高尿酸血症与胰岛素抵抗关系的研究进展

2012-08-15 00:45:28金明姬刘冠贤石咏军
中国全科医学 2012年3期
关键词:高尿酸血尿酸尿酸

金明姬,刘冠贤,石咏军

高尿酸血症与胰岛素抵抗关系的研究进展

金明姬,刘冠贤,石咏军

近年来高尿酸血症的发生率逐年升高,已有许多研究证实高尿酸血症是代谢综合征的重要组分之一。胰岛素抵抗作为代谢综合征的中心环节,是多种疾病的共同危险因素,并在早期出现。越来越多的研究发现高尿酸血症有可能是胰岛素抵抗的始动因素,故本文就高尿酸血症与胰岛素抵抗的关系及机制进行综述。

高尿酸血症;胰岛素抵抗;代谢综合征X

高尿酸血症 (hyperuricemia,HUA)是一组嘌呤代谢紊乱和 (或)尿酸排泄障碍所致的异质性慢性代谢性疾病,任何原因引起的尿酸生成过多或排泄减少都可以导致HUA。近年来随着人们生活水平的提高及饮食结构的调整,HUA的发病率逐年升高。许多研究证实HUA与代谢综合征 (metabolic syndrome,MS)的其他组分如肥胖、高脂血症、高血压、糖代谢紊乱等密切相关,原发性HUA已成为MS的重要组分之一,而MS是指以胰岛素抵抗 (insulin resistance,IR)为中心环节的一组代谢紊乱疾病。近期有研究表明HUA可能为MS的独立危险因子,并可能为始动因素,其机制尚未完全清楚。本文就HUA与IR的相关性及机制进行综述。

1 HUA的发生机制及其与MS的关系

1.1 HUA的发生机制 尿酸是嘌呤代谢的终产物,主要由细胞代谢分解的核酸和其他嘌呤类化合物以及食物中的嘌呤经酶的作用分解而来。在黄嘌呤酶的作用下,次黄嘌呤氧化为黄嘌呤,黄嘌呤继续氧化为尿酸。目前,国内HUA定义为男性血尿酸 >420 μmol/L,女性 >360 μmol/L。

1.1.1 尿酸生成过多 摄入过多高嘌呤食物,如肉类、海鲜及酒精,或因嘌呤代谢酶缺陷而导致尿酸生成过多。酶缺陷的可能部位有:1-焦磷糖 (PRPP)合成酶活性增高,使PRPP生成增多;磷酸核糖焦磷酸酰胺转移酶的活性增高,对PRPP的亲和力增强,降低对嘌呤核苷酸负反馈作用的敏感性;次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶部分缺乏,使鸟嘌呤转变为鸟嘌呤核苷酸及次黄嘌呤核苷酸减少,以致对嘌呤代谢的负反馈作用减弱;黄嘌呤氧化酶活性增加,加速次黄嘌呤转变为黄嘌呤,黄嘌呤转变为尿酸。血液系统疾病,如白血病、多发性骨髓瘤、淋巴瘤及恶性肿瘤放化疗后,由于细胞破坏、核酸转换增加,也可以导致尿酸生成增多。

1.1.2 尿酸排泄障碍 (1)慢性肾脏疾病,包括肾小球滤过率下降、肾小管重吸收增多、肾小管分泌尿酸减少、尿酸盐结晶在泌尿系统沉积等均可以使尿酸排泄减少而导致HUA。高龄、高血压、肾动脉硬化等因素引起的肾脏功能减退可以造成肾小管缺血、缺氧,使肾小管排泄尿酸的能力下降,血尿酸升高。(2)药物影响:某些利尿剂可增加近端肾小管对钠和尿酸的重吸收,抑制尿酸的排泄。 (3)竞争性抑制尿酸排泄:葡萄糖在肾近曲小管与尿酸竞争性被重吸收;肾脏局部血流的减少,因缺血、缺氧而使乳酸堆积,可与血尿酸竞争排泄,使尿酸升高。

1.2 HUA与MS 近年来越来越多的研究证明,HUA与MS其他组分如肥胖、IR、高血压、高脂血症之间存在着密切联系[1],而且HUA可能是MS、心脑血管疾病及慢性肾脏病的独立危险因素[2]。血尿酸水平与体质指数 (BMI)、血压、空腹血浆葡萄糖 (FPG)、三酰甘油 (TG)、胆固醇、载脂蛋白B、胰岛素抵抗指数(homa model assessment insulin resistance,HOMA-IR)、空腹胰岛素 (FINS)水平呈正相关[3],与高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C) 呈负相关[4]。有研究发现随着血尿酸水平的升高,MS的发生率会提高[5],促进 MS 其他组分的发生[4]。血尿酸 >327.3 μmol/L较 血 尿 酸 <177.8 μmol/L更容易发生 MS,如腹型肥胖、高胆固醇血症、高血压及低HDL-C[1]。

有研究发现肥胖与HUA关系最为密切[6],血尿酸水平与 BMI增加平行[4],可能与肥胖患者摄入过多高脂及高嘌呤饮食有关。HUA患者TG及胆固醇均高于对照组,且呈独立正相关[7]。分析原因可能因为:HUA患者3-磷酸甘油醛脱氢酶的活性降低,使TG合成增加,而体内尿酸水平的增高可导致肝脏脂肪酸的合成增加、脂蛋白酯酶活性降低,TG分解减少[8];血尿酸水平升高还促进低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-C)的氧化和脂质的过氧化,导致血脂增高,诱发或加重脂代谢紊乱。血清中升高的脂蛋白酯酶也可能通过血尿酸的清除障碍而导致HUA。有研究表明载脂蛋白E的基因多态性可能影响血尿酸水平,而缺乏E3/3基因型的MS患者发生HUA的危险率增加[9]。

调查发现HUA患者常并发糖代谢紊乱,日本的一项研究也表明血尿酸水平升高增加了2型糖尿病的发生率[10]。朱敏等[11]的研究显示2型糖尿病合并HUA的患者血压、肥胖相关指标 (BMI、腹围、腰臀比)、TG均高于尿酸正常组,HDLC显著降低,两组的FINS和HOMA-IR也存在显著差异。糖尿病患者也常出现HUA,糖尿病HUA的发病与IR所致的高胰岛素血症也有关。

HUA与高血压明显相关[12],HUA促进高血压的发生及发展。尿酸盐结晶沉积于血管内皮,导致血管内皮的受损,促进血小板黏附、聚集,促使血小板血栓的形成[13];血尿酸代谢时伴有氧自由基生成增加,并参与炎症反应,引起动脉粥样硬化[14]。HUA引起内皮功能损害可能与血尿酸阻碍一氧化氮 (NO)的生成,激活肾素血管紧张素系统 (RAS)[15]、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)的激活而发生炎症反应[16]、血管平滑肌细胞的增生[17]等有关。高血压可以引起肾脏血流减少,局部组织缺血、缺氧而乳酸堆积,后者与血尿酸竞争排泄,使血尿酸升高;高血压患者长期使用噻嗪类利尿剂治疗,可以造成血容量的减少,使尿酸重吸收增加而引起HUA。

有研究表明性别对血尿酸水平产生影响[18],男性较女性血尿酸水平普遍升高,可能与激素水平有关,特别是雌激素水平,它有促进尿酸排泄的作用。女性患者中血尿酸水平及MS发生率随着年龄的增加而增加,HUA患者发生MS的风险也随之增加,特别是在绝经后的女性患者中更为明显,且在71~75岁达到高峰[19]。

2 IR

IR是指机体对胰岛素的敏感性减低,即胰岛素抑制释放葡萄糖的能力下降和胰岛素敏感细胞对胰岛素介导的葡萄糖摄取及利用障碍,主要发生在骨骼肌细胞、脂肪细胞和肝细胞,也可发生在血管内皮细胞和胰岛β细胞等。它是普遍存在于多种病理生理状态的现象,是糖耐量异常、2型糖尿病、脂代谢紊乱、肥胖、原发性高血压、动脉粥样硬化等的共同基础。而稳态模型的HOMA-IR是用于评估IR的简易指标,李昕等[20]研究报道成年人HOMA-IR≥1.66为 IR。

IR的确切病因至今未完全阐明,其机制存在多种学说,包括氧化应激、炎性反应、线粒体功能障碍、低脂联素血症、脂肪细胞因子的分泌、脂代谢紊乱及高胰岛素血症等,而胰岛素信号传递 (尤其是受体后水平)受阻或减弱是导致IR的根本原因。主要机制为:(1)受体前IR:因基因突变致胰岛素结构改变、胰岛素抗体形成及胰岛素过度破坏导致,使胰岛素分解增加;(2)受体水平IR:基因因素或某些病理状态导致胰岛素受体数目减少、亲和力下降、酪氨酸激酶不能激活;(3)受体后IR:胰岛素受体后的磷酸化异常,从而使细胞内正常的胰岛素信号传递中止,葡萄糖转运蛋白的异常影响葡萄糖跨膜转运至细胞内,胰岛素受体底物(insulin receptor substrates,IRS)基因突变使IRS介导的胰岛素信号转到障碍而发生。

大量研究表明,胰岛素可以作用于RAS和肾内 RAS。Blendea等[21]报道,血管紧张素 (AT)过表达的SD大鼠HOMA-IR明显高于正常SD大鼠。另有研究表明,AT Ia受体缺失的小鼠在IR状态下,其AT Ia受体蛋白及NADP氧化酶结构蛋白上调,可以说明RAS在IR状态下发生了功能亢进[22]。早期的研究显示,在健康个体中胰岛素可以通过刺激NO的释放,从而引起内皮依赖的血管舒张,而且这种舒张并不被非内皮依赖的血管舒张所干扰。有人用IR模型大鼠的主动脉切片研究了其血管内皮功能损伤的机制,结果发现模型大鼠主动脉虽然仍保持着表达内皮型一氧化氮合酶 (eNOS)能力,但其表达的eNOS活性和内皮依赖性舒张反应都比正常大鼠显著降低[23]。刘颖等[23]也报道,与正常大鼠相比,IR大鼠TG、游离脂肪酸 (FFA)、胰岛素水平升高,胰岛素敏感指数降低 (P<0.01),且 HE染色显示IR组大鼠肾皮质出现组织学异常改变,肾脏eNOS蛋白及mRNA表达降低,提示血糖正常的IR大鼠已存在肾血管eNOS功能的下降及肾血管内皮舒张功能受损。

3 HUA与IR

许多研究结果显示HUA与IR之间关系密切,HUA可能为MS及IR的独立预测因子[24],HUA患者的HOMA-IR常显著高于非HUA者[25],提示HUA患者存在IR。

3.1 HUA导致IR

3.1.1 尿酸结晶沉积 胰岛β细胞功能对体内糖、脂代谢的调节起着重要作用,而血尿酸是一种水溶性物质,在血液中物理溶解度很低。HUA时,尿酸盐结晶易于析出,沉积于胰岛,导致胰岛β细胞功能损害,引起糖代谢紊乱[26]。HUA患者胰岛β细胞功能代偿性增高,HUA组FINS、经左旋精氨酸兴奋后2 min胰岛素峰值及口服葡萄糖耐量试验 (OGTT)120 min胰岛素水平显著高于对照组[27]。

3.1.2 高胰岛素血症及胰岛素敏感性下降 以色列的一项大型流行病学研究表明,高胰岛素血症与血尿酸水平增加相关,这种相关在去除BMI、糖尿量异常、血脂水平影响后仍明显[28]。HUA与高胰岛素血症、肥胖等显著相关,也参与了IR相关疾病的发生。Niskanen等[29]关于“芬兰糖尿病与预防研究”的结果也显示,HUA与高胰岛素水平密切相关,他们认为高血尿酸作为发生高胰岛素血症的独立危险因素,先于高胰岛素血症存在。王黎敏等[30]研究发现,在HUA患者中,血尿酸与血肌酐 (SCr)、胰岛素分泌指数 (HOMA-β)呈正相关,与 FINS、HOMA-IR、尿微量清蛋白 (MA)、BMI呈正相关。多数研究表明HUA患者FPG、FINS、HOMA-IR显著高于正常人,胰岛素敏感性明显降低[26],HUA患者存在明显的 IR。Takahiko等[31]的动物实验发现,给予别嘌醇降低尿酸水平后可以改善模型大鼠的MS的组分如高胰岛素血症,还可以增加胰岛素敏感性、降低胰岛素及TG水平而延缓MS的进展,提示高TG、IR及继发的高胰岛素血症的发生可能与尿酸水平有关,为临床上是否可以通过降尿酸治疗而改善IR提供启示。

3.1.3 炎症反应 HUA导致IR可能与炎症状态相关。HUA促进尿酸结晶形成,可刺激活化白细胞,后者释放炎性细胞因子,引起炎症[32];升高的血尿酸水平可促进LDL-C的氧化和脂质过氧化,伴随氧自由基生成增加并参与炎症反应。美国学者Festa等[33]于2000年提出慢性亚临床炎症是IR的组成成分,IR状态下,机体出现持续和轻微的慢性炎症反应。促炎反应和应激诱导细胞因子,如肿瘤坏死因子α(TNF-α)和代谢物 (多为FFA、葡萄糖)均可使IRS的丝氨酸磷酸化而抑制酪氨酸磷酸化和胰岛素信号转导,从而导致 IR[34]。李佳等[35]研究发现 HUA患者的血清超敏C反应蛋白 (hs-CRP)水平、HOMA-IR显著高于对照组,线性相关分析显示血清hs-CRP水平与HOMA-IR呈正相关,近年的文献报道也显示血清C反应蛋白与BMI、腰围和胰岛素敏感指数等指标显著相关,而C反应蛋白作为一种炎症因子,是反映机体慢性炎症过程的灵敏指标,提示HUA患者的IR可能与hs-CRP水平的升高相关[36]。胰岛素受体 (InsR)后的信号通路与炎性因子的信号转导存在交叉作用,非特异性炎症所产生的炎性因子干扰IRS/P13K信号通路,是炎症导致IR的主要分子机制。还有研究发现血尿酸可能通过干扰内皮功能而在IR的发病机制中发挥重要作用[37]。尿酸盐结晶沉积于血管壁,直接损伤血管内膜,致血管壁紧张性升高,从而导致血管收缩、内皮功能障碍,而氧化后的LDL对内皮细胞有毒性作用,促进血管平滑肌细胞的凋亡,进一步造成血管局部炎症反应。氧自由基的增加,损害线粒体、溶酶体功能,从而促进粒细胞在血管内皮的聚集,也加重了内皮功能的损害。胰岛素作用的葡萄糖摄取及利用均需要NO,近期有研究表明,血尿酸通过阻碍NO的生物学作用而干扰内皮功能,从而在IR中发挥作用[37]。

3.1.4 HUA致IR的间接机制 HUA可能通过血糖、血脂代谢紊乱等间接机制导致IR,HUA与高血糖、高血脂、肥胖及高血压密切相关,已在上文中论述。长期高血糖促使蛋白激酶C活化,催化胰岛素受体底物丝氨酸磷酸化,抑制磷脂酰肌醇-3激酶 (PI3K)活性,导致IR。脂肪细胞功能障碍是肥胖条件下IR发生的根源。脂肪组织在肥胖条件下过度增生,使脂肪细胞失去储存脂肪的能力和降低产生脂联素的能力,同时引起巨噬细胞浸润及慢性炎性反应,还可导致内质网应激和氧化应激,促进IR的发生。新近对血压正常的妊娠妇女的研究发现,妊娠中期血尿酸水平与IR有密切的关系,当血尿酸每升高39.5 μmol/L,HOMA-IR就会相应地升高1.40[38]。在体质量正常 (BMI<25 kg/m2)的妇女中,HOMA-IR与血尿酸水平相关 [1.20,95%CI(1.27,1.40),P=0.02],而超重 (BMI≥25 kg/m2)的妇女中,这种相关更为显著[1.45,95%CI(1.27,1.40),P=0.001]。未处于妊娠期的成年人糖尿病早期即可以存在血尿酸水平的升高,故可以认为血尿酸可能为IR及糖尿病的独立危险因素[39]。

此外,生活方式常引起HUA,如酒精可以增加尿酸合成及减少尿酸排泄;高嘌呤、高碳水化合物、高脂饮食可以导致MS及HUA;吸烟也可以影响血尿酸水平,是HUA发生的危险因素,而IR、2型糖尿病均与吸烟相关[40],尚无确切研究证实吸烟是否通过提高血尿酸水平而导致IR。高TG作为IR的另一标志,与HUA密切相关。HUA合并高TG时存在着TG与葡萄糖竞争进入细胞内,引起葡萄糖氧化和利用障碍,TG分解为游离脂肪酸,在周围组织中干扰胰岛素与受体的结合。游离脂肪酸水平升高可抑制InsR以及IRS-1、IRS-2的酪氨酸磷酸化,抑制PI3K活性,胰岛β细胞上的胰岛素信号转导通路受到影响,形成IR[41];导致脂肪细胞肥大、增生,使胰岛素受体数目和活性下降,结果使IR增强,由此可以推断HUA与IR相关。内脏脂肪的增加使门脉系统游离脂肪酸增多,肝脏脂肪酸合成亢进时,NADP-NADPH介导的合成系统亢进,导致TG的合成与血尿酸的增加,同时FFA的异位沉积将会导致IR[4]。

3.2 IR导致HUA IR也可以促进HUA,HUA 与高胰岛素水平关系密切[42-43],而高胰岛素血症是IR的标志。大多数研究认为IR可引起继发性高胰岛素血症。胰岛β细胞分泌代偿性增多,高水平的胰岛素及胰岛素前体物可刺激肾小管Na+-H+交换,增加H+排泌的同时使尿酸等阴离子的重吸收增加,通过影响近端肾小管尿钠排泄而竞争性抑制尿酸的排泄,使血尿酸升高。在超重的高血压患者中使用胰岛素增敏剂 (罗格列酮)能降低血尿酸的水平[42],进一步说明IR与HUA血症相关。IR还可以导致血管病变,肾微血管的病变可导致肾缺血和肾血流下降,而尿酸的排泄与肾血流呈正比,尿酸排泄障碍,同时肾小管排泌尿酸减少而使血尿酸升高。在IR状态下,3-磷酸甘油脱氢酶活性降低,糖酵解过程的中间产物5-磷酸核糖及磷酸核糖焦磷酸转移,导致血尿酸生成增多;此外,IR增加肝脏的脂肪合成,导致嘌呤代谢紊乱,使血尿酸增高[44]。

越来越多的研究表明高尿酸与IR关系密切,HUA可能为IR的独立预测因素,IR也可能促进HUA的发生及发展,二者在代谢异常、肾脏损害及心血管疾病的发生、发展中共同起促进作用。因此,尽早干预HUA将为改善IR、控制和延缓多种疾病的发生与发展提供新的可能性。具体的疗效与机制如何,有待于更多的临床前瞻性研究及相关的基础研究进一步证实。

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Research Progression of the Relationship between Hyperuricemia and Insulin Resistance

JIN Ming-ji,LIU Guan-xian,SHI Yong -jun.Department of Nephrology,Huizhou Affiliated Hospital,Sun Yat-Sen University,Huizhou 516001,China

In recent years,the morbidity of hyperuricemia(HUA)has seen an increase.Current study has confirmed that high serum uric acid is an important component of the metabolic syndrome(MS).As the central link of MS,insulin resistance(IR)is a common risk factor for many diseases,and will appear at an early stage.Many researches have demonstrated that insulin resistance might be initiated by hyperuricemia.This article reviewed the mechanism of hyperuricemia as well as its relationship with insulin resistance.

Hyperuricemia;Insulin resistance;Metabolic syndrome X

R 589

A

1007-9572(2012)01-0233-04

516001广东省惠州市,中山大学附属惠州医院肾内科

石咏军,516001广东省惠州市,中山大学附属惠州医院肾内科;

E-mail:yongjun68@tom.com

2011-07-10;

2011-12-25)

(本文编辑:刘莉)

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