人尿酸盐转运蛋白1及其影响因素研究进展

王 英，石桂秀

(1.福建中医药大学临床内科学风湿免疫专业，福建 福州 350000;2.厦门大学附属第一医院风湿免疫科，福建 厦门 361000)

尿酸(UA)是人体内嘌呤代谢的最终产物，人类进化过程中尿酸酶基因发生突变，导致肝脏不能将UA降解为尿素囊排出体外。虽然UA具有抗氧化作用，在许多疾病中担当活性氧自由基的清道夫角色，但高尿酸血症严重危害人类健康，已证实它与代谢性疾病、糖尿病、心血管疾病有显著的相关性。原发性高尿酸血症是由于UA生成增加和(或)排泄减少导致的疾病，其中90%是由于肾脏对UA的排泄减少所致［1］。UA排泄减少与肾脏近曲小管对UA的重吸收增加或分泌减少有关，而重吸收占主要部分，且依赖分布在肾小管上皮细胞的尿酸盐转运蛋白。虽然存在多种尿酸盐转运蛋白，但研究表明hURAT1在重吸收过程中占主导地位［2］。随着研究的不断深入，国内外学者的研究热点逐渐从hURAT1的结构和功能转为对基因突变及药物对其影响。为探索高尿酸血症发病机制，为药物治疗提供新思路，现对hURAT1及其影响因素综述如下。

1 hURAT1基因结构及分布

2002年日本学者Enomoto等［2］首先在人肾脏发现并克隆出负责UA重吸收的hURAT1，该基因定位于染色体11q13，含有10个外显子和9个内含子，cDNA全长2642bp，编码区1659bp，编码了含有555个氨基酸的蛋白质。hURAT1是有机阴离子转运家族(OATs)的类似物，其氨基酸序列与OAT4有42%同源性，由12个跨膜区域以及位于细胞内部的-NH2和-COOH末端组成，是一个完整的跨膜蛋白。该研究中，免疫组化分析显示，hURAT1蛋白主要位于肾皮质近曲小管的上皮细胞，而不存在于远曲小管，也尚未在人体其他部位发现。

2 hURAT1功能特点

hURAT1位于肾脏近曲小管上皮细胞的刷状缘侧，目前研究推测hURAT1可能是从管腔重吸收尿酸盐进入细胞的通道。为明确hURAT1的转运机制，Enomoto等［2］进行了一系列顺式、反式的负荷实验证明尿酸盐主要是与有机阴离子经hURAT1交换而不是无机阴离子。许多有机阴离子及少数无机阴离子可影响尿酸盐经hURAT1的转运过程，有机阳离子及其底物则无影响［3］。一项爪蟾卵实验表明［4］:虽然hURAT1属于阴离子转运体，但它只能结合UA，以及与UA结构相类似的、具有芳香族碳链同时包含嘧啶环和咪唑基团的阴离子。hURATl的转运动力可能来自小管上皮细胞与管腔之间阴离子的电荷与浓度梯度差，而这种梯度的建立，主要依靠基侧膜上有机阴离子转蛋白对肾间质阴离子的吸收，小部分来源于上皮细胞对小管腔内阴离子的重吸收，其中包括刷状缘膜上Na+－阴离子同向转运体的转运。这说明虽然Na+转运异常也可以影响hURATl的功能，但hURAT1仍是一种非Na+依赖性转运蛋白。最新一项研究表明［5］，在hURAT1肾脏近曲小管上皮细胞的刷状缘侧同一位点，存在钠耦合单羧酸转运体，它主要负责转运与hURAT1尿酸交换的单羧酸酯，表明hURAT1和钠耦合单羧酸转运体的存在合作关系［5］。另有研究发现［7，8］，在 hURATl分子的COOH端存在一个转运体支架蛋白，它由3个氨基酸残基(丝氨酸或苏氨酸-任意氨基酸-疏水氨基酸)组成。上皮细胞内的转运体支架蛋白和NHEFRl(Na+－H交换调节因子)可结合在此结构域上。转运体支架蛋白和NHEFRl之间可相互影响，并可能与胞内多种信号转导途径相关联形成信号传导网络。最近，Anzai等［4］发现小管上皮细胞基侧膜上存在一种电压性的尿酸转运体URATvl，负责将重吸收进上皮细胞内的UA转运至肾间质。具体的hURATl的胞内信号传导过程，目前尚未阐明。

3 hURAT1基因突变及其对肾脏排泄UA的影响

hURAT1是发现的第一个和遗传病有关的人类转运蛋白，该蛋白编码基因SLC22A12序列的突变会使肾脏UA重吸收量减少，引发原发性低尿酸血症［9］，该研究指出SLC22A12存在多种突变，亚洲国家的研究支持hURAT1基因突变与UA水平具有相关性，证明了下调hURAT1表达可以导致尿酸排泄增多。其中日本对低尿酸血症患者基因突变的研究颇丰。2004年，Kimiyoshi等［10］对32例无血缘关系的遗传性肾性低尿酸血症患者的hURAT1基因(SLC22A12)进行了研究，结果发现30例患者存在SLC22A12基因突变，包括纯合突变、复合杂合突变、杂合突变共10种突变类型，G774A占所有突变的74.1%，是主要的突变类型。另几项日本肾性低尿酸血症患者基因突变调查发现约90%的患者存在hURAT1基因突变，与SLC22A12基因的G774A等位基因高突变频率相关［11，12］，4号外显子区的第774位核苷酸G突变为A，使原本翻译第258位色氨酸的 TGG变成了终止密码 TGA，提前终止了hUARTl的翻译(简称W258X突变)［13］。爪蟾卵实验证实，这种W258X突变形成的蛋白，不但氨基酸序列比正常的URATl短，而且不能结合在细胞膜上，不具备阴离子转运功能。有趣的是，这种W258X突变导致的原发性肾性低尿酸血症多见于日本、韩国及非中欧犹太人群，除外研究水平和领域不同等因素，提示突变可能与种族性、地域性或遗传性有关，需要更全面深入的探索［14，15］。Guan 等在124名原发性痛风患者和168名健康中国男性受试者中，研究了SLC22A12中基因序列rs893006的多态性，提示该基因序列的多态性可能是中国男性高尿酸血症患者的基因风险因素［16］。最新一项国内研究证明SLC22A12基因rs559946的多态性与痛风存在显著关联，有可能增加中国汉族男性高尿酸血症痛风的易感性，且基因分型中TT基因型受试者的血清UA水平显著低于GG和GT基因型［17］。研究显示hURATl基因2号外显子C426T多态性与德国人群肾UA排泄减少和高尿酸血症显著相关，与CC基因型相比，CT和TT基因型个体肾脏UA排泄明显降低，血UA水平明显升高［3］。希腊研究显示，hURATl基因2号外显子C1246T多态性与高加索人群肾UA排泄减少和高尿酸血症显著相关［18］。对以色列一位非尿酸转运蛋白hURATI引起的特异性高尿酸血症所致急性肾功能衰竭的18岁青年及其6位阿拉伯家族庭成员进行了hURAT1的基因分析，研究表示，未发现SLC22A基因的编码区及内含子、外显子发生突变［19］。一项Meta分析研究表明SLC22A12基因对血清UA水平有0.13%的变量贡献［20，21］。

4 hURAT1与药物作用及其对肾脏排泄UA的影响

hURATl在人肾脏近曲小管上皮细胞的管腔膜侧特异性表达，它可以将UA从肾小管管腔重吸收至上皮细胞内，是维持血清UA水平的关键离子通道。有机阴离子与hURAT1有很高的亲和力，这种底物选择特异性使其成为阻止UA重吸收新的药物靶点，研究hURAT1通道可有助于研制更有效的药物以治疗高尿酸血症［22］。降UA药物如苯溴马隆、丙磺舒均为hURAT1抑制剂，均能反式促进尿酸盐经hURAT1的摄取，降低 hURATl的基因表达［23］。研究发现氯沙坦、坎地沙坦和非诺贝特能够抑制hURATl基因表达而减少UA重吸收，降低血清UA水平［24，25］。在一项氯沙坦与苯溴马隆对照研究中发现:氯沙坦造成hURATl的mRNA水平显著降低，而苯溴马隆并无此现象，证实氯沙坦降UA模式不同于苯溴马隆，它主要通过抑制hURATl影响UA排泄从而降低UA水平［26］。RDEA-594是最新开发的hURATI抑制剂，随机双盲安慰剂对照I期临床研究显示，患者接受本品(100～400 mg/d)治疗10天，血UA水平下降45%，且耐受性良好，未见严重不良反应发生。II期临床研究显示，本品治疗8天，85.7%患者血UA水平降低到6 mg/dl以下［27］。

随着科学技术的发展，关于hURATl的研究也在不断深入，研究热点和重点从对其结构及功能过渡到确切转运机制、基因突变及药物对其影响等。但目前的研究多属初级阶段，仍需要在不同种族、国家、地区间开展大规模人群研究，为进一步深化认识高尿酸血症及其发病机制、开发新药奠定理论基础。

［1］Rott KT，Agudelo CA.Gout［J］.JAMA，2003，289(21):2857-2860.

［2］Enomoto A，Kimura H，Chairoungdua A，et al.Molecular identification of a renal urate anion exchanger that regulates blood urate levels［J］.Nature，2002，417(6887):447-452.

［3］Graessler J，Graessler A，Unger S，et al.Association of the human urate transporter 1 with reduced renal uric acid excretion and hyperuricemia in a German Caucasian population［J］.Arthritis Rheum，2006，54(1):292-300.

［4］Anzai N，Ichida K，Jutabha P，et al.Plasma urate level is directly regulated by a voltage-driven urate efflux transporter URATv1(SLC2A9)in humans［J］.J Biol Chem，2008，283(40):26834-26838.

［5］Lu Y，Nakanishi T，Tamai I.Functional cooperation of SMCTs and URAT1 for renal reabsorption transport of urate［J］.Drug Metab Pharmacokinet，2013，28(2):153-158.

［6］Anzai N，Jutabha P，Kanai Y，et al.Integrated physiology of proximal tubular organic anion transport［J］.Curr Opin Nephrol Hypertens，2005，14(5):472-479.

［7］MiyazakiH，AnzaiN，Ekaratanawong S，etal.Modulation of renal apical organic anion transporter 4 function by two PDZ domain-containing proteins［J］.JAm Soc Nephrol，2005，16(12):3498-3506.

［8］Cunningham R，Brazie M，Kanumuru S，et al.Sodium-hydrogen exchanger regulatory factor-1 interactswithmouse urate transporter1 to regulate renal proximal tubule uric acid transport［J］.J Am Soc Nephrol，2007，18(5):1419-1425.

［9］Iwai N，Mino Y，Hosoyamada M，etal.A high prevalence of renal hypouricemia caused by inactive SLC22A12 in Japanese［J］.Kidney Int，2004，66(3):935-944.

［10］Ichida K，Hosoyamada M，Hisatome I，et al.Clinical and molecular analysis of patients with renal hypouricemia in Japan-influence of URAT1 gene on urinary urate excretion［J］.J Am Soc Nephrol，2004，15(1):164-173.

［11］van Dijk BA，Schouten LJ，Oosterwijk E，et al.Prevalence of von Hippel-Lindau genemutations in sporadic renal cell carcinoma:results from The Netherlands cohort study［J］.BMC Cancer，2005，5:57.

［12］Ichida K，Hosoyamada M，Kamatani N，et al.Age and origin of the G774A mutation in SLC22A12 causing renal hypouricemia in Japanese［J］.Clin Genet，2008，74(3):243-251.

［13］Ishikawa I，Nakagawa M，Hayama S，et al.Acute renal failure with severe loin pain and patchy renal ischaemia after anaerobic exercise(ALPE)(exercise-induced acute renal failure)in a father and child with URAT1 mutations beyond the W258X mutation［J］.Nephrol Dial Transplant，2005，20(5):1015.

［14］Komoda F，Sekine T，Inatomi J，et al.The W258X mutation in SLC22A12 is the predominant cause of Japanese renal hypouricemia［J］.Pediatr Nephrol，2004，19(7):728-733.

［15］Cheong HI，Kang JH，Lee JH，etal.Mutational analysis of idiopathic renal hypouricemia in Korea［J］.Pediatr Nephrol，2005，20(7):886-890.

［16］Guan M，Zhang J，Chen Y，et al.High-resolutionmelting analysis for the rapid detection of an intronic single nucleotide polymorphism in SLC22A12 inmale patients with primary gout in China［J］.Scand J Rheumatol，2009，38(4):276-281.

［17］Li C，Yu Q，Han L，et al.The hURAT1 rs559946 polymorphism and the incidence of gout in Han Chinesemen［J］.Scand JRheumatol，2013，28(8):35-42.

［18］Tzovaras V，Chatzikyriakidou A，Bairaktari E，et al.Absence of SLC22A12 genemutations in Greek Caucasian patients with primary renal hypouricaemia［J］.Scand J Clin Lab Invest，2007，67(6):589-595.

［19］Bahat H，Dinour D，Ganon L，et al.Non-urate transporter 1-related renal hypouricemia and acute renal failure in an Israeli-Arab family［J］.Pediatr Nephrol，2009，24(5):999-1003.

［20］So A，Thorens B.Uric acid transport and disease［J］.JClin Invest，2010，120(6):1791-1799.

［21］Tin A，Woodward OM，Kao WH，et al.Genome-wide association study for serum urate concentrations and gout among African Americans identifiesgenomic risk lociand a novel URAT1 loss-of-function allele［J］.Hum Mol Genet，2011，20(20):4056-4068.

［22］Nakayama A，Matsuo H，Takada T，et al.ABCG2 is a high-capacity urate transporter and its genetic impairment increases serum uric acid levels in humans［J］.Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids，2011，30(12):1091-1097.

［23］Shin HJ，Takeda M，Enomoto A，etal.Interactions of urate transporter URAT1 in human kidney with uricosuric drugs［J］.Nephrology(Carlton)，2011，16(2):156-162.

［24］Hamada T，Ichida K，Hosoyamada M，et al.Uricosuric action of losartan via the inhibition of urate transporter1(URAT 1)in hypertensive patients［J］.Am JHypertens，2008，21(10):1157-1162.

［25］Uetake D，Ohno I，Ichida K，et al.Effect of fenofibrate on uric acid metabolism and urate transporter 1［J］.Intern Med，2010，49(2):89-94.

［26］Nindita Y，Hamada T，Bahrudin U，et al.Effect of losartan and benzbromarone on the level of human urate transporter 1 mRNA［J］.Arzneimittelforschung，2010，60(4):186-188.

［27］Burns CM，Wortmann RL.Gout therapeutics:new drugs for an old disease［J］.Lancet，2011，377(9760):165-177.