局灶性節(jié)段性腎小球硬化相關(guān)基因突變研究進(jìn)展

潘 靜 李亞妤

局灶性節(jié)段性腎小球硬化（focal segmental glomerulosclerosis，F(xiàn)SGS）是以部分腎小球節(jié)段性瘢痕形成和部分足突消失為特征的病理診斷，是腎病綜合征（nephrotic syndrome，NS）的常見(jiàn)原因，占成人病例的40%和兒童的20%，并且是激素抵抗型腎病綜合征（steroid-resistant nephrotic syndrome，SRNS）和終末性腎臟病（end stage renal disease，ESRD）的主要原因之一，近年來(lái)發(fā)病率逐漸上升[1-3]。FSGS 主要分為原發(fā)性FSGS 和繼發(fā)性FSGS，原發(fā)性FSGS 目前認(rèn)為主要是由于一些循環(huán)通透性因子/細(xì)胞因子的存在，導(dǎo)致足細(xì)胞足突消失和蛋白尿。繼發(fā)性FSGS 的主要原因包括遺傳因素、病毒、藥物以及糖尿病、高血壓、肥胖、腎發(fā)育不全、腎動(dòng)脈狹窄、膽固醇栓塞和血管疾病等[1]。目前已發(fā)現(xiàn)多種基因突變與FSGS 的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，現(xiàn)對(duì)其作一簡(jiǎn)要綜述。

1 裂孔隔膜相關(guān)分子基因突變

1.1 腎病蛋白1（nephrin1，NPHS1）、腎病蛋白2（nephrin2，NPHS2）NPHS1 編碼蛋白nephrin 是一種粘附蛋白，在腎小球的足細(xì)胞間連接處表達(dá)，人類(lèi)NPHS1 突變導(dǎo)致足突結(jié)構(gòu)的發(fā)育失敗。在動(dòng)物模型上降低成熟腎小球中nephrin 表達(dá)導(dǎo)致類(lèi)似FSGS 的組織學(xué)改變。具有低水平的nephrin 表達(dá)的足細(xì)胞既敏感又難以從損傷中修復(fù)[4]。NPHS1 基因突變以錯(cuò)義突變?yōu)橹?，除了可?dǎo)致常染色體隱性遺傳的芬蘭型先天性NS 外，也可導(dǎo)致兒童和成人發(fā)病的FSGS[5]。NPHS2 編碼的podocin 膜蛋白是裂孔隔膜的重要組成部分，與nephrin 蛋白和CD2 相關(guān)蛋白（CD2-associated protein，CD2AP）之間存在相互影響。NPHS2 突變可導(dǎo)致podocin 發(fā)生改變從而改變裂孔隔膜的濾過(guò)率[6]。NPHS2 突變通常呈隱性遺傳，在歐洲和北美的兒科相關(guān)報(bào)道中NPHS2 突變占家族性SRNS/FSGS 病例中的比例較高。但是漢族成人FSGS患者NPHS2 基因突變率較低，檢出率僅為1%[7]，中國(guó)兒童的NPHS2 突變檢出率不足4%[8-9]，因此NPHS2 突變似乎并不是中國(guó)人的主要致病基因。

1.2 CD2AP CD2AP 是CD2AP 基因編碼的一種足細(xì)胞裂孔隔膜分子，其在維持腎小球內(nèi)足細(xì)胞的結(jié)構(gòu)以及功能中具有重要的作用，Takano 等[10]在近親父母所生的三個(gè)在兒童期出現(xiàn)FSGS 和終末期腎病的兄弟姐妹中發(fā)現(xiàn)了CD2AP（p.S198fs）中的純合移碼突變，并通過(guò)基因編輯在小鼠中引入相同的移碼突變，小鼠出現(xiàn)FSGS 和腎衰竭，證明CD2AP 的純合突變導(dǎo)致人類(lèi)的FSGS。

1.3 瞬時(shí)受體電位陽(yáng)離子通道6（transient receptor potential cation channel 6，TRPC6）TRPC6 在腎小球及腎小管均有表達(dá)，涉及多種慢性腎病，包括FSGS 以及輸尿管梗阻后的腎纖維化，是一個(gè)非選擇性陽(yáng)離子通道。它參與足細(xì)胞表達(dá)并與nephrin、podocin 等裂孔隔膜分子相互作用[11]。Gheissari 等[12]檢測(cè)了26 例未滿16 周歲的伊朗FSGS 兒童TRPC6基因的外顯子2 和13 后認(rèn)為，TRPC6 可用于伊朗FSGS 兒童的遺傳篩查。Zhang 等[13]對(duì)中國(guó)FSGS 家系進(jìn)行TRPC6 突變篩查，結(jié)果TRPC6 突變率為2.5%。雖然TRPC6 突變?cè)谥袊?guó)家族性FSGS 患者中僅占一小部分，但是FSGS 遺傳研究有助于增加我們對(duì)FSGS 發(fā)病機(jī)制的理解，同時(shí)也對(duì)治療起著一定指導(dǎo)作用，例如一些早發(fā)性FSGS 對(duì)鈣調(diào)磷酸酶抑制劑治療敏感。

2 足細(xì)胞骨架相關(guān)分子

Inverted formin2（INF2）是能夠?qū)е鲁Ｈ旧w顯性遺傳性FSGS 的主要致病基因之一[14]。INF2 蛋白能在體外直接重塑肌動(dòng)蛋白絲外，還能通過(guò)抑制Rhoa/Dia 信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白動(dòng)力學(xué)和與肌動(dòng)蛋白依賴(lài)性的細(xì)胞行為[15]。由于INF2 突變破壞了INF2調(diào)節(jié)Rho/Dia 介導(dǎo)的肌動(dòng)蛋白動(dòng)力學(xué)的能力，具有INF2 突變的個(gè)體常在青春期或成年期早期存在中度蛋白尿，且疾病和蛋白尿都是進(jìn)行性的，常常導(dǎo)致ESRD。Subramanian 等[16]發(fā)現(xiàn)，小鼠腎小球發(fā)育不需要正常的INF2 功能，但是以基于肌動(dòng)蛋白的腎小球?qū)Φ姆磻?yīng)和修復(fù)行為需要正常的INF2 調(diào)節(jié)。INF2 突變篩查可用于家族性FSGS 病例以及ESRD原因不明的患者[17]。近來(lái)亦有研究表明，INF2 可能與局灶節(jié)段性腎小球硬化以外的腎臟組織學(xué)相關(guān)，INF2 相關(guān)疾病的遺傳譜可能更廣闊[18]。

除INF2 外，α-輔肌動(dòng)蛋白4[19]、胞環(huán)蛋白肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白[20]、Rho GDP 解離抑制因子α[21]、Rho GTP 酶激活蛋白24[22]、四聚體多肽蛋白21B[23]基因突變也可引起足細(xì)胞骨架改變，導(dǎo)致FSGS，這些相關(guān)蛋白有些為足細(xì)胞骨架的組成部分，有些能穩(wěn)定、修復(fù)足細(xì)胞，其蛋白改變都可能導(dǎo)致足細(xì)胞運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)受損。但這些突變較為罕見(jiàn)，臨床報(bào)道較少。

3 足細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子

3.1 LIM 同源框轉(zhuǎn)錄因子1-β（LMX1B）LMX1B與足細(xì)胞功能障礙有關(guān)[24]，其蛋白在足細(xì)胞中合成，在腎小球發(fā)育中起關(guān)鍵作用，Lmx1b 敲除小鼠的腎小球體積增加顯著降低，腎小球硬化增加。LMX1B的突變[25]是甲髕骨綜合征的一個(gè)原因，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)甲髕骨綜合征中某些突變呈現(xiàn)常染色體顯性遺傳性的FSGS 而沒(méi)有指甲和髕骨異常[26]。

3.2 成對(duì)盒基因2（paired box gene，PAX2）PAX2是參與腎發(fā)育和腎小球上皮細(xì)胞的表型調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子。在一項(xiàng)研究中，PAX2 突變占具有遺傳性FSGS的家族中的顯著比例（約4%），PAX2 突變也會(huì)引起腎臟和泌尿道的先天性異常[27]。而體外研究證明，F(xiàn)SGS 相關(guān)的幾個(gè)PAX2 突變通過(guò)影響與DNA 的正確結(jié)合和轉(zhuǎn)錄或者通過(guò)改變PAX2 與阻遏蛋白的相互作用來(lái)干擾蛋白質(zhì)功能[28]。他們隨后發(fā)現(xiàn)PAX2 雜合突變的表型譜包括常染色體顯性兒童期發(fā)病的FSGS[27]。

3.3 維爾姆斯腫瘤1（Wilms’Tumor 1，WT1）WT1的各種突變基因已被確定為綜合征遺傳性FSGS 和彌漫性系膜硬化的原因[29]。WT1 編碼的鋅指DNA 結(jié)合蛋白，對(duì)腎、泌尿道以及性腺發(fā)育至關(guān)重要。與FSGS 相關(guān)的WT1 突變的表型主要為Frasier 綜合征。WT1 外顯子8 和9 編碼的羧基端鋅指域內(nèi)的突變損害了足細(xì)胞特異性核轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄激活功能，導(dǎo)致了nephrin、podocin 和足細(xì)胞標(biāo)記蛋白等基本裂孔隔膜成分的基因表達(dá)的顯著改變。國(guó)內(nèi)外均有發(fā)現(xiàn)WT1 突變引起的FSGS 病例[8，30]，因此對(duì)有Frasier 綜合征相關(guān)表現(xiàn)及原因不明的FSGS 可行基因檢測(cè)進(jìn)一步排除WT1 突變可能。

4 線粒體相關(guān)基因突變

4.1 含aarF 域激酶4（aarF domain containing kinase 4，ADCK4）ADCK4（也稱(chēng)COQ8B）是一種與內(nèi)膜有關(guān)的線粒體基質(zhì)蛋白的編碼基因，它參與輔酶Q10（coenzyme Q10，CoQ10）生物合成，并在足細(xì)胞中表達(dá)[31]。ADCK4 的aarF 結(jié)構(gòu)域中的突變可引起SRNS，通常表現(xiàn)為孤立的青春期發(fā)病的FSGS。一項(xiàng)關(guān)于類(lèi)固醇抗性腎病綜合征的研究發(fā)現(xiàn)，多耐藥的FSGS 患兒中ADCK4 相關(guān)FSGS 的發(fā)生率為7.5%（n=4），腎活檢顯示患者足細(xì)胞和腎小管細(xì)胞中的線粒體異常，且均伴有腎髓質(zhì)鈣質(zhì)沉著癥[32]。宋曉翔等[33]對(duì)69例原發(fā)性SNRS 和原因不明的持續(xù)性尿蛋白患兒進(jìn)行基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，ADCK4 突變陽(yáng)性率高達(dá)11.6%，其中5 例理腎臟病理為FSGS，平均起病年齡為79 個(gè)月，較國(guó)外報(bào)道起病年齡小，且均未發(fā)現(xiàn)腎外表現(xiàn)。可能與ADCK4 突變相關(guān)性腎病早期表現(xiàn)比較隱匿有關(guān)，年齡較小、發(fā)現(xiàn)較早的患兒較相對(duì)年齡大的患兒使用CoQ10 補(bǔ)充劑治療的效果較好。故而對(duì)可疑患者進(jìn)行早期基因檢測(cè)，及早使用CoQ10 補(bǔ)充劑十分有必要。

4.2 輔酶Q6 同源物（coenzyme Q6，CoQ6）、輔酶Q2同源物（coenzyme Q2，CoQ2）、異戊二烯基二磷酸合酶第二亞基（decaprenyl diphosphate synthase subunit，PDSS2）與ADCK4 相 似，CoQ6 基 因 也 是CoQ10 生物合成所必需的，CoQ6 突變通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、增加細(xì)胞氧化應(yīng)激和破壞細(xì)胞骨架對(duì)足細(xì)胞產(chǎn)生破壞作用，從而對(duì)FSGS 的形成產(chǎn)生影響[34]。近期Widmeier 等[35]發(fā)現(xiàn)，用2，4-二羥基苯甲酸處理可防止足細(xì)胞特異性CoQ6 敲除小鼠的FSGS 進(jìn)展和腎纖維化，為CoQ10 生物合成障礙導(dǎo)致的FSGS 帶來(lái)了潛在的新型治療策略。CoQ2、PDSS2 和CoQ10生物合成也有相關(guān)性，Gasser 等[36]發(fā)現(xiàn)，在非洲裔、歐洲裔美國(guó)人中，F(xiàn)SGS 與PDSS2 單倍型相關(guān)，并且獨(dú)立地與CoQ10 的含量降低相關(guān)，但目前以人為研究對(duì)象的在這方面的研究仍較少。亦有CoQ2 突變相關(guān)FSGS 的報(bào)道，但是CoQ2 相關(guān)的腎病有明確病理的病例較少，缺少普遍性[37]。

5 IV 型膠原蛋白α3 鏈（collagen type IV alpha 3，COL4A3）、IV 型膠原蛋白α4 鏈（collagen type IV alpha 3，COL4A4）、IV 型膠原蛋白α5 鏈（collagen type IV alpha 3，COL4A5）

IV 型膠原蛋白是基底膜和系膜基質(zhì)的重要構(gòu)成部分，Alport 綜合征、薄基底膜腎病、糖尿病腎病、FSGS 等發(fā)病均與其相關(guān)。Xie 等[38]在中國(guó)的基因測(cè)序研究發(fā)現(xiàn)，在5 個(gè)（12.5%）FSGS 家族和1 個(gè)散發(fā)FSGS 患者中鑒定出新的COL4A3 雜合突變，并且建議篩查家族性FSGS 患者的COL4A3 突變。而多倫多的一個(gè)新近隊(duì)列研究認(rèn)為，COL4A 突變是成人FSGS的主要單基因原因，COL4A3/A4/A5 的基因變異占單個(gè)基因原因的FSGS 的55%，其中主要為COL4A5[39]。絕大多數(shù)與致病性COL4A3/A4/A5 突變相關(guān)的FSGS 表現(xiàn)出腎小球基底膜異常，包括變薄、增厚、不規(guī)則和薄層化，通常這些基底膜病變是局灶性的而非彌漫性。然而也有少數(shù)明確致病的COL4A3/A4/A5變體，在FSGS 病理的基礎(chǔ)上沒(méi)有任何明顯的腎小球基底膜異常。目前對(duì)COL4A 突變導(dǎo)致FSGS 的機(jī)制尚不明確，并且目前國(guó)內(nèi)研究COL4A 的檢出率較高，故需要更多大型研究。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著基因測(cè)序價(jià)格下降和技術(shù)開(kāi)發(fā)，目前已有越來(lái)越多的基因被發(fā)現(xiàn)與FSGS 發(fā)病相關(guān)，大部分基因突變?cè)斐傻腇SGS 成年前發(fā)病。FSGS 相關(guān)基因的研究能加深我們對(duì)FSGS 發(fā)病機(jī)制的理解，也對(duì)指導(dǎo)治療有一定意義，避免不必要的激素和免疫抑制劑治療，尤其對(duì)攜帶CoQ10 生物合成基因突變的患者有很大意義。由于基因診斷的臨床治療指導(dǎo)意義，基因突變可疑人群的基因檢測(cè)應(yīng)在疾病早期進(jìn)行。此外基因測(cè)序也對(duì)家庭下一代遺傳咨詢存在指導(dǎo)意義?；驒z測(cè)的優(yōu)先適應(yīng)人群通常為先天性，嬰兒期發(fā)病和家族性病例。然而也有一些散發(fā)的青春期甚至成人FSGS 患者存在致病基因突變，因此FSGS 基因檢測(cè)具體適應(yīng)癥和適應(yīng)人群仍需要進(jìn)一步的研究和指導(dǎo)。雖然在國(guó)際上FSGS 基因方面相關(guān)研究已經(jīng)較多，但是國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域研究較之國(guó)外仍較少，而人種、地域之間的FSGS 相關(guān)基因突變種類(lèi)和分布差異較大，故國(guó)內(nèi)可能還需要更多的研究。