三磷酸腺苷结合盒转运蛋白G2与高尿酸血症

黄雅君，王松姣，曾嵘，王宇学，刘湘

(湖北中医药大学检验学院，武汉 430070)

尿酸是人类嘌呤代谢的终产物，主要来源于膳食摄取和体内核苷酸的分解代谢，通过肾脏和肾外途径(主要是肠道)排出体外。当机体内尿酸平衡状态被打破后，会形成高尿酸血症。高尿酸血症会引起人体内代谢紊乱，诱发代谢综合征相关疾病，最终造成多器官不可逆损伤[1]。三磷酸腺苷结合盒转运蛋白G2(adenosine triphosphate binding box transporter G2，ABCG2)是ATP结合式转运蛋白超家族的成员之一，最早发现其与乳腺癌细胞耐药有关。目前，越来越多的研究表明，高尿酸血症的发生与ABCG2密切相关[2]。因此，本文从ABCG2基因Q141K突变、雌激素对ABCG2蛋白的调控等方面阐述了高尿酸血症相关的影响因素，同时探讨目前临床上关于ABCG2基因Q141K突变检测方法的优缺点，以期为ABCG2基因的临床应用和检测提供相关依据。

1 ABCG2的基本特征

ABCG2基因位于4号染色体1区2带，其表达蛋白质属于ABC超家族亚族G中的第2个成员，由655个氨基酸组成[3-4]。肾脏中的ABCG2转运复合体对维持体内尿酸含量的平衡起着重要作用，当肾脏过度负荷或肾脏尿酸排泄受阻时，肠道ABCG2转运复合体占主导地位[5]。肝脏中的ABCG2蛋白具有清除药物和毒素的作用，也可以通过胆汁排泄尿酸，但是清除能力极微[6]。血脑屏障中的ABCG2蛋白可保护大脑免受毒素积累的损伤，也可帮助维持脑脊液中适当的尿酸浓度，对大脑功能与健康有深远的影响[7]。另外，胎盘合体滋养细胞中的ABCG2蛋白可通过运输雌激素来保护胎儿免受毒素侵害[8]。妊娠和哺乳期的乳腺上皮细胞中ABCG2蛋白增加，可能导致母乳中毒素积累，威胁到婴儿的健康[9]。

2 ABCG2基因Q141K突变诱发高尿酸血症

人体内血尿酸水平的遗传性可高达40%～70%，一项全基因组关联研究发现，至少有28个基因位点与高尿酸血症相关，其中ABCG2基因Q141K位点突变尤为突出，该突变在中国、美国、日本、冰岛和高加索等多个地区人群中均可被检测到，且与人体内血尿酸的含量增加有关[10]。

2.1Q141K突变对ABCG2的影响 Q141K突变又称为rs2231142或C421A，是发生于ABCG2基因的常见突变，该突变导致ABCG2基因第5 个外显子的421 位点碱基发生替换(腺嘌呤替代胞嘧啶)，导致其编码的多肽141 位谷氨酰胺变为赖氨酸。

Q141K突变会降低ABCG2蛋白的结构稳定性，从而激活内质网相关降解途径，使泛素介导的蛋白酶体降解ABCG2蛋白，最终造成细胞表面ABCG2蛋白的表达量下降[11]。同时，ABCG2转运复合体需要ATP水解提供能量以维持转运尿酸的功能，而Q141K突变也可干扰ATP水解过程，继而导致转运尿酸发生障碍。研究发现，与野生型ABCG2蛋白相比，Q141K突变型ABCG2蛋白尿酸分泌功能仅为野生型蛋白的54%[12]。此外，Q141K突变也可能调控ABCG2mRNA 3′端非编码区(3′-UTR)，影响微小RNA与3′-UTR 之间的交互作用，以调控ABCG2mRNA降解和蛋白质翻译过程[13]。

2.2ABCG2基因Q141K突变对高尿酸血症的影响 一项细胞学实验显示，在非洲爪蟾卵母细胞表面，表达Q141K突变的卵母细胞相比于野生型ABCG2卵母细胞，其细胞内尿酸含量明显增加[14]。另有临床研究也发现，不同人群3种基因型(CC型、CA型和AA型)中含有A等位基因的人群血清尿酸含量更高(相对于CC型，CA型和AA型的OR值分别为2.405和1.133)[15]；张冰清等[16]通过分析308例高尿酸血症患者rs2231142(C>A)与高尿酸血症的关系，发现A等位基因携带者发生高尿酸血症的相对风险(OR)为2.89(95%CI:1.94～4.37)。Chen等[17]发现与基因型CC相比，基因型CA发生高尿酸血症的OR为1.84(95%CI:1.45～2.34)，而基因型AA增加至3.37(95%CI:2.43～4.68)。以上研究均表明ABCG2基因Q141K突变会影响人体内血液尿酸含量，A等位基因增加了高尿酸血症的风险，是其独立危险因素，等位基因C是男性高尿酸血症的保护因子，且与尿酸排泄过多的高尿酸血症有关。分析原因可能由于Q141K突变严重影响ABCG2蛋白的表达与功能，导致ABCG2转运复合体转运尿酸的能力减弱，肠道和肾脏内尿酸排泄发生障碍，最终导致高尿酸血症的产生。

3 雌激素通过调控ABCG2降低高尿酸血症的发生

3.1雌激素对ABCG2的调控 在生理条件下，ABCG2蛋白的表达受到雌激素的调控。当雌激素与雌激素受体α或β结合后，一方面通过与ABCG2启动子区域中雌激素反应元件的结合，在转录前调控ABCG2蛋白的表达，另一方面也可能通过激活 PTEN/PI3K/Akt/GSK3信号通路及泛素化等途径降解ABCG2，在转录后进行负调控，从而降低ABCG2蛋白的表达[18]。

有学者研究了雌三醇、人胎盘催乳素、人催乳素、人绒毛膜促性腺激素对人胎盘BeWo细胞系中ABCG2表达水平的影响，结果发现在生理浓度下，雌三醇、人胎盘催乳素和人胎盘催乳素使细胞中ABCG2蛋白和mRNA的表达量显著升高了2～3倍，而人绒毛膜促性腺激素对ABCG2的表达无影响[19]。表明不同种类雌激素可调控ABCG2蛋白的表达，其调控作用存在差异。

3.2雌激素含量下降促进高尿酸血症的发生 由于雌激素参与对ABCG2蛋白表达的调控，而ABCG2蛋白与尿酸的转运密切相关，故而雌激素含量变化也可能影响体内尿酸含量。有研究显示，绝经后，女性体内雌激素含量发生较大变化，更易患高尿酸血症；且与绝经前相比，绝经早期、中期和晚期高尿酸血症的OR分别为1.19 (95%CI:0.80～1.77)，2.13 (95%CI:1.35～3.36)和1.65 (95%CI:1.33～2.04)[20]。另有学者发现，痛风患者雌二醇水平[(45±6)μmol/L]较健康人群[(100±8)μmol/L]明显降低，雌二醇与血尿酸水平呈负相关(r=-0.615)，且雌二醇可上调人肾小管上皮细胞ABCG2蛋白的表达[21]。以上研究均说明雌激素含量下降促进了高尿酸血症的发生，可能与雌激素对ABCG2的调控有关。

4 ABCG2基因Q141K突变检测技术的进展

目前检测高尿酸血症患者外周血ABCG2基因Q141K突变的方法众多，主要涉及测序、PCR和质谱3大类技术平台。其中，由PCR技术衍生出来的各类突变检测方法在临床上的应用最为广泛，而测序技术作为DNA序列检测“金标准”，也越来越多地应用于ABCG2基因Q141K突变检测中。近年来，随着质谱技术的发展，质谱法也出现在基因突变的检测中。现将相关文献中不同检测方法的优缺点进行比较，具体见表1。

表1 常见高尿酸血症患者ABCG2基因Q141K突变检测方法的比较

5 小结及展望

ABCG2与高尿酸血症的发生密切相关。ABCG2在肠道和肾脏依赖ATP水解功能转运尿酸，介导尿酸外排，维持体内平衡状态。当ABCG2基因Q141K突变发生时，细胞表面ABCG2蛋白的表达量下降，ATP水解过程也受到干扰，导致ABCG2转运复合体外排尿酸减少，从而诱发高尿酸血症。雌激素与其相关受体结合后，通过转录和转录后的调控影响ABCG2的表达，可能促进高尿酸血症的发生。目前，检测高尿酸血症患者ABCG2基因Q141K突变的方法主要包括TaqMan探针实时荧光定量PCR、TaqMan-MGB探针实时荧光定量PCR法、测序法、高分辨熔解曲线技术、等位基因特异性PCR和Sequenom Mass ARRAY®SNP技术等，临床上可根据不同检测技术的优缺点和各自实验室的条件选择合适的检测方法。

综上所述，伴随着高尿酸血症发病率的不断攀升，针对高尿酸血症的病因、发病机制、治疗药物研发方面的研究也越来越多，但是关于基因方面的研究在国内外仍处于初级阶段，另外关于雌激素对高尿酸血症的影响也需要进一步的体内和体外实验证实。应注意的是，随着各类基因突变检测技术的快速发展，Q141K突变作为高尿酸血症的易感性危险基因位点，加快其在临床中的检测应用将会为高尿酸血症的早期干预、诊断和新型药物的研发提供参考。