尿酸分泌相關轉運蛋白研究進展

張 凱 付冰冰 孫曉鵬

佳木斯大學附屬第一醫院風濕免疫科，黑龍江佳木斯 154000

尿酸代謝過程涉及多種尿酸轉運相關蛋白，包括尿酸分泌相關蛋白和尿酸重吸收相關蛋白。近年來幾項全基因組關聯研究（GWAS）顯示，多種尿酸轉運蛋白編碼基因的多態性與痛風的發病密切相關，將痛風的病因學研究深入到了遺傳學和分子生物學領域。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蛋白。本研究就各種尿酸分泌相關蛋白作一綜述，為痛風的病因和治療研究提供參考。

1 三磷酸腺苷結合盒轉運蛋白

三磷酸腺苷結合盒轉運蛋白 （ATP binding cassette superfamily G member 2， ABCG2）屬于 ATP結合盒轉運蛋白超家族，ABCG2最初被認為與耐藥有關，并已被證明可運輸多種結構和功能多樣的底物，如ABCG2可以參與化療藥物的轉運，過去被認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，是人體內尿酸排泄的重要分子基礎。通過對ABCG2多種基因突變型的研究發現[3]，多種ABCG2錯義突變與痛風獨立相關，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基因中發現了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/高尿酸血癥發病風險之間的關系，再次驗證了ABCG2外顯子發生非同義變異的患者更早出現痛風。Chen等[4]在體外細胞實驗中發現可溶性尿酸可以刺激人腸道細胞上調ABCG2的表達。而且高尿酸血癥引起的氧化應激破壞蛋白激酶B（Akt）的磷酸化，導致ABCG2表達下調[5]，這不只會導致細胞的損傷，也進一步解釋了高尿酸血癥向痛風發展的原因。Toyoki等[6]發現在鏈脲霉素誘導的糖尿病大鼠中，大鼠體內較高的胰島素水平可以下調ABCG2分子的表達水平，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。GWAS表明[7]，ABCG2與血清尿酸的水平顯著相關，并且當發生慢性腎臟病，尿酸的腎臟排泄途徑出現障礙時，ABCG2的腸道尿酸鹽轉運在一定程度上彌補了腎功能下降導致的尿酸鹽處理異常。綜上所述，ABCG2表達水平的下降在痛風和高尿酸血癥的發病和病情進展中發揮極其重要的作用，增強其促進尿酸分泌功能是降低血尿酸水平的重要一環。

2 有機陰離子轉運體

有機陰離子轉運體（organic anion transporters，OATs），目前已知的有超過11個亞型，它們均屬于溶質載體家族 22（solute carrier family 22， SLC22），免疫定位顯示OATs在人體內分布非常廣泛，在小腸、肝臟和腎臟等組織中均有表達[8]。而其中參與尿酸分泌的主要是有機陰離子轉運蛋白1（organic anion transporter 1，OAT1）、有機陰離子轉運蛋白2（organic anion transporter 2， OAT2）和有機陰離子轉運蛋白 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，它們不止參與轉運各種陰離子和細胞信號分子，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聯，但是卻不如ABCG2的關聯性顯著，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 有機陰離子轉運體1

OAT1最早被稱為新型腎臟轉運蛋白（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高表達于人類腎臟近端小管和大腦的脈絡膜[8]，幾乎不表達于腸道。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、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物和慢性腎病中積累的尿毒癥毒素的轉運，當OAT1的表達下降或者功能障礙時，痛風、高尿酸血癥發病風險會顯著增高，甚至會發展到痛風性腎病[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]發現當茶多酚用量在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OAT1和OAT3在腎臟中的表達水平。以上都可以證明OAT1在尿酸排泄中的作用。

2.2 有機陰離子轉運體2

OAT2也被為新型肝臟轉運蛋白（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高表達于肝臟和腎臟。OAT2主要參與人體中肌酐、環核苷酸（如環鳥苷酸）以及多種有機陰離子的轉運[8，12]。有研究表明[13]OAT2介導尿酸的轉運，將細胞外的尿酸轉運到細胞內，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 有機陰離子轉運體3

OAT3由位于染色體11q12.3的SLC22A8基因編碼，免疫細胞學定位顯示，在人體中OAT3主要位于腎臟、大腦、視網膜、睪丸等組織中，現已證實其在腎臟處理常見藥物、膽汁酸、腸道菌群產物、代謝毒素等方面的關鍵作用，OAT3轉運物質的分子量和復雜性要大于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胞的主要轉運蛋白[9，15]。OAT1和OAT3在藥物底物的轉運具有相似性[16]。Wu等[17]發現在OAT3被敲除的小鼠體內尿酸較對照組小鼠升高1.4倍，證明了OAT3在尿酸轉運方面的能力。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細胞中OAT3的表達，由此推測IGF-1可能也參與痛風的發病。

3 鈉離子依賴性磷酸鹽協同轉運蛋白

鈉離子依賴性磷酸協同轉運蛋白（sodiumdependent phosphate cotransporters， NPTs）屬于溶質載體家族 17A（solute carrier family 17A， SLC17A），SLC17A包括涉及磷酸轉運的9個蛋白[19]，它們介導了有機陰離子的轉運。目前研究證實，NPTs促進陰離子轉運涉及多種復雜過程，從神經遞質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同轉運蛋白1

鈉離子依賴性磷酸鹽協同轉運蛋白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程度最高，其次是肝臟。NPT1可以轉運各種有機陰離子，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到尿液中[20-21]。日本的一項針對痛風和高尿酸血癥患者的研究發現[21]，NPT1的I269T突變體較野生型NPT1的尿酸轉運能力更強，并證明他們都介導尿酸的排泄，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風險。而且單核苷酸多態性（SNPs）相關性研究表明[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發展的保護因素（OR值均＜1）。

3.2 鈉離子依賴性磷酸鹽協同轉運蛋白4

鈉離子依賴性磷酸鹽協同轉運蛋白4（sodiumdependent phosphate cotransporter 4， NPT4），由位于染色體6p22.2的SLC17A3編碼。NPT4免疫學定位與NPT1非常相似，高表達于腎臟，在肝臟上也有較低程度的表達，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對尿酸的轉運[19]。在一項研究中[23]，使用Xenopus卵母細胞表達系統分析了人鈉離子依賴性磷酸鹽協同轉運蛋白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。同時全基因組相關研究表明SLC17A3基因多態性與痛風的風險相關。

3.3 鈉離子依賴性磷酸鹽協同轉運蛋白5

鈉離子依賴性磷酸鹽協同轉運蛋白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NPT5高表達于腸道（包括結腸、十二指腸和小腸），但在腎臟的表達水平非常低，主要參與腸道磷酸鹽的重吸收和尿酸排泄[24]。SNPs相關性研究發現[22]，SLC17A4的一個突變（rs9358890）是痛風的危險因素（OR值＞1）。Zhu等[25]Meta分析發現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）是一種新型的多環芳烴和有機陰離子外排轉運蛋白，MRP4由位于染色體13q32.1的ABCC4基因編碼，屬于ATP結合盒轉運蛋白亞家族C（the ATP-binding cassette subfamily C）。MRP4主要位于肝細胞基底外側膜、腎近端小管細胞的頂端膜以及大腦的毛細血管和脈絡叢[26-27]。在針對雞的研究中發現[28]，應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，并且當腎臟尿酸排泄減少后，MRP4和ABCG2在腸道發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]，發現MRP4的rs4148500突變與尿酸排泄減少所致的痛風相關，這也間接證明MRP4與尿酸的排泄相關。

5 尿酸轉運體

尿酸轉運體（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揮作用[30]，也可以作為胸腺細胞與上皮細胞相互作用的調節因子、嗜酸性粒細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

尿酸分泌相關蛋白在痛風和高尿酸血癥的發病中起到重要作用，這些轉運蛋白基因的突變在痛風發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運體在腎臟上的作用，而對這些轉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]，當腎臟出現損傷，導致尿酸排泄減少時，這些轉運蛋白會在腸道中發揮更大作用，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。