二羟基腺嘌呤可能是诱发痛风的“元凶”

2020-05-11董鲜祥段为钢

空军军医大学学报 2020年2期

张楠，董鲜祥，云宇，段为钢

(1昆明医科大学基础医学院药理学系，2云南中医药大学中医药学分子生物学重点实验室，云南昆明 650500)

痛风被认为是由尿酸盐沉积所致的晶体相关性关节病，与嘌呤代谢紊乱和(或)尿酸排泄减少所致的高尿酸血症直接相关，包括急性发作性关节炎、痛风石性慢性关节炎、尿酸盐肾病和尿酸性尿路结石，重者可出现关节残疾和肾功能不全，甚至危及生命。该病男性多见，绝经后女性的发病与男性基本一致[1]。此病由来已久，最早以欧洲和北美较为多见[1]。自20世纪50年代以后，日本、中国台湾地区等经济迅速发展，痛风及高尿酸血症患病人数逐渐增加。我国在20世纪80年代后的患病情况有明显的上升趋势，且男性高于女性，如2006年山东沿海地区流行病学调查显示高尿酸血症的男性患病率为18.3%，痛风为1.94%[2]。目前未见大规模流行病学调查，但有报道称某些地方(如云南布朗山地区)的痛风发病率可高达10%以上[3]。高尿酸血症与痛风的关系似乎牢不可破，但面对目前血尿酸正常者也发作痛风的事实[4-5]，有必要重新寻找引发痛风的“元凶”。

1 嘌呤到尿酸的主要代谢途径

尿酸由嘌呤转化而来，机体可以从头合成多种嘌呤核苷，这些嘌呤核苷均可转化为黄嘌呤，继而被黄嘌呤脱氢酶又名黄嘌呤氧化酶(xanthine dehydrogenase，XDH)脱氢氧化直接生成尿酸[6]。虽然尿酸的极性很大，呈弱酸性，但因分子的平面结构以及分子间可形成较多的氢键，很容易形成排列紧密不易溶于水的结晶(图1)。

正常成人每日约产生750 mg尿酸，其中80%来自内源性嘌呤代谢，20%来自外源性嘌呤代谢。人体的尿酸代谢池约为1 200 mg，每日消除的尿酸约占代谢池的60%，其中1/3经肠道分解代谢排泄，2/3经肾脏排泄，从而可维持体内尿酸水平的稳定[7]。如果成年男性血尿酸超过70 mg/L(约420 μmol/L)，女性超过60 mg/L(约360 μmol/L)则可诊断为高尿酸血症。

2 血尿酸水平与痛风发作相关又不相关

尽管痛风的病因尚不完全清楚[3-4]，但目前明确的是：尿酸水平的波动可导致尿酸盐结晶沉积，沉积的尿酸盐对白细胞具有强烈的趋化作用，单核巨噬细胞吞噬尿酸盐结晶(但又不能对其进行降解)可释放炎症因子和水解酶而诱发炎症[8-9]，也可激活疼痛信号通路(如P2X7R信号通路)[10]，继而导致痛风发作。可以肯定的是溶解状态的“尿酸盐”不会直接导致痛风发作。这种高极性的结晶沉淀作为异物很容易激活固有免疫引发炎症和痛风发作[8-10](类似的还有二氧化硅[11]和草酸钙[12]可引激活固有免疫引发炎症)，甚至在病灶处(关节液)检查到“尿酸盐”晶体是诊断痛风的“金”标准[7，13]。痛风与高尿酸血症的联系也早就得到了流行病学的证据支持[2]，现在一般认为高尿酸血症是痛风的基础，在临床上，降低血尿酸的策略大多能有效防治痛风[4，13]。这些认识甚至写入了《内科学》各版规划教材的“高尿酸血症和痛风”章节。

然而，如果痛风的发作由尿酸(盐)沉积引发，理论上，血尿酸水平越高，痛风发作应该越严重。但临床研究早就发现，有些痛风发作的患者血尿酸水平并不高[4-5]，甚至在尿酸水平低于70 mg/L(约420 μmol/L)的人群中，每年也有0.1%的痛风发生率[4]。实际上，在痛风临床诊疗规范中早就明确[7]：“血尿酸水平既不能确定诊断亦不能排除诊断”。国外最近的肌苷(次黄嘌呤核苷)临床研究发现，肌苷虽然能升高尿酸水平(甚至升高到80 mg/L以上)，但未观察到痛风发作和肾结石病例[14-15]；在国内，服用肌苷导致痛风发作的案例也是罕见的，甚至药品说明书都不进行警示。

这说明目前的痛风理论(单纯的尿酸盐沉积理论)很难解释这种“血尿酸水平与痛风发作相关又不相关”的矛盾。因此，高尿酸血症和痛风之间，只存在较强的临床相关性，其中更直接的原因可能被忽视了。由于未能找到导致痛风的真正“元凶”，有学者建议：必须将患者的血尿酸水平控制在60 mg/L以下[4]。当然，这种矫枉过正的做法容易导致过度医疗而带来新的问题。

尿酸在血清或血浆中的溶解度真的是70 mg/L吗?我们的实验研究发现：在室温环境，血清、血浆和细胞内液对尿酸的溶解度可达800 mg/L(4 700 μmol/L)；在37℃，尿酸在尿液中的溶解度可达900 mg/L(5 300 μmol/L)。查询第一代尿酸酶敲除纯合子小鼠(半数存活期4周，死于“尿酸”沉积肾功能衰竭)的血尿酸浓度，也可以达到100 mg/L(600 μmol/L)以上[16]，第二代尿酸酶敲除小鼠(半数存活期10周，死于肾衰)的血尿酸也可达到90 mg/L(540 μmol/L)以上[17]；遗憾的是，虽然这些实验鼠的血尿酸很高，但在关节部位均未发现有类似人类痛风的“痛风石”[16-17]。

因此，体液尿酸的溶解度还是有很大空间的，不应该那么容易出现尿酸(盐)结晶沉淀。至少对血尿酸水平不高的痛风而言，用“尿酸盐”沉积来解释痛风很牵强。这提示，我们还有未认识的致痛风因素。

3 “尿酸盐”沉淀另有原因

腺嘌呤或合用氧嗪酸钾(尿酸酶抑制剂)是造成动物尿酸升高的常用方法[18-19]。然而，我们的前期研究发现，单用腺嘌呤(400 mg/kg，灌胃5 d)可将雄性SD大鼠的血尿酸从(26.0±3.4)mg/L升高到40 mg/L[20]。虽然还不及高尿酸血症的诊断标准，但能造成肉眼可见的肾损害(肿胀)，甚至可以明显看到肾脏表面存在白色结晶颗粒(曾认为是“尿酸盐”沉淀)[20]。

我们的预实验发现：腺嘌呤(150 mg/kg)合用氧嗪酸钾(200 mg/kg)后，大鼠的血尿酸可以进一步升高到60 mg/L以上，肾脏肿胀依然明显、表面也可见白色斑点(图2A)。而用等摩尔剂量的其他嘌呤类药物如鸟嘌呤、黄嘌呤、次黄嘌呤甚至肌苷(次黄嘌呤核苷)与氧嗪酸钾合用，5 d内几乎无升高血尿酸作用(表1)(文献报道称[21]，氧嗪酸钾的作用时间较短，添加到饲料中有利于发挥持续作用)，无明显肾损伤，更是未见肾脏白色结晶斑点。另外，在我们研制的尿酸酶基因敲除(Uox-/-)雄性SD大鼠发现，尽管血尿酸可高达90 mg/L(540 μmol/L)、肾组织尿酸可高达3 770 μg/g，肾脏虽有肿胀，但未见结晶颗粒沉积(图2B)。因此提示，腺嘌呤所致的血尿酸升高继发于肾功能损害之后，所致的肾脏结晶体沉淀主要不是尿酸(盐)。

图2 药物造模 “高”尿酸血症大鼠和Uox-/-大鼠的肾

表1 嘌呤类药物合用氧嗪酸钾灌胃5 d对雄性SD大鼠血清尿酸及肾功能的影响 (n=10，±s)

肌酐的摩尔质量约为次黄嘌呤的2倍。检测方法：磷钨算法。

序号给药剂量(mg/kg) 血清尿酸血尿素氮(mmol/L) 血肌酐(μmol/L) 左肾指数(%)1 生理盐水同体积 18.4±4.7 4.04±0.34 64.98±7.63 0.32±0.02 2 腺嘌呤+氧嗪酸钾 150+200 66.5±9.2 11.12±1.05 98.63±12.93 0.68±0.09 3 黄嘌呤+氧嗪酸钾 150+200 24.1±0.7 5.52±0.05 86.68±0.92 0.36±0.01 4 鸟嘌呤+氧嗪酸钾 150+200 14.5±0.5 4.38±0.05 92.21±0.97 0.36±0.03 5 次黄嘌呤+氧嗪酸钾 150+200 23.5±0.5 4.36±0.04 89.36±0.88 0.36±0.01 6 肌酐+氧嗪酸钾 300+200 20.1±0.4 4.29±0.05 90.07±0.93 0.36±0.02

这说明：①腺嘌呤代谢后特别容易产生沉淀；②体液对尿酸有一定的溶解能力，较低的血尿酸水平不可能出现尿酸盐沉淀；如果出现沉淀，很可能是我们忽视的其他嘌呤代谢物。

4 痛风发作可能涉及DHA沉积

经查询文献，在腺嘌呤-磷酸核糖转移酶(APRT)缺陷时[22]，腺嘌呤摄入容易导致肾脏结晶沉积而损害肾功能，该沉积物被证实为二羟基腺嘌呤(2，8-dihydroxyadenine，DHA)[23]，由XDH催化生成。DHA水溶性较尿酸更低，不能被尿酸酶降解，但对磷钨酸试剂反应阳性[24]。这似乎从另一方面回答了磷钨酸法血尿酸参考值(尽管现在临床不用此法检查)略高于酶法的原因[25]。DHA也是弱酸性物质，可溶于碱性溶液，理化性质与尿酸有很大的相似性。因此，DHA很可能是未被认识的“尿酸盐”，参与、甚至引发了痛风发作，特别是血尿酸不高患者的痛风发作。

然而，目前国内外罕见DHA与高尿酸血症、痛风之间的关联性研究。在此，我们提出如下假设：即使机体无APRT缺陷，一定量的腺嘌呤也能转化成DHA。一方面，因DHA溶解度极低且与尿酸结构高度相似，产生的DHA晶核可以吸附尿酸进一步促进尿酸盐沉积继而引发痛风；另一方面，沉积的DHA本身或与尿酸产生的复合沉淀具有诱发痛风(样)的作用。