高尿酸血症动物模型的建立之化学诱导模型

相比利用基因工程技术获得具有遗传修饰的动物模型，化学诱导方法操作更为简便，药物易于获得，故目前研究大多采用此法。

根据尿酸的代谢途径，可以使用药物增加尿酸来源和（或） 减少去路来造模。（1）增加来源，即通过补充尿酸或其前体、改变饮食等方法增加尿酸的生成；（2）减少尿酸的去路包括抑制UOX从而抑制尿酸转化为溶解度更大的尿囊素，以及抑制尿酸转运体而减少尿酸排泄。

增加尿酸的来源

有2种方法用来增加尿酸的来源：

一、直接补充尿酸前体物质、腺嘌呤或直接补充尿酸。

在体内，尿酸的代谢过程大致为腺嘌呤核糖核苷酸（AMP-腺苷-肌苷-次黄嘌呤-黄嘌呤-尿酸）， 增加尿酸或其前体物质均可引起体内血尿酸水平升高。

腺嘌呤在腺嘌呤磷酸核糖转移酶的作用下转变 成 AMP；同时腺嘌呤被大量摄入后会被 XO 氧化为 2，8-二羟基腺嘌呤（2，8-dihydroxyadenine，DHOA）， DHOA 极难溶于水，其含量增多会沉积在肾小管导致肾脏损伤。近年来研究证实，腺嘌呤也能够诱导小鼠高尿酸血症，连续28d给予小鼠75mg/ kg的腺嘌呤 ，造模小鼠血清尿酸水平升高到（737. 22±98. 65）µmol/L，是对照小鼠血清尿酸水平［（307. 00±56. 61）µmol/L］的 2. 4 倍，模型组血清肌 酐（serum creatinine，SCr）和血尿素氮（blood urea ni⁃ trogen，BUN）的浓度分别是（169. 08±6. 61）µmol/L 和（42. 11±4. 05）mmol/L，而对照组分别是（74. 83± 3. 53）µmol/L和（24. 85±1. 17）mmol/L；同时，腺嘌呤显著增强了肝脏腺苷脱氨酶（adenosine deaminase， ADA）和 XO的活性，并且增加 URAT1的表达而促进 尿酸的重吸收。以往，腺嘌呤经常被用于建立慢性肾功能衰竭模型，但根据近年的研究成果，腺嘌呤也可以用于建立高尿酸伴随的慢性肾功能衰竭模型。

次黄嘌呤是尿酸生成的直接前体物质，单次腹腔注射给予小鼠次黄嘌呤 250 mg/kg，1 h 后血清尿酸水平升高，但在 3 和 6 h 后血清尿酸水平即恢复至正常值甚至低于对照组，腹腔注射次黄嘌呤 500 和1000 mg/kg 后，1、3 和 5 h 时小鼠血尿酸水平显著高于对照组和 250 mg/kg 组。给予小鼠 腹腔注射 630 mg/kg 的次黄嘌呤，0. 5 h 后血尿酸水平达到高峰［（623. 76±49. 96）µmol/L］，4 h后降低一半，在注射后 8 h仍处于较高的水平，约为 300 µmol/ L，对照组小鼠血尿酸水平为 196 µmol/L。

这类模型因 UOX 的存在，常表现为尿酸一过性升高，难以达到长期、稳定的要求。

二、促进尿酸生成增多

通常通过饮食的改变诱导动物血清尿酸浓度升高，特别是在与高尿酸血症相关的其他合并症的情况下。

酵母（yeast）在体内水解可以产生大量嘌呤碱和嘧啶碱，引起嘌呤代谢紊乱，XO活性随之增加，从而促进尿酸的产生。

饮食中补充高果糖也可用于造模。在糖尿病情况下，高葡萄糖条件刺激肾小管上皮细胞上的钠-葡萄糖共转运体 2（sodium-glucose cotransporter 2，SGLT2）表达上调，从而使得肾小管对葡萄糖的重吸收增加。 大量的葡萄糖进入细胞内，超出正常代谢所需，于是多余的葡萄糖通过多元醇途径进行代谢，产生果糖， 随后果糖的代谢引起尿酸水平的升高。流行病学调查也显示饮食中富含果糖的含糖饮料会提高血清尿酸的水平。果糖代谢途径的关键酶是果糖激酶， 该酶无负反馈抑制，因此进入细胞的果糖会很快磷酸化，导致细胞内ATP耗竭，AMP增多。ATP耗竭可以活化嘌呤代谢酶，而 AMP 是尿酸生成的上游，因此果糖的补充最后使尿酸水平升高。同时，高果糖摄入对肾脏尿酸排泄也有影响，可能与上调肾脏 Glut9蛋白水平、增加肾脏对尿酸的重吸收有关。

为了探究长期高果糖饮水对血清尿酸水平的影响， 李丽玉等用10%果糖喂养大鼠58d后，模型组血清尿酸水平升高，肾小球数目减少、毛细血管壁增厚、囊腔变窄。用 10%果糖诱导了 4 周的高尿酸血症模型，在模型组中除了血清尿酸水平升高外，还观察到了肾小球增生肥大、炎症细胞浸润和足细胞损伤。

由 10% 果糖诱导的模型表现为高尿酸血症、 高血压和胰岛素抵抗，甚至代谢综合征，因此这种模型不适合用于研究单纯的高尿酸血症，而适用于研究高尿酸血症伴随代谢综合征的复杂疾病。

高脂饮食对小鼠血清尿酸浓度的影响也已经在一些研究中得到证实。在一项研究中，给雄性 Nlrp3 （NOD-，LRR- and pyrin domain-containing protein 3） 基因敲除小鼠和野生型小鼠饲喂 16 周对照饮食 （11%能量来源于脂肪）、西方饮食（43%的能量来源 于脂肪，0. 15% 来自胆固醇）或 15%果糖水溶液。 Nlrp3缺陷会破坏NLRP3炎症小体的形成，从而阻止生物活性 IL-1β 的产生。野生型小鼠血浆尿酸浓度 从对照饮食的 0. 7 mg/dL 增加到果糖饮食的 1. 7 mg/ dL和西方饮食的2. 0 mg/dL，并且西方饮食可诱导小鼠肾脏炎症和纤维化，而在Nlrp3敲除小鼠中这些作用几乎完全减弱，提示 NLRP3 炎症小体在饮食诱导的高尿酸血症和肾病中起着重要作用。

在一项关于高尿酸血症和非酒精性脂肪性肝病之间关系的研究中，在小鼠中补充高脂饮食 8 周以诱导非酒精性脂肪性肝病，可在mRNA和蛋白水平上调肝脏XO的表达；在不改变UOX 表达和活性的情况下，血清尿酸浓度从119. 0µmol/L 增加到178. 5 µmol/L。

在其他用蛋氨酸、胆碱联合缺乏饮食（MCD）诱导的非酒精性脂肪性肝病模型中，也观察到了相似的现象。

因此，通过饮食诱导模型可用于研究高尿酸血症与其他代谢疾病之间的联系与机制

减少尿酸的去路

可以通过抑制尿酸进一步降解以及抑制尿酸的排泄从而减少尿酸的去路，达到升高血尿酸的目的。

动物体内的 UOX 是建立高尿酸血症模型的主要障碍，因此不论是在基因修饰模型还是药物诱导模型中，对 UOX 的抑制都是造模的关键。

氧嗪酸（oxonic acid）是抑制UOX造模的常用药物，属于三氮杂苯类化合物，其结构与尿酸 的嘌呤环相似，可竞争性抑制 UOX 的活性，短时间内使尿酸水平升高，多用其钾盐（氧嗪酸钾）。

具体给药方式主要包括饲喂、饮水、灌胃和腹腔注射。饲喂法由于个体间食量不均，难以掌握给药剂量且浪费较多。腹腔注射法因氧嗪酸钾不溶于水，其混悬液难以注射， 且慢性模型的建立需要每日进行给药造模，长期的腹腔注射很容易引起不良反应，例如腹腔积水和腹膜硬化。而灌胃法刺激性相对较轻，动物接受程度更好，适用于建立长期模型。

用2%氧嗪酸饲喂大鼠7 周，可诱导轻度高尿酸血症，血清尿酸增加 1. 5~2 倍，而BUN水平无明显变化，光镜检查显示肾组织结构正常，并且没有尿酸结晶沉积，免疫组化染色显示存在早期的间质纤维化。这些结果表明用 2% 的氧嗪酸诱导高尿酸血症对肾脏的影响较小，适用于研究高尿酸血症和高血压之间的关系。连续 7 d 氧嗪酸钾（250 mg/kg）灌胃给药可使小鼠血清尿酸浓度 升高1. 5~2. 1倍，伴随高尿酸血症性肾病。用氧嗪酸钾诱导高尿酸血症动物模型，具有灵敏、简便、 重复性好等特点，在高尿酸血症研究中应用普遍，特别在药物筛选方面是较为理想的模型。然而由于不同研究中，抑制剂剂量、造模时间、给药方法和测量血清尿酸水平等操作的差异，使得比较不同模型结果变得困难。

值得注意的是，氧嗪酸只能抑制部分 UOX 的活性，尿酸水平升高程度不高，因此通常采用长期给药或联用其他药物来建立持续稳定的高尿酸血症模型；此外，氧嗪酸钾除了 抑制 UOX 外，还可以抑制其他某些酶，如乳清酸磷酸核糖转移酶等，因此可能对研究存在潜在干扰。

尿酸排泄不足是大多数高尿酸血症患者发病的主要病因，抑制介导尿酸分泌的转运体可使血尿酸升高。抗结核药物乙胺丁醇可竞争性抑制近端小管中的尿酸分泌引起血清尿酸升高。

灌胃给予大鼠乙胺丁醇 250 mg·kg−1·d−1，联合皮下注射氧嗪酸钾 200 mg·kg−1·d−1，连续 6 周后，模型组血清尿酸和 SCr 水平显著升高，尿尿酸、24 h 尿酸排泄量、尿酸清除率、尿酸排泄分数等肾脏排泄尿酸水平指标均显著降低。由乙胺丁醇加氧嗪酸钾诱导的高尿酸血症模型的发病机制与人类高尿酸血症是最为类似的， 但是乙胺丁醇的肝、肾毒性限制了该模型的使用。

值得一提的是，大量摄入腺嘌呤也会造成肾功能受损，继而影响尿酸的排泄从而使血清尿酸水平上升。

联合造模法

目前相对成熟、广泛应用的动物模型多为几种不同造模药物的联用，起到升高尿酸的协同作用，常见的是二联组合，即将尿酸前体、 UOX抑制剂或尿酸排泄抑制剂进行联用。联合造模具有迅速增加血清尿酸水平、延长维持时间和减少肾 脏损害的优点。

（1）次黄嘌呤联用氧嗪酸钾。用 250 mg/kg氧嗪酸钾皮下注射与 150 mg/kg次黄嘌呤腹腔 注射联用，连续7 d每天给药，造模小鼠血清尿酸水平 （135 µmol/L）是对照组（45 µmol/L）的 3 倍。若单次给药250 mg/kg氧嗪酸钾和400 mg/kg次黄嘌呤，则可构建急性高尿酸血症小鼠模型，血清尿酸浓度高达约 1 200 µmol/L。次黄嘌呤联用氧嗪酸钾的造模方法具有尿酸水平高、持续时间长的优点，可用于长期高尿酸血症的研究。

（2）腺嘌呤联用氧 嗪酸钾或乙胺丁醇。腺嘌呤（100 mg/kg）和氧嗪酸钾 （1 500 mg/kg）联用，每天灌胃给药连续 4 周，能够建 立高尿酸血症性肾病大鼠模型。模型大鼠血清尿酸水平在第7天显著升高，在第21天达到峰值，是初始的3. 2倍；SCr和BUN水平也显著升高，并可以观 察到严重的肾间质纤维化和肾小球硬化。腺嘌呤和氧嗪酸钾灌胃给药是建立高尿酸血症模型的有效方法，但由于腺嘌呤的肾脏毒性，应谨慎使用。腺嘌 呤（150 mg/kg）和乙胺丁醇（250 mg/kg）联用也可以用 于建立高尿酸血症性肾病模型，每天灌胃给药连续 14 d后，模型组小鼠血清尿酸水平、SCr、BUN指标均 显著升高，并可观察到肾组织中炎性细胞浸润、尿酸盐晶体沉积、肾小管上皮细胞肿胀。因腺嘌呤和乙 胺丁醇均具有肾毒性，可能对实验结果造成影响，采用这两种药物联用作为诱导动物模型的方法应用较少。

有研究比较了 3种建立高尿酸血症大鼠模型的方法，包括 I 组（腺嘌呤 100 mg/kg 和氧嗪酸钾 1500 mg/kg）、II 组（腺嘌呤 150 mg/kg 和氧嗪酸钾 600 mg/ kg）和 III 组（腺嘌呤 100 mg/kg 和乙胺丁醇 250 mg/ kg），各组均每天给药，连续4周。结果显示所有组的尿酸水平均呈上升趋势，最明显的是 I组；肾脏损 害程度从高到低依次为 III组、II组和 I组。与 I组相 比，II组更严重的肾脏损害表明 100 mg/kg 的腺嘌呤 是建立高尿酸血症模型的安全有效剂量。III组肾脏 病理损伤最严重提示腺嘌呤和乙胺丁醇具有肾毒性。

（3）尿酸与氧嗪酸混合饲喂。用 2% 氧嗪酸（25 mL/kg，灌胃）及添加 0. 1 mmol/L 尿酸的饮用水饲喂大鼠，2周后模型组大鼠血清尿酸水平达到对照组的 3~6. 6 倍，并在 4 周的观察期内维持高水平；高尿酸血症大鼠体内血清尿酸水平升高后，收缩压、SCr 和 BUN显著升高，肾小球和肾小管间质发生纤维化。 这些现象提示该方法建立了长期稳定的高尿酸血症动物模型，且适用于研究高尿酸血症引起的高血压和肾脏损伤。

5% 氧嗪酸联合 2. 5% 尿酸饲喂 10 d， 以及 2% 氧嗪酸和添加 6 mg/dL 尿酸的饮用水饲喂 6 周，都有相似的结果。

而在饲喂 2% 氧嗪酸和 1. 5% 尿酸 35 d 的大鼠中还出现了尿酸晶体的沉 积。尿酸晶体沉积在肾小管和间质中，可引起细胞内溶酶体破裂和线粒体活性氧产生、释放，导致肾 脏炎症损伤。尿酸晶体在动物模型肾脏中的沉积与人类尿酸性肾病类似，因此尿酸性肾病研究的动物模型多采用此法。

（4）氧嗪酸钾联用酵母。用含酵母多糖（60 g/kg）的饲料饲喂小鼠，联合 250 mg/kg氧嗪酸钾每日腹腔注射，在第 3 天观察到血清尿酸升 高，21 d。后肾脏病理切片表现出肾小管萎缩和间质炎症。

酵母（15 g/kg）灌胃和氧嗪酸钾（600 mg/kg） 腹腔注射诱导大鼠高尿酸血症模型，连续造模14 d， 模型组血清XO活性升高，血清尿酸水平达到对照组 的 4 倍，尿 β2-微球蛋白（反映肾小管损伤的指标）水平也显著升高，但 SCr 和 BUN 增加不显著。

每天酵母提取物（15 g/kg）灌胃 2 次和每周腹腔注射 1 次 氧嗪酸钾（250 mg/kg），造模持续 6周，模型大鼠血清尿酸水平显著提高，肾脏形态明显变化，包括尿酸盐晶体沉积、炎性细胞浸润和肾小管间质纤维化。

氧嗪酸钾和酵母诱导模型的发病机制与高嘌呤饮食诱导的高尿酸血症相似，这种造模方法可以用来探 究高尿酸血症治疗药物的效果以及人类高尿酸血症 的发病机制。

参考文献：

高尿酸血症模型的建立及降尿酸药物的研究进展 (7780 downloads ) 高尿酸血症动物模型的研究进展 (7836 downloads )