痛风产生的分子机制
痛风是动物包括人类最为常见的一种代谢性疾病。该病是由于嘌呤合成增加,尿酸过多生成或者尿酸排泄不平衡而导致血液中尿酸含量过高,尿酸盐结晶沉积在肾脏、肝脏、关节滑膜、软骨及其他组织中引起的反复发作性炎症性疾病。尿酸是嘌呤代谢的终产物,体内20%的尿酸来源于富含嘌呤的日粮,80%来源于体内骠呤生物合成。家禽90%的尿酸最终由肾小管分泌和排出。血液中尿酸的平衡取决于嘌呤的吸收、生成、分解与排泄。近年来认为肾脏原发性损伤是发生痛风的基础,痛风是禽肾功能衰竭的表现。家禽体内缺乏精氨酸酶,在代谢过程中产生的氨不能被合成尿素,而是先合成嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌吟,再形成尿酸。饲料含蛋白质尤其是核蛋白越多,体内产生的氨就越多,只要体内含钼的黄嘌呤氧化酶充足,生成的尿酸也就多。如果尿酸生成的速度大于泌尿器官的排泄能力,就可引起尿酸盐血症。当肾小管和输尿管等发生炎症、阻塞时,尿酸排泄受阻,尿酸盐就蓄积在血液中。因此,凡能引起肾及尿路损伤或尿液浓缩、尿排泄障碍的因素,都可促进尿酸盐血症的生成。但并非所有肾损伤都能引起痛风,如肾小球肾炎、间质性肾炎等很少伴发痛风,这与尿酸盐形成的多少、尿路通畅程度有密切关系。当禽类饲料中蛋白质和核蛋白含量过多,或肾脏功能损伤,尿酸排泄障碍时,体内大量蓄积尿酸,可使血液中的尿酸水平达到595~952umol/L(正常为89.3~178.54mol/L)。由于尿酸在水中溶解度甚小,当血浆尿酸量超过380.8mol/L时,尿酸即以钠盐形式在关节,软组织、软骨和内脏的表面及皮下结缔组织沉积下来,从而引起一系列临床和病理变化。现就痛风产生的分子机制论述如下。
一,尿酸生成增多。
导致尿酸生成增加的主要原因是磷酸核糖焦磷酸(PRPP)和谷氨酰胺的浓度增加;磷酸核糖焦磷酸酰基转移酶(PRPPAT)的含量或者活性增加;以及葡萄糖6-磷酸酶缺乏等。此外,在次黄
嘌昤磷酸核糖基转移酶(HPRT)缺少以及PRPP合成酶过度活跃时,也会引起细胞内PRPP的浓度明显升高,导致嘌呤合成增多。由于黄嘌呤氧化酶(XOD)可以促进次黄嘌呤向黄嘌呤和尿酸转化,当XOD增多时会促进尿酸产生增多从而使尿酸浓度升高;次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转换酶(HGPRT)缺乏也可以引起高尿酸血症,HGPRT的异常会使PRPP增多,从而导致尿酸生成增加。肌腺苷酸脱氨酶(AMPD)缺乏也会引起高尿酸血症,AMPD催化磷酸腺苷(AMP)脱氨生成次黄嘌呤核苷酸(IMP),AMPD缺乏会破坏三磷酸腺苷(ATP)在肌肉中的生成途径,使体内AMP的生成量增加而引起尿酸的生成增加。
二,尿酸排泄减少,导致高尿酸血症产生。
高尿酸血症的另一个主要病理机制是尿酸排泄减少,即肾小管对尿酸盐的清除率下降。尿酸盐的主要排泄途径是通过肾小球的滤过来完成,但滤过的尿酸盐还未排泄就几乎全被近曲小管吸收,同时通过肾小管分泌的尿酸盐在近曲小管的远端也被重吸收,少量尿酸盐被集合管重吸收,最终由于重吸收原因导致尿酸从肾脏的排泄量只占肾小球滤过量的6%~12%。当肾小管对尿酸盐的分泌减少或对其重吸收增加,以及肾小球滤过减少,均可引起尿酸盐肾脏排泄的降低,从而导致高尿酸血症。据研究发现,三磷酸腺苷结合盒转运体C2(ABCG2)基因编码蛋白是促肾小管上皮细胞排泄尿酸的重要通道,因而ABCG2基因蛋白的异常表达可以影响尿酸的排泄。尿调节素基因(UMOD)又称尿酸转运体,UMOD特异地表达于肾脏髓襻升支上皮细胞,当UMOD结构异常时,聚集于升支的小管细胞蛋白的排泄减少。UMOD基因突变而影响尿酸的肾脏排泄率下降的原因尚不清楚,研究人员猜测其基因突变可以影响NaCl重吸收,导致NaCl重吸收增加,引起尿酸盐的重吸收增加,进而影响尿酸在近曲小管双向交换,或使尿酸分泌下降。尿酸盐转运蛋白1(URATI)主要介导体内尿酸的重吸收,其主要是通过大量的阴离子交换来完成对尿酸的重吸收,其中包含多数有机阴离子与少数无机阴离子,当其等位基因突变时会改变尿酸含量,如C774A等位基因突变导致肾脏尿酸重吸收减少,血尿酸(SUA)降低;C426T等位基因突变会大大减少肾脏尿酸的排泄,导致SUA升高。尿酸盐转运体(UAT)在肾脏表达非常丰富,在肾脏中只位于近端小管的曲段和升段,其主要作用是参与尿酸在肾近曲小管的分泌,当外显子突变以及启动子区的多态性尿酸盐转运体的功能降低,会减少尿酸盐的排泄。葡萄糖转运蛋白9(GLUT9)主要表达于肾脏和肝脏,GLUT9分为2种亚型,其中CLU9L位于肾近端小管细胞基底膜、CLUT9S位于管腔侧膜。CLUT9能从细胞内将尿酸转运到细胞外,参与肾脏近曲小管顶膜的尿酸盐重吸收,当GLUT9表达异常会使体内尿酸堆积,导致高尿酸血症,有机阴离子转运体1(OAT1)M主要在肾近端小管基底膜上表达,其功能是将尿酸盐从管周间隙摄取入肾小管细胞,当SLC22A6基因发生突变时,会使OATI功能降低,造成尿酸排泄减少。有机阴离子转运体3(OAT3)主要在肾脏、肝脏、眼及脑组织上表达,其可以将有机阴离子从基底膜转运到近曲肾小管上皮细胞,再分泌到尿液中,LC22A8基因突变使OAT3功能降低,尿酸排泄减少,导致高尿酸血症。
三,对炎症细胞因子影响。
目前尚无证据表明体内炎症因子的改变会导致尿酸的变化,但研究表明尿酸水平的升高会导致多种炎症因子的变化,且在给予药物治疗后,随着尿酸水平的降低,各炎症因子也趋于正常。尿酸浓度过高可以引起人脐静脉内皮细胞(HUVEC)中核转录因子κB(NF-kB)的表达量大幅度增加。与此同时,NF-kB下游诱导的一系列炎症因子肿瘤坏死因子(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、细胞间黏附分子1(ICAM-1)等在尿酸的作用下表达量也明显上升。尿酸过多也会使白介素1β(IL-1β)升高、核苷酸结合寡聚化结构域样受体3(NALP3)水平下降。NOD样受体蛋白3(NALP3)是胞质内的危险信号感受器,可以调节IL-1β和IL-18的成熟与释放,具有调节机体炎症反应的作用。尿酸浓度过高会使IL-1β升高,而当IL-1β被NLRP3炎性体激活后能进一步扩大炎症反应。
痛风的产生也和饲养条件环境等密切相关,受饲养方式、年龄、品种、性别等因素的影响。也有研究认为痛风的发生是环境与基因相互作用的结果。