高尿酸血症动物模型研究进展

周子正，徐琳，高建东

(上海中医药大学附属曙光医院肾病科 上海中医药大学中医肾病研究所 肝肾疾病病证教育部重点实验室 上海市中医临床重点实验室，上海 201203)

高尿酸血症(hyperuricemia，HUA)以血液中含高水平尿酸为特征，在正常嘌呤饮食状态下，男性非同日两次空腹血尿酸>420 μmol/L，女性>360 μmol/L，即可诊断HUA[1]。近年来，中国HUA发病率为11%～13%[2]。高尿酸水平与高血压、代谢综合征以及血管疾病相关，可引起氧化应激反应，活化肾素-血管紧张素系统，进一步加重炎症反应；并通过多种途径降低血管内皮细胞中一氧化氮水平，导致血管内皮功能障碍，血管舒张作用减弱，进而引起高血压和血管病变；可导致环加氧酶-2高表达，上调血小板源性生长因子，促进血管平滑肌细胞增殖，诱发动脉粥样硬化，从而加重肾脏损害[3-4]。与健康同龄人相比，高尿酸血症患者、痛风患者的生活质量较差[5]，因此HUA的防治逐渐受到重视。

由于尿酸氧化酶基因的失活，尿酸即是人类嘌呤代谢的最终产物[6]。尿酸经由肾脏(70%)和肠道(30%)排出体外，尿酸生成过多或排泄减少均可导致尿酸在体内积聚，最终导致HUA[7]。HUA分为原发型和继发型，原发型HUA多由先天嘌呤代谢紊乱引起，常伴随肥胖、糖代谢紊乱、高血压或其他遗传性疾病。继发型HUA多由饮食不均衡(如高嘌呤饮食)导致，此外，某些系统性疾病(如各种血液病、恶性肿瘤、慢性中毒)或使用某些药物(如氯沙坦钾、丙磺舒)导致尿酸排泄减少，并阻碍肾小管重吸收。现就HUA动物模型研究进展予以综述。

1 模型动物的选择

除人类外，达尔马提亚狗(斑点狗)[8]和鸡[9]也缺乏天然尿酸氧化酶基因，存在尿酸代谢缺陷，易形成尿酸性肾病。达尔马提亚狗缺乏尿酸转运体，常自发HUA，但达尔马提亚狗不是常用实验动物，一般实验室难以开展，故排除。鸡多用于痛风性关节炎的研究，而临床许多尿酸性肾病患者并不伴痛风，且鸡作为家禽与人类种属相差较大，也予以排除。常用实验啮齿类动物——大鼠，其体内含有尿酸氧化酶，尿酸被分解为易溶于水尿囊素排出体外，导致大鼠体内很难存在尿酸沉积，故较难形成HUA模型。目前，复制HUA模型仍多选用啮齿类动物，且造模方法较多。

2 HUA造模方法

尿酸主要来源有内源性(机体内核酸分解代谢产生)和外源性(富含嘌呤或核酸的食物摄入)。黄嘌呤氧化酶(xanthine oxidase，XOD)是尿酸代谢的关键酶，次黄嘌呤和黄嘌呤是尿酸前体物质，在XOD的作用下，次黄嘌呤转变为黄嘌呤，黄嘌呤再转化后最终形成尿酸。XOD上调导致嘌呤代谢紊乱，尿酸生成增多，血尿酸水平上升，因此，增加富含尿酸食物的摄入、提高体内尿酸前体物的含量或抑制体内尿酸的分解均可导致血尿酸升高。参与尿酸分泌和重吸收的基因被称为尿酸转运蛋白，有研究发现，参与尿酸分泌和重吸收的基因的突变可导致尿酸转运紊乱，引起血尿酸升高[10]。据此，学者多选用啮齿类动物，采用选择基因突变动物或药物造模两种方法复制HUA模型。然而，基因突变动物模型价格昂贵，与其他造模方法相比，模型动物的死亡率较高[11]，但是该模型与人类(缺乏尿酸氧化酶基因)一致，有待进一步发展和推广。目前，大多数实验研究仍选择药物干预造模。

2.1药物干预造模 药物干预复制HUA模型分为增加尿酸摄入、增加尿酸前体物质、抑制尿酸排泄、多种方法联合使用等方式。药物造模操作性强，选择范围广，不同方法复制的HUA模型原理、造模时间、肾损伤程度、模型维持时间均有差异，且目前尚无统一定论。

2.1.1增加尿酸摄入 频繁摄入高嘌呤、高蛋白食物会引起嘌呤代谢紊乱，嘌呤分解为尿酸，使血清尿酸水平升高，进而导致痛风，并可能引发心血管疾病、肾脏疾病和代谢综合征等[12]。

2.1.1.1酵母 酵母富含丰富的维生素B、核酸和蛋白质，可通过提高XOD活性并产生大量尿酸干扰正常嘌呤代谢。研究发现，酵母膏灌胃可以成功升高大鼠血尿酸水平，该模型类似于人类由高蛋白饮食诱导的HUA[13]。Chen等[14]采用10%酵母提取物糊剂按照7.5 g/(kg·d)饲养大鼠5周建立的高尿酸血症大鼠模型的血尿酸明显升高。

2.1.1.2果糖 果糖在肝脏代谢，在特异性果糖激酶的作用下，果糖磷酸化为果糖-1-磷酸。有研究证明，过量摄入果糖可导致血尿酸水平升高，果糖被磷酸化后通过腺苷一磷酸(adenosine monophosphate，AMP)的分解代谢引起ATP的快速消耗，ATP的消耗致短暂的蛋白质合成障碍，并形成大量AMP，进而AMP在脱氨酶的作用下转换成次黄嘌呤核苷酸，经XOD作用最终分解成尿酸，导致血清尿酸盐增加[15-16]。血尿酸水平升高还可刺激果糖激酶，促进果糖代谢，可见尿酸产生与果糖代谢密切相关。

Zhang等[17]使用10%果糖饮水饲喂雄性SD大鼠3周构建高尿酸血症和脂质代谢障碍大鼠模型的研究发现，饲喂2周时，大鼠血尿酸水平升至202.93 μmol/L，三酰甘油水平升至3.14 mmol/L；饲喂3周时，大鼠血尿酸水平稳定于202.66 μmol/L，三酰甘油升至3.04 mmol/L，可见虽然尿酸和三酰甘油属于不同的代谢途径，但是三酰甘油的降解可能提高ATP的利用率，加速ATP的分解，促进尿酸的产生。Nakagawa等[18]研究发现，果糖喂养大鼠出现HUA、高三酰甘油血症和高胰岛素血症。故认为，高剂量果糖摄入造模法可能更适用于探索合并代谢综合征HUA的研究。

2.1.1.3脂质乳剂 过量脂肪摄入可使体内胆固醇和低密度脂蛋白水平升高，促进嘌呤核苷酸的从头合成，导致尿酸产生增加和排泄减少[19]。另有研究发现，高胆固醇水平还可引起氧化应激，进而促进尿酸生成，导致血尿酸水平升高[20]。高脂乳剂灌胃法更适用于脂质代谢异常引起HUA的研究。Pang等[21]采用制备的高脂肪乳剂对雄性SD大鼠灌胃8周复制HUA模型的研究显示，与空白对照组相比，灌胃4周时，模型组血尿酸水平升高14.3%，HUA模型复制成功；灌胃8周时，模型组大鼠血尿酸水平升高72.7%。

2.1.2增加尿酸前体物质造模

2.1.2.1腺嘌呤 腺嘌呤是尿酸生成的前体物质，由黄嘌呤氧化酶的催化下生成2，8-二羟基腺嘌呤。单纯的腺嘌呤造模法更适用于探索HUA引起的肾间质纤维化、慢性间质性肾炎等肾损伤的研究。有研究显示，腺嘌呤转化后沉淀形成结晶，堵塞肾小管，影响氮质化合物排出，导致血清尿素氮、肌酐、尿酸显著升高；同时过饱和尿酸生成结晶，在肾小管、间质及肾小球部位沉积形成异物，使局部发生肉芽肿性炎症，大量肾单位损伤，最终发生肾间质纤维化，此模型为腺嘌呤复合物沉积于肾小管及间质引起堵塞，类似于临床上肾后性梗阻形成的慢性肾衰竭[22]。

目前使用的腺嘌呤造模方法主要有不同浓度饲料添加法和灌胃法。Diwan等[23]使用不同浓度(0.075%、0.25%、0.5%、0.75%)腺嘌呤饲料饲喂雄性SD大鼠16周发现，饲喂0.075%腺嘌呤饲料大鼠无明显肾损伤，饲喂0.25%腺嘌呤饲料大鼠出现慢性肾脏病和心血管疾病，饲喂含0.5%和0.75%腺嘌呤饲料大鼠均出现明显肾损伤。随后，Diwan等[24]进一步探索发现，饲喂4周含0.75%腺嘌呤饲料大鼠的血清尿素氮和肌酐水平升高，出现蛋白尿、肾脏纤维化、低白蛋白血症、高脂血症和血管钙化。

Shuvy等[25]饲喂8周龄雌性SD大鼠含0.75%腺嘌呤饲料的研究发现，7周时大鼠肾脏出现损伤，与正常对照组相比，血尿酸和血清肌酐水平均显著升高，且4周内70%～80%的大鼠肾组织发生凋亡和纤维化，肾脏增大，呈颗粒状外观。Zhu等[26]分别给予雄性SD大鼠150 mg/kg、200 mg/kg腺嘌呤饲料连续灌胃10 d，饲喂20 d内进行评估发现，两组大鼠均出现肾脏损伤(蛋白尿、血肌酐和血尿酸水平升高、肾小管间质纤维化)。Chen等[27]采用腺嘌呤200 mg/(kg·d)灌胃21 d成功构建HUA大鼠模型，且模型大鼠血尿酸水平明显升高。

腺嘌呤饲喂法(将腺嘌呤添加入饲料)的造模时间长(一般4～16周)，更适用于复制慢性肾脏病模型，含0.75%腺嘌呤饲料的接受度较高，但可引起慢性肾衰竭，饲喂法腺嘌呤摄入量无法控制，动物死亡率较高。与腺嘌呤饲喂法相比，短期腺嘌呤灌胃法的给药量更精准，动物血尿酸水平较稳定，可能是一种较好的制备HUA模型的选择，但仍需进一步探索。

2.1.2.2次黄嘌呤 次黄嘌呤是尿酸前体物质，近年来单独使用次黄嘌呤复制HUA动物模型的应用较少。郑志萍和黄幼霞[28]采用小鼠腹腔注射次黄嘌呤1 000 mg/kg的方法造模，观察造模后15、45、60 min模型小鼠血尿酸水平的研究发现，模型小鼠腹腔注射次黄嘌呤45 min时血尿酸峰值较高。

2.1.3抑制尿酸排泄

2.1.3.1乙胺丁醇 抗结核药物(如吡嗪酰胺和乙胺丁醇)可抑制肾脏对尿酸的排泄，导致血尿酸水平升高。近年来，单纯使用吡嗪酰胺和乙胺丁醇复制HUA模型的使用较少，多采用多种药物联合造模。

Zhu等[29]给予SD大鼠腺嘌呤100 mg/(kg·d)和乙胺丁醇250 mg/(kg·d)联合灌胃6周成功建立慢性HUA模型发现，慢性HUA模型血清尿酸水平明显升高增加，而尿酸清除率和肌酐清除率降低。陈光亮等[30]给予雄性SD大鼠氧嗪酸钾200 mg/(kg·d)皮下注射和乙胺丁醇250 mg/(kg·d)灌胃，每天1次，持续6周制备慢性HUA动物模型发现，HUA动物模型灌胃第14天和第28天的血尿酸和血肌酐水平显著升高。因此，探索抗结核药物引起HUA时，可选用乙胺丁醇和吡嗪酰胺作为造模药物，所建立动物模型更符合临床需要。

2.1.3.2氧嗪酸钾 氧嗪酸钾通过抑制尿酸氧化酶活性使血尿酸水平升高。将氧嗪酸钾添加入普通饲料后，多采用饲喂法、灌胃法以及腹腔注射法进行造模，模型动物无明显损伤，目前使用最广泛的HUA模型制备方法。

Huang等[31]给予雄性SD大鼠氧嗪酸钾(250 mg/kg)灌胃7 d复制HUA模型，HUA模型SD大鼠血尿酸明显升高。Song等[32]对4周龄雄性ICR小鼠采用腹腔注射氧嗪酸钾(250 mg/kg)的方式复制HUA模型发现，模型小鼠建立1 h后的血尿酸水平显著升高。Cristóbal-García 等[33]探索HUA与高血压联系的研究发现，对雄性SD大鼠采用750 mg/kg氧嗪酸酸钾灌胃3周即可复制HUA模型，长期(11～12周)摄入氧嗪酸钾可进一步导致大鼠肾皮质线粒体DNA受损，肾脏血流受阻。

氧嗪酸钾饲料添加法造模时间较长，模型动物后期进食减少，不能保证造模药物的摄入量。由于氧嗪酸钾不溶于水，在实际操作中氧嗪酸钾混悬液腹腔注射较困难，且长期频繁腹腔注射刺激性较大，模型动物易出现激惹状态，死亡率高。为保证剂量均衡，氧嗪酸钾灌胃法是较好的给药方式，可用0.3%～0.5%的羧甲基纤维素钠配制灌胃药物[32]。

2.1.4多种方法联合造模 某些HUA造模药物(如腺嘌呤)可导致肝肾损害，且人类HUA的发病机理比较复杂，故目前复制HUA模型多采用多种方法联合造模，具有缩短模型复制时间、降低模型动物的死亡率、延长模型维持时间的优势。其中，两种药物联合造模是最常用，不同尿酸前体物质、尿酸氧化酶抑制剂的叠加使用，可根据研究目的选择性使用。联合造模的药物选择范围较广泛、方法多样、灵活性强，故在目前HUA的基础研究中使用较多。

Jin等[34]给予雄性SD大鼠酵母(15 g/kg)和腺嘌呤80 mg/(kg·d)连续5周联合灌胃诱导HUA肾损伤模型的研究发现，灌胃第3周、第5周时，模型大鼠血尿酸水平显著升高。Yong等[35]给予雄性昆明小鼠氧嗪酸钾(500 mg/kg)和次黄嘌呤(300 mg/kg)联合灌胃7 d发现，模型小鼠血尿酸水平明显升高。Liu等[36]选用腺嘌呤(100 mg/kg)联合氧嗪酸钾(1 500 mg/kg)复制大鼠HUA肾纤维化模型发现，模型组大鼠第7天时血尿酸水平显著升高，造模第21天和第28天进一步升高，其血尿酸水平可达到空白对照组的3倍。Han 等[37]对SD雄性大鼠采用灌胃(次黄嘌呤100 mg/kg和乙胺丁醇250 mg/kg)+皮下注射(氧嗪酸钾200 mg/kg)的方法连续造模17 d 发现，与空白对照组相比，在造模第3天模型组大鼠血尿酸水平显著升高，造模第17天时模型组大鼠血尿酸和尿素氮水平均显著升高。Qian等[38]使用10%高酵母饲料喂养雄性ICR小鼠，同时选用药物(氧嗪酸钾280 mg/kg和肌苷400 mg/kg)灌胃法持续诱导HUA模型3周的研究发现，与空白对照组相比，模型组大鼠血尿酸水平升高63%。

3 小 结

探索HUA动物模型旨在研究人类HUA疾病发生发展及其治疗药物的作用机制。优秀HUA动物模型应具有以下特点：①简便、价低、易推广；②模型动物血尿酸稳定且可持续；③模型易于复制，死亡率低；④符合临床实际。由于啮齿动物具有分解尿酸的尿酸氧化酶，故大部分HUA动物模型造模时可选择尿酸氧化酶抑制剂(氧嗪酸钾)，可根据所研究疾病的发生发展及其对肾脏等器官的损害特点选用不同造模药物或采用多种方法联合造模，目前多种方法联合造模是较好的造模选择，其中以灌胃法更优。