尿酸轉(zhuǎn)運體與帕金森病研究進展

繆江芳++羅蔚鋒

[摘要] 尿酸是生理性的抗氧化劑，流行病學(xué)及臨床資料顯示低尿酸水平與帕金森病（PD）發(fā)病率增高密切相關(guān)，PD患者的血尿酸水平顯著降低，高血尿酸水平能夠降低PD的發(fā)病以及減慢PD的進展速度。尿酸轉(zhuǎn)運體在尿酸分泌和重吸收過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而影響尿酸水平。本文將從尿酸轉(zhuǎn)運體的角度介紹尿酸轉(zhuǎn)運體與PD的研究進展。

[關(guān)鍵詞] 尿酸；轉(zhuǎn)運體；基因；帕金森病

[中圖分類號] R742.5 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-0616（2014）16-30-05

Research advances in the association of urate transporters and Parkinson's disease

MIAO Jiangfang LUO Weifeng

Department of Neurology， the Second Affliated Hospital of Soochow University， Suzhou 215000， China

[Abstract] Uric acid is a kind of physiological antioxidants. The epidemiology and clinical studies indicate that its lower level is closely related to the higher incidence of Parkinson's Disease（PD）. The serum urate concentrations of PD patients are much lower. Lower incidence and better prognosis have been observed on PD patients with higher serum urate. Urate transporters affect urate secretion and reabsorption， which have a strong and apparent impact on urate concentrations. This review discusses current information on the characteristics of urate transporters， with specific focus on their association with PD.

[Key words] Uric acid； Transporter； Gene； Parkinson's disease

帕金森病（PD）是第二大中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變，是以中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元變性、缺失和路易小體形成為病理特征，臨床主要表現(xiàn)為錐體外系癥狀，包括運動遲緩、肌強直、靜止性震顫和姿勢步態(tài)異常等。PD具有隱性起病，緩慢進展的特征，預(yù)計到2030年我國PD患者人數(shù)將近500萬[1-2]。雖然帕金森病的發(fā)病機制仍不十分清楚，但目前研究認為，帕金森病的發(fā)生、發(fā)展是遺傳和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。目前已有多項研究表明本病與LRRK2、Parkin、PINKI等基因的突變有關(guān)[3-5]。

尿酸（uric acid，UA）可作為PD臨床和影像學(xué)進展的標志物[6]，是帕金森病防治的潛在新靶點，研究發(fā)現(xiàn)尿酸對PD動物模型具有保護作用，尿酸可減少6-羥基多巴胺對神經(jīng)元的毒性作用，提高細胞活力，穩(wěn)定細胞膜電位，表明尿酸能通過抗氧化應(yīng)激活性發(fā)揮其對多巴胺能神經(jīng)元的保護作用[7-9]，

在PD動物模型實驗中表明，尿酸可以改善其學(xué)習(xí)記憶能力，其機制可能是尿酸發(fā)揮了抗氧化應(yīng)激、保護多巴胺能神經(jīng)元作用[10]。

1 尿酸的產(chǎn)生及其影響因素

尿酸通過嘌呤代謝通路由黃嘌呤氧化酶分解嘌呤產(chǎn)生，主要在肝臟產(chǎn)生，2/3由腎臟排泄，其余1/3由腸道和皮膚等排泄[11-12]。體內(nèi)尿酸濃度由嘌呤的攝入量、尿酸的生物合成及其排泄速率決定，基因編碼的酶的異常會導(dǎo)致過度的內(nèi)源性嘌呤合成。血尿酸水平主要受腎小球濾過作用、重吸收作用以及分泌作用調(diào)節(jié)。研究表明腦脊液中的尿酸水平與血尿酸水平呈線性相關(guān)，約為血尿酸水平的1/10。尿酸鹽是尿酸存在的主要形式，主要分布于細胞外液，主要通過人尿酸轉(zhuǎn)運蛋白（human urate transporter protein，hUTP）進行細胞內(nèi)外的跨膜轉(zhuǎn)運，hUTP是具有高選擇性的貫穿細胞膜脂質(zhì)的離子通道，其三種亞型可見于人體內(nèi)多種組織細胞中，故其基因編碼異常會顯著影響人體尿酸水平。

近年來，全基因組相關(guān)性研究（genome-wide association studies，GWAS）已經(jīng)證實尿酸濃度與九個基因位點的單核苷酸多態(tài)性有顯著聯(lián)系，其中包括編碼尿酸鹽轉(zhuǎn)運體基因ABCG2（BCRP），SLC2A9（GLUT9），SLC16A9（MCT9），SLC17A1（NPT1），SLC17A3（NPT4），SLC17A4（NPT5），SLC22A11（OAT4），SLC22A12（URAT1）以及尿酸鹽轉(zhuǎn)運體相關(guān)支架蛋白PDZK1[11，13-22]。

2 影響人體尿酸水平的主要尿酸轉(zhuǎn)運體

2.1 BCRP（ABCG2）

乳腺癌耐藥相關(guān)蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）由ATP-結(jié)合盒（ATP-binding cassetle，ABC）半轉(zhuǎn)運蛋白超家族的著名成員ABCG2編碼。基因定位于4q22，在胎盤、腦、肝臟、咽、腎臟、膀胱以及小腸表達。ABCG2主要表達于腎近曲小管的管腔膜側(cè)，形成同型二聚體的ABCG2才具有發(fā)揮轉(zhuǎn)運尿酸作用的活性，該轉(zhuǎn)運體屬于分泌型尿酸轉(zhuǎn)運體[23]。在GWA研究中，ABCG2單核苷酸多態(tài)性已經(jīng)被證實與血尿酸濃度相關(guān)[13，24]。另外，ABCG2也是高尿酸血癥的候選基因之一[13]?？紤]到BCRP蛋白在血腦屏障（the blood-brain barrier，BBB）內(nèi)皮細胞上的表達，以及腦脊液（cerebrospinal fluid，CSF）尿酸水平由血尿酸水平以及血腦屏障完整性決定[25]，很明顯，BCRP尿酸轉(zhuǎn)運體與腦脊液尿酸水平是緊密相關(guān)的。目前研究表明，血尿酸已經(jīng)可以被當作PD臨床和影像學(xué)進展的可靠指標[6]。盡管腦脊液平均尿酸水平只有血尿酸水平的1/10，但是腦脊液尿酸作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)抗氧化劑在PD發(fā)病以及進程中必然發(fā)揮著舉足輕重的作用[25]。以中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運體包括BCRP轉(zhuǎn)運體為治療靶點的新技術(shù)已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)以減少大腦病理改變以及神經(jīng)退行性疾病如PD和阿爾茨海默?。╝lzheimers disease，AD）[26]。由此可見，中樞神經(jīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運體BCRP與PD密切相關(guān)，可以為PD提供可靠和穩(wěn)定的治療或緩解的方向。endprint

2.2 MRP1（ABCC1），MRP3（ABCC3）和MRP4（ABCC4）

多重耐藥蛋白（multidrug resistance protein，MRP）是由ABC家族ABCC基因編碼，由ABCC4編碼的MRP4主要表達于腎臟、睪丸、卵巢、肝臟、小腸、肺等器官的細胞膜上，該基因位于13號染色體長臂上。MRP4屬于分泌型尿酸轉(zhuǎn)運體，位于腎小管管腔膜上的MRP4將腎小管上皮細胞內(nèi)的尿酸分泌入小管腔。另外，表達于肝細胞的基側(cè)膜上的MRP4則參與肝臟對尿酸的轉(zhuǎn)運。而ABCC1編碼的MRP1以及ABCC3編碼的MRP3則主要表達于肝細胞的基側(cè)膜參與尿酸的轉(zhuǎn)運，其編碼基因分別定位于16號染色體的短臂和17號染色體的長臂上。

2.3 GLUT9（SLC2A9）

由基因SLC2A9編碼葡萄糖轉(zhuǎn)運體9（glucose transporter 9，GLUT9）屬于葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（glucose transporter，GLUT）家族成員，該轉(zhuǎn)運體主要以易化擴散的方式轉(zhuǎn)運葡萄糖，高度表達于腎臟和肝臟。Vitart等[27]對非洲爪蛙的卵母細胞的研究發(fā)現(xiàn)GLUT9具有轉(zhuǎn)運尿酸和果糖的作用。Caulfield等[14]研究則表明GLUT9是高效的尿酸轉(zhuǎn)運體，其轉(zhuǎn)運尿酸的能力遠遠高于轉(zhuǎn)運葡萄糖的能力，并且可通過對葡萄糖的轉(zhuǎn)運而加速對尿酸的重吸收，因而攝入高糖或糖尿病均會影響尿酸水平。依據(jù)氨基端在胞內(nèi)剪接部位的不同，GLUT9可以分為2種異構(gòu)體：GLUT9L（長型異構(gòu)體）主要位于腎小管基底膜側(cè)，主要發(fā)揮將尿酸從上皮細胞分泌入血液的作用；GLUT9S（短型異構(gòu)體）則主要位于腎小管的管腔膜側(cè)，起將尿酸分泌入管腔的作用。

近年來，研究表明SLC2A9是最有效的尿酸轉(zhuǎn)運體，SLC2A9主要表達在人類腎小管細胞的基底外側(cè)膜[6]，尿酸鹽通過其表達的轉(zhuǎn)運體流向血液[28]。目前，幾乎所有的GWAS研究已經(jīng)證實SLC2A9與血尿酸水平有很強的相關(guān)性[13-16，18-19，21-22，24，27]。歐洲研究者對位于4p16.1的SLC2A9區(qū)域的4個多態(tài)性位點進行了較大規(guī)模的研究，研究發(fā)現(xiàn)SLC2A9基因單核苷酸多態(tài)性影響了PD的發(fā)病年齡，其中rs1014290與PD發(fā)病年齡相關(guān)性最強[29]。

2.4 UAT

尿酸轉(zhuǎn)運蛋白（urate transporter，UAT）屬于一種特異性的分泌型尿酸轉(zhuǎn)運體。研究表明UAT廣泛表達于人體多種組織，主要存在于腎臟和腸道[30]。由322個氨基酸組成的UAT主要表達于17號染色體短臂上，含有11個外顯子，全長18kb。UAT是一種高選擇性的離子通道，貫穿整個細胞膜，將腎小管上皮細胞內(nèi)的尿酸分泌至腎小管腔中。尿酸主要是通過UAT跨膜區(qū)域之間的尿酸結(jié)合位點分泌入管腔的。腸道中的UAT發(fā)揮著排泄尿酸的作用，將腸黏膜上皮細胞中的尿酸分泌至腸腔，尿酸鹽再經(jīng)腸道細菌的酶解后排出體外。由此可見，UAT在調(diào)節(jié)全身尿酸水平的穩(wěn)態(tài)中起重要作用。

2.5 URAT1（SLC22A12）

尿酸陰離子轉(zhuǎn)運體1（urate anion transporter l，URAT1）是最主要的尿酸重吸收轉(zhuǎn)運體，屬于有機陰離子轉(zhuǎn)運體（organic anion transporter，OAT）家族的成員，在腎近曲小管上皮細胞的管腔膜側(cè)被發(fā)現(xiàn)[30]，該轉(zhuǎn)運體在尿酸轉(zhuǎn)運中處于舉足輕重的地位。由555個氨基酸構(gòu)成的URAT1定位于11號染色體長臂上，全長2642bp，含10個外顯子，由基因SLC22A12編碼，含有12個跨膜區(qū)域。URAT1是調(diào)節(jié)全身尿酸水平的關(guān)鍵離子通道，該轉(zhuǎn)運體發(fā)揮著將尿酸從腎小管管腔內(nèi)重吸收至腎小管上皮細胞內(nèi)的作用。在臨床上，多種尿酸排泄劑均是主要通過與URAT1結(jié)合而影響對尿酸的重吸收從而發(fā)揮排泄尿酸的功能，以此來降低血尿酸水平，因此，URAT1是治療高尿酸血癥的一個有效的靶點。反之，臨床上那些抗尿酸排泄藥則主要是通過增加細胞內(nèi)與小管腔之間的有機陰離子濃度差和電位梯度來提高URAT1重吸收尿酸的能力，從而升高血尿酸水平。研究表明低尿酸血癥患者SLC22A12第1639～1643位置上的5個堿基對缺失，使URAT1末端的7個氨基酸變成8個新氨基酸，證實該區(qū)域?qū)RAT1功能改變影響很大[31]。此外，另有研究表明SLC22A12基因單核苷酸多態(tài)性rs893006位點GG基因型與高尿酸血癥密切相關(guān)[32]。

2.6 NPT1（SLC17A1）和NPT4（SLC17A3）

鈉依賴的磷酸轉(zhuǎn)運蛋白（sodium-dependent phosphate transport protein，NPT）中的NPT l由SLCl7A1編碼，該基因定位于6p22.2，該轉(zhuǎn)運體主要存在于腎近曲小管的管腔膜側(cè)，是第一個被克隆的鈉依賴的磷酸轉(zhuǎn)運蛋白。研究表明該轉(zhuǎn)運體是電壓敏感性離子通道，屬于分泌型尿酸轉(zhuǎn)運體，發(fā)揮了轉(zhuǎn)運尿酸等多種有機陰離子的作用[33]。由基因SLCl7A3編碼的NPT4也主要在腎臟表達，該基因定位于6p21.3，NPT4的生物學(xué)效應(yīng)還不明確。

2.7 OAT4（SLC22A11）和OAT10（SLC22A13）

有機陰離子轉(zhuǎn)運體（organic anion transporters，OATs）屬于SLC22A家族（solute carrier family）成員，高度表達于腎小管上皮細胞管腔膜及基底外側(cè)膜上，主要起調(diào)節(jié)內(nèi)源性及外源性有機陰離子的排泄和重吸收的作用。目前已發(fā)現(xiàn)的OAT有十余種[34]。其中，OAT4由基因SLC22A11編碼，該基因位于3號染色體短臂上，主要表達于腎近曲小管上皮細胞的管腔膜上以及胎盤組織上。該轉(zhuǎn)運體通過尿酸與OH-交換從而重吸收腎小管腔中的尿酸發(fā)揮調(diào)節(jié)尿酸水平的作用，但其重吸收尿酸的能力比URAT1弱[35]。而OAT10則由基因SLC22A13編碼，高度表達于腎臟和腸道，該轉(zhuǎn)運體重吸收尿酸的原理與OAT4相似?；蚨ㄎ挥?p21.3，主要在腎和腸上表達，其重吸收尿酸原理同OAT4。endprint

2.8 OAT1（SLC22A6）、OAT2（SLC22A7）和OAT3（SLC22A8）

在OATs中，主要位于腎小管上皮細胞基底膜上的OAT1、OAT2和OAT3主要承擔(dān)從血液中攝取尿酸的任務(wù)。OAT1、OAT3編碼基因均位于11號染色體的長臂上，OAT2編碼基因則定位于6號染色體短臂上。其中，OAT1由基因SLC22A6編碼，主要在腎小管上皮細胞膜基底側(cè)表達；OAT2由基因SLC22A7編碼，主要表達于腎臟及肝臟上；OAT3則由基因SLC22A8編碼，主要表達于腎臟及眼部。OAT1和OAT3兩尿酸轉(zhuǎn)運體均是陰離子-酮戊二酸交換體，因而具有非常相似的功能，能夠轉(zhuǎn)運多種相似的陰離子。并且兩者轉(zhuǎn)運的底物也類似，但是OAT3在與底物親和力方面高于OAT1。OAT2則主要通過谷氨酸鹽與尿酸鹽交換發(fā)揮轉(zhuǎn)運機制。OAT1、OAT2和OAT3將腎間質(zhì)中的尿酸通過腎上皮細胞基底膜逆電化學(xué)梯度轉(zhuǎn)運入腎小管上皮細胞內(nèi)，同時腎小管上皮細胞內(nèi)的酮戊二酸以及谷氨酸鹽被排入腎間質(zhì)中。OAT1和OAT3轉(zhuǎn)運尿酸鹽的動力來自腎小管上皮細胞內(nèi)與腎間質(zhì)內(nèi)酮戊二酸的濃度梯度，上皮細胞內(nèi)的酮戊二酸則主要來源于上皮細胞基底膜上Na+-酮戊二酸同向轉(zhuǎn)運體對腎間質(zhì)內(nèi)酮戊二酸的攝取。同理，OAT2轉(zhuǎn)運尿酸的動力則可能來自胞內(nèi)與間質(zhì)谷氨酸鹽的濃度梯度。

3 結(jié)論

鑒于尿酸作為抗氧化劑在PD患者發(fā)病以及病情進展中發(fā)揮著重要作用，尿酸轉(zhuǎn)運體與人體尿酸水平息息相關(guān)，進一步研究尿酸對PD的治療作用及其與尿酸轉(zhuǎn)運體作用的分子機制，為臨床應(yīng)用尿酸這個可干預(yù)因素防治PD提供一定的理論基礎(chǔ)。由于目前尚缺乏治愈PD的方法，因此及早開展保護性治療，以及尋找新的有效的干預(yù)手段，具有重要的臨床意義。因而，尿酸轉(zhuǎn)運體可能成為有效的診斷和治療PD的研究切入靶點。

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（收稿日期：2014-05-26）endprint