尿酸盐晶体和尿酸与痛风性肾病关系研究进展

刘莉娟综述 林 梅审校

痛风是一种单钠尿酸盐沉积的晶体相关性关节病，与嘌呤代谢紊乱及(或)尿酸排泄减少所致高尿酸血症直接相关，属代谢性风湿病范畴。国内痛风患病率为1%-3%，并呈逐年上升趋势[1，2]。痛风性肾病(简称痛风肾或尿酸性肾病)是痛风常见并发症之一。通常认为由尿酸盐(MSU)晶体沉积引起，分为急性和慢性病变，两者的差异在于MSU晶体沉积位置有别，前者沉积于肾间质和肾小管内，使肾小管管腔MSU填充、堵塞，从而引起急性少尿型肾衰竭；后者则沉积于肾髓质引起肾损害[2]。近年的免疫学研究发现，不但MSU可以诱导炎性细胞因子产生而损伤肾组织，引起肾功能下降，形成慢性痛风性肾病，而且没有形成MSU的可溶性尿酸也有促炎作用及氧化应激作用，也可导致痛风性肾病的发生[3-10]。本文初步综述MSU晶体和尿酸与痛风性肾病及其炎性机制关系的研究进展。

1 MSU晶体与痛风性肾病

研究表明，MSU晶体除了通过中性粒细胞碱性磷酸酶3(NALP3，又称核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3，NLRP3)炎性体/白细胞介素-1β(IL-1β)炎症通路、Toll样受体(TLRs)/髓样分化因子88(MyD88)/核转录因子-κB (NF-κB )信号通路造成肾脏损伤，还可通过中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)引起肾细胞坏死(或被称为坏死性炎症)，以及诱导细胞内黏附分子-1(ICAM-1)产生炎症作用[3，4]，共同促进痛风性肾病的发生发展。

1.1 NALP3炎性体/IL-1β炎症通路

NALP3属核苷酸结合寡聚化结构域(Nod)样受体家族,包括3个结构域:位于分子C端的富含亮氨酸重复序列(LRR)、核苷酸结合寡聚化结构域(NACHT)、位于NALP分子N端的热蛋白结构域(PYD)；NALP3炎性体则由NALP3蛋白、凋亡相关斑点样蛋白(ASC)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)三部分组成[11]，主要表达于巨噬细胞、单核细胞等胞浆内，介导机体免疫细胞的Caspase-1活化和IL-1β、IL-18等炎性因子释放[12，13]，通过LRR识别并结合MUS晶体启动炎症反应[14]，即先行激活Caspase-1，生成活性Caspase-1(又称IL-1转化酶)，继而加工前体IL-1，使之成熟并释放至胞外。

成熟IL-1包括IL-1α和IL-1β两种类型，IL-1β作为免疫和炎症反应介质, 可以诱导细胞炎症和坏死，参与痛风性肾病的发生。具体作用如下[15]：(1) 调节树突状细胞、巨噬细胞、辅助性T细胞2(Th2)等免疫细胞的功能, 并可趋化其在肾组织中聚集[16],促进Th17细胞分化及其相关因子的产生；促进嗜酸性粒细胞脱颗粒, 增强其细胞毒性作用，损伤肾组织。(2) 与靶细胞上的受体结合后, 激活IL-1信号通路和髓样分化因子依赖的NF-κB通路, 正反馈促进IL-1等促炎细胞因子转录, 诱导肾组织产生炎症反应, 引起肾脏损伤，促进痛风性肾病发生。(3) 增加多种细胞因子和黏附因子的合成、表达与释放, 包括IL-18、细胞间黏附分子、血管细胞黏附分子、E-选择素等共同促进肾病发展。(4) 在肾脏纤维化过程中起重要作用。

NALP3炎性体的激活机制目前尚不完全明确。已有报道分析与以下3种途径相关[17]: (1) 外源性ATP刺激及细胞内K+外流。ATP激活单核细胞表面嘌呤能离子通道型受体7(P2X7R), 使其活化，形成开放通道[18]，从而介导细胞内K+外流, 细胞内[K+]降低触发NALP3炎性体活化[17-19]。(2) 溶酶体蛋白水解酶释放。溶酶体吞噬刺激物后，破坏其膜电位稳定性，导致溶酶体蛋白水解酶释放，其中溶酶体蛋白水解酶B的释放可能在NALP3炎性体激活过程中起到关键性作用[15]。(3) 活性氧族(ROS)的产生。ROS由尿酸诱导细胞线粒体产生后，促进细胞内硫氧还蛋白互作蛋白 (TXNIP) 与硫氧蛋白-1分离, 并使TXNIP与NALP3结合，激活整个NALP3炎性体[15]。

1.2 TLRs/MyD88/NF-κB 信号通路

TLRs为固有免疫重要蛋白质分子家族I型跨膜蛋白受体，其结构包括一个LRR区域、一个细胞内羧基末端的Toll/IL-1受体结构域(TIR)和一个跨膜区[20，21]。TLRs是存在于免疫细胞(如单核/巨噬细胞等)膜上的一种模式识别受体, 能有效识别病原相关分子模式(PAMP)及内源性危险信号相关分子模式(DAMP), 放大细胞信号级联反应, 最终产生一系列炎性因子, 引起炎症反应[22,23]。

MyD88是TLRs/MyD88/NF-κB信号通路中重要的接头蛋白分子, 是使信号向下游转导的一个重要节点。MyD88由3个功能区域组成, 包括C端的TIR结构域(通过与蛋白质结合, 向下游传递信号)、中间域、N端死亡域(负责招募下游具有死亡结构域的信号分子进入下游信号转导)[20]。当中间域和死亡域同时表达时，激活NF-κB[24]。

NF-κB是机体细胞重要转录调节因子, 可通过调控多种基因的表达来参与机体病理和病理生理进程, 如炎症反应、免疫反应、细胞凋亡等。

MSU晶体可直接与单核/巨噬细胞表面的TLR2和TLR4结合，使TLR活化，活化的TLR通过与MyD88的TIR结合形成复合物，活化IL-1受体相关激酶, 随后结合转化生长因子受体关联因子6 (TRAF6),激活转化生长因子β活化激酶1, 最终激活NF -κB，而活化的NF-κB能进入细胞核, 完成相关炎性基因的转录、表达,从而诱导免疫细胞，如单核/巨噬细胞等合成和分泌多种炎性细胞因子如IL-1、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1),激活中性粒细胞及血管内皮细胞等的一氧化氮合酶及磷酸酯酶A2(PLA2)等, 进而引起炎症反应和组织破坏；同时NF-κB还抑制中性粒细胞凋亡以维持炎症反应的进行[22，25，26]。

此外，单核细胞中的TLR2和TLR4是MUS晶体激活人肾小球系膜细胞(HRMCs)最主要因素[3]。研究[27]表明活化HRMC可通过转化生长因子β1(TGF-β1)/Smads信号通路大量表达TGF-β1(其为最强致纤维化因子之一)导致肾脏纤维化，促进痛风性肾病的发生发展。

1.3 NETs

中性粒细胞作为人体免疫系统的重要防线，其活化后释放的NETs可参与捕获并杀灭病原菌已成共识，而近年研究表明NETs可以导致细胞死亡、组织损伤，并参与多种疾病的进展[5]。NETs是活化的中性粒细胞通过不同方式向胞外释放的高浓度网状 DNA 复合物 ,可以诱导细胞坏死。其作用与其主要成分组蛋白具有细胞毒性，可能破坏内皮细胞、水解蛋白质从而参与组织损伤和多种病变(包括痛风性肾病、胰腺炎等)有关。

1.4 ICAM-1

ICAM-1属于免疫球蛋白超家族, 是免疫反应中重要的黏附分子之一，可分为组织膜结合ICAM-1(mICAM-1)和血清可溶性ICAM-1[28]。mICAM-1与其相应配体相互作用后参与多种白细胞 (如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞)与组织膜的牢固黏附及其从血管向炎症组织趋化过程[28]，因而在单核-巨噬细胞浸润过程中起重要作用，使炎性细胞浸润到肾脏组织, 引起细胞因子分泌增多, 加剧炎症反应，造成肾脏内皮细胞损伤。还有研究表明,肾脏中MUS晶体沉积可能诱导ICAM-1表达，增强HRMCs和巨噬细胞之间的相互作用，促进痛风性肾病进展[3，6]。

2 尿酸与痛风性肾病

2.1 尿酸的促炎作用

尿酸主要存在于血清中，在细胞外能起到抗氧化作用，有助于预防多发性硬化、帕金森病和急性中风等疾病；而在细胞内尿酸具有促氧化应激及促炎症作用。di Giovine等[7]的早期研究已证实，尿酸能诱导许多炎症相关细胞因子和趋化因子的表达。Diwan等[8]还报道过在腺嘌呤诱导形成的高尿酸血症模型大鼠中，其肾脏活检发现肾脏纤维化，且纤维化程度与TNF-α、TGF-β和氧化标记物(如血红素加氧酶-1)水平升高有关。近期的人体细胞实验也显示可溶性尿酸能刺激人近曲小管上皮细胞产生MCP-1[29]，而MCP-1通过其趋化血液循环中单核-巨噬细胞迁移并聚集于肾间质, 释放ROS、各种炎性因子 (IL-1β、TNF-α等) 和促纤维化因子 (TGF-β等) , 介导肾小管间质炎症和纤维化[30]均表明尿酸可引起炎性因子表达上调，进而造成组织损伤，包括肾纤维化，导致痛风性肾病的发生。

2.2 尿酸的氧化应激作用

在细胞内，尿酸的氧化应激作用通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶依赖途径介导，可引起多种活性氧物质(包括ROS)产生并损害肾组织[9，10]。大量ROS作为NALP3炎性体活化的关键调控信号[17]，由尿酸诱导细胞线粒体产生，不但促进细胞内TXNIP与硫氧蛋白-1分离, 并使TXNIP与NALP3结合，激活整个NALP3炎性体[15]，进而通过NALP3炎性体/IL-1β炎症通路损伤肾脏，导致痛风性肾病发生。

3 结 语

综上所述，不仅MUS晶体可以通过NALP3炎性体/IL-1β炎症通路、TLRs/MyD88/NF-κB信号通路、NETs、ICAM-1引起痛风性肾病，尿酸的炎症及氧化应激作用也可以造成肾脏损伤，导致痛风性肾病。炎症的产生和加重在痛风性肾病进程中起到非常重要的介导作用。进一步明确痛风性肾病的确切机制, 对临床寻找新型药物, 防治痛风性肾病具有重要意义。

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