25 痛風·25.1 嘌呤核苷酸的代謝

核酸的基本結構單位是核苷酸,核苷酸可分解為核苷和磷酸。核苷進一步分解為堿基(嘌呤堿和嘧啶堿)與戊糖。

25.1.1 嘌呤核苷酸的結構

(1)堿基-嘌呤堿核酸中常見的嘌呤堿有腺嘌呤和鳥嘌呤,它們由母體化合物嘌呤衍生而來。天然存在的重要嘌呤堿還有次黃嘌呤、黃嘌呤、尿酸等,次黃嘌呤與黃嘌呤是分解代謝的中間產物,尿酸是人、猿和鳥類分解代謝的最終產物。

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圖25-1 嘌呤堿的化學結構

(2)核苷核苷由核糖和堿基縮合而成。核糖的C1′與嘌呤堿的N9相連接。其結構如下:

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圖25-2 核糖(左)與核苷(右,腺苷)的化學結構

(3)核苷酸核苷中的核糖羥基被磷酸酯化生成核苷酸。常見的核苷酸有腺嘌呤核苷酸(AMP)、鳥嘌呤核苷酸(GMP)等,其結構舉例如下:


圖25-3 核苷酸(5′-腺苷酸)的化學結構

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25.1.2 嘌呤核苷酸的合成

嘌呤的內源十性十合成主要在肝內進行,先由5′-磷酸核糖與ATP在磷酸核糖焦磷酸合成酶催化下合成5′-磷酸核糖焦磷酸,然後在谷氨酰胺磷酸核糖焦磷酸胺轉移酶(Glutamine-5-phospho-ribosylpyrophosphateamido-transferase,GRPPAT)作用下與谷氨酰胺形成1-氨基-5′-磷酸核糖,這是最關鍵的一步。這一步可受核苷酸(腺苷酸,鳥苷酸和次黃嘌呤核苷酸)的抑制。然後又在甘氨酸、甲酸等作用下轉變成次黃嘌呤核苷酸。谷氨酸的同類物重氮絲氨酸對此有抑制作用。次黃嘌呤核苷酸是最重要的核苷酸,並由此轉變成其他嘌呤核苷酸;也可由此分解代謝產生次黃嘌呤、黃嘌呤及尿酸。另一重要步驟是依靠次黃嘌呤-鳥嘌噙磷酸核糖轉移酶(HGPRT)將次黃嘌呤及鳥嘌呤轉變成這二種嘌噙的核苷酸,借此控制尿酸的產量。當這種酶缺乏時,便失去控制,尿酸大量產生。同樣,當合成嘌呤的底物增多,如5′-磷酸核糖焦磷酸增加及/或谷氨酰胺增多,或鳥嘌呤核苷酸,腺嘌呤核苷酸,次黃嘌呤核酸不足,則對合成1-氨基-5′-磷酸核糖的反饋減弱,嘌呤合成增多。前者見於PRPP合成酶活十性十增高,後者見於HGPRT缺乏。

通過同位素稀釋法測定,發現參予代謝的尿酸庫男十性十為1200mg(800~1600mg),女十性十為600mg。1/5在血漿,4/5在血管外體十液中。特發十性十高尿酸血癥者尿酸庫增至1600~4000mg。有痛風者則尿酸庫可增至2~7.5倍。尿酸庫的尿酸65%即7000mg在不斷更新,痛風患者的更新可達5~10g。

口服同位素發現N15甘氨酸後,發現約1/3痛風病人尿內排十泄的尿酸N15比正常人多,在第3~4天達高十峰。如把數日小十便加起來。則所排十泄的同位素總量較正常人十大3倍。HGPRT缺乏者在上述試驗中,尿同位素排量可較正常人增加15~20倍。上述結果表明這類病人十體內嘌呤合成代謝增多,當然還有一部位病人尿同位素增加不顯著,可能與腎臟排十泄尿酸過少有關。

25.1.3 嘌呤核苷酸的分解

(1)腺嘌呤核苷酸→次黃嘌呤核苷酸 通過AMP氨基水解酶的作用,經脫氨基反應,腺嘌呤核苷酸轉化成為次黃嘌呤核苷酸。

(2)次黃嘌呤核苷酸←→次黃嘌噙通過次黃嘌呤磷酸核糖基轉酶使核糖部分被分解出來,因加入無機磷酸而轉化成磷酸核糖焦磷酸(PRPP),留下遊離的次黃嘌呤。此反應是可逆的。

痛風患者體內可能部分缺乏這種酶,患遺傳十性十代謝缺陷病者-自毀容貌綜合征(Lesch Nyhan二氏綜合征)的病人,體內完全缺乏此酶,可出現嚴重的智力低下與自我殘毀等癥狀,還產生大量尿酸並引起結石。


①谷氨酰胺磷酸核糖焦磷酸轉移酶 ②次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉移酶③磷酸核糖焦磷酸合成酶 ④腺嘌呤磷酸核糖轉移酶⑤腺苷脫胺酶⑥嘌呤核苷酸化酶⑦5′-核苷酸酶 ⑧黃嘌噙氧化酶。PRPP:磷酸核糖焦磷酸

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圖25-4 嘌呤核苷酸的合成

(3)次黃嘌呤→黃嘌呤黃嘌呤氧化酶使次黃嘌呤在C-2被氧化而生成黃嘌呤與過氧化氫。

黃嘌呤尿癥的患者體內嚴重缺乏或無這種酶,患者的尿酸形成減少,趨向於形成次黃嘌呤或黃嘌呤的結石。

(4)黃嘌呤→尿酸同樣在黃嘌呤氧化酶的催化下,使五元環中的C-8被氧化,而形成尿酸,人十體嘌呤的分解代謝到此為止,除人、猿以外的其它動物,代謝還可繼續進行生成尿囊素、尿素或氨。

(5)鳥嘌呤核苷酸←→鳥嘌呤該反應同樣受次黃嘌呤磷酸核糖基轉稱酶的催化,與次黃嘌呤核苷酸→次黃嘌呤的反應相似。

(6)鳥嘌呤→黃嘌呤 鳥嘌呤酶使C-2上的氨基被羥基取代。

各反應步驟如下:

尿酸排十泄途徑有三:20~25%的尿酸從腸道排十泄。腸道細菌有尿酸酶,使尿酸轉變成尿囊素,最後分解為二氧化碳和所隨糞便一起排十出。細胞內分解約2%。其餘均由腎臟排十泄。腎小球濾過後約為血漿中尿酸的95%。而其中98%被近端小管重吸收。尿酸排十泄主要依靠明小管再分十泌。分十泌部分代表總尿尿酸的80%,分十泌部位在近端還是遠端腎小管尚未完全清楚。重吸收和分十泌可能都在近曲小管。腎小管重吸收研究表明:尿酸清除/肌酐清除=0.1,肌酐清除量遠大於尿酸清除;腎小管分十泌研究顯示尿酸清除/肌酐清除〉1。這一現象可以解釋某些藥物的副作用,如阿斯匹林,保泰松、丙碘舒在小劑量時可減少腎小管的尿酸分十泌而減少瞭尿酸,大劑量時則重吸收減少大於分十泌減少,所以增加尿酸的排十泄。

在普食情況下,24h尿酸平均為750mg·d-1(或尿酸氮200mg·d-1)。忌嘌呤飲食下為350mg·d-1。尿酸在尿中以尿酸或尿酸鹽形式存在,尿越呈堿十性十,則以尿酸鹽的形式存在越多。後者的溶解度較前者大17倍。所以酸十性十尿易形成腎結石或沉積於腎髓質。

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圖25-5 嘌呤核苷酸的分解

《臨床營養學》