综述:高尿酸血症的发病机制、动物模型及药物治疗的系统评价

时间:2026年1月16日
来源:Biomimetic Intelligence and Robotics

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本综述系统阐述高尿酸血症(HUA)的发病机制、动物模型构建策略及药物治疗进展。文章聚焦尿酸代谢关键靶点(如XO、URAT1、GLUT9、ABCG2)、炎症通路(NLRP3/NF-κB)及并发症(痛风、肾病),评述基因编辑(Uox-/-)与药物诱导模型优劣,并强调中药(TCM)多靶点调控(如调节肠道菌群、抑制XO活性)的独特优势,为HUA基础研究与临床治疗提供重要参考。

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2. 高尿酸血症的发病机制
高尿酸血症是一种由尿酸过度生成和/或排泄障碍引起的代谢性疾病。尿酸是嘌呤代谢的终产物,其生成主要依赖于肝脏中的黄嘌呤氧化酶(XOD)活性。人类因缺乏尿酸氧化酶(Uox),无法将尿酸进一步降解为水溶性尿囊素,故高度依赖肾脏和肠道的排泄功能维持尿酸平衡。在肾脏,尿酸的重吸收主要由尿酸盐转运体1(URAT1)和葡萄糖转运体9(GLUT9)介导,而分泌过程则涉及有机阴离子转运体(OAT1/OAT3)等。肠道排泄则主要通过ABCG2转运体完成。当这些环节失调,导致血尿酸水平持续高于临界值(男性≥7.0 mg/dL或420 μmol/L,女性≥6.0 mg/dL或360 μmol/L),即形成高尿酸血症。
持续的高尿酸状态易导致尿酸钠(MSU)晶体形成并沉积于关节、肾脏等组织。MSU晶体可被巨噬细胞等免疫细胞通过Toll样受体(TLR2/4)识别,激活NLRP3炎症小体,进而促进 caspase-1切割和白细胞介素-1β(IL-1β)等促炎因子的成熟与释放,触发强烈的炎症级联反应。中性粒细胞被招募并释放中性粒细胞胞外诱捕网(NETs),进一步加剧组织损伤。同时,活性氧(ROS)大量产生,不仅激活炎症小体,还会引起氧化应激、脂质过氧化、线粒体功能障碍和内质网应激,加速细胞焦亡,最终导致器官功能紊乱。
高尿酸血症与多种疾病密切相关。在关节,MSU晶体沉积引发急性炎症反应,表现为痛风的典型症状(红、肿、热、痛)。在肾脏,晶体沉积可导致尿酸性肾结石和间质性肾炎,而可溶性尿酸本身也能通过炎症反应引起肾小球增殖、内皮细胞损伤和肾纤维化。此外,高尿酸血症还是代谢综合征、高血压、胰岛素抵抗、2型糖尿病以及心脑血管疾病的独立危险因素,这些疾病相互影响,形成恶性循环,使病情慢性化、复杂化。
3. 高尿酸血症的恶化阶段
高尿酸血症的病理进程可分为几个关键阶段。首先是MSU晶体的免疫识别,激活天然免疫系统。其次是炎症级联放大与组织损伤,涉及多种炎症因子和信号通路(如NF-κB、MAPK)。随后是机体稳态失衡与器官功能障碍,肾脏、血管等靶器官受损。最后是疾病的恶性循环与慢性化,高尿酸血症与并发症相互促进,使机体长期处于病理状态。
4. 高尿酸血症及其并发症
4.1. 痛风
持续性高尿酸血症导致MSU晶体在关节及周围组织沉积,被免疫细胞识别后引发急性炎症反应,是痛风的病理基础。
4.2. 高尿酸血症肾病
MSU晶体在肾脏沉积或可溶性尿酸直接作用,可引起肾小管间质炎症、纤维化,最终导致肾功能损害。
4.3. 代谢综合征与心血管疾病
高尿酸血症与肥胖、血脂异常、高血压、高血糖等代谢综合征组分密切相关,并通过促进氧化应激和内皮功能障碍增加心血管疾病风险。
4.4. 高尿酸血症的动物模型
为研究高尿酸血症,研究人员建立了多种动物模型,主要包括基因编辑模型和药物/饮食诱导模型。
4.5. 基因敲除小鼠模型
通过敲除尿酸代谢关键基因构建模型。例如,Uox基因敲除(Uox-/-)小鼠血清尿酸水平显著升高,并出现肾脏尿酸盐晶体沉积和肾功能损害,但存在存活率低的问题。Slc2a9(编码GLUT9)敲除小鼠也表现出高尿酸血症和肾脏表型。Abcg2敲除则影响肠道尿酸排泄。这些模型模拟了人类尿酸代谢的某些方面,但需注意物种间基因表达差异(如小鼠Slc2a9主要在肝脏表达,而人SLC2A9主要在肾脏表达)对结果解读的影响。
4.6. 药物诱导的动物模型
常用钾氧嘧啶(PO)、腺嘌呤、酵母提取物、果糖等药物或饮食干预诱导大鼠、小鼠等高尿酸血症模型。例如,给小鼠腹腔注射PO并灌胃给予次黄嘌呤,可快速升高血清尿酸水平并引起肾脏损伤。高果糖饮水也可诱导伴有代谢异常的高尿酸血症模型。这类模型操作相对简便,但需注意尿酸酶活性的干扰。
4.7. 非啮齿类动物模型
鸟类(如鹌鹑)天生缺乏功能性尿酸酶,其尿酸代谢模式与人类更接近,常用于高尿酸血症研究,但存在操作和成本限制。斑马鱼因其繁殖周期短、基因组同源性高,也越来越多地用于高尿酸血症和痛风性炎症的建模及药物筛选。
4.8. 动物模型系统构建标准
评估新型动物模型的转化价值需从代谢同源性、病理模拟度、药理反应、可重复性及伦理/可行性等多个维度进行系统评价。
5. 高尿酸血症的治疗药物
5.1. 高尿酸血症治疗药物及新兴药物
目前临床常用降尿酸药物主要分为三类:抑制尿酸生成的黄嘌呤氧化酶抑制剂(如别嘌呤醇、非布司他、托匹司他);促进尿酸排泄的URAT1抑制剂(如苯溴马隆、丙磺舒);以及催化尿酸分解的尿酸酶(如拉布立酶、聚乙二醇化尿酸酶),后者主要用于难治性高尿酸血症。这些药物虽有效,但存在皮肤不良反应、肝肾毒性、心血管风险等局限性。
众多新兴药物正处于不同临床研发阶段。例如,作用于URAT1的lesinurad、dotinurad,作用于嘌呤核苷磷酸化酶(PNP)的ulodesine(BCX4208)等。此外,还有多种针对URAT1或IL-1β等靶点的药物在临床试验中。
5.2. 治疗高尿酸血症及其并发症的单体、中药及中药复方
中药在治疗高尿酸血症方面展现出多环节、多靶点、低毒性的优势。
5.2.1. 治疗高尿酸血症的单体
许多天然单体化合物具有降尿酸活性。如橙皮素可抑制XOD活性和表达,并调节TLR4-NLRP3通路。黄芩素可下调GLUT9和URAT1表达,促进尿酸排泄。白藜芦醇衍生物紫檀芪可通过抑制TGF-β1/Smad3等通路改善肾功能。α-Viniferin则能综合调控XOD、尿酸转运体及炎症通路(如IL-17信号通路)。
5.2.2. 治疗高尿酸血症的中药
多种中药及其提取物对高尿酸血症有良好效果。如茯苓可通过调节黄嘌呤脱氢酶等代谢酶活性降低尿酸。肾茶可通过调节肠道菌群改善代谢紊乱。黄芪可调控URAT1、GLUT9、ABCG2等转运体表达,并调节肠道菌群平衡(如增加乳杆菌科丰度)。车前子可通过PI3K/Akt通路调节URAT1。
5.2.3. 治疗高尿酸血症的中药复方
中药复方通过多药配伍发挥协同作用。如五苓散可调节TNF、NOD样受体、HIF-1、PI3K-Akt、IL-17等多种炎症相关通路。四妙散能激活PI3K/Akt,促进M2巨噬细胞极化,缓解MSU诱导的急性痛风性关节炎。泻浊除痹方可上调miR-34a,下调URAT1 mRNA表达。中药复方体现了整体调节、辨证论治的特色,在降低血尿酸、减轻肝肾及关节损伤、抑制炎症反应方面具有综合疗效。
6. 研究局限性
当前研究存在一些局限,如中药复方成分复杂,标准化和重现性挑战大;动物模型(尤其是啮齿类)与人类在尿酸代谢上存在物种差异,影响临床转化价值;多数研究关注中短期疗效,中药长期安全性数据不足;部分西药长期副作用仍需大样本长期随访验证。
7. 展望与结论
高尿酸血症研究在发病机制、动物模型和治疗策略方面取得了显著进展,但仍面临挑战。未来研究应结合基因分型深入解析尿酸代谢靶点,阐明可溶性尿酸的病理效应,完善动物模型(如培育可稳定传代的健康Uox缺陷小鼠),并制定统一的模型构建与评价标准。在治疗方面,需开发基于精准医疗的新疗法,同时充分利用中药多靶点调控的优势,加强高质量临床研究,评估其长期疗效和安全性,为高尿酸血症的防治提供更多有效策略。

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