嘌呤代谢中两种关键酶导致痛风的机制

嘌呤代谢紊乱与痛风汇报人：2019/12/2知行合一、经世致用痛风简述嘌呤核苷酸合成与代谢回顾hPRS1与HGPRT异常痛风治疗药物日常生活管理Contents.目录自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina痛风简述知行合一、经世致用自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina痛风（gout）：由于嘌呤代谢紊乱,导致血尿酸水平增高,和/或尿酸排泄减少而尿酸盐沉积在组织关节处的疾病。知行合一、经世致用急性关节炎期及间歇期：1.在午夜或清晨突然起病，关节剧痛，数小时内到达高峰2.受累关节出现红、肿、热、痛和功能障碍3.首次发作累及单一关节，单侧第1跖趾关节最常见4.发作呈自限性，多于2周内自行缓解，红肿消退后受累关节处皮肤脱压痛风的两个显著时期：自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina知行合一、经世致用痛风石及慢性关节炎期：1.痛风石存在于关节周围以及鹰嘴、跟腱、髌骨滑囊处沉积2.痛风石的外观为大小不一的、隆起的黄白色赘物，表面菲薄，破溃后排出白色粉状或糊状物3.受累关节非对称性不规则肿胀、疼痛4.关节内大量沉积的痛风石可造成关节骨质破坏，导致患者出现关节畸形，尤其在手和足，并可造成残疾尿酸盐晶体沉积于关节、软组织和肾脏等处形成痛风石偏振光显微镜下双折光的针状尿酸盐结晶嘌呤代谢紊乱导致尿酸生成增多或/和肾脏和肠道对尿酸的排泄量减少血尿酸呈现超饱和状态尿酸盐晶体析出自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用痛风形成机制简述：自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina嘌呤核苷酸合成与代谢回顾自强不息厚德载物知行合一、经世致用自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用从头合成途径(denovosynthesispathway)：是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列酶促反应，合成核苷酸的途径。1.IMP的合成IMP自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用2、AMP和GMP的生成①腺苷酸代琥珀酸合成酶③IMP脱氢酶②腺苷酸代琥珀酸裂解酶④GMP合成酶自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用补救合成途径(salvagesynthesispathway)腺嘌呤+PRPPAMP+PPiAPRT次黄嘌呤+PRPPIMP+PPiHGPRT鸟嘌呤+PRPPHGPRTGMP+PPi腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adeninephosphoribosyltransferase,APRT)次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransferase,HGPRT)方式一：利用体内现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸方式二：人体内嘌呤核苷的重新利用生成嘌呤核苷酸。腺苷激酶腺苷ATPADPAMP自强不息厚德载物TsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用嘌呤核苷酸的分解代谢：核苷酸在核苷酸酶作用下，水解为核苷和磷酸。在核苷磷酸化酶的作用下，核苷分解为碱基和戊糖-1-磷酸核苷酶核苷酶次黄苷嘌呤核苷磷酸酶次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤核苷黄嘌呤核苷酸hPRS1与HGPRT异常自强不息厚德载物知行合一、经世致用自强不息厚德载物知行合一、经世致用PRS活性异常升高：hPRS的活性异常升高而导致PRPP浓度升高，高浓度的PRPP导致过多的嘌呤核苷酸的产生，嘌呤核苷酸分解代谢产生了过高的尿酸，尿酸浓度超过了肾的排泄能力，结果导致尿酸在软骨组织、关节等处积累，连锁反应导致了痛风和少数的袖经左面的疾病。枯草杆菌BacillusSubtilis的PRS：1.为六聚体，具有较高的对称性2.每一个亚单位(Subunit)有两个结构域(Domain),活性部位位于两个结构域之间，包括来自两个亚单位的残基3.激活剂Pi和抑制剂ADP结合于相同的别构位点，别构位点的氨基酸来自六聚体中的3个亚单位4.活性位点和变构调控位点非常保守，且组成来源于不同的亚基。自强不息厚德载物知行合一、经世致用编码PRPS基因的一级结构中的,由于点突变导致编码的氨基酸残基被取代,监管机制和变构核苷酸的反馈抑制机制被破坏,造成PRPS超活性。目前以发现七种突变类型。人体组织内有三种PRPP合成酶：hPRS1,hPRS2和hPRS3hPRS1与hPRS2、3相比更具有组成性表达特性，在各组织细胞广泛分布，因此也是参与PRPP合成最主要的PRS类型。而且目前以发现的痛风病家族的PRS外显子突变均发生在PRS1基因。因此PRS1是研究PRS缺陷引起原发性痛风的关键的PRS。hPRS1酶动力学特性：催化化学反应:ATP+R-5-P一AMP+PRPP，此反应需要𝑀𝑔2+和无机磷酸(Pi)的参与。𝑀𝑔2+是hPRS1的激活剂。Pi的作用可能帮助维持酶结构的稳定，同时对hPRS1的催化也起到活化的作用。自强不息厚德载物知行合一、经世致用mhPRS1𝑀𝑔2+1ATP233R-5-PhPRS1的活性受各种嘌呤核苷酸的负反馈抑制，包括IMP、AMP、GMP、ADP和GDP。其中ADP是最强的抑制剂，真正起抑制作用的是Mg-ADP复合物:Mg-ADP既可以与Mg-ATP复合物竞争结合酶的活性位点，表现为竞争性抑制，也可以结合在酶的别构位点，表现为非竞争性抑制。hPRS1异常主要表现：1)hPRS1别构抑制调节异常，表现为蛋白对抑制剂ADP和GDP的反馈抑制不敏感，对激活剂Pi亲和力增加，只需要很低的Pi浓度就可以激活异常的hPRS1。2)过高的表观酶活性，分析发现病人体内的hPRS1浓度升高，而序列分析正常，对ADP和GDP的反馈抑制的敏感度也是正常的，对效应因子和Pi的反应以及与底物R-5-P的亲和力都正常的，其机理尚不完全清楚。3)对底物之一的R-5-P的亲和力增加。知行合一、经世致用自强不息厚德载物知行合一、经世致用HGPRT活性降低：鸟嘌呤向鸟嘌呤核苷酸和次黄嘌呤核苷酸转变减少,两种嘌呤不能被再利用合成核苷酸或被清除而使终产物尿酸升高。HGPRT蛋白分子：1.呈现四聚体或二聚体结构，其单体由10个β-折叠股和6个ɑ-螺旋构成，核心区域含有一个平行β-折叠(由5个β-折叠股构成)和4个ɑ-螺旋。2.具有可塑性,人游离HGPRT的4个亚基互相折叠，且每个亚基均含有两个结构域在催化过程中，4个亚基出现适当移动,致使酶结构发生显著改变,以便与底物结合和催化反应的进行。3.该酶结构域不会发生相对位移，蛋白肽链第137~154位氨基酸残基始终作为嘌呤(鸟嘌呤或次黄嘌呤)碱基和5′-磷酸基团的结合位点而发挥作用。自强不息厚德载物知行合一、经世致用HGPRT基因序列中存在突变高发位点，已经确认的HGPRT突变超过300种。例：1.Yamada等报导称,他们在一个患有Lesch-Nyhan症候群的小孩身上发现了一种新突变D44Y,这种突变属于单核苷酸替换。Yamada等推测在D44Y突变患者患者体内,正常大小的mRNA表达可能会降低,由此导致HPRT1酶活性缺损。2.欧洲和日本患者中同时发现单个碱基缺失(548delT)和点突变(532+1GC)导致剪切错误。3.在沙特阿拉伯患者中发现13个不同的突变,它们会不同程度地升高尿酸的含量,最显著的是一名患者HGPRT的第103位赖氨酸被甲硫氨酸替换,导致738μmol/L的高水平的血液尿酸浓度。痛风治疗药物自强不息厚德载物知行合一、经世致用TsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用01急性痛风的治疗药物传统的急性痛风药物：秋水仙碱、非甾体类抗炎药、糖皮质激素或促肾上腺皮质激素用于痛风治疗中的新的抗炎策略：1.卡那单抗(Canakinumab)：一种单克隆抗体,是白介素家族中一员,是介导炎症反应的关键成分,可中和IL-1β以抑制炎症。SchlesingerN等对Canakinumab的Ⅲ期临床试验。证实了其在急性痛风中的疗效以及在降低尿酸疗法(Uricacidloweringtherapy,ULT)期间的预防效果。2.阿那白滞素(Anakinra)：一种重组IL-1β受体拮抗剂,经美国FDA批准用于治疗类风湿性关节炎和新生儿发病的多系统炎症性疾病。TsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用02慢性痛风的治疗药物别嘌呤醇COHNNNHHN别嘌呤醇核苷酸反馈嘌呤核苷酸从头合成的酶NOHNNNHCH嘌呤核苷酸合成↓黄嘌呤氧化酶别嘌呤醇次黄嘌呤PRPPTsinghuaUniversityofChina自强不息厚德载物知行合一、经世致用03临床研究阶段的新药1.3,4-二羟基-5-硝基苯甲醛(DHNB):DHNB是目前仍在研究的一种新的强效XOI,其具有同别嘌呤醇类似的时间依赖性作用机制。一些研究表明,如果与别嘌呤醇共同给药,在低剂量下只具有较低的毒性,但能提高治疗效果。此外,DHNB具有直接抗氧化能力,可减少自由基和活性氧的产生。2.托匹司他(Topiroxostat)：Topiroxostat是一种非嘌呤类似物选择性XOI,最近在Ⅲ期临床试验中显示,对于200mg别嘌呤醇的非劣效性。所有治疗组的疗效均高于临床试验中常见的疗效,使用Topiroxost治疗的患者,有72.4%SUA水平低于6mg·dL-1,而别嘌呤醇组为73.3%。3.聚乙二醇重组尿酸酶：聚乙二醇重组尿酸酶是一种重组的聚乙二醇化尿酸酶,可降解尿酸,能够将血清尿酸代谢为尿囊素,尿囊素是一种惰性的,易于排泄的代谢物。日常生活管理自强不息厚德载物知行合一、经世致用少吃高嘌呤的食物,例如虾、螃蟹、动物内脏等食物。控制体重少饮酒，特别是啤酒防止关节损伤、关节受凉总结与致谢自强不息厚德载物知行合一、经世致用02参考文献：自强不息厚德载物知行合一、经世致用1.痛风及其治疗和预防[N]沈怡澄茅建春上海中医药报2018-05-180032.痛风药物研究进展[J]林佳俊王进任耀坤周爱华药学与临床研究2019,27(03),216-2203.高尿酸血症和痛风的遗传学研究进展[J]郑敏麻骏武遗传2016,38(04),300-313DOI:10.16288/j.yczz.15-384.人磷酸核糖焦磷酸合成酶（hPRS）致痛风病突变体及人黑色素瘤分化相关抗原5（MDA5）的结构和功能研究[C]彭晓辉中国科学技术大学2009-05-195.次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶研究进展[J]岳丽杰杨春兰遗传2013(08),948-9546.高尿酸血症尿酸合成异常机制及其中医药研究进展[J]朱明敏孙维峰广州中医药大学学报2014(03),484-4887.痛风现代流行病学及其发病机制研究进展[J]张红玲世界最新医学信息文摘2017(71),79谢谢大家THANKSFORALL