嘌呤代谢中两种关键酶导致痛风的机制
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位及二氧化碳等简单物质为原料,经过一系列酶促反应,合成核苷酸的途径。
1.IMP的合成
IM P
自知自 强 行强 不 合不 息 一息 、厚厚经德德世载载致物物用
Tsinghua University of China
2、AMP和GMP的生成
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)
பைடு நூலகம்
方式二:人体内嘌呤核苷的重新利用生成嘌呤核苷酸。
3
括IMP、AMP、 GMP、ADP和GDP。
R-5-P
其中ADP是最强的抑制剂,真正起抑制作用的是 Mg -ADP复合物: Mg -ADP既可以与Mg-ATP复合 物竞争结合酶的活性位点,表现为竞争性抑制,也 可以结合在酶的别构位点,表现为非竞争性抑制。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
hPRS1异常主要表现:
自知自 强 行强 不 合不 息 一息 、厚厚经德德世载载致物物用
Tsinghua University of China
补救合成途径(salvage synthesis pathway)
方式一:利用体内现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi 腺嘌呤 + PRPP APRT AMP + PPi
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
谢谢大家
THANKS FOR ALL
腺苷 腺苷激酶 AMP ATP ADP
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Tsinghua University of China
核苷酶
核苷酶
次黄苷
嘌呤核苷磷酸酶
黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷
次黄嘌呤 黄嘌呤
嘌呤核苷酸的分解代谢:
核苷酸在核苷酸酶作用下,水解为核 苷和磷酸。
在核苷磷酸化酶的作用下,核苷分解 为碱基和戊糖-1-磷酸
嘌呤代谢紊乱与痛风
汇报人: 2019 / 12 / 2
Contents .
痛风简述
嘌呤核苷酸合成与代谢回顾
hPRS1与HGPRT异常 痛风治疗药物
目
录
日常生活管理
知行合一、经世致用
痛风简述
自知 强 行 不 合 息 一 、厚经德世载致物用
Tsinghua University of China
痛风(gout ):由于嘌呤代谢紊乱, 导致血尿酸水平增高, 和/或尿酸排泄减少而
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
编码PRPS基因的一级结构中的, 由于点突变导致编码的氨基酸残基被取代, 监管机制和变构 核苷酸的反馈抑制机制被破坏, 造成PRPS超活性。目前以发现七种突变类型。
人体组织内有三种PRPP合成酶: hPRS1, hPRS2 和hPRS3 hPRS1与hPRS2、3相比更具有组成性表
自知 强 行 不 合 息 一 、厚经德世载致物用
Tsinghua University of China
痛风形成机制简述:
嘌呤代谢紊乱导致尿酸生成增多 或/和
肾脏和肠道对尿酸的排泄量减少
尿酸盐晶体沉积于关节、 软 组织和肾脏等处形成痛风石
偏振光显微镜下双折光的针状尿酸盐结晶
血尿酸呈现超饱和状态 尿酸盐晶体析出
知行合一、经世致用
HGPRT活性降低:鸟嘌呤向鸟嘌呤核苷酸和次黄嘌呤核苷酸转变减少, 两种嘌呤不能
被再利用合成核苷酸或被清除而使终产物尿酸升高。
HGPRT蛋白分子:
1.呈现四聚体或二聚体结构,其单体由10个β-折叠股和6个ɑ-螺旋构成,核心区域含有一个平行 β-折叠(由5个β-折叠股构成)和4个ɑ-螺旋。 2.具有可塑性,人游离HGPRT的4个亚基互相折叠,且每个亚基均含有两个结构域在催化过程中, 4个亚基出现适当移动,致使酶结构发生显著改变,以便与底物结合和催化反应的进行。 3.该酶结构域不会发生相对位移,蛋白肽链第137~154位氨基酸残基始终作为嘌呤(鸟嘌呤或次 黄嘌呤)碱基和5′-磷酸基团的结合位点而发挥作用。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
痛风治疗药物
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
01 急性痛风的治疗药物
传统的急性痛风药物:秋水仙碱、非甾体类抗炎药、糖皮质激素或促肾上腺皮质激素
用于痛风治疗中的新的抗炎策略:
1.卡那单抗 (Canakinumab):一种单克隆抗体, 是白介素家族中一员, 是介导炎症反应的关键成分, 可中和IL-1β以抑制炎症。Schlesinger N等对Canakinumab的Ⅲ期临床试验。证实了其在急性痛风 中的疗效以及在降低尿酸疗法 (Uric acid lowering therapy, ULT) 期间的预防效果。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
HGPRT基因序列中存在突变高发位点,已经确认的HGPRT突变超过300种。
例: 1.Yamada等报导称, 他们在一个患有Lesch-Nyhan症候群的小孩身上发现了一种新突变D44Y, 这种突变 属于单核苷酸替换。Yamada等推测在D44Y突变患者患者体内, 正常大小的m RNA表达可能会降低, 由 此导致HPRT1酶活性缺损。 2.欧洲和日本患者中同时发现单个碱基缺失(548del T)和点突变(532+1G>C)导致剪切错误。 3.在沙特阿拉伯患者中发现13个不同的突变,它们会不同程度地升高尿酸的含量,最显著的是一名患者 HGPRT的第103位赖氨酸被甲硫氨酸替换,导致738μmol/L的高水平的血液尿酸浓度。
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Tsinghua University of China
日常生活管理
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
02 总结与致谢
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
少吃高嘌呤的食物,例如虾、 螃蟹、动物内脏等食物。
防止关节损伤、关节受凉
少饮酒,特别是啤酒
1) hPRS1 别构抑制调节异常,表现为蛋白对抑制剂ADP和GDP的 反馈抑制不敏感,对激活剂Pi亲和力增加,只需要很低的Pi浓度就可 以激活异常的hPRS1。 2) 过高的表观酶活性,分析发现病人体内的hPRS1浓度升高,而序 列分析正常,对ADP和GDP的反馈抑制的敏感度也是正常的,对效 应因子和Pi的反应以及与底物R-5-P的亲和力都正常的,其机理尚不 完全清楚。 3) 对底物之一的R-5-P的亲和力增加。
别嘌呤醇类似的时间依赖性作用机制。一些研究表明, 如果与别嘌呤醇共同给药, 在低剂量下只具有较低的
毒性, 但能提高治疗效果。此外, DHNB具有直接抗氧化能力, 可减少自由基和活性氧的产生。
2.托匹司他 (Topiroxostat):Topiroxostat是一种非嘌呤类似物选择性XOI, 最近在Ⅲ期临床试验
OH
N
N CH
N N 次黄嘌呤 H
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别嘌呤醇核苷酸
反馈
嘌呤核苷酸从头合成的酶
黄嘌呤氧化酶
嘌呤核苷酸合成↓
Tsinghua University of China
03 临床研究阶段的新药
1.3, 4-二羟基-5-硝基苯甲醛 (DHNB):DHNB是目前仍在研究的一种新的强效XOI, 其具有同
控制体重
参考文献:
1.痛风及其治疗和预防[N] 沈怡澄 茅建春上海中医药报 2018-05-18 003 2.痛风药物研究进展[J] 林佳俊 王进 任耀坤 周爱华 药学与临床研究 2019,27(03),216-220 3.高尿酸血症和痛风的遗传学研究进展[J] 郑敏 麻骏武遗传 2016,38(04),300-313 DOI:10.16288/j.yczz.15-38 4.人磷酸核糖焦磷酸合成酶(hPRS)致痛风病突变体及人黑色素瘤分化相关抗原5(MDA5)的结构和功能研 究[C]彭晓辉 中国科学技术大学 2009-05-19 5.次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶研究进展[J]岳丽杰 杨春兰 遗传2013(08),948-954 6.高尿酸血症尿酸合成异常机制及其中医药研究进展[J]朱明敏孙维峰 广州中医药大学学报2014(03),484-488 7.痛风现代流行病学及其发病机制研究进展[J]张红玲世界最新医学信息文摘 2017(71),79
尿酸盐沉积在组织关节处的疾病。
痛风的两个显著时期:
急性关节炎期及间歇期:
1.在午夜或清晨突然起病,关节剧痛,数小时内到达高峰 2.受累关节出现红、肿、热、痛和功能障碍 3.首次发作累及单一关节, 单侧第1跖趾关节最常见 4.发作呈自限性,多于2周内自行缓解,红肿消退后受累 关节处皮肤脱压
自知 强 行 不 合 息 一 、厚经德世载致物用
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Tsinghua University of China
嘌呤核苷酸合成与代谢回顾
自知自 强 行强 不 合不 息 一息 、厚厚经德德世载载致物物用
Tsinghua University of China
从头合成途径 (denovo synthesis pathway):是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单
达特性,在各组织细胞广泛分布,因此也是参 与PRPP合成最主要的PRS类型。而且目前以发 现的痛风病家族的PRS外显子突变均发生在 PRS1基因。因此 PRS1是研究PRS缺陷引起原 发性痛风的关键的PRS。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
1 hPmRS1
2 ATP
hPRS1的活性受各种嘌呤核苷酸的负反馈抑制,包
中显示, 对于200 mg别嘌呤醇的非劣效性。所有治疗组的疗效均高于临床试验中常见的疗效, 使用 Topiroxost治疗的患者, 有72.4%SUA水平低于6 mg·dL-1, 而别嘌呤醇组为73.3%。
3.聚乙二醇重组尿酸酶:聚乙二醇重组尿酸酶是一种重组的聚乙二醇化尿酸酶, 可降解尿酸, 能够
将血清尿酸代谢为尿囊素, 尿囊素是一种惰性的, 易于排泄的代谢物。
2.阿那白滞素 (Anakinra):一种重组IL-1β受体拮抗剂, 经美国FDA批准用于治疗类风湿性关节炎和 新生儿发病的多系统炎症性疾病。
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Tsinghua University of China
02 慢性痛风的治疗药物
别嘌呤醇
OH N
N
H C
N 别嘌呤醇 N HPRPP
枯草杆菌Bacillus Subtilis的PRS:
1.为六聚体,具有较高的对称性 2.每一个亚单位(Subunit)有两个结构域(Domain),活性 部位位于两个结构域之间,包括来自两个亚单位的残基 3.激活剂Pi和抑制剂ADP结合于相同的别构位点,别构 位点的氨基酸来自六聚体中的3个亚单位 4.活性位点和变构调控位点非常保守,且组成来源于不 同的亚基。
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Tsinghua University of China
hPRS1与HGPRT异常
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
PRS活性异常升高:
hPRS的活性异常升高而导致PRPP浓度升高,高浓度的PRPP导致过多的嘌呤核苷酸的产生,嘌呤核苷酸分解代谢 产生了过高的尿酸,尿酸浓度超过了肾的排泄能力,结果导致尿酸在软骨组织、关节等处积累,连锁反应导致了 痛风和少数的袖经左面的疾病。
Tsinghua University of China
痛风石及慢性关节炎期:
1.痛风石存在于关节周围以及鹰嘴、跟腱、 髌骨滑囊处沉积 2.痛风石的外观为大小不一的、 隆起的黄白 色赘物,表面菲薄,破溃后排出白色粉状或 糊状物 3.受累关节非对称性不规则肿胀、疼痛 4.关节内大量沉积的痛风石可造成关节骨质 破坏,导致患者出现关节畸形,尤其在手和 足,并可造成残疾
1.IMP的合成
IM P
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2、AMP和GMP的生成
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶 (adenine phosphoribosyl transferase, APRT)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (hypoxanthine- guanine phosphoribosyl transferase, HGPRT)
பைடு நூலகம்
方式二:人体内嘌呤核苷的重新利用生成嘌呤核苷酸。
3
括IMP、AMP、 GMP、ADP和GDP。
R-5-P
其中ADP是最强的抑制剂,真正起抑制作用的是 Mg -ADP复合物: Mg -ADP既可以与Mg-ATP复合 物竞争结合酶的活性位点,表现为竞争性抑制,也 可以结合在酶的别构位点,表现为非竞争性抑制。
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hPRS1异常主要表现:
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补救合成途径(salvage synthesis pathway)
方式一:利用体内现成的嘌呤碱或嘌呤核苷重新合成嘌呤核苷酸
鸟嘌呤 + PRPP HGPRT GMP + PPi 次黄嘌呤 + PRPP HGPRT IMP + PPi 腺嘌呤 + PRPP APRT AMP + PPi
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谢谢大家
THANKS FOR ALL
腺苷 腺苷激酶 AMP ATP ADP
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核苷酶
核苷酶
次黄苷
嘌呤核苷磷酸酶
黄嘌呤核苷酸
黄嘌呤核苷
次黄嘌呤 黄嘌呤
嘌呤核苷酸的分解代谢:
核苷酸在核苷酸酶作用下,水解为核 苷和磷酸。
在核苷磷酸化酶的作用下,核苷分解 为碱基和戊糖-1-磷酸
嘌呤代谢紊乱与痛风
汇报人: 2019 / 12 / 2
Contents .
痛风简述
嘌呤核苷酸合成与代谢回顾
hPRS1与HGPRT异常 痛风治疗药物
目
录
日常生活管理
知行合一、经世致用
痛风简述
自知 强 行 不 合 息 一 、厚经德世载致物用
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痛风(gout ):由于嘌呤代谢紊乱, 导致血尿酸水平增高, 和/或尿酸排泄减少而
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
编码PRPS基因的一级结构中的, 由于点突变导致编码的氨基酸残基被取代, 监管机制和变构 核苷酸的反馈抑制机制被破坏, 造成PRPS超活性。目前以发现七种突变类型。
人体组织内有三种PRPP合成酶: hPRS1, hPRS2 和hPRS3 hPRS1与hPRS2、3相比更具有组成性表
自知 强 行 不 合 息 一 、厚经德世载致物用
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痛风形成机制简述:
嘌呤代谢紊乱导致尿酸生成增多 或/和
肾脏和肠道对尿酸的排泄量减少
尿酸盐晶体沉积于关节、 软 组织和肾脏等处形成痛风石
偏振光显微镜下双折光的针状尿酸盐结晶
血尿酸呈现超饱和状态 尿酸盐晶体析出
知行合一、经世致用
HGPRT活性降低:鸟嘌呤向鸟嘌呤核苷酸和次黄嘌呤核苷酸转变减少, 两种嘌呤不能
被再利用合成核苷酸或被清除而使终产物尿酸升高。
HGPRT蛋白分子:
1.呈现四聚体或二聚体结构,其单体由10个β-折叠股和6个ɑ-螺旋构成,核心区域含有一个平行 β-折叠(由5个β-折叠股构成)和4个ɑ-螺旋。 2.具有可塑性,人游离HGPRT的4个亚基互相折叠,且每个亚基均含有两个结构域在催化过程中, 4个亚基出现适当移动,致使酶结构发生显著改变,以便与底物结合和催化反应的进行。 3.该酶结构域不会发生相对位移,蛋白肽链第137~154位氨基酸残基始终作为嘌呤(鸟嘌呤或次 黄嘌呤)碱基和5′-磷酸基团的结合位点而发挥作用。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
痛风治疗药物
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
01 急性痛风的治疗药物
传统的急性痛风药物:秋水仙碱、非甾体类抗炎药、糖皮质激素或促肾上腺皮质激素
用于痛风治疗中的新的抗炎策略:
1.卡那单抗 (Canakinumab):一种单克隆抗体, 是白介素家族中一员, 是介导炎症反应的关键成分, 可中和IL-1β以抑制炎症。Schlesinger N等对Canakinumab的Ⅲ期临床试验。证实了其在急性痛风 中的疗效以及在降低尿酸疗法 (Uric acid lowering therapy, ULT) 期间的预防效果。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
HGPRT基因序列中存在突变高发位点,已经确认的HGPRT突变超过300种。
例: 1.Yamada等报导称, 他们在一个患有Lesch-Nyhan症候群的小孩身上发现了一种新突变D44Y, 这种突变 属于单核苷酸替换。Yamada等推测在D44Y突变患者患者体内, 正常大小的m RNA表达可能会降低, 由 此导致HPRT1酶活性缺损。 2.欧洲和日本患者中同时发现单个碱基缺失(548del T)和点突变(532+1G>C)导致剪切错误。 3.在沙特阿拉伯患者中发现13个不同的突变,它们会不同程度地升高尿酸的含量,最显著的是一名患者 HGPRT的第103位赖氨酸被甲硫氨酸替换,导致738μmol/L的高水平的血液尿酸浓度。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
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日常生活管理
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02 总结与致谢
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
少吃高嘌呤的食物,例如虾、 螃蟹、动物内脏等食物。
防止关节损伤、关节受凉
少饮酒,特别是啤酒
1) hPRS1 别构抑制调节异常,表现为蛋白对抑制剂ADP和GDP的 反馈抑制不敏感,对激活剂Pi亲和力增加,只需要很低的Pi浓度就可 以激活异常的hPRS1。 2) 过高的表观酶活性,分析发现病人体内的hPRS1浓度升高,而序 列分析正常,对ADP和GDP的反馈抑制的敏感度也是正常的,对效 应因子和Pi的反应以及与底物R-5-P的亲和力都正常的,其机理尚不 完全清楚。 3) 对底物之一的R-5-P的亲和力增加。
别嘌呤醇类似的时间依赖性作用机制。一些研究表明, 如果与别嘌呤醇共同给药, 在低剂量下只具有较低的
毒性, 但能提高治疗效果。此外, DHNB具有直接抗氧化能力, 可减少自由基和活性氧的产生。
2.托匹司他 (Topiroxostat):Topiroxostat是一种非嘌呤类似物选择性XOI, 最近在Ⅲ期临床试验
OH
N
N CH
N N 次黄嘌呤 H
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
别嘌呤醇核苷酸
反馈
嘌呤核苷酸从头合成的酶
黄嘌呤氧化酶
嘌呤核苷酸合成↓
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03 临床研究阶段的新药
1.3, 4-二羟基-5-硝基苯甲醛 (DHNB):DHNB是目前仍在研究的一种新的强效XOI, 其具有同
控制体重
参考文献:
1.痛风及其治疗和预防[N] 沈怡澄 茅建春上海中医药报 2018-05-18 003 2.痛风药物研究进展[J] 林佳俊 王进 任耀坤 周爱华 药学与临床研究 2019,27(03),216-220 3.高尿酸血症和痛风的遗传学研究进展[J] 郑敏 麻骏武遗传 2016,38(04),300-313 DOI:10.16288/j.yczz.15-38 4.人磷酸核糖焦磷酸合成酶(hPRS)致痛风病突变体及人黑色素瘤分化相关抗原5(MDA5)的结构和功能研 究[C]彭晓辉 中国科学技术大学 2009-05-19 5.次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶研究进展[J]岳丽杰 杨春兰 遗传2013(08),948-954 6.高尿酸血症尿酸合成异常机制及其中医药研究进展[J]朱明敏孙维峰 广州中医药大学学报2014(03),484-488 7.痛风现代流行病学及其发病机制研究进展[J]张红玲世界最新医学信息文摘 2017(71),79
尿酸盐沉积在组织关节处的疾病。
痛风的两个显著时期:
急性关节炎期及间歇期:
1.在午夜或清晨突然起病,关节剧痛,数小时内到达高峰 2.受累关节出现红、肿、热、痛和功能障碍 3.首次发作累及单一关节, 单侧第1跖趾关节最常见 4.发作呈自限性,多于2周内自行缓解,红肿消退后受累 关节处皮肤脱压
自知 强 行 不 合 息 一 、厚经德世载致物用
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
Tsinghua University of China
嘌呤核苷酸合成与代谢回顾
自知自 强 行强 不 合不 息 一息 、厚厚经德德世载载致物物用
Tsinghua University of China
从头合成途径 (denovo synthesis pathway):是指利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单
达特性,在各组织细胞广泛分布,因此也是参 与PRPP合成最主要的PRS类型。而且目前以发 现的痛风病家族的PRS外显子突变均发生在 PRS1基因。因此 PRS1是研究PRS缺陷引起原 发性痛风的关键的PRS。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
1 hPmRS1
2 ATP
hPRS1的活性受各种嘌呤核苷酸的负反馈抑制,包
中显示, 对于200 mg别嘌呤醇的非劣效性。所有治疗组的疗效均高于临床试验中常见的疗效, 使用 Topiroxost治疗的患者, 有72.4%SUA水平低于6 mg·dL-1, 而别嘌呤醇组为73.3%。
3.聚乙二醇重组尿酸酶:聚乙二醇重组尿酸酶是一种重组的聚乙二醇化尿酸酶, 可降解尿酸, 能够
将血清尿酸代谢为尿囊素, 尿囊素是一种惰性的, 易于排泄的代谢物。
2.阿那白滞素 (Anakinra):一种重组IL-1β受体拮抗剂, 经美国FDA批准用于治疗类风湿性关节炎和 新生儿发病的多系统炎症性疾病。
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
Tsinghua University of China
02 慢性痛风的治疗药物
别嘌呤醇
OH N
N
H C
N 别嘌呤醇 N HPRPP
枯草杆菌Bacillus Subtilis的PRS:
1.为六聚体,具有较高的对称性 2.每一个亚单位(Subunit)有两个结构域(Domain),活性 部位位于两个结构域之间,包括来自两个亚单位的残基 3.激活剂Pi和抑制剂ADP结合于相同的别构位点,别构 位点的氨基酸来自六聚体中的3个亚单位 4.活性位点和变构调控位点非常保守,且组成来源于不 同的亚基。
自知自 强 行强 不 合不 息 一息 、厚厚经德德世载载致物物用
Tsinghua University of China
hPRS1与HGPRT异常
知自行强合不一息、 厚经 德世 载致 物用
PRS活性异常升高:
hPRS的活性异常升高而导致PRPP浓度升高,高浓度的PRPP导致过多的嘌呤核苷酸的产生,嘌呤核苷酸分解代谢 产生了过高的尿酸,尿酸浓度超过了肾的排泄能力,结果导致尿酸在软骨组织、关节等处积累,连锁反应导致了 痛风和少数的袖经左面的疾病。
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痛风石及慢性关节炎期:
1.痛风石存在于关节周围以及鹰嘴、跟腱、 髌骨滑囊处沉积 2.痛风石的外观为大小不一的、 隆起的黄白 色赘物,表面菲薄,破溃后排出白色粉状或 糊状物 3.受累关节非对称性不规则肿胀、疼痛 4.关节内大量沉积的痛风石可造成关节骨质 破坏,导致患者出现关节畸形,尤其在手和 足,并可造成残疾