慢性痛風(fēng)石發(fā)生機(jī)制研究進(jìn)展

李 青， 易 婷， 青玉鳳

川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，南充 637000

痛風(fēng)石是痛風(fēng)慢性期的特征性改變，是一種由尿酸鈉(monosodium urate, MSU)晶體沉積引起的慢性異物肉芽腫反應(yīng)，通常在痛風(fēng)首次發(fā)作后的3～8年發(fā)生[1-2]。痛風(fēng)石不僅可以造成局部骨質(zhì)缺損、關(guān)節(jié)畸形，還可能使患者產(chǎn)生自卑、尷尬等不良情緒，影響患者的日常生活和工作效率[3-4]。痛風(fēng)石的形成機(jī)制目前尚不明確。本文對痛風(fēng)石發(fā)生機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述。

1 痛風(fēng)石的組成

痛風(fēng)石在顯微鏡下表現(xiàn)為一種慢性肉芽腫性病變。其中心是MSU晶體，周圍圍繞著單核和多核巨噬細(xì)胞，外層由致密的結(jié)締組織包裹。組成痛風(fēng)石的蛋白質(zhì)成分包括與適應(yīng)性免疫相關(guān)的蛋白質(zhì)，如免疫球蛋白和補(bǔ)體因子、炎癥蛋白、結(jié)締組織和基質(zhì)蛋白、載脂蛋白和組蛋白等[1]。痛風(fēng)石還可表達(dá)多種炎性因子，如白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子-α、轉(zhuǎn)化生長因子-β、髓系相關(guān)蛋白-8和髓系相關(guān)蛋白-14等[2-4]。痛風(fēng)石形成的核心是體內(nèi)MSU晶體沉積。MSU晶體形成須3個(gè)關(guān)鍵步驟：(1)尿酸鹽溶解度降低，即尿酸鹽溶液過飽和導(dǎo)致晶體析出；(2)晶體成核，即在溶液過飽和之前形成穩(wěn)定的尿酸鹽分子簇作為結(jié)晶中心；(3)晶體生長，即尿酸鹽分子簇穩(wěn)定后晶體持續(xù)增大[5]。

2 痛風(fēng)石的發(fā)生機(jī)制

2.1 尿酸鹽溶液中各離子濃度的影響 MSU晶體的形成受到尿酸鹽溶解度的影響，其基礎(chǔ)是溶液中存在過量的尿酸鹽離子。尿酸鹽的溶解度除受溶液中尿酸鹽離子的影響外，還受溶液中Na+、K+、Mg2+、NH4+、Ca2+、Cu2+等陽離子的影響。這些離子均可使尿酸鹽的溶解度出現(xiàn)不同程度的降低，但其具體機(jī)制尚不清楚，推測這些離子可能通過改變?nèi)芤旱膒H值來影響尿酸鹽的溶解度[6-7]。但是，目前有關(guān)離子濃度對尿酸鹽溶解度影響的針對性報(bào)道甚少。

溶液中離子的濃度除影響尿酸鹽溶解度外，對MSU晶體成核的作用也不容忽視。在體外實(shí)驗(yàn)中，隨著尿酸鹽濃度的升高，MSU晶體成核越多；同時(shí)，提高溶液中Na+的濃度也可促進(jìn)MSU晶體成核[7-8]。在生理?xiàng)l件下，K+、Mg2+、Cu2+對MSU晶體成核有較小的抑制作用，而Ca2+對MSU晶體成核沒有影響；當(dāng)Ca2+濃度過高時(shí)，形成的往往是尿酸鈣晶體而非MSU晶體[7]。

MSU晶體的生長速率取決于尿酸鹽離子的濃度[9]。研究[8]發(fā)現(xiàn)，在溫度和尿酸鹽濃度保持恒定時(shí)，晶體長度與時(shí)間呈線性關(guān)系；當(dāng)尿酸鹽濃度升高時(shí)，晶體生長速率隨之加快。該研究進(jìn)一步在生理pH值、溫度、Na+濃度下發(fā)現(xiàn)，尿酸鹽離子濃度小于4 mmol/L時(shí)，MSU晶體出現(xiàn)溶解現(xiàn)象；尿酸鹽離子濃度為4 mmol/L時(shí)，晶體保持穩(wěn)定；尿酸鹽離子濃度為4～8 mmol/L時(shí)，晶體持續(xù)生長[8]。

2.2 環(huán)境溫度 在生理溫度和Na2+濃度條件下，MSU晶體的溶解度為0.68 mg/L；當(dāng)溫度從37℃降為35℃時(shí)，尿酸鹽的溶解度即從0.68 mg/L降低到0.6 mg/L；溫度低于25℃時(shí)，MSU在血漿中的溶解度迅速降至原來的1/4[10]。而人體許多外周組織和關(guān)節(jié)溫度低于37℃，即使在正常尿酸濃度下，這些部位血漿中的MSU也可能長期處于過飽和狀態(tài)。痛風(fēng)石常發(fā)生在四肢、耳廓等部位可能與此有關(guān)。盡管血漿局部過飽和與尿酸鹽沉積有關(guān)，但在健康人中很少發(fā)生，因此痛風(fēng)患者尿酸鹽沉積的機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。對于升高局部溫度能否促進(jìn)尿酸鹽結(jié)晶的吸收，從而達(dá)到消除痛風(fēng)石的目的，還有待進(jìn)一步研究。

2.3 尿酸鹽溶液的酸堿度 在生理pH值狀態(tài)下，MSU結(jié)晶的主要組成成分是尿酸鹽離子。尿酸鹽溶解度在pH值≤6或≥10時(shí)最大，在pH值為7～8時(shí)最小[10]。這可能與不同pH值條件下尿酸存在的形式不同有關(guān)：在37℃溶液中，當(dāng)pH值較低時(shí)是以尿酸為主；在較高pH值時(shí)，以尿酸鹽離子為主。另一項(xiàng)研究[11]發(fā)現(xiàn)，在37℃過飽和溶液中，pH值<5.62時(shí)，尿酸的濃度最高；pH值為5.62時(shí)，尿酸鹽離子的濃度最高；pH值接近9時(shí)，尿酸鹽離子開始轉(zhuǎn)變?yōu)橹啬蛩猁}離子。因此，通過改變尿酸鹽溶液的酸堿度，可以對MSU結(jié)晶產(chǎn)生影響，微堿性環(huán)境促進(jìn)痛風(fēng)石的形成。

2.4 結(jié)締組織因子與蛋白質(zhì) 在體外實(shí)驗(yàn)中，改變軟骨、滑液和血清中尿酸鹽的溶解度可以影響MSU晶體的形成。Katz等[12]通過比較牛心、肝、腦、腎、鼻軟骨組織勻漿發(fā)現(xiàn)，鼻軟骨丙酮?jiǎng)驖{能顯著提高尿酸鹽的溶解度。軟骨中蛋白質(zhì)多糖結(jié)構(gòu)的完整性對尿酸鹽溶解度的影響至關(guān)重要，經(jīng)酶處理后的非聚集蛋白聚糖則不能改變其溶解度[13]。健康人群尿液中尿酸鹽的溶解度比滑液和血液高；而對血漿進(jìn)行透析后，尿酸鹽溶解度降低，表明血漿中可能存在可以提高尿酸鹽溶解度的大分子[14]。這種分子可能是人血清白蛋白，但Perl-Treves等[15]發(fā)現(xiàn)這僅出現(xiàn)在白蛋白濃度較低的情況下，且其引起尿酸鹽溶解度的改變還與pH值有關(guān)。因此，白蛋白在尿酸鹽結(jié)晶過程中的作用仍有待進(jìn)一步研究。在骨關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)患者中，尿酸鹽在血漿中的溶解度均大于滑液，其中痛風(fēng)患者的該差值最小[16]。此外，還有研究[10]發(fā)現(xiàn)，與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的滑液相比，痛風(fēng)患者的滑液能使尿酸鹽的溶解度出現(xiàn)更大程度地降低。

在體內(nèi)，MSU晶體主要沉積在軟骨表面。在高尿酸狀態(tài)下，痛風(fēng)患者的關(guān)節(jié)滑液可以作為啟動(dòng)因素啟動(dòng)MSU晶體成核。分別將健康對照者、痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的滑液加入過飽和的MSU溶液中，發(fā)現(xiàn)痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎患者的滑液可以增加MSU晶體的質(zhì)量，并縮短其形成時(shí)間[17]。特異性的尿酸結(jié)合抗體也可促進(jìn)MSU晶體的成核。從注射MSU晶體的家兔血清中分離IgG抗體，加入過飽和的MSU溶液中，可顯著增加MSU的成核，而注射其他類型晶體沒有得出相似結(jié)果，表明抗體結(jié)合位點(diǎn)和MSU晶體表面結(jié)合的特異性很高，尿酸結(jié)合抗體可以作為MSU結(jié)晶成核的模板[10,18]。同樣，從痛風(fēng)患者的關(guān)節(jié)液中分離出的IgG抗體能促進(jìn)MSU晶體的形成[19]。由此可見，MSU晶體的形成與體液免疫有關(guān)。此外，低濃度的血清、人和牛血清白蛋白及球蛋白(特別是γ球蛋白)、Ⅰ型膠原都可不同程度促進(jìn)MSU成核[5,20]。

2.5 中性粒細(xì)胞胞外網(wǎng)狀陷阱(neutrophil extracellular traps, NETs) NETs是2004年由Brinkmann等[21]提出的不同于以往中性粒細(xì)胞殺滅病原菌的防御機(jī)制。中性粒細(xì)胞被病原菌激活后，細(xì)胞核與胞質(zhì)中的染色質(zhì)伸展、解凝聚，胞質(zhì)中的顆粒溶解，繼而質(zhì)膜結(jié)構(gòu)破壞、核膜崩解，顆粒蛋白與核酸混合后被釋放到細(xì)胞外，形成以自身DNA和組蛋白為骨架，并有中性粒細(xì)胞各級顆粒中殺菌物質(zhì)附著的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即為NETs。殺菌物質(zhì)包括一級顆粒髓過氧化物酶、彈性蛋白酶等，二級顆粒乳鐵蛋白酶、抗菌肽等，以及成熟后期形成的三級顆?；|(zhì)金屬蛋白酶-9、肽聚糖識別蛋白等[22]。中性粒細(xì)胞在殺滅病原菌的過程中同時(shí)伴有自身的凋亡，這個(gè)過程稱為NETosis。NETosis的形成繼發(fā)于細(xì)胞自噬和過氧化物的產(chǎn)生，彈力蛋白酶移位到細(xì)胞核降解特定的組蛋白，與髓過氧化物酶、自噬裝置、超氧化合物等促進(jìn)染色質(zhì)的解聚及DNA的釋放過程[23]。

痛風(fēng)石的形成與NETs存在相關(guān)性。痛風(fēng)石的組成成分與NETs的部分成分相同，包括中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶、髓過氧化物酶、抗菌肽等[24-25]。高尿酸血癥患者的關(guān)節(jié)滑液中中性粒細(xì)胞受到MSU晶體的刺激而促進(jìn)NETs的形成；這個(gè)過程是由白細(xì)胞介素-1β信號驅(qū)動(dòng)的，同時(shí)還需要磷酸肌醇3-激酶信號傳導(dǎo)[26]。痛風(fēng)石的形成可以看作是機(jī)體抑制炎癥反應(yīng)的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，表現(xiàn)為痛風(fēng)急性發(fā)作前的一段時(shí)間內(nèi)無癥狀。痛風(fēng)患者急性炎癥發(fā)作時(shí)，NETs可通過絲氨酸蛋白酶降解白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6、腫瘤壞死因子-α和單核細(xì)胞趨化蛋白-1等細(xì)胞因子和趨化因子，抑制MSU晶體誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[27]。在炎癥發(fā)生部位，MSU晶體沉積在滑膜并觸發(fā)滑膜細(xì)胞釋放活性氧和活性氮，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[28]?；?nèi)的壞死細(xì)胞進(jìn)一步激活免疫反應(yīng)，大量固有免疫細(xì)胞如中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞進(jìn)入滑膜，吞噬沉積的MSU晶體，導(dǎo)致NETs的形成；而隨著募集到MSU沉積位點(diǎn)的中性粒細(xì)胞數(shù)目增加，NETs不斷增加，與MSU晶體直接接觸形成聚集網(wǎng)，即aggNETs[29-30]。aggNETs的形成是活躍的炎癥反應(yīng)下降的臨界點(diǎn)。而NETosis受損的患者如慢性肉芽腫病或NETosis缺陷的動(dòng)物模型中，MSU晶體會(huì)導(dǎo)致炎癥加劇[27]。NETs能減輕甚至控制炎癥反應(yīng)，這也可以為痛風(fēng)炎癥及部分以痛風(fēng)石為首發(fā)癥狀的患者自行緩解提供理論支持。健康人體內(nèi)的NETs能被脫氫核糖核酸酶-1(DNase-1)充分降解；而痛風(fēng)患者可能NETs清除能力不足，MSU結(jié)晶反復(fù)沉積持續(xù)誘導(dǎo)NETosis形成，加之巨噬細(xì)胞參與吞噬結(jié)晶體，從而導(dǎo)致炎性反應(yīng)慢性化，促進(jìn)痛風(fēng)石的形成[31]。綜上所述，痛風(fēng)石可以看做是含有大量胞外DNA和MSU晶體的aggNETs，其中胞外DNA通過包裹MSU晶體來抑制MSU沉積帶來的有害影響。此外，脊柱退行性疾病、組織壞死等因素也可以觸發(fā)MSU晶體的聚集，導(dǎo)致痛風(fēng)石形成，且主要以中軸關(guān)節(jié)多見[32]。

3 小 結(jié)

較低溫度和微堿性環(huán)境是MSU結(jié)晶發(fā)生的適宜環(huán)境。尿酸結(jié)合抗體、球蛋白、膠原蛋白、人血清、滑膜液都能夠促進(jìn)MSU晶體成核。尿酸鹽濃度升高是唯一確定的促M(fèi)SU晶體生長因素。NETs也與痛風(fēng)石的形成密切相關(guān)。痛風(fēng)石形成的機(jī)制復(fù)雜，NETs以及結(jié)締組織和蛋白質(zhì)在MSU結(jié)晶過程中的具體作用可能是未來主要的研究方向。