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    《分泌代谢病学》

    有机阴离子转运蛋白1和3的研究进展

    发表时间：2012-05-09  浏览次数：629次

    　　作者：吕森森,李长贵　　作者单位：青岛大学医学院附属医院内分泌科，山东 青岛 266003

    　　【关键词】 尿酸,有机阴离子转运蛋白1,有机阴离子转运蛋白3,点突变;综述

    　　尿酸是嘌呤代谢的终末产物，主要在肝脏产生，通过肾小球滤过，在近端肾小管重吸收后再排泌到尿液中。尿酸的排泌主要依靠近端肾小管上皮细胞中的转运因子[1]。人有机阴离子转运蛋白1(hOAT1)和人有机阴离子转运蛋白3(hOAT3)是体内主要的尿酸阴离子转运因子，对这些转运因子进行研究，不仅可进一步了解高尿酸血症的发生机制，并可为未来的药物研制提供实验依据。

    　　1 OAT1与OAT3的作用

    　　现已证实，hURAT1在近端肾小管上皮细胞管腔侧对尿酸的重吸收过程中起重要作用，而近端肾小管基底侧的尿酸转运机制仍不甚清楚[2～4]。hOAT1(SLC22A6)和hOAT3(SLC22A8)是可溶性载体家族SLC22成员，在近端肾小管的基底侧细胞膜表达，介导内源性和外源性代谢物质的交换。JENNIFER等[5]研究发现，hOAT1和hOAT3有几个共同的结构特点，包括：SLC22基因编码形成12个穿膜结构，包括5个胞内环结构和6个胞外环结构，其N、C端均位于细胞内，第一和第二穿膜结构间的胞外环具有多个糖基化位点，第六和第七穿膜结构间的胞内环具有多个磷酸化位点。在肾小管基底侧的尿酸转运中，hOAT1和hOAT3将管周隙的有机阴离子通过基底膜转运到近曲肾小管上皮细胞中，再由此排泌到尿液中[1,3,5,6]。

    　　2 OAT1相关研究

    　　原位杂交显示，OAT1主要在肾脏皮质表达，在脑内有微弱的表达，但主要表达于肾近端小管基底膜。作用底物广泛，包括环核苷酸、二羧酸盐、β2内酰胺酶抗生素、血管紧张素转换酶抑制剂、叶酸及抗肿瘤药甲氨喋呤。hOAT1从管周隙摄取尿酸盐入肾小管上皮细胞，是尿酸盐分泌的第一步。XU等[3]的研究证明，hOAT1的第一个穿膜结构将转运因子锚定在细胞表面进而识别底物，糖基化位点是hOAT1转运因子的功能结构区。研究同时发现hOAT1转运因子的C末端结构，特别是近端区域，是一个高度保守序列，具有多方面功能：C末端最后15(536～550)～30(521～550)个氨基酸的缺失对hOAT1的功能没有显著影响;但整个C末端45个氨基酸(506～550)的缺失会造成hOAT1功能的丧失，提示506～520的15个氨基酸可能与hOAT1的功能密切相关;研究显示，506位的谷氨酸被丙氨酸替代后转运因子hOAT1的功能全部丧失，提示该位点的氨基酸可能通过与其他氨基酸形成盐桥维持hOAT1的三级结构;而512位的亮氨酸如被相对分子质量较小的氨基酸如异亮氨酸、缬氨酸或丙氨酸(L512I，L512V，L512A)替代，则会导致hOAT1转运活性的增强。诱变引起的转运活性改变主要是通过降低最大转运速度而并非改变转运因子与底物的亲和力实现的。该研究首次证明了hOAT1转运因子C末端的重要性。RIZWAN等[7]体外研究显示，hOAT1的第十一个穿膜螺旋结构处466位的精氨酸被碱性氨基酸赖氨酸替代后hOAT1在卵母细胞表面的表达并不改变，对氨基马尿酸的亲和力与野生型相似，但对氨基马尿酸的转运明显减少，这与XU等的研究结果相似。

    　　有学者提出hOAT1基因突变后导致尿酸盐转运功能的丧失可能与家族性青少年痛风性肾病(FJGN)有关。但至今未见此类病人hOAT1突变的报道，因此认为hOAT1 功能的改变与FJGN病人尿酸盐转运无关[8]。

    　　3 OAT3相关研究

    　　OAT3主要表达于肝脏、肾脏、眼及脑组织，在肾脏中的表达量最大。hOAT3 mRNA的表达比hOAT1的表达高8倍以上，且hOAT3吸收范围更广，是一个有机阴离子二酸盐转运子，底物包括通过肾代谢和排泄的多种化合物[9]：对氨基马尿酸、抗生素、利尿剂、雌激素硫酸盐等。OGASAWARA 等[10]对hOAT3转录调节研究结果显示，hOAT3启动区域碱基的缺失可引起转录活性的降低，这一区域主要包括-214～-77位的碱基，内含有一个高度保守的序列——cAMP应答元件(CRE)。电泳分析显示，CRE结合蛋白1和转录活化因子ATF1均可与CRE结合，CRE结合蛋白1和转录活化因子ATF1的磷酸化可以使hOAT3启动子的活性增强。此范围内的基因突变可导致hOAT3转录活性的降低。

    　　hOAT3的变异在人群中相对较低。为明确hOAT3的遗传变异位点以及变异对其功能的影响，ANDREW等[11]进行了大范围、多种族间样本研究。研究者们对10个不同地区的270名美国人(80名非裔，80名欧裔，60名亚裔，50名墨西哥人)进行DNA测序，发现了10种非同义突变，其突变形式均为单碱基置换。通过同源克隆获得hOAT3的cDNA序列，整合到哺乳动物表达的载体pcDNA5/FRT中进行亚克隆以获得表达hOAT3基因的质粒，导入HEK293细胞后检测荧光标记的底物吸收情况。结果表明，3个位点的突变(Arg149Ser，Gln239Stop，Ile260Arg)可导致hOAT3功能的完全丧失。在亚裔中Ile305Phe位点的突变率>3.5%，这种突变降低了hOAT3对底物的转运，并在一定程度上改变了hOAT3底物的特异性，多种药物的代谢排泄也随之发生改变。其他的多态性位点如715位点C→T突变使编码产物由谷氨酰胺转为终止密码子，非裔中842位点的T>C多态性发生频率约为6%。 综上所述，hOAT1与hOAT3在离子转运中显示出独一无二的亲和力。hOAT1、hOAT3功能活性的改变和多样性是个体间药物反应差异的主要原因。hOAT1与hOAT3及其他的阴离子转运因子共同作用于肾小管基底膜，可能参与尿酸盐的排泌，也可能参与尿酸盐的重吸收。当hOAT1或hOAT3发生核苷酸突变或药物干扰时，对尿酸盐分泌发生障碍可导致高尿酸血症。对hOAT1、hOAT3的研究将进一步揭示尿酸异常转运的分子机制，对高尿酸血症的药物治疗有指导作用。

    　　【参考文献】

    　　[1]MATTHIAS A, HEDIGEE, RICHARD J, et al. Molecular physiology of urate transport[J]. Physiology, 2005,4(20):125133.

    　　[2]NAOHIKO A I, YOSHIKATSU K, HITOSHI E. New insights into renal transport of urate[J]. Current Opinion in Rheumatology, 2007(19):151157.

    　　[3]XU W, KUNIHIKO T, SUN A Q, et al. Functional role of the C terminus of human organicanion transporter hOAT1[J]. J Biol Chem, 2006,281(42):3117831183.

    　　[4]WINDASS A S, LOWES S, WANG Y, et al. The contribution of organic anion transporters OAT1 and OAT3 to the renal uptake of rosuvastatin[J]. JPET Fast Forward, 2007,6.asDOI: 10.1124/jpet.107.125831.

    　　[5]JENNIFER L P, NEETU D R, LAURA A H, et al. A threedimensional model of human organic aniontransporter 1[J]. J Biol Chem, 2006,281(49): 3807138079.

    　　[6]MIZUNO N, TAKAHASHI T, IWASE Y, et al. Human organic anion transporters 1 (hOAT1/SLC22A6) and 3 (hOAT3/SLC22A8) transport edaravone (MCI186; 3methyl1phenyl2pyrazolin5one) and its sulfate conjugate[J]. Drug Metab Dispos, 2007,35(8):14291434.

    　　[7]RIZWAN A N, KRICK W, BURCKHARDT G,et al. The chloride dependence of the human organic anion transporter 1 (hOAT1) is blunted by mutation of a single amino acid[J]. J Biol Chem, 2007,282(18):1340213409.

    　　[8]ICHIDA K, HOSOYAMADA M, KIMURA H,et al. Urate transport via human PAH transporter hOAT1 and its gene structure[J]. Kidney Int, 2003,63(1):143155.

    　　[9]王静,苗志敏,李长贵. 高尿酸血症大鼠肾小管上皮细胞OAT3表达的变化[J]. 青岛大学医学院学报， 2008,44(4):298300.

    　　[10]OGASAWARA K, TERADA T, ASAKA J, et al. Human organic anion transporter 3 gene is regulated constitutively and inducibly via a cAMPresponse element[J]. J Pharmacol Exp Ther, 2006,319(1):317322.

    　　[11]ANDREW R, ERDMAN, LARA M, et al. The human organic anion transporter 3 (OAT3, SLC22A8): genetic variation and functional genomics[J]. Am J Physiol Renal Physiol, 2006,290:905912.