高尿酸血癥動(dòng)物模型研究進(jìn)展

周子正，徐琳，高建東

(上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院腎病科 上海中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)腎病研究所 肝腎疾病病證教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海市中醫(yī)臨床重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201203)

高尿酸血癥(hyperuricemia，HUA)以血液中含高水平尿酸為特征，在正常嘌呤飲食狀態(tài)下，男性非同日兩次空腹血尿酸>420 μmol/L，女性>360 μmol/L，即可診斷HUA[1]。近年來(lái)，中國(guó)HUA發(fā)病率為11%～13%[2]。高尿酸水平與高血壓、代謝綜合征以及血管疾病相關(guān)，可引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，活化腎素-血管緊張素系統(tǒng)，進(jìn)一步加重炎癥反應(yīng)；并通過(guò)多種途徑降低血管內(nèi)皮細(xì)胞中一氧化氮水平，導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙，血管舒張作用減弱，進(jìn)而引起高血壓和血管病變；可導(dǎo)致環(huán)加氧酶-2高表達(dá)，上調(diào)血小板源性生長(zhǎng)因子，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞增殖，誘發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化，從而加重腎臟損害[3-4]。與健康同齡人相比，高尿酸血癥患者、痛風(fēng)患者的生活質(zhì)量較差[5]，因此HUA的防治逐漸受到重視。

由于尿酸氧化酶基因的失活，尿酸即是人類(lèi)嘌呤代謝的最終產(chǎn)物[6]。尿酸經(jīng)由腎臟(70%)和腸道(30%)排出體外，尿酸生成過(guò)多或排泄減少均可導(dǎo)致尿酸在體內(nèi)積聚，最終導(dǎo)致HUA[7]。HUA分為原發(fā)型和繼發(fā)型，原發(fā)型HUA多由先天嘌呤代謝紊亂引起，常伴隨肥胖、糖代謝紊亂、高血壓或其他遺傳性疾病。繼發(fā)型HUA多由飲食不均衡(如高嘌呤飲食)導(dǎo)致，此外，某些系統(tǒng)性疾病(如各種血液病、惡性腫瘤、慢性中毒)或使用某些藥物(如氯沙坦鉀、丙磺舒)導(dǎo)致尿酸排泄減少，并阻礙腎小管重吸收?，F(xiàn)就HUA動(dòng)物模型研究進(jìn)展予以綜述。

1 模型動(dòng)物的選擇

除人類(lèi)外，達(dá)爾馬提亞狗(斑點(diǎn)狗)[8]和雞[9]也缺乏天然尿酸氧化酶基因，存在尿酸代謝缺陷，易形成尿酸性腎病。達(dá)爾馬提亞狗缺乏尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)體，常自發(fā)HUA，但達(dá)爾馬提亞狗不是常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，一般實(shí)驗(yàn)室難以開(kāi)展，故排除。雞多用于痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的研究，而臨床許多尿酸性腎病患者并不伴痛風(fēng)，且雞作為家禽與人類(lèi)種屬相差較大，也予以排除。常用實(shí)驗(yàn)嚙齒類(lèi)動(dòng)物——大鼠，其體內(nèi)含有尿酸氧化酶，尿酸被分解為易溶于水尿囊素排出體外，導(dǎo)致大鼠體內(nèi)很難存在尿酸沉積，故較難形成HUA模型。目前，復(fù)制HUA模型仍多選用嚙齒類(lèi)動(dòng)物，且造模方法較多。

2 HUA造模方法

尿酸主要來(lái)源有內(nèi)源性(機(jī)體內(nèi)核酸分解代謝產(chǎn)生)和外源性(富含嘌呤或核酸的食物攝入)。黃嘌呤氧化酶(xanthine oxidase，XOD)是尿酸代謝的關(guān)鍵酶，次黃嘌呤和黃嘌呤是尿酸前體物質(zhì)，在XOD的作用下，次黃嘌呤轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤，黃嘌呤再轉(zhuǎn)化后最終形成尿酸。XOD上調(diào)導(dǎo)致嘌呤代謝紊亂，尿酸生成增多，血尿酸水平上升，因此，增加富含尿酸食物的攝入、提高體內(nèi)尿酸前體物的含量或抑制體內(nèi)尿酸的分解均可導(dǎo)致血尿酸升高。參與尿酸分泌和重吸收的基因被稱為尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，有研究發(fā)現(xiàn)，參與尿酸分泌和重吸收的基因的突變可導(dǎo)致尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)紊亂，引起血尿酸升高[10]。據(jù)此，學(xué)者多選用嚙齒類(lèi)動(dòng)物，采用選擇基因突變動(dòng)物或藥物造模兩種方法復(fù)制HUA模型。然而，基因突變動(dòng)物模型價(jià)格昂貴，與其他造模方法相比，模型動(dòng)物的死亡率較高[11]，但是該模型與人類(lèi)(缺乏尿酸氧化酶基因)一致，有待進(jìn)一步發(fā)展和推廣。目前，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究仍選擇藥物干預(yù)造模。

2.1藥物干預(yù)造模 藥物干預(yù)復(fù)制HUA模型分為增加尿酸攝入、增加尿酸前體物質(zhì)、抑制尿酸排泄、多種方法聯(lián)合使用等方式。藥物造模操作性強(qiáng)，選擇范圍廣，不同方法復(fù)制的HUA模型原理、造模時(shí)間、腎損傷程度、模型維持時(shí)間均有差異，且目前尚無(wú)統(tǒng)一定論。

2.1.1增加尿酸攝入 頻繁攝入高嘌呤、高蛋白食物會(huì)引起嘌呤代謝紊亂，嘌呤分解為尿酸，使血清尿酸水平升高，進(jìn)而導(dǎo)致痛風(fēng)，并可能引發(fā)心血管疾病、腎臟疾病和代謝綜合征等[12]。

2.1.1.1酵母 酵母富含豐富的維生素B、核酸和蛋白質(zhì)，可通過(guò)提高XOD活性并產(chǎn)生大量尿酸干擾正常嘌呤代謝。研究發(fā)現(xiàn)，酵母膏灌胃可以成功升高大鼠血尿酸水平，該模型類(lèi)似于人類(lèi)由高蛋白飲食誘導(dǎo)的HUA[13]。Chen等[14]采用10%酵母提取物糊劑按照7.5 g/(kg·d)飼養(yǎng)大鼠5周建立的高尿酸血癥大鼠模型的血尿酸明顯升高。

2.1.1.2果糖 果糖在肝臟代謝，在特異性果糖激酶的作用下，果糖磷酸化為果糖-1-磷酸。有研究證明，過(guò)量攝入果糖可導(dǎo)致血尿酸水平升高，果糖被磷酸化后通過(guò)腺苷一磷酸(adenosine monophosphate，AMP)的分解代謝引起ATP的快速消耗，ATP的消耗致短暫的蛋白質(zhì)合成障礙，并形成大量AMP，進(jìn)而AMP在脫氨酶的作用下轉(zhuǎn)換成次黃嘌呤核苷酸，經(jīng)XOD作用最終分解成尿酸，導(dǎo)致血清尿酸鹽增加[15-16]。血尿酸水平升高還可刺激果糖激酶，促進(jìn)果糖代謝，可見(jiàn)尿酸產(chǎn)生與果糖代謝密切相關(guān)。

Zhang等[17]使用10%果糖飲水飼喂雄性SD大鼠3周構(gòu)建高尿酸血癥和脂質(zhì)代謝障礙大鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，飼喂2周時(shí)，大鼠血尿酸水平升至202.93 μmol/L，三酰甘油水平升至3.14 mmol/L；飼喂3周時(shí)，大鼠血尿酸水平穩(wěn)定于202.66 μmol/L，三酰甘油升至3.04 mmol/L，可見(jiàn)雖然尿酸和三酰甘油屬于不同的代謝途徑，但是三酰甘油的降解可能提高ATP的利用率，加速ATP的分解，促進(jìn)尿酸的產(chǎn)生。Nakagawa等[18]研究發(fā)現(xiàn)，果糖喂養(yǎng)大鼠出現(xiàn)HUA、高三酰甘油血癥和高胰島素血癥。故認(rèn)為，高劑量果糖攝入造模法可能更適用于探索合并代謝綜合征HUA的研究。

2.1.1.3脂質(zhì)乳劑 過(guò)量脂肪攝入可使體內(nèi)膽固醇和低密度脂蛋白水平升高，促進(jìn)嘌呤核苷酸的從頭合成，導(dǎo)致尿酸產(chǎn)生增加和排泄減少[19]。另有研究發(fā)現(xiàn)，高膽固醇水平還可引起氧化應(yīng)激，進(jìn)而促進(jìn)尿酸生成，導(dǎo)致血尿酸水平升高[20]。高脂乳劑灌胃法更適用于脂質(zhì)代謝異常引起HUA的研究。Pang等[21]采用制備的高脂肪乳劑對(duì)雄性SD大鼠灌胃8周復(fù)制HUA模型的研究顯示，與空白對(duì)照組相比，灌胃4周時(shí)，模型組血尿酸水平升高14.3%，HUA模型復(fù)制成功；灌胃8周時(shí)，模型組大鼠血尿酸水平升高72.7%。

2.1.2增加尿酸前體物質(zhì)造模

2.1.2.1腺嘌呤 腺嘌呤是尿酸生成的前體物質(zhì)，由黃嘌呤氧化酶的催化下生成2，8-二羥基腺嘌呤。單純的腺嘌呤造模法更適用于探索HUA引起的腎間質(zhì)纖維化、慢性間質(zhì)性腎炎等腎損傷的研究。有研究顯示，腺嘌呤轉(zhuǎn)化后沉淀形成結(jié)晶，堵塞腎小管，影響氮質(zhì)化合物排出，導(dǎo)致血清尿素氮、肌酐、尿酸顯著升高；同時(shí)過(guò)飽和尿酸生成結(jié)晶，在腎小管、間質(zhì)及腎小球部位沉積形成異物，使局部發(fā)生肉芽腫性炎癥，大量腎單位損傷，最終發(fā)生腎間質(zhì)纖維化，此模型為腺嘌呤復(fù)合物沉積于腎小管及間質(zhì)引起堵塞，類(lèi)似于臨床上腎后性梗阻形成的慢性腎衰竭[22]。

目前使用的腺嘌呤造模方法主要有不同濃度飼料添加法和灌胃法。Diwan等[23]使用不同濃度(0.075%、0.25%、0.5%、0.75%)腺嘌呤飼料飼喂雄性SD大鼠16周發(fā)現(xiàn)，飼喂0.075%腺嘌呤飼料大鼠無(wú)明顯腎損傷，飼喂0.25%腺嘌呤飼料大鼠出現(xiàn)慢性腎臟病和心血管疾病，飼喂含0.5%和0.75%腺嘌呤飼料大鼠均出現(xiàn)明顯腎損傷。隨后，Diwan等[24]進(jìn)一步探索發(fā)現(xiàn)，飼喂4周含0.75%腺嘌呤飼料大鼠的血清尿素氮和肌酐水平升高，出現(xiàn)蛋白尿、腎臟纖維化、低白蛋白血癥、高脂血癥和血管鈣化。

Shuvy等[25]飼喂8周齡雌性SD大鼠含0.75%腺嘌呤飼料的研究發(fā)現(xiàn)，7周時(shí)大鼠腎臟出現(xiàn)損傷，與正常對(duì)照組相比，血尿酸和血清肌酐水平均顯著升高，且4周內(nèi)70%～80%的大鼠腎組織發(fā)生凋亡和纖維化，腎臟增大，呈顆粒狀外觀。Zhu等[26]分別給予雄性SD大鼠150 mg/kg、200 mg/kg腺嘌呤飼料連續(xù)灌胃10 d，飼喂20 d內(nèi)進(jìn)行評(píng)估發(fā)現(xiàn)，兩組大鼠均出現(xiàn)腎臟損傷(蛋白尿、血肌酐和血尿酸水平升高、腎小管間質(zhì)纖維化)。Chen等[27]采用腺嘌呤200 mg/(kg·d)灌胃21 d成功構(gòu)建HUA大鼠模型，且模型大鼠血尿酸水平明顯升高。

腺嘌呤飼喂法(將腺嘌呤添加入飼料)的造模時(shí)間長(zhǎng)(一般4～16周)，更適用于復(fù)制慢性腎臟病模型，含0.75%腺嘌呤飼料的接受度較高，但可引起慢性腎衰竭，飼喂法腺嘌呤攝入量無(wú)法控制，動(dòng)物死亡率較高。與腺嘌呤飼喂法相比，短期腺嘌呤灌胃法的給藥量更精準(zhǔn)，動(dòng)物血尿酸水平較穩(wěn)定，可能是一種較好的制備HUA模型的選擇，但仍需進(jìn)一步探索。

2.1.2.2次黃嘌呤 次黃嘌呤是尿酸前體物質(zhì)，近年來(lái)單獨(dú)使用次黃嘌呤復(fù)制HUA動(dòng)物模型的應(yīng)用較少。鄭志萍和黃幼霞[28]采用小鼠腹腔注射次黃嘌呤1 000 mg/kg的方法造模，觀察造模后15、45、60 min模型小鼠血尿酸水平的研究發(fā)現(xiàn)，模型小鼠腹腔注射次黃嘌呤45 min時(shí)血尿酸峰值較高。

2.1.3抑制尿酸排泄

2.1.3.1乙胺丁醇 抗結(jié)核藥物(如吡嗪酰胺和乙胺丁醇)可抑制腎臟對(duì)尿酸的排泄，導(dǎo)致血尿酸水平升高。近年來(lái)，單純使用吡嗪酰胺和乙胺丁醇復(fù)制HUA模型的使用較少，多采用多種藥物聯(lián)合造模。

Zhu等[29]給予SD大鼠腺嘌呤100 mg/(kg·d)和乙胺丁醇250 mg/(kg·d)聯(lián)合灌胃6周成功建立慢性HUA模型發(fā)現(xiàn)，慢性HUA模型血清尿酸水平明顯升高增加，而尿酸清除率和肌酐清除率降低。陳光亮等[30]給予雄性SD大鼠氧嗪酸鉀200 mg/(kg·d)皮下注射和乙胺丁醇250 mg/(kg·d)灌胃，每天1次，持續(xù)6周制備慢性HUA動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，HUA動(dòng)物模型灌胃第14天和第28天的血尿酸和血肌酐水平顯著升高。因此，探索抗結(jié)核藥物引起HUA時(shí)，可選用乙胺丁醇和吡嗪酰胺作為造模藥物，所建立動(dòng)物模型更符合臨床需要。

2.1.3.2氧嗪酸鉀 氧嗪酸鉀通過(guò)抑制尿酸氧化酶活性使血尿酸水平升高。將氧嗪酸鉀添加入普通飼料后，多采用飼喂法、灌胃法以及腹腔注射法進(jìn)行造模，模型動(dòng)物無(wú)明顯損傷，目前使用最廣泛的HUA模型制備方法。

Huang等[31]給予雄性SD大鼠氧嗪酸鉀(250 mg/kg)灌胃7 d復(fù)制HUA模型，HUA模型SD大鼠血尿酸明顯升高。Song等[32]對(duì)4周齡雄性ICR小鼠采用腹腔注射氧嗪酸鉀(250 mg/kg)的方式復(fù)制HUA模型發(fā)現(xiàn)，模型小鼠建立1 h后的血尿酸水平顯著升高。Cristóbal-García 等[33]探索HUA與高血壓聯(lián)系的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)雄性SD大鼠采用750 mg/kg氧嗪酸酸鉀灌胃3周即可復(fù)制HUA模型，長(zhǎng)期(11～12周)攝入氧嗪酸鉀可進(jìn)一步導(dǎo)致大鼠腎皮質(zhì)線粒體DNA受損，腎臟血流受阻。

氧嗪酸鉀飼料添加法造模時(shí)間較長(zhǎng)，模型動(dòng)物后期進(jìn)食減少，不能保證造模藥物的攝入量。由于氧嗪酸鉀不溶于水，在實(shí)際操作中氧嗪酸鉀混懸液腹腔注射較困難，且長(zhǎng)期頻繁腹腔注射刺激性較大，模型動(dòng)物易出現(xiàn)激惹狀態(tài)，死亡率高。為保證劑量均衡，氧嗪酸鉀灌胃法是較好的給藥方式，可用0.3%～0.5%的羧甲基纖維素鈉配制灌胃藥物[32]。

2.1.4多種方法聯(lián)合造模 某些HUA造模藥物(如腺嘌呤)可導(dǎo)致肝腎損害，且人類(lèi)HUA的發(fā)病機(jī)理比較復(fù)雜，故目前復(fù)制HUA模型多采用多種方法聯(lián)合造模，具有縮短模型復(fù)制時(shí)間、降低模型動(dòng)物的死亡率、延長(zhǎng)模型維持時(shí)間的優(yōu)勢(shì)。其中，兩種藥物聯(lián)合造模是最常用，不同尿酸前體物質(zhì)、尿酸氧化酶抑制劑的疊加使用，可根據(jù)研究目的選擇性使用。聯(lián)合造模的藥物選擇范圍較廣泛、方法多樣、靈活性強(qiáng)，故在目前HUA的基礎(chǔ)研究中使用較多。

Jin等[34]給予雄性SD大鼠酵母(15 g/kg)和腺嘌呤80 mg/(kg·d)連續(xù)5周聯(lián)合灌胃誘導(dǎo)HUA腎損傷模型的研究發(fā)現(xiàn)，灌胃第3周、第5周時(shí)，模型大鼠血尿酸水平顯著升高。Yong等[35]給予雄性昆明小鼠氧嗪酸鉀(500 mg/kg)和次黃嘌呤(300 mg/kg)聯(lián)合灌胃7 d發(fā)現(xiàn)，模型小鼠血尿酸水平明顯升高。Liu等[36]選用腺嘌呤(100 mg/kg)聯(lián)合氧嗪酸鉀(1 500 mg/kg)復(fù)制大鼠HUA腎纖維化模型發(fā)現(xiàn)，模型組大鼠第7天時(shí)血尿酸水平顯著升高，造模第21天和第28天進(jìn)一步升高，其血尿酸水平可達(dá)到空白對(duì)照組的3倍。Han 等[37]對(duì)SD雄性大鼠采用灌胃(次黃嘌呤100 mg/kg和乙胺丁醇250 mg/kg)+皮下注射(氧嗪酸鉀200 mg/kg)的方法連續(xù)造模17 d 發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照組相比，在造模第3天模型組大鼠血尿酸水平顯著升高，造模第17天時(shí)模型組大鼠血尿酸和尿素氮水平均顯著升高。Qian等[38]使用10%高酵母飼料喂養(yǎng)雄性ICR小鼠，同時(shí)選用藥物(氧嗪酸鉀280 mg/kg和肌苷400 mg/kg)灌胃法持續(xù)誘導(dǎo)HUA模型3周的研究發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照組相比，模型組大鼠血尿酸水平升高63%。

3 小 結(jié)

探索HUA動(dòng)物模型旨在研究人類(lèi)HUA疾病發(fā)生發(fā)展及其治療藥物的作用機(jī)制。優(yōu)秀HUA動(dòng)物模型應(yīng)具有以下特點(diǎn)：①簡(jiǎn)便、價(jià)低、易推廣；②模型動(dòng)物血尿酸穩(wěn)定且可持續(xù)；③模型易于復(fù)制，死亡率低；④符合臨床實(shí)際。由于嚙齒動(dòng)物具有分解尿酸的尿酸氧化酶，故大部分HUA動(dòng)物模型造模時(shí)可選擇尿酸氧化酶抑制劑(氧嗪酸鉀)，可根據(jù)所研究疾病的發(fā)生發(fā)展及其對(duì)腎臟等器官的損害特點(diǎn)選用不同造模藥物或采用多種方法聯(lián)合造模，目前多種方法聯(lián)合造模是較好的造模選擇，其中以灌胃法更優(yōu)。