嘌呤代謝中兩種關(guān)鍵酶導(dǎo)致痛風(fēng)的機(jī)制.ppt

1、,嘌呤代謝紊亂與痛風(fēng),知行合一、經(jīng)世致用,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,01,痛風(fēng)簡(jiǎn)述,知行合一、經(jīng)世致用,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,痛風(fēng)（gout）：由于嘌呤代謝紊亂, 導(dǎo)致血尿酸水平增高, 和/或尿酸排泄減少而 尿酸鹽沉積在組織關(guān)節(jié)處的疾病。,知行合一、經(jīng)世致用,急性關(guān)節(jié)炎期及間歇期： 1.在午夜或清晨突然起病，關(guān)節(jié)劇痛，數(shù)小時(shí)內(nèi)到達(dá)高峰 2.受累關(guān)節(jié)出現(xiàn)紅、腫、熱、痛和功能障礙3.首次發(fā)作累及單一關(guān)節(jié)，單側(cè)第1跖趾關(guān)節(jié)最常見4.發(fā)作呈自限性，多于2周內(nèi)自行緩解，紅腫消退后受累 關(guān)節(jié)處皮膚脫

2、壓,痛風(fēng)的兩個(gè)顯著時(shí)期：,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,知行合一、經(jīng)世致用,痛風(fēng)石及慢性關(guān)節(jié)炎期：1.痛風(fēng)石存在于關(guān)節(jié)周圍以及鷹嘴、跟腱、髕骨滑囊處沉積2.痛風(fēng)石的外觀為大小不一的、隆起的黃白色贅物，表面菲薄，破潰后排出白色粉狀或糊狀物3.受累關(guān)節(jié)非對(duì)稱性不規(guī)則腫脹、疼痛 4.關(guān)節(jié)內(nèi)大量沉積的痛風(fēng)石可造成關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞，導(dǎo)致患者出現(xiàn)關(guān)節(jié)畸形，尤其在手和足，并可造成殘疾,尿酸鹽晶體沉積于關(guān)節(jié)、 軟組織和腎臟等處形成痛風(fēng)石,偏振光顯微鏡下雙折光的針狀尿酸鹽結(jié)晶,嘌呤代謝紊亂導(dǎo)致尿酸生成增多 或/和 腎臟和腸道對(duì)尿酸的排泄量減少,血尿酸呈現(xiàn)超飽和狀態(tài) 尿

3、酸鹽晶體析出,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,痛風(fēng)形成機(jī)制簡(jiǎn)述：,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,02,嘌呤核苷酸合成與代謝回顧,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,從頭合成途徑 (denovo synthesis pathway)：是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)，合成核苷酸的途徑。,1.IMP

4、的合成,IMP,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,2、AMP和GMP的生成,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脫氫酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,補(bǔ)救合成途徑(salvage synthesis pathway),腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶 (hypoxanthine- guanin

5、e phosphoribosyl transferase, HGPRT),方式一：利用體內(nèi)現(xiàn)成的嘌呤堿或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸,方式二：人體內(nèi)嘌呤核苷的重新利用生成嘌呤核苷酸。,自強(qiáng)不息 厚德載物,Tsinghua University of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,嘌呤核苷酸的分解代謝： 核苷酸在核苷酸酶作用下，水解為核苷和磷酸。 在核苷磷酸化酶的作用下，核苷分解為堿基和戊糖-1-磷酸,核苷酶,核苷酶,次黃苷,嘌呤核苷磷酸酶,次黃嘌呤,黃嘌呤,黃嘌呤核苷,黃嘌呤核苷酸,03,hPRS1與HGPRT異常,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,自強(qiáng)不息 厚德載物

6、,知行合一、經(jīng)世致用,PRS活性異常升高：hPRS的活性異常升高而導(dǎo)致PRPP濃度升高，高濃度的PRPP導(dǎo)致過多的嘌呤核苷酸的產(chǎn)生，嘌呤核苷酸分解代謝產(chǎn)生了過高的尿酸，尿酸濃度超過了腎的排泄能力，結(jié)果導(dǎo)致尿酸在軟骨組織、關(guān)節(jié)等處積累，連鎖反應(yīng)導(dǎo)致了痛風(fēng)和少數(shù)的袖經(jīng)左面的疾病。,枯草桿菌BacillusSubtilis的PRS： 1.為六聚體，具有較高的對(duì)稱性 2.每一個(gè)亞單位(Subunit)有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域(Domain),活性部位位于兩個(gè)結(jié)構(gòu)域之間，包括來自兩個(gè)亞單位的殘基 3.激活劑Pi和抑制劑ADP結(jié)合于相同的別構(gòu)位點(diǎn)，別構(gòu)位點(diǎn)的氨基酸來自六聚體中的3個(gè)亞單位 4.活性位點(diǎn)和變構(gòu)調(diào)控位點(diǎn)非

7、常保守，且組成來源于不同的亞基。,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,編碼PRPS基因的一級(jí)結(jié)構(gòu)中的, 由于點(diǎn)突變導(dǎo)致編碼的氨基酸殘基被取代, 監(jiān)管機(jī)制和變構(gòu)核苷酸的反饋抑制機(jī)制被破壞, 造成PRPS超活性。目前以發(fā)現(xiàn)七種突變類型。,人體組織內(nèi)有三種PRPP合成酶： hPRS1,hPRS2和hPRS3 hPRS1與hPRS2、3相比更具有組成性表達(dá)特性，在各組織細(xì)胞廣泛分布，因此也是參與PRPP合成最主要的PRS類型。而且目前以發(fā)現(xiàn)的痛風(fēng)病家族的PRS外顯子突變均發(fā)生在PRS1基因。因此PRS1是研究PRS缺陷引起原發(fā)性痛風(fēng)的關(guān)鍵的PRS。,hPRS1酶動(dòng)力學(xué)特性： 催化化學(xué)反應(yīng):ATP+

8、R-5-P一AMP+PRPP，此反應(yīng)需要 2+ 和無機(jī)磷酸(Pi)的參與。 2+ 是hPRS1的激活劑。Pi的作用可能幫助維持酶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)hPRS1的催化也起到活化的作用。,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,m,hPRS1, 2+,1,ATP,2,3,3,R-5-P,hPRS1的活性受各種嘌呤核苷酸的負(fù)反饋抑制，包括IMP、AMP、GMP、ADP和GDP。 其中ADP是最強(qiáng)的抑制劑，真正起抑制作用的是Mg-ADP復(fù)合物:Mg-ADP既可以與Mg-ATP復(fù)合物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性位點(diǎn)，表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)性抑制，也可以結(jié)合在酶的別構(gòu)位點(diǎn)，表現(xiàn)為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制。,hPRS1異常主要表現(xiàn)： 1) hP

9、RS1別構(gòu)抑制調(diào)節(jié)異常，表現(xiàn)為蛋白對(duì)抑制劑ADP和GDP的反饋抑制不敏感，對(duì)激活劑Pi親和力增加，只需要很低的Pi濃度就可以激活異常的hPRS1。2) 過高的表觀酶活性，分析發(fā)現(xiàn)病人體內(nèi)的hPRS1濃度升高，而序列分析正常，對(duì)ADP和GDP的反饋抑制的敏感度也是正常的，對(duì)效應(yīng)因子和Pi的反應(yīng)以及與底物R-5-P的親和力都正常的，其機(jī)理尚不完全清楚。3) 對(duì)底物之一的R-5-P的親和力增加。,知行合一、經(jīng)世致用,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,HGPRT活性降低：鳥嘌呤向鳥嘌呤核苷酸和次黃嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)變減少, 兩種嘌呤不能被再利用合成核苷酸或被清除而使終產(chǎn)物尿酸升高。,HGPRT蛋白分子

10、： 1.呈現(xiàn)四聚體或二聚體結(jié)構(gòu)，其單體由10個(gè)-折疊股和6個(gè)-螺旋構(gòu)成，核心區(qū)域含有一個(gè)平行-折疊(由5個(gè)-折疊股構(gòu)成)和4個(gè)-螺旋。 2.具有可塑性,人游離HGPRT的4個(gè)亞基互相折疊，且每個(gè)亞基均含有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域在催化過程中，4個(gè)亞基出現(xiàn)適當(dāng)移動(dòng),致使酶結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著改變,以便與底物結(jié)合和催化反應(yīng)的進(jìn)行。 3.該酶結(jié)構(gòu)域不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，蛋白肽鏈第137154位氨基酸殘基始終作為嘌呤(鳥嘌呤或次黃嘌呤)堿基和5-磷酸基團(tuán)的結(jié)合位點(diǎn)而發(fā)揮作用。,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,HGPRT基因序列中存在突變高發(fā)位點(diǎn)，已經(jīng)確認(rèn)的HGPRT突變超過300種。,例： 1.Yamada等報(bào)導(dǎo)稱,

11、他們?cè)谝粋€(gè)患有Lesch-Nyhan癥候群的小孩身上發(fā)現(xiàn)了一種新突變D44Y, 這種突變屬于單核苷酸替換。Yamada等推測(cè)在D44Y突變患者患者體內(nèi), 正常大小的m RNA表達(dá)可能會(huì)降低, 由此導(dǎo)致HPRT1酶活性缺損。 2.歐洲和日本患者中同時(shí)發(fā)現(xiàn)單個(gè)堿基缺失(548del T)和點(diǎn)突變(532+1GC)導(dǎo)致剪切錯(cuò)誤。 3.在沙特阿拉伯患者中發(fā)現(xiàn)13個(gè)不同的突變,它們會(huì)不同程度地升高尿酸的含量,最顯著的是一名患者HGPRT的第103位賴氨酸被甲硫氨酸替換,導(dǎo)致738mol/L的高水平的血液尿酸濃度。,04,痛風(fēng)治療藥物,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,Tsinghua Univer

12、sity of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,急性痛風(fēng)的治療藥物,傳統(tǒng)的急性痛風(fēng)藥物：秋水仙堿、非甾體類抗炎藥、糖皮質(zhì)激素或促腎上腺皮質(zhì)激素,用于痛風(fēng)治療中的新的抗炎策略： 1.卡那單抗 (Canakinumab)：一種單克隆抗體, 是白介素家族中一員, 是介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵成分, 可中和IL-1以抑制炎癥。Schlesinger N等對(duì)Canakinumab的期臨床試驗(yàn)。證實(shí)了其在急性痛風(fēng)中的療效以及在降低尿酸療法 (Uric acid lowering therapy, ULT) 期間的預(yù)防效果。 2.阿那白滯素 (Anakinra)：一種重組IL-1受體拮抗劑, 經(jīng)

13、美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和新生兒發(fā)病的多系統(tǒng)炎癥性疾病。,Tsinghua University of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,慢性痛風(fēng)的治療藥物,別嘌呤醇,別嘌呤醇核苷酸,嘌呤核苷酸從頭合成的酶,嘌呤核苷酸合成,黃嘌呤氧化酶,別嘌呤醇,次黃嘌呤,PRPP,Tsinghua University of China,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,臨床研究階段的新藥,1.3, 4-二羥基-5-硝基苯甲醛 (DHNB):DHNB是目前仍在研究的一種新的強(qiáng)效XOI, 其具有同別嘌呤醇類似的時(shí)間依賴性作用機(jī)制。一些研究表明, 如果與別嘌呤醇共同給藥, 在

14、低劑量下只具有較低的毒性, 但能提高治療效果。此外, DHNB具有直接抗氧化能力, 可減少自由基和活性氧的產(chǎn)生。,2.托匹司他 (Topiroxostat)：Topiroxostat是一種非嘌呤類似物選擇性XOI, 最近在期臨床試驗(yàn)中顯示, 對(duì)于200 mg別嘌呤醇的非劣效性。所有治療組的療效均高于臨床試驗(yàn)中常見的療效, 使用Topiroxost治療的患者, 有72.4%SUA水平低于6 mgdL-1, 而別嘌呤醇組為73.3%。,3.聚乙二醇重組尿酸酶：聚乙二醇重組尿酸酶是一種重組的聚乙二醇化尿酸酶, 可降解尿酸, 能夠?qū)⒀迥蛩岽x為尿囊素, 尿囊素是一種惰性的, 易于排泄的代謝物。,05

15、,日常生活管理,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,少吃高嘌呤的食物,例如蝦、螃蟹、動(dòng)物內(nèi)臟等食物。,控制體重,少飲酒，特別是啤酒,防止關(guān)節(jié)損傷、關(guān)節(jié)受涼,總結(jié)與致謝,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,參考文獻(xiàn)：,自強(qiáng)不息 厚德載物,知行合一、經(jīng)世致用,1.痛風(fēng)及其治療和預(yù)防N 沈怡澄 茅建春上海中醫(yī)藥報(bào) 2018-05-18 003 2.痛風(fēng)藥物研究進(jìn)展J 林佳俊 王進(jìn) 任耀坤 周愛華 藥學(xué)與臨床研究 2019,27(03),216-220 3.高尿酸血癥和痛風(fēng)的遺傳學(xué)研究進(jìn)展J 鄭敏 麻駿武遺傳 2016,38(04),300-313 DOI:10.16288/j.yczz.15-38 4.人磷酸核糖焦磷酸合成酶（hPR