FBP1通过激活PI3K/AKT/CREB通路促进ABCG2介导的尿酸排泄机制研究

《Scientific Reports》：FBP1 promotes ABCG2-mediated uric acid excretion through activation of the PI3K/AKT/CREB signaling pathway

本研究针对FBP1缺乏症患者中高尿酸血症的病理机制不明这一关键问题，系统探讨了果糖-1,6-二磷酸酶（FBP1）在尿酸稳态调控中的作用。研究人员通过构建肾脏（HK-2）、肠道（LoVo/Caco-2）和肝脏（HepG2）细胞模型，发现FBP1缺失通过PI3K/AKT/CREB信号轴下调ABCG2表达，导致尿酸排泄障碍，而肝脏中尿酸合成同时受损。该研究首次阐明FBP1缺乏引起高尿酸血症的双重机制，为代谢性疾病的治疗提供新靶点。

　　

在代谢性疾病研究领域，高尿酸血症已成为继"三高"之后备受关注的"第四高"。这种以血清尿酸（SUA）水平异常升高为特征的代谢紊乱，与痛风、慢性肾病、肥胖和胰岛素抵抗等多种疾病密切相关。然而，在一种罕见的遗传性代谢疾病——果糖-1,6-二磷酸酶（FBPase）缺乏症（OMIM#229700）中，高尿酸血症作为其典型临床表现之一，其具体的发病机制长期以来悬而未决。

早期临床观察发现，FBPase缺乏症患者血液中尿酸水平异常升高，而尿液中尿酸却低于正常水平，研究者推测这可能与肾脏尿酸排泄减少有关。然而，这一现象背后的分子机制始终未能明确。更令人困惑的是，尿酸代谢涉及多个器官的协同调控：肝脏作为主要的尿酸合成场所，肾脏负责约70%的尿酸排泄，肠道则承担剩余30%的排泄任务。这种复杂的多器官调控网络使得FBP1缺乏导致高尿酸血症的机制研究变得更加复杂。

为了系统解析FBP1在尿酸稳态调控中的具体作用，由白秋芳、王晨马等研究人员组成的团队在《Scientific Reports》上发表了他们的最新研究成果。该研究通过构建多种细胞模型，深入探讨了FBP1在不同组织中调控尿酸代谢的分子机制。

研究采用的主要技术方法包括：利用慢病毒介导的shRNA技术在HK-2、LoVo、Caco-2和HepG2细胞中建立FBP1稳定敲低模型；通过蛋白质印迹法（Western blotting）和实时定量PCR（qPCR）分析基因表达；使用免疫荧光技术检测蛋白定位与表达；采用尿酸检测试剂盒测定细胞上清液中尿酸含量；通过PI3K特异性激动剂740 Y-P进行信号通路验证。

shRNA介导的FBP1敲低显著下调HK-2细胞中ABCG2的表达

研究人员首先在肾小管上皮细胞HK-2中敲低FBP1基因，发现在高葡萄糖（25 mM）条件下，FBP1敲低显著降低了ABCG2在mRNA和蛋白水平的表达，而其他主要尿酸转运体（URAT1、GLUT9、OAT1和OAT3）的表达未受影响。在尿酸刺激条件下，ABCG2表达同样被下调。在低葡萄糖（5 mM）条件下，FBP1敲低也一致性地降低了ABCG2表达，且仅在转录水平轻微影响URAT1和GLUT9，而不影响其蛋白表达。

HK-2细胞中FBP1过表达显著增加ABCG2丰度

为验证FBP1对ABCG2的正向调控作用，研究人员在HK-2细胞中过表达FBP1。结果显示，与空载体转染组相比，FBP1过表达组ABCG2在mRNA和蛋白水平均显著增加，而其他尿酸转运体保持不变。免疫荧光分析进一步证实了ABCG2表达的上调。

FBP1敲低通过PI3K/AKT/CREB通路抑制HK-2细胞中ABCG2表达

机制研究表明，FBP1敲低降低了PI3K、AKT和CREB的磷酸化水平。使用PI3K特异性激动剂740 Y-P（10μM，24小时）处理可逆转FBP1缺失引起的ABCG2下调，并显著提高p-PI3K、p-AKT和p-CREB水平，证实FBP1通过PI3K/AKT/CREB信号轴调控ABCG2表达。

LoVo和Caco-2细胞中FBP1缺失降低ABCG2表达

鉴于肠道负责30%的尿酸排泄，研究团队在肠上皮细胞LoVo和Caco-2中敲低FBP1。发现在尿酸刺激下，无论是高葡萄糖还是低葡萄糖条件，FBP1敲低均显著降低ABCG2蛋白水平，表明肠道FBP1缺乏通过损害ABCG2介导的尿酸排泄参与高尿酸血症的发生。

HepG2细胞中FBP1缺失导致尿酸产生减少

在肝脏HepG2细胞中，FBP1敲低虽然上调了黄嘌呤氧化酶（XO）蛋白表达，但尿酸含量却显著降低（shFBP1-1和shFBP1-2组分别下降69%和79%），而嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）水平不变。这表明FBP1缺失损害了肝细胞的尿酸合成能力，可能与尿酸代谢中间产物减少有关。

本研究系统阐明了FBP1在尿酸代谢平衡中的核心作用：在肾脏和肠道中，FBP1通过激活PI3K/AKT/CREB信号通路上调ABCG2表达，促进尿酸排泄；而在肝脏中，FBP1为尿酸合成提供必要的代谢前体。FBP1缺乏导致ABCG2介导的尿酸排泄功能受损，同时肝脏尿酸合成能力下降，但排泄障碍占主导地位，最终导致高尿酸血症。

该研究不仅揭示了FBP1缺乏症患者高尿酸血症的分子机制，更重要的是阐明了FBP1作为代谢酶在尿酸转运调控中的非经典功能，为理解代谢酶的多效性提供了新视角。研究成果对高尿酸血症及相关代谢性疾病的预防和临床治疗具有重要的理论指导意义。