肾脏损伤时有机阴离子转运子表达变化及其意义

ganic anions such as drugs, numerous environmental chem icals, biological toxin and endogenous organic anions
including many kinds of urem ic toxin1 Recently, several studies have indicated that the exp ressions of OATs
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
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
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
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
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
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进入近端肾小管上皮细胞 ,形成 DNA 加合物而参与 肾脏细胞损伤 。提示 OAT1和 OAT3在肾癌发生中 发挥作用 [ 17 ] 。总之 ,虽然与各种 OAT底物毒性相 关的细胞内靶点不相同 ,但是现有证据提示 OAT系 统是药物或毒素肾毒性的关键早期事件和 (或 )限 速步骤 。 2 肾脏损伤时 OAT表达变化
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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
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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Baidu Nhomakorabea
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
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
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
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
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)
A ltered expression of organ ic an ion tran sporters and its sign if icance in k idney d isea se sta tes WU Jun,
YANG Xiao, YU Xue2qing1 Department of Nephrology, The First Affiliate Hosp ital of Sun Yat2sen University1