痛風產生的分子機制

痛風是動物包括人類最為常見的一種代謝性疾病。該病是由于嘌呤合成增加,尿酸過多生成或者尿酸排泄不平衡而導致血液中尿酸含量過高,尿酸鹽結晶沉積在腎臟、肝臟、關節滑膜、軟骨及其他組織中引起的反復發作性炎癥性疾病。尿酸是嘌呤代謝的終產物,體內20%的尿酸來源于富含嘌呤的日糧,80%來源于體內驃呤生物合成。家禽90%的尿酸最終由腎小管分泌和排出。血液中尿酸的平衡取決于嘌呤的吸收、生成、分解與排泄。近年來認為腎臟原發性損傷是發生痛風的基礎,痛風是禽腎功能衰竭的表現。家禽體內缺乏精氨酸酶,在代謝過程中產生的氨不能被合成尿素,而是先合成嘌呤、次黃嘌呤、黃嘌吟,再形成尿酸。飼料含蛋白質尤其是核蛋白越多,體內產生的氨就越多,只要體內含鉬的黃嘌呤氧化酶充足,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,就可引起尿酸鹽血癥。當腎小管和輸尿管等發生炎癥、阻塞時,尿酸排泄受阻,尿酸鹽就蓄積在血液中。因此,凡能引起腎及尿路損傷或尿液濃縮、尿排泄障礙的因素,都可促進尿酸鹽血癥的生成。但并非所有腎損傷都能引起痛風,如腎小球腎炎、間質性腎炎等很少伴發痛風,這與尿酸鹽形成的多少、尿路通暢程度有密切關系。當禽類飼料中蛋白質和核蛋白含量過多,或腎臟功能損傷,尿酸排泄障礙時,體內大量蓄積尿酸,可使血液中的尿酸水平達到595~952umol/L(正常為89.3~178.54mol/L)。由于尿酸在水中溶解度甚小,當血漿尿酸量超過380.8mol/L時,尿酸即以鈉鹽形式在關節,軟組織、軟骨和內臟的表面及皮下結締組織沉積下來,從而引起一系列臨床和病理變化。現就痛風產生的分子機制論述如下。
一,尿酸生成增多。
導致尿酸生成增加的主要原因是磷酸核糖焦磷酸(PRPP)和谷氨酰胺的濃度增加;磷酸核糖焦磷酸酰基轉移酶(PRPPAT)的含量或者活性增加;以及葡萄糖6-磷酸酶缺乏等。此外,在次黃
嘌昤磷酸核糖基轉移酶(HPRT)缺少以及PRPP合成酶過度活躍時,也會引起細胞內PRPP的濃度明顯升高,導致嘌呤合成增多。由于黃嘌呤氧化酶(XOD)可以促進次黃嘌呤向黃嘌呤和尿酸轉化,當XOD增多時會促進尿酸產生增多從而使尿酸濃度升高;次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉換酶(HGPRT)缺乏也可以引起高尿酸血癥,HGPRT的異常會使PRPP增多,從而導致尿酸生成增加。肌腺苷酸脫氨酶(AMPD)缺乏也會引起高尿酸血癥,AMPD催化磷酸腺苷(AMP)脫氨生成次黃嘌呤核苷酸(IMP),AMPD缺乏會破壞三磷酸腺苷(ATP)在肌肉中的生成途徑,使體內AMP的生成量增加而引起尿酸的生成增加。
二,尿酸排泄減少,導致高尿酸血癥產生。

高尿酸血癥的另一個主要病理機制是尿酸排泄減少,即腎小管對尿酸鹽的清除率下降。尿酸鹽的主要排泄途徑是通過腎小球的濾過來完成,但濾過的尿酸鹽還未排泄就幾乎全被近曲小管吸收,同時通過腎小管分泌的尿酸鹽在近曲小管的遠端也被重吸收,少量尿酸鹽被集合管重吸收,最終由于重吸收原因導致尿酸從腎臟的排泄量只占腎小球濾過量的6%~12%。當腎小管對尿酸鹽的分泌減少或對其重吸收增加,以及腎小球濾過減少,均可引起尿酸鹽腎臟排泄的降低,從而導致高尿酸血癥。據研究發現,三磷酸腺苷結合盒轉運體C2(ABCG2)基因編碼蛋白是促腎小管上皮細胞排泄尿酸的重要通道,因而ABCG2基因蛋白的異常表達可以影響尿酸的排泄。尿調節素基因(UMOD)又稱尿酸轉運體,UMOD特異地表達于腎臟髓襻升支上皮細胞,當UMOD結構異常時,聚集于升支的小管細胞蛋白的排泄減少。UMOD基因突變而影響尿酸的腎臟排泄率下降的原因尚不清楚,研究人員猜測其基因突變可以影響NaCl重吸收,導致NaCl重吸收增加,引起尿酸鹽的重吸收增加,進而影響尿酸在近曲小管雙向交換,或使尿酸分泌下降。尿酸鹽轉運蛋白1(URATI)主要介導體內尿酸的重吸收,其主要是通過大量的陰離子交換來完成對尿酸的重吸收,其中包含多數有機陰離子與少數無機陰離子,當其等位基因突變時會改變尿酸含量,如C774A等位基因突變導致腎臟尿酸重吸收減少,血尿酸(SUA)降低;C426T等位基因突變會大大減少腎臟尿酸的排泄,導致SUA升高。尿酸鹽轉運體(UAT)在腎臟表達非常豐富,在腎臟中只位于近端小管的曲段和升段,其主要作用是參與尿酸在腎近曲小管的分泌,當外顯子突變以及啟動子區的多態性尿酸鹽轉運體的功能降低,會減少尿酸鹽的排泄。葡萄糖轉運蛋白9(GLUT9)主要表達于腎臟和肝臟,GLUT9分為2種亞型,其中CLU9L位于腎近端小管細胞基底膜、CLUT9S位于管腔側膜。CLUT9能從細胞內將尿酸轉運到細胞外,參與腎臟近曲小管頂膜的尿酸鹽重吸收,當GLUT9表達異常會使體內尿酸堆積,導致高尿酸血癥,有機陰離子轉運體1(OAT1)M主要在腎近端小管基底膜上表達,其功能是將尿酸鹽從管周間隙攝取入腎小管細胞,當SLC22A6基因發生突變時,會使OATI功能降低,造成尿酸排泄減少。有機陰離子轉運體3(OAT3)主要在腎臟、肝臟、眼及腦組織上表達,其可以將有機陰離子從基底膜轉運到近曲腎小管上皮細胞,再分泌到尿液中,LC22A8基因突變使OAT3功能降低,尿酸排泄減少,導致高尿酸血癥。
三,對炎癥細胞因子影響。
目前尚無證據表明體內炎癥因子的改變會導致尿酸的變化,但研究表明尿酸水平的升高會導致多種炎癥因子的變化,且在給予藥物治療后,隨著尿酸水平的降低,各炎癥因子也趨于正常。尿酸濃度過高可以引起人臍靜脈內皮細胞(HUVEC)中核轉錄因子κB(NF-kB)的表達量大幅度增加。與此同時,NF-kB下游誘導的一系列炎癥因子腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)、單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)、細胞間黏附分子1(ICAM-1)等在尿酸的作用下表達量也明顯上升。尿酸過多也會使白介素1β(IL-1β)升高、核苷酸結合寡聚化結構域樣受體3(NALP3)水平下降。NOD樣受體蛋白3(NALP3)是胞質內的危險信號感受器,可以調節IL-1β和IL-18的成熟與釋放,具有調節機體炎癥反應的作用。尿酸濃度過高會使IL-1β升高,而當IL-1β被NLRP3炎性體激活后能進一步擴大炎癥反應。
痛風的產生也和飼養條件環境等密切相關,受飼養方式、年齡、品種、性別等因素的影響。也有研究認為痛風的發生是環境與基因相互作用的結果。
