肾脏损伤时有机阴离子转运子表达变化及其意义

Guangzhou 510080, Chian
Abstract:O rganic anion transporters (OATs) p lay a critical role in the elim ination of numerous endogenous
and exogenous organic anions from the body1 The renal OATs contribute to the excretion of many exogenous or2
位于近端肾小管上皮细胞基侧膜的 OAT1 和 OAT3是参与排泄有机阴离子的主要转运子 ,其具 有共同的能量转换方式 (有机阴离子与二羧酸盐交 换 ) [ 8, 9 ] ,其机制是通过第三方的转运过程将来自血 液的有机阴离子转移穿越基侧膜进入近端肾小管细 胞内 ,然后穿越顶膜排放入管腔液中 。所谓第三方
可被 OATs识别的底物数量很大 。利用原位鼠 肾小管灌注和分子模型制作方法进行研究的结果显 示 , OATs底物的关键结构是电荷和有机物结构部 分 ,底物依赖这些结构与 OATs形成氢键与疏水作 用 [ 6 ] 。从不同种属物种中克隆出这些 OAT的同时 , 也鉴 定 出 许 多 治 疗 和 药 理 学 相 关 的 作 用 底 物 。 OAT1能与大量的有机阴离子药物相互作用 ,如非 类固醇类抗炎药 (水杨酸盐 、乙酰水杨酸盐 、吲哚美 辛 ) 、抗生素 (青霉素 、头孢霉素 、四环素 ) 、抗病毒药 物 (阿昔洛维 、西多福韦 、叠氮胸苷 ) 、利尿剂 (乙酰 唑胺 、布美他尼 、依他尼酸 、呋塞米 ) 、抗肿瘤药物 、 血管紧张素转化酶抑制剂 、cAM P、cGM P、叶酸盐 、硫 酸吲哚酚 、PGE2、甲氨蝶呤 、重金属螯合剂 、赫曲霉 素 A , OAT1 的标准底物是对氨基马尿酸 ( PAH )和 荧光素 [ 7 ] 。OAT2 作用底物有水杨酸盐 、乙酰水杨 酸盐 、PGE2 、二羧酸盐和 PAH[ 1 ] ,但与 OAT1 不同 , PAH与 OAT2的亲和力很低 。OAT3 的标准底物是 硫酸盐类固醇 、葡萄糖醛酸类固醇 , OAT3底物也包 括许多药物和内源性物质如 cAM P、戊二酸盐 、甲氨 蝶呤 、PGE2 、PGF2 a、水杨酸盐 、牛磺胆酸盐 、尿酸盐 、 叠氮胸苷 、伐昔洛韦 ,以及 H2 受体拮抗剂 、血管紧 张素转化酶抑制剂 、β2内酰胺类抗生素和多种神经 递质的 代谢 产物 [ 7 ] , 其与 PAH 的 亲和 力 也 很 低 。 OAT4底物有硫酸类固醇 、抗生素 、赫曲霉素 A ,几乎 很少转运 PAH ,与 OAT1 和 OAT3 比较 , OAT4 作用 的底物范围很窄 [ 6 ] 。另外 , oat5 也能与硫酸类固醇 和赫曲霉素 A 作用 。新近鉴定出来的 oat6,其底物 尚需进一步研究 。OAT7能以非依赖钠的方式与硫 酸类固醇比如雌酮硫酸盐 、脱氢表雄酮硫酸盐相互 作用 。oat8则以钠依赖性方式与硫酸类固醇 ,如雌 酮硫酸盐 、脱氢表雄酮硫酸盐相互作用 。OAT9 能 介导烟酸 、水杨酸和前列腺素 E2的转运 。OAT2PG 介导前列腺素 E2和前列腺素 F2α的转运 [ 2 ] 。 113 OA Ts的转运方式
and itsπexp ression change and significance in disease states are discussed1
Key words: O rganic anion transporters; Kidney; Excretion
( Int J Intern M ed, 2007, 34: 4932封 3)
OAT家族成员的基本结构包含了 526 ～568 个 氨基酸残基 ,其预测的二级机构有 12个跨膜区 。根 据这 12个跨膜区的拓扑学结构 ,下列结构域特点被 鉴定出来 : ①OATs的 C末端和 N 末端都位于细胞 内 ; ②很多糖基化的位点位于跨膜区 1、2 之间的细 胞外环型结构域内 ; ③很多磷酸化的位点位于跨膜 区 6、7 之间的细胞内环型结构域和 C 末端 。OAT 家族成员的组织学分布特点如下 : OAT1、OAT3 和 OAT9主要表达在肾脏和大脑 ; OAT2和 OAT7 主要 表达于肝脏 [ 5 ] ; OAT4 目前发现主要表达在胎盘和
收稿日期 : 2007202210;修回日期 : 2007205210 基金项目 :国家自然科学基金 (30271668, 30572290) 作者单位 :中山大学附属第一医院肾内科 ,广东 广州 510080
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国际内科学杂志 2007年 8月第 34卷第 8期
肾脏 ; oat5、oat8和 OAT2PG仅表达在肾脏 ; oat6主要 表达在嗅黏膜和睾丸 ,而在肾脏和大脑则未发现表 达 [2]。 112 OA Ts作用底物的特异性
are affected in various kidney diseases and cause consequent pathophysiolgical effects1 In this review, current
know ledge and recent p rogress in the understanding of OATsπbiological characteristics in renal p roximal tubular
正因 为 OATs能 识 别 多 种 底 物 , 联 合 使 用 与 OA Ts作用的药物可能增加药物之间相互作用的危 险性 。共存于血浆中的药物可能竞争转运蛋白结合 位点 ,从而影响各自的药物代谢动力学 。例如 ,丙磺 舒通过抑制 OATs降低其他有机阴离子药物的分泌 排泄 ,人类肾脏排泄青霉素及其衍生物和西多福韦 、 环丙沙星 、顺铂等抗病毒药物可被同时服用的丙磺 舒所抑制 [ 10 ] 。联用甲氨蝶呤和非类固醇类抗炎药 可导致甲氨蝶呤的严重不良反应 ,比如骨髓抑制 、肝 炎和肾功能不全 [ 11 ] 。其机制是药物竞争性抑制肾 脏 OAT系统活性 ,导致甲氨蝶呤肾脏排泄减少而蓄 积 。近年来有不少关于 OAT介导药物和环境毒素 引起肾毒性的报道 ,抗病毒药物阿德福韦和西多福 韦是 OA T1高亲和性底物 [ 12 ] , Ho等 [ 13 ]研究发现 ,在 稳定转染人类有机阴离子转运子 21 ( hOAT21) cDNA 的中国仓鼠卵细胞 ,这些药物的肾毒性比对照组细 胞高出 400～500倍 ,提示 hOAT21在阿德福韦和西 多福韦诱导的肾毒性中发挥关 键作 用 。 Jariyawat 等 [ 14 ]研究发现 ,表达鼠 OAT1 的细胞对头孢菌素 2 的毒性更加敏感 。这些结果都证实了 OAT在介导 药物特异性器官毒性中的重要作用 。赫曲霉素 A 是一种真菌毒素 ,能够污染谷类 ,被认为是地方性巴 尔干肾病的致病因素 ,病变表现为肾小管功能障碍 和肾脏肿瘤 [ 15 ] ,研究发现近端肾小管是赫曲霉素 A 诱导肾毒性的主要肾内作用靶点 。 Tsuda等 [ 16 ]研究 了赫曲霉素 A 对细胞增殖和细胞活力的影响 ,发现 赫曲霉素 A 能够抑制表达 OAT1 的细胞增殖 ,这种 抑制增殖效应在 OAT1 底物 PAH 存在的条件下得 到解除 ,结果提示赫曲霉素 A 通过 OAT1 在近端肾 小管细胞内蓄积是巴尔干肾病的初始事件 。 12Sul2 fooxym ethylpyrene ( 12SM P) 是一种高反应性和致突 变性的代谢产物 ,给大鼠腹腔注射 12SM P可在肾脏 观察到 DNA 加合物 (Adducts)的形成 。新近研究发 现 : hOAT1和 hOAT3介导反应性硫酸酯通过基侧膜
国际内科学杂志 2007年 8月第 34卷第 8期
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肾脏损伤时有机阴离子转运子表达变化及其意义
伍 军 综述 ; 阳 晓 ,余学清 审校
摘要 : 有机阴离子转运子 (OAT)在机体清除各种内 、外源性有机阴离子的过程中发挥极其重要的作 用 。在肾脏 , OAT参与排泄许多外源性有机阴离子 ,如药物 、环境中的化学物质 、生物毒素以及许多内 源性有机阴离子包括多种尿毒症毒素等 。近年研究发现 ,各种肾脏疾病条件下 OAT表达发生变化 ,并 由此而产生相应病理生理效应 。本文讨论了 OAT在近端肾小管上皮细胞的生物学特征 、肾脏病变状态 下的表达变化及其病理生理学意义 。 关键词 : 有机阴离子转运子 ; 肾脏 ; 排泄 中图分类号 : R692 文献标识码 : A 文章编号 : 100422369 (2007) 0820493205
有机阴离子是一类包含碳元素骨架 、在生理 pH 条件下带有净负电荷的 、具有不同化学结构物质的 总称 。很多化合物包括药物 、环境中的物质 、植物毒 素 、动物毒素和内 、外源性物质的代谢产物等均可归 属于有机阴离子 。因为这些有机阴离子大多数对机 体有毒 ,清除这些有机阴离子是机体维持内环境稳 定的关键 。肾脏和肝脏是清除有机阴离子的主要器 官 。在肾脏 ,有机阴离子的跨上皮转运主要发生在 近端肾小管 [ 1 ] 。在过去的 10年 ,一些多特异性的有 机阴离子转运子 (OAT)家族通过分子克隆被相继 鉴定出来 ,包括 OAT家族 、有机阴离子转运多聚肽 (OATP)家族 、磷酸钠转运子 (NPT)家族 、肽转运子 ( PEPT)家族 , 另 外一 些研究 还发 现 , ATP 依赖 的 OAT如多药耐药相关蛋白 (MRP)是一种流出泵 。 [ 2 ] 其中研究最 为广 泛和 深入 的 是 OAT 家 族 。自 从 1997年发现 OAT1以来 , OAT家族被认为在清除和
重吸收多种有机阴离子物质 ,包括各种临床药物及 其代谢产物过程中发挥重要作用 [ 3, 4 ] 。目前 ,已经 发现了许多 OATs,包括 OAT1、OAT2、OAT3、OAT4、 oat5、oat6、OAT7、oat8、OAT9、OAT2PG[ 2 ] 1 O A T s的特点 111 OA Ts的基本性状
转运机制 ,是指 Na2K2ATP酶维持一个向内 (从血液 到细胞 )的 Na+浓度梯度 。然后 Na+浓度梯度驱动 Na2二羧酸盐共转运子 ,维持一个外向二羧酸盐浓度 梯度 ,这个浓度梯度能够进行二羧酸盐与有机阴离 子交换 ,从而将有机阴离子转运到细胞内 。这个连 续反应过程间接将 OAT、能量代谢与 Na浓度梯度 联系起来 ,从而允许带负电荷的底物能够逆电化学 浓度梯度进入细胞内 [ 6 ] 。OATs家族其它成员是否 通过类似机制转运有机阴离子仍需进一步研究 。 114 OA Ts介导的药物之间相互作用和毒性