SLC2A9基因遗传变异在尿酸结石形成过程中的作用及机制研究

The role of genetic mutation is one of the innegligible factors in the formation of uric acid calculi. Recent studies have found that SLC2A9 which encoding the voltage-driven urate transporter 1 (URATv1) played a pivotal role in the formation of uric acid calculi. And our previous studies basing on exon sequencing in Chinese showed that the rs2280205 single nucleotide polymorphism (SNP) in SLC2A9 had relationship with the onset of uric acid calculi. However, the detailed function and molecular mechanism of this SNP in the formation of uric acid calculi is still unknown. In the present study, we plan to investigate the roles of the rs2280205 in the transportation of uric acid and the underlying molecular mechanism. For this aim, we established stable renal epithelial cell lines in which the wild-type and rs2280205 mutant SLC2A9 gene were over-expressed using lentivirus transfection system. Furthermore, we will determine the in vivo function and mechanism of the rs2280205 in the renal uric acid metabolism and uric acid calculi formation through transfecting lentivirus to the living rat. This study can provide direct evidences for the clinical uric acid calculi screening and necessary prevention in susceptible patients.

遗传因素是尿酸结石形成过程中不可忽略的影响因素之一，近年的研究发现编码尿酸转运体URATv1蛋白的SLC2A9基因在尿酸结石形成过程中发挥着重要作用，而我们前期在对尿酸结石人群SLC2A9基因的外显子测序的结果中首次发现：尿酸结石病人中的SLC2A9基因位点rs2280205遗传变异与尿酸结石发生密切相关，但该位点的遗传变异在尿酸结石形成过程中的作用及机制尚不明确。本项目拟通过慢病毒转染系统，建立稳定过表达人类野生型和rs2280205位点突变型SLC2A9基因重组质粒的肾小管上皮细胞株，研究SLC2A9基因遗传变异对细胞尿酸转运能力的影响和分子作用机制；同时通过活体转染在大鼠体内观察人类SLC2A9基因遗传变异对大鼠肾脏尿酸代谢和尿酸结石形成的影响，探明SLC2A9基因遗传变异在尿酸结石形成过程中的作用及其可能机制，为临床筛查尿酸结石易感人群和尿酸结石的防治提供新的实验依据 。

遗传因素是尿酸结石形成的重要影响因素之一,课题组前期研究发现SLC2A9 基因位点rs2280205 的遗传变异与尿酸结石发生密切相关，但该位点的遗传变异在尿酸结石形成过程中的作用及机制尚不清楚，因此本项目在研究初期检测了SLC2A9 基因及其rs2280205 位点突变对大鼠肾脏NRK细胞尿酸转运能力和URATv1 蛋白亚细胞定位的影响，但在拓展研究中发现ABCG2基因及其rs2231142位点遗传变异相比SLC2A9更有研究价值和意义，因此在后续的执行过程中将项目研究计划调整为研究ABCG2基因及其遗传变异对尿酸结石形成的影响及其分子机制。项目研究发现ABCG2的SNP位点rs2231142在尿酸结石人群中的突变频率明显高于正常人群 (p＜0.0001)，沉默ABCG2的表达或者rs2231142位点突变均可以明显降低人肾小管上皮HK-2细胞和肠道caco-2细胞的尿酸转运能力，且该作用与STATE5等信号通路的活化异常有关。我们利用CRISPR/Cas9技术成功构建了ABCG2基因敲除和Q140K突变的SD大鼠，进一步在体内观察了ABCG2基因敲除对大鼠尿酸代谢和尿酸结石形成的影响，发现与野生型大鼠相比，ABCG2基因敲除大鼠的肾脏尿酸盐结晶的数量明显增多，初步证实ABCG2可能在大鼠肾脏尿酸结石的形成过程中具有重要的调控作用，但其rs2231142位点遗传变异对大鼠肾脏尿酸结石形成的调控作用仍在继续进行。综上所述，项目研究首次证实ABCG2基因及其rs2231142位点遗传变异参与了尿酸结石形成的调控，并且初步揭示了ABCG2基因及其rs2231142位点突变通过影响肠道、肾脏的尿酸转运以及STATE5等信号通路活化而参与尿酸结石形成的分子调控机制，从而为临床筛查尿酸结石易感人群和尿酸结石的防治提供了新的实验依据。