尿酸鹽晶體和尿酸與痛風性腎病關(guān)系研究進展

劉莉娟綜述 林 梅審校

痛風是一種單鈉尿酸鹽沉積的晶體相關(guān)性關(guān)節(jié)病，與嘌呤代謝紊亂及(或)尿酸排泄減少所致高尿酸血癥直接相關(guān)，屬代謝性風濕病范疇。國內(nèi)痛風患病率為1%-3%，并呈逐年上升趨勢[1，2]。痛風性腎病(簡稱痛風腎或尿酸性腎病)是痛風常見并發(fā)癥之一。通常認為由尿酸鹽(MSU)晶體沉積引起，分為急性和慢性病變，兩者的差異在于MSU晶體沉積位置有別，前者沉積于腎間質(zhì)和腎小管內(nèi)，使腎小管管腔MSU填充、堵塞，從而引起急性少尿型腎衰竭；后者則沉積于腎髓質(zhì)引起腎損害[2]。近年的免疫學研究發(fā)現(xiàn)，不但MSU可以誘導炎性細胞因子產(chǎn)生而損傷腎組織，引起腎功能下降，形成慢性痛風性腎病，而且沒有形成MSU的可溶性尿酸也有促炎作用及氧化應激作用，也可導致痛風性腎病的發(fā)生[3-10]。本文初步綜述MSU晶體和尿酸與痛風性腎病及其炎性機制關(guān)系的研究進展。

1 MSU晶體與痛風性腎病

研究表明，MSU晶體除了通過中性粒細胞堿性磷酸酶3(NALP3，又稱核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3，NLRP3)炎性體/白細胞介素-1β(IL-1β)炎癥通路、Toll樣受體(TLRs)/髓樣分化因子88(MyD88)/核轉(zhuǎn)錄因子-κB (NF-κB )信號通路造成腎臟損傷，還可通過中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)(NETs)引起腎細胞壞死(或被稱為壞死性炎癥)，以及誘導細胞內(nèi)黏附分子-1(ICAM-1)產(chǎn)生炎癥作用[3，4]，共同促進痛風性腎病的發(fā)生發(fā)展。

1.1 NALP3炎性體/IL-1β炎癥通路

NALP3屬核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(Nod)樣受體家族,包括3個結(jié)構(gòu)域:位于分子C端的富含亮氨酸重復序列(LRR)、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域(NACHT)、位于NALP分子N端的熱蛋白結(jié)構(gòu)域(PYD)；NALP3炎性體則由NALP3蛋白、凋亡相關(guān)斑點樣蛋白(ASC)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)三部分組成[11]，主要表達于巨噬細胞、單核細胞等胞漿內(nèi)，介導機體免疫細胞的Caspase-1活化和IL-1β、IL-18等炎性因子釋放[12，13]，通過LRR識別并結(jié)合MUS晶體啟動炎癥反應[14]，即先行激活Caspase-1，生成活性Caspase-1(又稱IL-1轉(zhuǎn)化酶)，繼而加工前體IL-1，使之成熟并釋放至胞外。

成熟IL-1包括IL-1α和IL-1β兩種類型，IL-1β作為免疫和炎癥反應介質(zhì), 可以誘導細胞炎癥和壞死，參與痛風性腎病的發(fā)生。具體作用如下[15]：(1) 調(diào)節(jié)樹突狀細胞、巨噬細胞、輔助性T細胞2(Th2)等免疫細胞的功能, 并可趨化其在腎組織中聚集[16],促進Th17細胞分化及其相關(guān)因子的產(chǎn)生；促進嗜酸性粒細胞脫顆粒, 增強其細胞毒性作用，損傷腎組織。(2) 與靶細胞上的受體結(jié)合后, 激活I(lǐng)L-1信號通路和髓樣分化因子依賴的NF-κB通路, 正反饋促進IL-1等促炎細胞因子轉(zhuǎn)錄, 誘導腎組織產(chǎn)生炎癥反應, 引起腎臟損傷，促進痛風性腎病發(fā)生。(3) 增加多種細胞因子和黏附因子的合成、表達與釋放, 包括IL-18、細胞間黏附分子、血管細胞黏附分子、E-選擇素等共同促進腎病發(fā)展。(4) 在腎臟纖維化過程中起重要作用。

NALP3炎性體的激活機制目前尚不完全明確。已有報道分析與以下3種途徑相關(guān)[17]: (1) 外源性ATP刺激及細胞內(nèi)K+外流。ATP激活單核細胞表面嘌呤能離子通道型受體7(P2X7R), 使其活化，形成開放通道[18]，從而介導細胞內(nèi)K+外流, 細胞內(nèi)[K+]降低觸發(fā)NALP3炎性體活化[17-19]。(2) 溶酶體蛋白水解酶釋放。溶酶體吞噬刺激物后，破壞其膜電位穩(wěn)定性，導致溶酶體蛋白水解酶釋放，其中溶酶體蛋白水解酶B的釋放可能在NALP3炎性體激活過程中起到關(guān)鍵性作用[15]。(3) 活性氧族(ROS)的產(chǎn)生。ROS由尿酸誘導細胞線粒體產(chǎn)生后，促進細胞內(nèi)硫氧還蛋白互作蛋白 (TXNIP) 與硫氧蛋白-1分離, 并使TXNIP與NALP3結(jié)合，激活整個NALP3炎性體[15]。

1.2 TLRs/MyD88/NF-κB 信號通路

TLRs為固有免疫重要蛋白質(zhì)分子家族I型跨膜蛋白受體，其結(jié)構(gòu)包括一個LRR區(qū)域、一個細胞內(nèi)羧基末端的Toll/IL-1受體結(jié)構(gòu)域(TIR)和一個跨膜區(qū)[20，21]。TLRs是存在于免疫細胞(如單核/巨噬細胞等)膜上的一種模式識別受體, 能有效識別病原相關(guān)分子模式(PAMP)及內(nèi)源性危險信號相關(guān)分子模式(DAMP), 放大細胞信號級聯(lián)反應, 最終產(chǎn)生一系列炎性因子, 引起炎癥反應[22,23]。

MyD88是TLRs/MyD88/NF-κB信號通路中重要的接頭蛋白分子, 是使信號向下游轉(zhuǎn)導的一個重要節(jié)點。MyD88由3個功能區(qū)域組成, 包括C端的TIR結(jié)構(gòu)域(通過與蛋白質(zhì)結(jié)合, 向下游傳遞信號)、中間域、N端死亡域(負責招募下游具有死亡結(jié)構(gòu)域的信號分子進入下游信號轉(zhuǎn)導)[20]。當中間域和死亡域同時表達時，激活NF-κB[24]。

NF-κB是機體細胞重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子, 可通過調(diào)控多種基因的表達來參與機體病理和病理生理進程, 如炎癥反應、免疫反應、細胞凋亡等。

MSU晶體可直接與單核/巨噬細胞表面的TLR2和TLR4結(jié)合，使TLR活化，活化的TLR通過與MyD88的TIR結(jié)合形成復合物，活化IL-1受體相關(guān)激酶, 隨后結(jié)合轉(zhuǎn)化生長因子受體關(guān)聯(lián)因子6 (TRAF6),激活轉(zhuǎn)化生長因子β活化激酶1, 最終激活NF -κB，而活化的NF-κB能進入細胞核, 完成相關(guān)炎性基因的轉(zhuǎn)錄、表達,從而誘導免疫細胞，如單核/巨噬細胞等合成和分泌多種炎性細胞因子如IL-1、腫瘤壞死因子α(TNF-α)和單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1),激活中性粒細胞及血管內(nèi)皮細胞等的一氧化氮合酶及磷酸酯酶A2(PLA2)等, 進而引起炎癥反應和組織破壞；同時NF-κB還抑制中性粒細胞凋亡以維持炎癥反應的進行[22，25，26]。

此外，單核細胞中的TLR2和TLR4是MUS晶體激活人腎小球系膜細胞(HRMCs)最主要因素[3]。研究[27]表明活化HRMC可通過轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)/Smads信號通路大量表達TGF-β1(其為最強致纖維化因子之一)導致腎臟纖維化，促進痛風性腎病的發(fā)生發(fā)展。

1.3 NETs

中性粒細胞作為人體免疫系統(tǒng)的重要防線，其活化后釋放的NETs可參與捕獲并殺滅病原菌已成共識，而近年研究表明NETs可以導致細胞死亡、組織損傷，并參與多種疾病的進展[5]。NETs是活化的中性粒細胞通過不同方式向胞外釋放的高濃度網(wǎng)狀 DNA 復合物 ,可以誘導細胞壞死。其作用與其主要成分組蛋白具有細胞毒性，可能破壞內(nèi)皮細胞、水解蛋白質(zhì)從而參與組織損傷和多種病變(包括痛風性腎病、胰腺炎等)有關(guān)。

1.4 ICAM-1

ICAM-1屬于免疫球蛋白超家族, 是免疫反應中重要的黏附分子之一，可分為組織膜結(jié)合ICAM-1(mICAM-1)和血清可溶性ICAM-1[28]。mICAM-1與其相應配體相互作用后參與多種白細胞 (如中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、單核細胞、淋巴細胞)與組織膜的牢固黏附及其從血管向炎癥組織趨化過程[28]，因而在單核-巨噬細胞浸潤過程中起重要作用，使炎性細胞浸潤到腎臟組織, 引起細胞因子分泌增多, 加劇炎癥反應，造成腎臟內(nèi)皮細胞損傷。還有研究表明,腎臟中MUS晶體沉積可能誘導ICAM-1表達，增強HRMCs和巨噬細胞之間的相互作用，促進痛風性腎病進展[3，6]。

2 尿酸與痛風性腎病

2.1 尿酸的促炎作用

尿酸主要存在于血清中，在細胞外能起到抗氧化作用，有助于預防多發(fā)性硬化、帕金森病和急性中風等疾病；而在細胞內(nèi)尿酸具有促氧化應激及促炎癥作用。di Giovine等[7]的早期研究已證實，尿酸能誘導許多炎癥相關(guān)細胞因子和趨化因子的表達。Diwan等[8]還報道過在腺嘌呤誘導形成的高尿酸血癥模型大鼠中，其腎臟活檢發(fā)現(xiàn)腎臟纖維化，且纖維化程度與TNF-α、TGF-β和氧化標記物(如血紅素加氧酶-1)水平升高有關(guān)。近期的人體細胞實驗也顯示可溶性尿酸能刺激人近曲小管上皮細胞產(chǎn)生MCP-1[29]，而MCP-1通過其趨化血液循環(huán)中單核-巨噬細胞遷移并聚集于腎間質(zhì), 釋放ROS、各種炎性因子 (IL-1β、TNF-α等) 和促纖維化因子 (TGF-β等) , 介導腎小管間質(zhì)炎癥和纖維化[30]均表明尿酸可引起炎性因子表達上調(diào)，進而造成組織損傷，包括腎纖維化，導致痛風性腎病的發(fā)生。

2.2 尿酸的氧化應激作用

在細胞內(nèi)，尿酸的氧化應激作用通過煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶依賴途徑介導，可引起多種活性氧物質(zhì)(包括ROS)產(chǎn)生并損害腎組織[9，10]。大量ROS作為NALP3炎性體活化的關(guān)鍵調(diào)控信號[17]，由尿酸誘導細胞線粒體產(chǎn)生，不但促進細胞內(nèi)TXNIP與硫氧蛋白-1分離, 并使TXNIP與NALP3結(jié)合，激活整個NALP3炎性體[15]，進而通過NALP3炎性體/IL-1β炎癥通路損傷腎臟，導致痛風性腎病發(fā)生。

3 結(jié) 語

綜上所述，不僅MUS晶體可以通過NALP3炎性體/IL-1β炎癥通路、TLRs/MyD88/NF-κB信號通路、NETs、ICAM-1引起痛風性腎病，尿酸的炎癥及氧化應激作用也可以造成腎臟損傷，導致痛風性腎病。炎癥的產(chǎn)生和加重在痛風性腎病進程中起到非常重要的介導作用。進一步明確痛風性腎病的確切機制, 對臨床尋找新型藥物, 防治痛風性腎病具有重要意義。

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