嘌呤代谢中两种关键酶导致痛风的机制.ppt

1、,嘌呤代谢紊乱与痛风,知行合一、经世致用,自强不息 厚德载物,Tsinghua University of China,01,痛风简述,知行合一、经世致用,自强不息 厚德载物,Tsinghua University of China,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

2、压,痛风的两个显著时期：,自强不息 厚德载物,Tsinghua University of China,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

3、酸盐晶体析出,自强不息 厚德载物,Tsinghua University of China,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,Tsinghua University of China,02,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,Tsinghua University of China,自强不息 厚德载物,知行合一、经世致用,从头合成途径 (denovo synthesis pathway)：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

4、的合成,IMP,自强不息 厚德载物,Tsinghua University of China,自强不息 厚德载物,知行合一、经世致用,2、AMP和GMP的生成,腺苷酸代琥珀酸合成酶 IMP脱氢酶 腺苷酸代琥珀酸裂解酶 GMP合成酶,自强不息 厚德载物,Tsinghua University of China,自强不息 厚德载物,知行合一、经世致用,补救合成途径(salvage synthesis pathway),腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT) 次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanin

5、e phosphoribosyl transferase, 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。,自强不息 厚德载物,Tsinghua University of China,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,03,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

6、,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

7、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hPRS3 hPRS1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+

8、R-5-P一AMP+PRPP，此反应需要 2+ 和无机磷酸(Pi)的参与。 2+ 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,m,hPRS1, 2+,1,ATP,2,3,3,R-5-P,hPRS1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) hP

9、RS1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

10、： 1.呈现四聚体或二聚体结构，其单体由10个-折叠股和6个-螺旋构成，核心区域含有一个平行-折叠(由5个-折叠股构成)和4个-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137154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,

11、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m RNA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(548del T)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738mol/L的高水平的血液尿酸浓度。,04,痛风治疗药物,自强不息 厚德载物,知行合一、经世致用,Tsinghua Univer

12、sity of China,自强不息 厚德载物,知行合一、经世致用,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-1以抑制炎症。Schlesinger N等对Canakinumab的期临床试验。证实了其在急性痛风中的疗效以及在降低尿酸疗法 (Uric acid lowering therapy, ULT) 期间的预防效果。 2.阿那白滞素 (Anakinra)：一种重组IL-1受体拮抗剂, 经

13、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。,Tsinghua University of China,自强不息 厚德载物,知行合一、经世致用,慢性痛风的治疗药物,别嘌呤醇,别嘌呤醇核苷酸,嘌呤核苷酸从头合成的酶,嘌呤核苷酸合成,黄嘌呤氧化酶,别嘌呤醇,次黄嘌呤,PRPP,Tsinghua University of China,自强不息 厚德载物,知行合一、经世致用,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

14、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, 最近在期临床试验中显示, 对于200 mg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6 mgdL-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。,05

15、,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,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 2018-05-18 003 2.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),216-220 3.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),300-313 DOI:10.16288/j.yczz.15-38 4.人磷酸核糖焦磷酸合成酶（hPR