丁鹏中，朱荣秀

1山东大学基础医学院，济南 250102

2山东大学化学与化工学院，济南 250100

访谈时间：2022年7月9日

采访地点：《走进化学》节目演播室

访谈嘉宾：嘌呤家族成员

访谈嘉宾简介：嘌呤是一种重要的芳香杂环化合物，分为内源性和外源性。内源性嘌呤是机体代谢的产物，而外源性嘌呤来源于食物。嘌呤家族是人体生命活动不可缺少的成分，它可以供应能量、调节代谢活动及组成辅酶NAD+和NADP+。嘌呤在体内代谢分解，会产生一种叫做尿酸的物质。正常情况下，体内尿酸的生成和排泄保持平衡，尿酸过高会引起痛风。因此近些年来，嘌呤家族一度成为舆论的焦点。许多痛风患者认为嘌呤是他们痛苦的根源，控诉嘌呤成员在他们体内“为非作歹”，要求嘌呤家族“远离他们的身体”。为此，我们特别邀请嘌呤家族的成员参加本次访谈，希望大家能够对嘌呤家族和痛风有更全面的认识。

1 嘌呤家族的自我介绍

主持人：嘌呤家族的各位朋友们，你们好！很高兴能够邀请你们来到我们的演播室作客。首先，请嘌呤兄先来自我介绍一下吧！

嘌呤：大家好，我叫嘌呤。我的父亲是嘧啶，母亲是咪唑。我的父亲有一个六中心六电子的共轭π键，而我母亲却是一个五中心六电子的共轭体系，他们两个结合产生了我。我母亲身上的两个氮原子，编号分别是7和9。如果7号氮原子上有氢原子，我就被称为7H-嘌呤，9号氮上有氢原子就被称为9H-嘌呤。腺嘌呤、鸟嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤和我[1](图1)，共同构成了嘌呤家族。

图1 嘌呤家族成员[1]

主持人：感谢嘌呤兄的介绍！再次欢迎你们的到来！嘌呤家族的朋友们，我想大家都非常好奇，你们平时都待在什么地方呢？

腺嘌呤：其实，我们就住在人体内！我和鸟嘌呤是组成脱氧核苷酸与核糖核苷酸的重要成分。脱氧核苷酸相互连接，形成人体内的遗传物质DNA，人体的遗传信息就存在于我们含氮碱基的不同排列组合中。核糖核苷酸相互连接形成RNA，发挥着转录、翻译、调控、催化等多种功能。

鸟嘌呤：没错！可以说，没有我们嘌呤家族，就没有人类的生命和生命的延续。

主持人：原来如此！黄嘌呤和次黄嘌呤两位老弟，你们也参与DNA和/或RNA的构成吗？

黄嘌呤：哈哈，你可猜错了，我们很少存在于核酸中，也不参与DNA和RNA的构成。但是我们和腺嘌呤、鸟嘌呤有着密切的关系。我是鸟嘌呤的代谢产物。我广泛存在于动植物体内，经常出现在动物的内脏、血液和尿液当中，在肝脏和肾脏中分布最为集中。

次黄嘌呤：我是腺嘌呤的代谢产物，经常与黄嘌呤住在一起。在一定条件下，我会转化成黄嘌呤参与进一步的代谢过程呢！

主持人：嘌呤兄，你住在哪里？你是嘌呤家族的大哥，应该有很多住处吧？

嘌呤：哎，说来我也是很惭愧！虽然我是嘌呤家族中结构最简单的成员，但是我通常是在实验室被合成出来的。我是一种无色针状晶体，在216 °C (熔点)的时候才会出汗。我易溶于水，在水中我可以有“两幅面孔”，就是7H-嘌呤和9H-嘌呤，二者可以通过氢原子在咪唑环上两个氮原子之间的转移实现相互转化。但是在人体内我就收敛了许多，主要是以9H-嘌呤的形式存在。

2 嘌呤家族的生理功能

主持人：看来你们分布的范围非常广！腺嘌呤刚刚说道“没有你们就没有生命和生命的延续”，你们真的有这么重要吗？你们家族在人体内都充当什么角色呢？

腺嘌呤：嘌呤家族在人体中的作用非常大！我们有很强的生物活性。在人体内，我们可以发挥很多的功能。首先，我们是构成核酸的主要成分。核酸在生物的生长、繁殖、遗传、变异和转化等生命现象中起着决定性的作用，分为脱氧核糖核酸和核糖核酸，也就是前面提到的DNA和RNA。核酸由核苷酸聚合而成，而核苷酸是由戊糖(核糖和脱氧核糖)、磷酸和含氮碱基构成。含氮碱基有5种，其中的两种就是我们嘌呤家族的成员——鸟嘌呤和我。我们9号氮上的H与戊糖1号碳上的羟基脱去一分子水形成鸟苷和腺苷。鸟苷和腺苷与磷酸结合形成核苷酸。除此之外，我们还参与三磷酸腺苷(ATP)和三磷酸鸟苷(GTP)的构成。图2为腺苷(图2a)和ATP(图2b)的形成过程，其中ATP是人体生命活动的直接能量来源。

图2 (a) 腺苷的形成过程；(b) ATP的形成过程

鸟嘌呤：不仅如此！我们还参与构成了某些辅酶！

主持人：可以跟我们解释一下什么是辅酶吗？

鸟嘌呤：当然可以。简单来说，辅酶就是一些有机小分子，如NAD+和NADP+(图3)。它可以与酶结合，参与酶促反应。在酶促反应过程中，辅酶发挥了传递氢、电子或一些基团的功能，在人体的糖、脂肪和蛋白质等重要物质代谢中起关键作用。NAD＋是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的氧化型，简称为辅酶I。辅酶I是体内很多脱氢酶的辅酶，它也能够转递电子，是三羧酸循环和呼吸链中的重要辅酶。

图3 辅酶NAD+和NADP+的结构

你可能会问，我们嘌呤家族在辅酶中发挥什么作用？事实上，我们并不直接参与酶促反应。但是我们可以参与识别特定的酶蛋白，因此我们可以引导辅酶和酶“相遇”。也就是说，酶和辅酶的成功结合，我们功不可没！

由此可见，我们嘌呤家族是生命活动所必需的，对人体的健康及生命活动有十分重要的作用！

3 痛风的发生机制

主持人：你们竟然这么重要！真是了不起！可是据我所知，近些年来，人们却把你们看成人体内的“坏分子”，说你们是痛风的罪魁祸首。对此你们怎么解释？

鸟嘌呤：唉！其实大家这么说也不无道理。但是责任不全在我们呀！主持人，你知道一种叫尿酸的物质吗？它才是痛风的元凶！

主持人：尿酸又是一种什么东西？

鸟嘌呤：尿酸也叫三氧基嘌呤，它不易溶于水，也难溶于醚和乙醇，但是尿酸盐在水中的溶解度却比较高。尿酸呈弱酸性，其pH为5.75。在pH 7.35-7.45的正常生理条件下，尿酸在血液中几乎都是以尿酸盐的形式存在，且主要为尿酸钠盐[2]。

主持人：奇怪，尿酸的结构里看起来没有羧基，也没有酚羟基，怎么会显弱酸性？

腺嘌呤：这是因为尿酸存在酮式和烯醇式两种互变异构体，二者之间可以相互转化(图4)。烯醇式结构中含有嘧啶环，环上的羟基与酚羟基的性质类似，具有弱酸性。

图4 (a) 尿酸结构式；(b) 尿酸酮式与烯醇式的互变异构

主持人：原来是这样！那么尿酸和痛风有什么关系？为什么说它是痛风的元凶？

鸟嘌呤：尿酸和痛风关系可大着呢！痛风是尿酸的合成增加或排出减少所引起的一组综合征，其临床特点为关节炎、痛风石、泌尿系统结石及痛风性肾病。你可能不知道，尿酸盐在血液中的溶解度是有一定限度的。当浓度大于420 μmol·L-1的时候，尿酸在血液中就没有足够的生活空间了(过饱和状态)。这个时候尿酸盐就会从血液中析出，去寻找更好的住所。析出的尿酸盐随血液到达全身各处，最终，他们找到了一个适合安家的地方——关节腔。因尿酸盐长期处于过饱和状态，而且关节处毛细血管迂回曲折，血流缓慢，易形成涡流，尿酸盐容易沉积。此外，关节中组织液pH较低，基质中黏多糖酸丰富，尿酸盐容易形成难溶的尿酸，沉积下来[2]。这个时候，人体内的白细胞就会把尿酸当成入侵体内的异物，在关节周围大肆进攻，试图消灭尿酸结晶。但是，白细胞内没有降解尿酸盐结晶的酶。一番激战后，白细胞非但无法降解尿酸，反而会受到损伤，释放出大量酶和炎性介质。酶可能损伤关节组织，造成剧烈的疼痛；而炎性介质可以吸引更多的白细胞聚集到关节，导致关节处炎症和疼痛的加剧，这就是痛风[3,4]。

主持人：这么看来，痛风和你们并没有什么关系啊？既然是尿酸惹的祸，人们怎么会“谈嘌呤色变”呢？

次黄嘌呤：其实……尿酸就是我们嘌呤代谢产生的……

主持人：啊？？？原来真的与你们有关啊！看来前面的说法并非是谣言……

嘌呤：哎！我们也是好心办了坏事……我们之所以要转化成尿酸，是因为尿酸本身对人体是有用处的。尿酸具有强大的抗氧化作用，可以清除血清中50%以上的自由基，防止维生素C被氧化。同时，尿酸也可以帮助维持血压[5]。谁知道“过犹不及”，尿酸浓度一高起来，它们就按捺不住性子，擅自从血液里跑出来了……

主持人：你们嘌呤家族的成员到底是怎样转化成尿酸的呢？

黄嘌呤：这个嘛，说来话长，且听我一一跟你讲解吧！

4 嘌呤的代谢终产物——尿酸的形成

嘌呤：在人体内，我们嘌呤家族主要是以嘌呤核苷酸的形式存在。嘌呤核苷酸分解的最终产物就是尿酸。

腺嘌呤：我腺嘌呤核苷酸变成尿酸要经过四步(图5)：①在脱氨酶作用下脱去氨基，变成次黄嘌呤核苷酸；②次黄嘌呤核苷酸脱去磷酸和戊糖，变成次黄嘌呤；③次黄嘌呤被黄嘌呤氧化酶催化氧化，形成黄嘌呤；④黄嘌呤被黄嘌呤氧化酶催化氧化，形成尿酸。

鸟嘌呤：我鸟嘌呤核苷酸的分解方式和腺嘌呤核苷酸不完全一样，只需要三步(图5)：①脱去磷酸和戊糖，得到鸟嘌呤；②鸟嘌呤在脱氨酶作用下脱去氨基，变成黄嘌呤；③黄嘌呤被黄嘌呤氧化酶催化氧化，形成尿酸[6]。

图5 嘌呤的代谢及尿酸的形成

主持人：真是有意思！黄嘌呤氧化酶既能催化次黄嘌呤生成黄嘌呤，进而生成尿酸，又能直接催化黄嘌呤生成尿酸，看来它不怎么专一啊！还有，鸟嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸去氨基和去磷酸及戊糖的顺序是颠倒的！腺嘌呤核苷酸是先脱氨基后去磷酸及戊糖，而鸟嘌呤核苷酸是先去磷酸及戊糖，后脱氨基！

黄嘌呤：哈哈！是的，因为我是鸟嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸分解代谢的共同中间产物，而腺嘌呤核苷酸要经过次黄嘌呤这一中间体才转化为我黄嘌呤！所以鸟嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸分解代谢产生尿酸的过程才有所不同！

主持人：我懂了，原来尿酸就是你们在酶的催化下一步一步转变来的啊！

5 痛风的诱因、预防和治疗

主持人：为什么会有人患上痛风病呢？

黄嘌呤：原因有很多吧。遗传因素、继发因素、性别、年龄、生活方式等都是痛风重要的诱因[7]。

主持人：可以给我们详细说明一下这些诱因吗？

黄嘌呤：当然可以。遗传因素，其实就是指原发性痛风，与个体的基因有关。少数的嘌呤代谢酶缺陷已经被确定为X连锁隐性遗传病。也就是说，患有原发性痛风的人，X染色体上有一隐性基因，这个基因让嘌呤合成的调控酶活力异常升高。体内合成的嘌呤多了，嘌呤代谢产生的尿酸也就多了起来。除此以外，大多数原发性痛风的遗传方式都还是未知的。

腺嘌呤：继发性痛风往往由某些疾病引起。白血病、恶性肿瘤、红细胞增多症这一类疾病会使我们嘌呤类物质被大量分解，导致血液中尿酸水平升高。而糖尿病、高血压等疾病可能使肾小球处动脉受损，使肾脏尿酸的排出受阻，导致血尿酸水平升高。

次黄嘌呤：那我就来说一说性别因素和年龄因素吧。通常情况下，痛风多发病于40岁以上的男性。青春期以后，男性血尿酸水平迅速增加，且增长速度比女性快。这是因为雌激素可以促进肾脏排泄尿酸。

鸟嘌呤：当然最重要的还是人们自己的生活习惯太差。人们常常管不住自己的嘴巴，长期摄入富含核酸、嘌呤的食物，导致我们分解产生的尿酸过多，血尿酸值升高。还有好多人酗酒的习惯更是助长了痛风的嚣张气焰。啤酒可是痛风最大的幕后黑手！大家一定要小心啦！

主持人：啊？其实我平时也很喜欢喝点啤酒。喝啤酒怎么会导致痛风呢？

鸟嘌呤：首先，酒中的乙醇可以加快人体内嘌呤的合成速度，其次，啤酒在发酵的过程中，本身就会产生较多的嘌呤。最重要的是，乙醇可以促进人体内乳酸的产生，乳酸可以抑制肾脏排泄尿酸[7]。因此，少喝酒是非常有必要的。

主持人：我知道了，嘌呤家族本身对人体是至关重要的，但是“过犹不及”，如果摄入的嘌呤过多，就会起到相反的效果。因此，养成良好的饮食和生活习惯至关重要。那么嘌呤家族，你们能不能给我们一些建议，减轻痛风患者的痛苦呢？

嘌呤：当然可以。第一，药物控制。降尿酸药物的原理有两种：一种是抑制尿酸生成，例如非布司他和别嘌呤醇片；另一种是促进尿酸排泄，例如苯溴马隆、聚乙二醇重组尿酸酶注射液。目前，非布司他是长期控制血尿酸含量的最佳药物。它主要作用于肝脏，可以抑制黄嘌呤氧化酶的活性，减少尿酸产生。在痛风急性发作时，可以遵医嘱服用秋水仙碱片、糖皮质激素或者采用生物疗法[8]。

第二，适量饮水。可以饮用白开水、淡茶水，每日饮水量至少在2000 mL以上，以加快尿酸的排泄。

第三，坚持适度锻炼。适当体育锻炼，可加快新陈代谢，也起到了控制体重的作用，可以预防高血压、肾脏负担过重、肥胖等疾病。但是锻炼强度也不宜过大。高强度的运动反而容易诱发痛风。这是因为在过度运动时，关节处的无氧呼吸增强，产生乳酸增多，关节处pH下降[9]。在酸性增强的时候，尿酸会更容易析出。

第四，适量饮酒，同时少喝饮料。含糖的软饮料、果汁类饮料、奶茶等都富含果糖，过量摄入果糖会导致机体内尿酸增多，并且能抑制肾脏排泄尿酸，经常饮用会导致尿酸的水平升高。

第五，合理饮食。我们嘌呤大量存在于肉及肉类制品内，尤其是动物的内脏器官，如肝脏、肾脏。大量的消费肉和海鲜会增加痛风危险，而乳制品的消费可以降低痛风的风险。相对而言，植物性食物中嘌呤含量低。而且研究表明：富含嘌呤的蔬菜和蛋白质的摄入与痛风危险增加无关。因此，应当控制食用动物内脏、红肉、大部分海鲜，选择多进食豆奶类、水果、蔬菜、五谷杂粮。

腺嘌呤：也可以多补充维生素C！有研究发现，高剂量的维生素C有促进尿酸排泄的作用。每天摄取维生素C 500 mg，坚持2个月，血尿酸就能够降低30 μmol·L-1。所以我们可以食用富含维生素C的食物，降低高尿酸血症风险[10]。

主持人：非常感谢！今天的采访让我受益匪浅。我们了解到了嘌呤家族成员的集中分布区域，生理功能，嘌呤核苷酸的代谢，痛风发生的机制、诱因以及控制措施等。非常感谢各位参加这次访谈！希望以后能有机会再和你们进行深入的交流！

6 结语

在审视某一种化学物质的时候，我们往往会戴上有色眼镜。就以嘌呤家族为例，我们只看到它代谢紊乱会引起痛风，却忽视了它不可替代的生理作用。事实上，如果没有嘌呤家族，重要的生化反应不会发生，人体的能量无人供应，甚至都不会有遗传物质的存在。其实，我们应该辩证地看问题。这个世界上没有绝对有益的物质，也没有绝对有害的物质，任何一种物质都有它的两面性。因此，我们要以合适的方式、合适的剂量使用这些物质，让它们发挥出最大的价值。

我们也相信，在未来，随着人们对嘌呤代谢研究的深入，痛风一定能够被彻底治愈！