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随着人们饮食结构和生活方式的改变，目前我国痛风病潜在发病人数已上升至一亿多，且发病人日趋年轻化，因此越来越受到医学界的重视。医学界普遍认为，痛风是由嘌呤代谢紊乱或尿酸排泄障碍所致，尿酸以钠盐的形式沉积在关节、软骨和肾脏中，引起组织异物炎性反应。其临床特点是高尿酸血症，痛风性急性关节炎反复发作，特征性慢性关节炎和关节畸形，常引起慢性间质性肾炎和肾尿酸结石的形成。笔者通过对痛风病的深入研究，发现除人类和一些灵长类、鸟类等少数动物会患痛风病外，绝大部分动物不会患痛风病。2010年笔者组织上海舒泽生物科技研究所的科研团队，通过人类基因组与不患痛风病动物基因组进行比较研究发现，人类和一些灵长类、鸟类动物UOX基因中存在无义突变而沉默，无法合成尿酸氧化酶（Urate Oxidase；oxidase，EC1.7.3.3，UOX）或合成的UOX不具生物活性，在嘌呤降解代谢途径中以尿酸作为最终产物，尿酸无法及时排泄出体外，导致痛风病的发生。标签： UOX； UOX基因； 嘌呤； 无义突变； 尿囊酸
中图分类号 R318 文献标识码 A 文章编号 1674-6805（2012）29-0154-02
随着人们生活水平的不断提高，饮食结构和生活方式也在不断变化，由此引发的疾病种类也不断增加。痛风病就是由于饮食结构和生活方式改变而导致嘌呤代谢紊乱及尿酸排泄障碍所引发的一种疾病。目前，我国痛风病潜在发病人数呈逐年上升趋势，且其发病特点日趋年轻化。面对这种形势，大力加强痛风病遗传因子的研究，利用基因工程从根源上到诊治痛风病的方法，对改善痛风病患者的生活质量具有非常重要的意义。
1 人体内尿酸代谢
形意拳谱尿酸是人类嘌呤（Purine）代谢的最终产物。在自然界中，只有人类、鸟类及某些灵长类是以尿酸作为嘌呤代谢的最终产物，低等生物则有酶可将尿酸进一步分解为CO2和H2O[1]。嘌呤是组成DNA和RNA核酸的基本成分。嘌呤碱包括腺嘌呤和鸟嘌呤两种。要想了解血尿酸高的原因，就必须搞清尿酸的来源、尿酸的排泄、尿酸与痛风之间的关系。
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1.1 内源性尿酸和外源性尿酸
DNA双链中包含腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），而身体的每一个细胞都含有DNA和RNA，细胞衰老坏死后核酸DNA和RNA被分解代谢产生嘌呤，嘌呤在肝脏被氧化成2，6，8-三氧
嘌呤，就叫内源性尿酸[2]，约占体内尿酸总量的80%。外源性尿酸从食物核苷酸分解而来，约占体内尿酸总量的20%。对高尿酸血症而言，内源性代谢紊乱比外源性因素更重要。根据以上这两个尿酸的来源分析就能很好地解释：有些人既不喝啤酒，又不吃海鲜，几乎不碰动物内脏，根本没有摄入过多的嘌呤，而为什么尿酸还是高高在上的原因。惠普收购康柏
1.2 尿酸的生成
嘌呤核苷酸在核苷酸酶的作用下氧化分解成核苷和磷酸，尿酸是人体内嘌呤代谢的最终产物。尿酸主要由细胞代谢分解核酸及其他嘌呤类化合物、食物中的嘌呤经酶分解而来[3]。人体内嘌呤的来源有两条途径：（1）从非嘌呤基的前体，经一系列步骤合成次黄苷酸，而后转换成腺苷酸；（2）直接从肝脏中来的嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸。最新研究表明，减少食物中含氮物质摄入可减少腺苷酸合成，抗氧化剂可抑制核酸的过快氧化分解，从源头上抑制嘌呤和尿酸产生，可用于痛风[4]。由于细胞代谢分解的核酸也会产生尿酸，故即使不吃含嘌呤的食物，24 h内还是有0.5 g尿酸排出；若吃普通食品，则24 h排泄尿酸可达1 g。
2 尿酸的排泄与分解
2.1 血清尿酸水平
母语迁移尿酸是核酸组成单位中嘌呤核苷酸分解代谢产物，绝大多数哺乳动物和禽类体内有尿酸氧化酶（Urate Oxidase；oxidase，EC1.7.3.3，UOX），可将其分解成尿囊素，有些动物则可进一步再分解为NH3、CO2和H2O。但人和猿类体内缺乏UOX，因此人体内尿酸是嘌呤代谢终末产物[5]，直接排出体外。正常成年男性血清尿酸水平比女性高，我国男性为148.7～416.4 μmol/L，女性为89.2～356.9 μmol/L。血清尿酸参考范围与种族、生活饮食习惯、年龄、性别、体重及体表面积等因素有关。青春期男性血清尿酸略高于成年人，正常男性在成年期血清尿酸水平变化很小，处于相对恒定状态。青春期女性血清尿酸水平升幅很小，但绝经期后尿酸水平可明显升高。这就解释了为什么痛风偏爱老男人和绝经女性的原因，其本质是核酸的氧化分解远大于合成，在人体衰老过程中，体内衰老死亡细胞数量大于新生细胞数量，部分核酸被分解氧化成尿酸[6]。
2.2 尿酸的排泄
正常體内尿酸池平均为1200 mg，每天产生750 mg，排出500～1000 mg。正常情况下，约2/3经肾脏排泄，其余1/3在肠道分解排出。人体尿酸主要以游离尿酸盐形式通过肾小球
滤出（几乎达100%）、近端肾小管重吸收和肾小管分泌和再吸收来实现，总排泄量约占滤过的6%～10%。排出量与尿酸盐在尿中的溶解度有直接关系，在酸性环境中尿酸盐的溶解度下降，如pH值5.0时游离尿酸仅15%，pH值6.6时几乎所有的尿酸均处于游离状态。所以患者多饮水，保持尿量及碱化尿液对降低血尿酸防止肾结石形成及痛风性肾病有重要意义[7]。约90%的原发性痛风患者高尿酸血症的产生主要是与肾脏尿酸排泄不足有关，这在体内尿酸产生正常的患者中优为明显。主要是由肾小管分泌减少所致，可能属多基因遗传缺陷，但确切机制未明[8]。约25%的高尿酸血症是原发性嘌呤生成过多引起，75%是由于肾脏尿酸清除率降低所致。
2.3 尿酸的分解
人体小部分尿酸通过代谢被分解掉，其有两种分解途径：（1）白细胞内的过氧化酶将尿酸降解为尿囊素和二氧化碳；（2）分泌入肠道的尿酸被细菌分解。后者远多于前者。每天产生的尿酸1/3在肠道中被细菌分解排出，痛风患者在肠道分解排出的尿酸量会有所增加，特别是有肾功能不全者。因此，嘌呤生成代谢增强及尿酸排泄减少是痛风患者血清尿酸增高的原发机制。血液中尿酸的浓度取决于尿酸的生成和排泄之间的平衡。如尿酸的生成增多
、增速和排泄减少、减慢；或虽已排出较正常人多的量，但尿酸生成量超出排泄速度，均可使血液中尿酸浓度增高，成为痛风病的主要因素[9]。当进食大量含嘌呤食物或因某些疾病（白血病、骨髓瘤等）生成的尿酸过多、酶缺陷而产生大量尿酸时，若超过肾排泄能力，则引起血尿酸浓度增高，引起尿酸盐结晶沉积于体液和其他组织内，被白细胞吞噬，发生炎症反应，反复发作可形成痛风石，小如沙粒，大如鸡蛋。以上分析得出痛风病应属代谢综合症疾病。3 临床研究痛风疾病的动物模型存在缺陷
几十年来，国内外学者的不断努力，已探索性建立痛风疾病的动物模型，可供研究参考。（1）鼠、兔等哺乳动物痛风病模型：由于鼠、兔等哺乳动物体内嘌呤代谢途径与人类不同，它们都有完整的UOX基因，能产生具有生物活性的UOX[10]。UOX是生物体内尿酸进一步被氧化的一个关键酶，可催化尿酸氧化为尿囊素，进一步形成尿囊酸，所以，鼠、兔等哺乳动物难以从嘌呤代谢紊乱方面来复制痛风疾病的动物模型。（2）高尿酸血症是引起痛风的重要前提和生化基础，但痛风患病率远低于高尿酸血症。（3）目前人们将尿酸钠盐（MSU）直接注入动物关节以获得类似于临床痛风性关节炎的动物模型存在严重缺陷，痛风病的药物若以鼠、兔等哺乳动物作为实验参考依据，本身就存在严重缺陷，致使许多药物会对人体产生严重的不良反应，且效果不佳[11]。因此，通过制作痛风性关节炎和痛
风性肾病的动物模型进行人类痛风病研究，不仅制作动物模型困难，且毫无参考价值，缺乏科学严谨性。
4 基因工程技术根治痛风带来了希望
大多数原核和真核生物都有完整的UOX基因，产生具有生物活性的UOX，以尿囊酸作为代谢终产物，一些生物可进一步再分解为NH3、CO2和H2O。UOX基因是生物体内嘌呤代谢产物尿酸进一步被氧化的一个关键酶，可催化尿酸氧化为尿囊素，进一步形成尿囊酸。人类和一些灵长类、鸟类动物的UOX基因在进化过程中，存在无义突变而沉默，使UOX基因不具活性，嘌呤降解以尿酸作为代谢终产物，嘌呤生成代谢增强及尿酸排泄减少，血清尿酸浓度增高是痛风的发病机制。
重组UOX可作为临床高尿酸症溶解症候的高效药物。但在临床上易引起免疫反应。因此，笔者利用基因技术对UOX进行重组，获得具有生物活性的UOX，并将修饰后的重组酶应用于小鼠血清学试验来验证免疫反应的改善效果，为后续高尿酸症的临床和高尿酸症溶解症候的预防等研究奠定技术基础。利用重叠PCR技术分别从Candida utilis和Aspergillus flavus中获取UOX基因片段，克隆到pET-22b载体上，重组质粒转化表达宿主
菌Escherichia coli BL21（DE3）细胞。通过FML培养基中的乳糖诱导重组质粒表达目的蛋白，经SDS-PAGE分析和薄层凝胶扫描筛选高表达菌株，表达水平可达全菌可溶性蛋白的30%～40%。目的蛋白经阴离子交换层析（Q Big Bead和Q High Performance）纯化，得到纯度超过95%的蛋白。经质谱测定蛋白分子量约为34.024 kDa，与理论计算分子量34.109 kDa，仅相差0.25%。重组蛋白在交联剂戊二醛的作用下，分子内部形成稳定交联，还原性SDS-PAGE及质谱分析交联产物表明：重组UOX以四聚体作为活性形式[12]。在室温（25 ℃）和37 ℃下重组蛋白催化尿酸分解，测定293 nm紫外吸收值的变化，计算酶的活力，鉴定酶活性单位可达40 U/mg。
笔者长期研究还发现，血清尿酸水平升高的动物机体对钠盐和血压的敏感性均有所提高，这也就从另一个方面解释UOX基因在早期类人猿的进化过程中为什么会发生突变？因为UOX基因突变是受到早期人类低钠饮食环境胁迫，UOX基因沉默有利于提高机体血清尿酸水平，对维持动脉正常血压提供一个有利的进化。2010年楼秀余通过分子生物与分子遗传学，从分子水平探讨痛风病的本质，并进行系统研究，发现人类UOX基因启动子表现为转录沉默，从而导致UOX基因的表达终止，而已经表达的UOX基因则逐渐被核酸酶降解。如何激活人类UOX基因的启动子转录，使人类UOX基因重新表达，内源性产生具有生物活性
的UOX，使人类能和其它低等生物一样具有氧化分解尿酸的能力，在分子层面上探索根治人类痛风病的方法。同年笔者又与吴家虎、张部昌博士等合作，把纯度为95%的重组UOX蛋白冻干粉、卵磷脂、胆固醇做成脂质体，然后制作成胶囊，提供给106例痛风患者使用一个月，几乎所有患者都获得满意效果，且没有引起免疫反应，在重组UOX临床高尿酸血症引起痛风病方面也做了一次有现实意义的尝试，重组UOX将会成为临床痛风疾病高效安全的新药。
参考文献
[1] 赵艳峰，徐江，汤剑青，等.当归对大鼠心肌梗死后心肌纤维化的影响及机制[J].中国病理生理杂志，2006，22（10）：1965-1969.
[2] 胡冀，梁耀君.痛风患者42例临床首发症状及漏误诊分析[J].重庆医学，2006，（11）：1052-1052.
[3] 王娜.高尿酸血症UOX脂质纳米粒的初步研究[D].重庆医科大学，2011.
[4] 刘志霞.重组UOX失活机制与稳定化方法研究[D].清华大学，2009.
[5] 邵继红，徐耀初，莫宝庆，等.痛风与高尿酸血症的流行病学研究进展[J].疾病控制杂志，2004，（2）：152-154.
[6] 潘碧琦，陈磊，刘军.中西医结合痛风疗效观察[J].中医药学刊，2006，11（6）：1178-1179.
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