尿酸作用于Keap1/Nrf2通路調(diào)控強(qiáng)直性脊柱炎氧化應(yīng)激的研究進(jìn)展

俞 杭，鄔秀娣

(1. 寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江 寧波 315211；2. 寧波市第一醫(yī)院 風(fēng)濕免疫科，浙江 寧波 315000)

強(qiáng)直性脊柱炎(ankylosing spondylitis，AS)是一種免疫介導(dǎo)的慢性炎癥性疾病，通常影響中軸及外周關(guān)節(jié)，是青壯年男性致殘的主要疾病之一[1]。AS 最常見的關(guān)節(jié)外表現(xiàn)包括炎癥性腸病(高達(dá)50%)、急性前葡萄膜炎(25%～35%)和銀屑病(約10%)[2]。AS不僅給患者帶來了軀體痛苦，也給社會(huì)和家庭增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[3]。

AS患者的預(yù)后與早診斷早治療密切相關(guān)。X射線是用于評(píng)估AS患者骨盆和脊柱關(guān)節(jié)改變最廣泛使用的診斷和監(jiān)測(cè)方法，但AS患者進(jìn)展至關(guān)節(jié)放射學(xué)異常表現(xiàn)往往需要幾年時(shí)間[4]。MRI可發(fā)現(xiàn)AS的早期炎癥性改變[5]，有助于早期診斷AS，但成本高、適用范圍小[6]，不適合短期內(nèi)反復(fù)檢查以評(píng)估病情。目前AS的疾病活動(dòng)性評(píng)估往往依賴血沉(ESR)和C反應(yīng)蛋白(CRP)這些炎癥標(biāo)志物，但并不總是能精準(zhǔn)反映AS疾病的活動(dòng)性和進(jìn)展[7]。故還需要尋找其他指標(biāo)以早期發(fā)現(xiàn)并聯(lián)合評(píng)估AS的疾病活動(dòng)性。

AS的病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，目前認(rèn)為它涉及炎癥性骨侵蝕和異常的新骨形成[8]。越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)AS患者的血清尿酸水平異常變化，研究認(rèn)為尿酸與機(jī)體的氧化應(yīng)激相關(guān)[9]。信號(hào)通路Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associating protein 1, Keap1)-NFE2相關(guān)因子2(NFE2 related factor 2, Nrf2)參與各種病理過程中的細(xì)胞保護(hù)機(jī)制，被認(rèn)為是氧化應(yīng)激的敏感傳感器和調(diào)節(jié)器[10]。已有研究認(rèn)為尿酸通過調(diào)節(jié)Keap1/Nrf2參與了AS的氧化應(yīng)激調(diào)控，但其中的具體關(guān)系還存在著一些爭(zhēng)議，故本文就相關(guān)研究進(jìn)展做一綜述。

1 AS患者疾病活動(dòng)性與尿酸的關(guān)系

AS患者活動(dòng)期主要表現(xiàn)為晨僵、夜間腰背痛和外周關(guān)節(jié)炎癥[11]， Zhu等[12]通過雙能計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)檢測(cè)到大量尿酸單鈉晶體沉積在不伴有痛風(fēng)的中軸型脊柱炎患者的骨盆處，且這些患者骶髂關(guān)節(jié)的尿酸單鈉晶體沉積與其影像學(xué)分級(jí)進(jìn)展相關(guān)，提示尿酸鹽沉積可能參與了AS患者的關(guān)節(jié)炎癥。

Zhang等[13]測(cè)定94名AS患者的尿酸水平后顯示23.4% AS患者合并高尿酸血癥，且與正常尿酸水平患者相比，該類患者肝腎功能較差，AS疾病活動(dòng)度卻更低。而曾沛英等[14]將362例AS患者的臨床數(shù)據(jù)分析后則顯示AS合并高尿酸血癥組晨僵時(shí)間更短、IgM水平更低、ESR更低，與尿酸正常組相比有更低的病情活動(dòng)度和更少的并發(fā)癥。這些都提示AS與尿酸代謝存在一定關(guān)系，而血尿酸水平與AS疾病活動(dòng)度的確切關(guān)系值得進(jìn)一步探索。

2 AS發(fā)病機(jī)制與尿酸的關(guān)系

2.1尿酸作用于Keap1/Nrf2通路激活氧化應(yīng)激 AS患者具有病態(tài)的血清微環(huán)境和較強(qiáng)的氧化應(yīng)激，長(zhǎng)期暴露于氧化環(huán)境通常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生過量的活性氧，誘導(dǎo)細(xì)胞衰老并伴有細(xì)胞功能障礙[15]。Dong等[16]以小鼠為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)了BALB/c小鼠的氧化指標(biāo)丙二醛水平高于健康小鼠，而抗氧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶水平等抗氧化指標(biāo)則比健康小鼠低。

Nrf2調(diào)節(jié)編碼可誘導(dǎo)細(xì)胞保護(hù)蛋白的大型基因網(wǎng)絡(luò)的表達(dá)，使哺乳動(dòng)物細(xì)胞和生物體能夠在包括氧化應(yīng)激在內(nèi)的各種條件下適應(yīng)和生存。Nrf2與其主要的負(fù)調(diào)節(jié)因子Keap1一起，形成了一個(gè)分子效應(yīng)器和傳感器系統(tǒng)，對(duì)細(xì)胞氧化還原平衡的干擾做出強(qiáng)有力的反應(yīng)，并協(xié)調(diào)一個(gè)全面的防御計(jì)劃，從而恢復(fù)內(nèi)環(huán)境平衡[17]。在生理環(huán)境中，Nrf2位于細(xì)胞質(zhì)中，并與控制Nrf2活性的Keap1結(jié)合。氧化或電應(yīng)激誘導(dǎo)Keap1的構(gòu)象變化或直接促進(jìn)Nrf2的磷酸化，促使Nrf2從Keap1中分離出來，并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，與抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant-responsive element, ARE)進(jìn)行結(jié)合[18]。

另有研究證實(shí)尿酸降低了Nrf2的泛素化和降解，促進(jìn)了其核易位，推動(dòng)了Nrf2靶向的抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯[19]。一般認(rèn)為，尿酸激活Nrf2可能是由于Nrf2與Keap1分離，促使Nrf2從Keap1介導(dǎo)的蛋白酶體降解中逃逸。從結(jié)構(gòu)上看，尿酸呈酮烯醇互變異構(gòu)體形式，可與Keap1的半胱氨酸殘基反應(yīng)，阻止泛素連接酶將Keap1和Nrf2結(jié)合[20]。這些結(jié)果都有力地證明了尿酸激活Nrf2信號(hào)通路的抗氧化作用。

但是對(duì)尿酸調(diào)控Keap1/Nrf2方面也有學(xué)者有不同的見解。沈瑞明等[21]的研究分析顯示尿酸通過活化NADPH氧化酶依賴性途徑產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)氧化物，導(dǎo)致AS患者活性氧、活性氮、丙二醛水平的升高，進(jìn)一步促進(jìn)了Keap1的表達(dá)；而Keap1與Nrf2結(jié)合之后會(huì)導(dǎo)致Nrf2的表達(dá)水平降低，Keap1/Nrf2信號(hào)通路被抑制，減弱機(jī)體的抗氧化能力，進(jìn)而加重AS患者的炎癥反應(yīng)，見圖1。

圖1 尿酸作用于Keap1/Nrf2通路調(diào)控AS氧化應(yīng)激的機(jī)制

2.2尿酸與AS患者靶器官損傷的關(guān)系

2.2.1尿酸影響AS患者的骨代謝 AS主要發(fā)生于脊柱、骨骼、外周關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)外組織，在發(fā)病初期，50%～92%的AS患者伴有骨質(zhì)減少或骨質(zhì)疏松[22]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，骨代謝的生化變化先于全身性骨質(zhì)疏松癥和關(guān)節(jié)僵硬[23]。

氧化應(yīng)激是骨質(zhì)疏松癥的病理機(jī)制之一。核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)是一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，存在于細(xì)胞質(zhì)中，活化的NF-κB能夠促進(jìn)多種細(xì)胞因子基因的表達(dá)，如白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6和腫瘤壞死因子(TNF)-α[24]。已證實(shí)，TNF-α和IL-6是AS致病機(jī)制中重要的炎癥因子，均可在刺激破骨細(xì)胞的同時(shí)抑制成骨細(xì)胞的生成[25]。尿酸能夠作用于NF-κB通路，下調(diào)炎癥因子的表達(dá)，從而預(yù)防細(xì)胞損傷[26]。有學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定尿酸通過減少活性氧來抑制破骨細(xì)胞形成，再次驗(yàn)證了尿酸與骨密度之間的正相關(guān)與尿酸的抗氧化作用有關(guān)，即尿酸對(duì)骨代謝有保護(hù)作用[27]。活性氧在調(diào)節(jié)NF-κB配體(RANKL)依賴性破骨細(xì)胞分化的受體激活過程中充當(dāng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，但它們也具有細(xì)胞毒性作用，包括脂質(zhì)過氧化和對(duì)蛋白質(zhì)和DNA的氧化損傷[28]。用RANKL刺激破骨細(xì)胞前體能夠上調(diào)Keap1，并且降低Nrf2/Keap1的比率[28]。Nrf2缺失或過度激活均會(huì)導(dǎo)致小鼠的骨質(zhì)明顯減少，且 Keap1-/-成骨細(xì)胞的增殖潛力明顯低于 Keap1+/-成骨細(xì)胞[29]。

結(jié)合臨床分析，一項(xiàng)大型橫斷面研究表明高尿酸血癥的絕經(jīng)后女性有著更豐富的脂肪含量，有益于骨骼健康[30]。對(duì)2 981例卡塔爾成年人進(jìn)行橫斷面研究，調(diào)整年齡和性別后分析得出相對(duì)高的尿酸水平(>200 μmol/L)與全身和特定部位骨骼位置的骨礦物質(zhì)密度增加顯著相關(guān)[31]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，血清尿酸濃度與骨吸收標(biāo)記物I型膠原末端肽的尿排泄呈負(fù)相關(guān)[32]。尿酸與AS骨代謝的關(guān)系也值得進(jìn)一步的深入探討。

2.2.2尿酸影響AS患者腎臟受累 研究均表明，AS患者往往伴有血清尿酸升高[12-13]。Wu等[33]對(duì)926例AS患者行回歸分析后提示尿酸水平的增加可增加AS患者發(fā)生腎臟受累的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生腎臟受累，會(huì)嚴(yán)重影響AS患者的預(yù)后，相應(yīng)的死亡率為4%。尿酸水平升高和腎臟受累之間會(huì)相互促進(jìn)，腎動(dòng)脈硬化和腎小球腎炎均可導(dǎo)致腎小球?yàn)V過和腎小管分泌減少，從而導(dǎo)致尿酸水平升高[33]。在AS早期，炎癥因子CRP和ESR會(huì)迅速升高[34]，這也與腎功能惡化密切相關(guān)[33]。

AS最常見的病理類型是IgA腎病，其診斷主要依靠腎活檢[35]。Zhang等[35]將71例繼發(fā)性IgA腎炎的AS患者納入分析，發(fā)現(xiàn)HLA-B27陰性患者在基線時(shí)的尿酸水平明顯高于HLA-B27陽性患者；病理上，在HLA-B27陰性患者中觀察到患者的整體腎小球硬化比例更高，在存在大量蛋白尿或間質(zhì)纖維化和腎小管萎縮的患者的亞組分析中也發(fā)現(xiàn)了這種顯著關(guān)聯(lián)。這些提示HLA-B27基因可能與尿酸代謝存在一定聯(lián)系，而尿酸水平又影響著AS患者的腎臟累及及預(yù)后。

在機(jī)制研究方面，氧化應(yīng)激被認(rèn)為是各種進(jìn)行性臨床和實(shí)驗(yàn)型腎臟疾病的主要致病因素[36]。Nrf2具有抗炎特性，其主要通過細(xì)胞保護(hù)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄激活來發(fā)揮其抗氧化功能[37]。Nrf2的激活能夠清除毒素和活性氧[38]，改善各種腎臟疾病中的氧化損傷和炎癥，作用于Nrf2抗氧化途徑是腎臟疾病治療的重要靶點(diǎn)[39]。研究證明尿酸可促進(jìn)Nrf2向細(xì)胞核的移位并減少Nrf2泛素化[40]，但它并不影響Keap1蛋白的表達(dá)。越來越多的證據(jù)支持Nrf2在保護(hù)腎臟抵抗多種損傷方面發(fā)揮重要的生理作用[41]。

2.2.3尿酸和AS心血管內(nèi)皮改變相關(guān) 在免疫介導(dǎo)的疾病中，慢性炎癥和免疫失衡機(jī)制被認(rèn)為與加速動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)[42]。內(nèi)皮功能障礙作為動(dòng)脈粥樣硬化序列中的首發(fā)事件，通過早期量化頸總動(dòng)脈的硬化指數(shù)發(fā)現(xiàn)34.29%的AS患者有動(dòng)脈粥樣硬化，而對(duì)照組僅為5.71%[43]。而AS作為一種典型的慢性炎癥性疾病，其動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生與尿酸的關(guān)系也值得進(jìn)一步探索。

活性氧的產(chǎn)生是動(dòng)脈粥樣硬化過程中的中心致病因素，活性氧可以誘導(dǎo)低密度脂蛋白氧化為氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)，并且oxLDL在動(dòng)脈壁中的積累會(huì)導(dǎo)致促炎事件，包括巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的募集，從而引發(fā)隨后的動(dòng)脈粥樣硬化病變形成[44]。在小鼠模型中，Nrf2表達(dá)量的增加通過Ⅱ期抗氧化酶活性間接保護(hù)巨噬細(xì)胞免受oxLDL介導(dǎo)的損傷[45]。Nrf2的下游靶基因HO-1能夠通過減少oxLDL誘導(dǎo)的單核細(xì)胞遷移來抑制動(dòng)脈粥樣硬化病變的形成[46]。最新研究證實(shí)尿酸激活了Nrf2抗氧化途徑，并對(duì)氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的內(nèi)皮損傷具有保護(hù)作用[40]。

血尿酸通過內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激和糖萼脫落誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[47]。正常血清尿酸濃度可能具有抗氧化作用，但血液中過飽和狀態(tài)的尿酸可能通過增加活性氧的產(chǎn)生，從而加強(qiáng)機(jī)體的氧化應(yīng)激[48]。在無癥狀高尿酸血癥患者的多個(gè)關(guān)節(jié)和身體軟組織中也能夠觀察到尿酸單鈉晶體的沉積，并與冠狀動(dòng)脈鈣化的嚴(yán)重程度增加相關(guān)[49-50]。

3 AS尿酸濃度監(jiān)測(cè)的臨床意義

韓國一項(xiàng)包括150例AS患者的研究表明，尿酸水平與AS患者的骨密度呈正相關(guān)。隨著尿酸水平的增加，骨密度水平增加[51]。孫文婷等[52]收集分析了143例AS患者的尿酸數(shù)據(jù)后得出關(guān)于血尿酸水平和腰椎股骨粗隆骨量變化之間的一個(gè)線性關(guān)系，即血尿酸水平在150～600 μmol/L時(shí)，血尿酸水平越高，骨量減少的風(fēng)險(xiǎn)就越低。在氧化應(yīng)激的早期，抗氧化酶的活性可能會(huì)增強(qiáng)，以消除細(xì)胞內(nèi)活性氧的沉積。然而，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)活性氧積累不能被抗氧化系統(tǒng)中和時(shí)，則會(huì)引發(fā)氧化損傷，抗氧化酶的活性反而減弱[53]。

黎榮山等[54]將柳州2 150例AS患者的數(shù)據(jù)納入回顧性研究，研究發(fā)現(xiàn)維持一定水平的尿酸可以預(yù)防骨質(zhì)流失，但是，過高濃度尿酸則伴骨密度降低。Chen等[55]將182例AS患者(其中包括143例男性和39例女性患者)納入研究，根據(jù)尿酸數(shù)值將患者分為3組：<300 μmol/L；300～360 μmol/L，>360 μmol/L組。結(jié)果顯示300～360 μmol/L組內(nèi)的尿酸患者骨密度明顯高于其他2組，觀察到AS患者的尿酸與骨密度之間的關(guān)系為倒“U”型，保持尿酸水平在300～360 μmol/L范圍內(nèi)有助于減少AS患者的骨質(zhì)疏松癥發(fā)病率，并進(jìn)一步減少由骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的骨折及相應(yīng)的嚴(yán)重并發(fā)癥。另外， Zhang等[56]研究顯示適當(dāng)濃度的尿酸(300 μmol/L)可以顯著增加神經(jīng)元的活性，并減少活性氧的產(chǎn)生。Lin等[40]設(shè)立1、2、3、5、6、9、12、15和18 mg/dl梯度的尿酸濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)0～5 mg/dl尿酸不會(huì)誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷，5 mg/dl尿酸可以顯著減少血管內(nèi)皮損傷，>5 mg/dl的尿酸與氧化低密度脂蛋白對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的損傷有協(xié)同作用。這與以上研究者的結(jié)果存在矛盾，也提示定量確認(rèn)AS患者與合理尿酸水平之間的關(guān)系還需要進(jìn)一步大樣本的數(shù)據(jù)分析。

4 展望

AS作為嚴(yán)重危害青壯年人群健康的常見慢性炎癥性疾病，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜。根據(jù)已有的研究結(jié)果顯示，尿酸水平的變化可能作用于Keap1/Nrf2通路調(diào)控AS氧化應(yīng)激。但是目前的研究仍存在一些局限性：①尿酸在AS患者中具體是上調(diào)還是抑制Nrf2的表達(dá)存在爭(zhēng)議，未達(dá)成共識(shí)。②臨床研究病例樣本小，研究時(shí)段不夠長(zhǎng)，覆蓋范圍不夠廣。③目前對(duì)于AS患者的尿酸水平定量化研究仍相對(duì)較少，嚴(yán)格把控尿酸水平在一個(gè)定值目前較為困難。故進(jìn)一步明確血尿酸水平與AS的關(guān)系，并探索將血尿酸水平監(jiān)測(cè)運(yùn)用于AS患者病情與預(yù)后評(píng)估及治療選擇，尚需要深入研究和探討。