interactswithmouse urate transporter1 to regulate renal proximal tubule uric acid transport［J］.J Am Soc Nephrol，2007，18(5):1419-1425.

［9］Iwai N，Mino Y，Hosoyamada M，etal.A high prevalence of renal hypouricemia caused by inactive SLC22A12 in Japanese［J］.Kidney Int，2004，66(3):935-944.

［10］Ichida K，Hosoyamada M，Hisatome I，et al.Clinical and molecular analysis of patients with renal hypouricemia in Japan-influence of URAT1 gene on urinary urate excretion［J］.J Am Soc Nephrol，2004，15(1):164-173.

［11］van Dijk BA，Schouten LJ，Oosterwijk E，et al.Prevalence of von Hippel-Lindau genemutations in sporadic renal cell carcinoma:results from The Netherlands cohort study［J］.BMC Cancer，2005，5:57.

［12］Ichida K，Hosoyamada M，Kamatani N，et al.Age and origin of the G774A mutation in SLC22A12 causing renal hypouricemia in Japanese［J］.Clin Genet，2008，74(3):243-251.

［13］Ishikawa I，Nakagawa M，Hayama S，et al.Acute renal failure with severe loin pain and patchy renal ischaemia after anaerobic exercise(ALPE)(exercise-induced acute renal failure)in a father and child with URAT1 mutations beyond the W258X mutation［J］.Nephrol Dial Transplant，2005，20(5):1015.

［14］Komoda F，Sekine T，Inatomi J，et al.The W258X mutation in SLC22A12 is the predominant cause of Japanese renal hypouricemia［J］.Pediatr Nephrol，2004，19(7):728-733.

［15］Cheong HI，Kang JH，Lee JH，etal.Mutational analysis of idiopathic renal hypouricemia in Korea［J］.Pediatr Nephrol，2005，20(7):886-890.

［16］Guan M，Zhang J，Chen Y，et al.High-resolutionmelting analysis for the rapid detection of an intronic single nucleotide polymorphism in SLC22A12 inmale patients with primary gout in China［J］.Scand J Rheumatol，2009，38(4):276-281.

［17］Li C，Yu Q，Han L，et al.The hURAT1 rs559946 polymorphism and the incidence of gout in Han Chinesemen［J］.Scand JRheumatol，2013，28(8):35-42.

［18］Tzovaras V，Chatzikyriakidou A，Bairaktari E，et al.Absence of SLC22A12 genemutations in Greek Caucasian patients with primary renal hypouricaemia［J］.Scand J Clin Lab Invest，2007，67(6):589-595.

［19］Bahat H，Dinour D，Ganon L，et al.Non-urate transporter 1-related renal hypouricemia and acute renal failure in an Israeli-Arab family［J］.Pediatr Nephrol，2009，24(5):999-1003.

［20］So A，Thorens B.Uric acid transport and disease［J］.JClin Invest，2010，120(6):1791-1799.

［21］Tin A，Woodward OM，Kao WH，et al.Genome-wide association study for serum urate concentrations and gout among African Americans identifiesgenomic risk lociand a novel URAT1 loss-of-function allele［J］.Hum Mol Genet，2011，20(20):4056-4068.

［22］Nakayama A，Matsuo H，Takada T，et al.ABCG2 is a high-capacity urate transporter and its genetic impairment increases serum uric acid levels in humans［J］.Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids，2011，30(12):1091-1097.

［23］Shin HJ，Takeda M，Enomoto A，etal.Interactions of urate transporter URAT1 in human kidney with uricosuric drugs［J］.Nephrology(Carlton)，2011，16(2):156-162.

［24］Hamada T，Ichida K，Hosoyamada M，et al.Uricosuric action of losartan via the inhibition of urate transporter1(URAT 1)in hypertensive patients［J］.Am JHypertens，2008，21(10):1157-1162.

［25］Uetake D，Ohno I，Ichida K，et al.Effect of fenofibrate on uric acid metabolism and urate transporter 1［J］.Intern Med，2010，49(2):89-94.

［26］Nindita Y，Hamada T，Bahrudin U，et al.Effect of losartan and benzbromarone on the level of human urate transporter 1 mRNA［J］.Arzneimittelforschung，2010，60(4):186-188.

［27］Burns CM，Wortmann RL.Gout therapeutics:new drugs for an old disease［J］.Lancet，2011，377(9760):165-177.