原发性醛固酮增多症的分子机制研究进展

王 瑛 奉淑君 王仲华 匡泽民

1.南华大学附属郴州市第一人民医院心内科，湖南郴州 423000；2.首都医科大学附属北京安贞医院高血压科，北京 100029

原发性醛固酮增多症（primary aldosteronism，PA）是以高血压、伴或不伴低钾血症为主要临床表现的一种内分泌性高血压。目前认为PA在初诊高血压中所占比例为4.3%，在顽固性高血压中发生率高达20%，是最常见的继发性高血压[1-2]。近年来随着对散发型和家族性PA病例的研究，关于不同基因如何导致疾病发生的分子遗传学机制已取得重大进展。通过测序技术鉴定的致病基因有KCNJ5，ATP1A1，ATP2B3，CTNNB1，CACNA1D，CACNA1H和ARMC5。到目前为止，这些已确定的基因突变大约占PA患者的60%[3]。在这里，我们主要从原发性醛固酮增多症的发病机制及分子机制两个方面进行综述。

1 原发性醛固酮增多症的临床表型和发病机制

原发性醛固酮增多症最常见的两种病理类型 是 醛 固 酮 瘤（aldosterone-producing adenoma，APA）和特发性醛固酮增多症（idiopathic hyperaldosteronism，IHA），均可表现为醛固酮合成和分泌增多、高血压、伴或不伴低钾血症。APA也称为Conn腺瘤，多在40～50岁发病，常见于单侧腺瘤，大多数腺瘤直径在1～3cm范围[4-5]。目前对于单侧APA多采取手术治疗，术后患者血压多正常或得到明显改善。IAH占PA患者60%～70%[6]，其诊断依赖于肾上腺静脉取样显示两侧肾上腺均存在高醛固酮分泌[7]。目前推荐IAH使用盐皮质激素受体拮抗剂如螺内酯治疗[8]。

醛固酮是一种盐皮质激素，在生理条件下由肾上腺皮质球状带产生并由肾素-血管紧张素系统调节。肾素将血管紧张素原（ACE）转化为血管紧张素Ⅰ，随后被血管紧张素原转化酶分解成血管紧张素Ⅱ（见图1）。血管紧张素Ⅱ与肾上腺皮质细胞表面的血管紧张素受体结合，引发醛固酮合成。血容量和血钾水平是醛固酮合成的两个重要生理刺激（图1）。血容量减少是可激活肾素-血管紧张素系统；高钾和低钾血症均可引起细胞膜去极化并产生动作电位以打开电压门控Ca2+通道[9]。细胞内Ca2+浓度增加为醛固酮合成提供正常信号。

醛固酮的合成和分泌还受肾上腺抗利尿激素调节，其主要功能是促进调节肾脏集合管对水的重吸收而进一步升高血压[10]。醛固酮还可结合肾小管不同节段中的盐皮质激素受体。激活上皮Na+通道（ENaC）、Na+-K+-ATP酶和NaCl共转运体的表达，钠离子和氯离子重吸收增加。因此，醛固酮主要通过作用于肾单位远端小管和集合管，从而在血压调节中起关键作用。当上述受体和信号传导发生障碍，引起Ca2+通道开放，Ca2+内流增加导致醛固酮合成和分泌增加，最终引起血清醛固酮水平增加。

图1 正常生理条件下肾素-血管紧张素系统和醛固酮合成

2 散发性原发性醛固酮增多症的分子机制研究

2.1 KCNJ5基因

有学者等通对散发性PA患者进行全外显子测序发现了KCNJ5种系和体细胞突变[11]。在Ki r 3.4通道上确定了两个热点体细胞突变：p.G151R和p.L168R。p.G151R和p.L168R突变分别位于选择性过滤器高度保守的甘氨酸-酪氨酸-甘氨酸基序和KCNJ5第二跨膜结构域。基因突变使通道丧失了对K+的选择性，导致Na+内流增加，细胞膜去极化，引发电压门控Ca2+通道的开放，引起Ca2+内流，导致醛固酮合成增加。有学者对来自欧洲肾上腺肿瘤研究数据库的474名PA患者的热点区域进行测序，发现其存在180个KCNJ5突变（38%），其中p.G151R（62.7%）和p.L168R（36.1%）发生率最高[12]。KCNJ5突变存在于约30% ～ 65%的PA患者中，在亚洲人群和女性（70%）中突变率更高（见表1）。在KCNJ5突变中，约90% ～ 99%病例中存在G151R和L168R突变而其他突变较为罕见[13]。

表1 散发型PA患者的临床特征和分子机制

2.2 ATP酶

2.2.1 ATP1A1基因 Beuschlein等[14]通过对328名PA患者进行全外显子测序发现约有6.8%携带p.L104R、p.V332G和p.F100_L104突变。该突变引起ATP酶活性严重受损，导致Na+和K+结合降低体；体外研究表明该突变使细胞膜去极化的水平升高，引起电压门控钙离子通道开放，钙离子内流增加，引发醛固酮合成增多。随后Williams等[15]发现了一种新突变p.G99R，该突变与严重的低钾血症有关。之后Stindl等在H295R细胞中转染突变体G99R，L104R和V332G，并观察其对醛固酮合成的影响，结果显示L104R表现出细胞膜去极化水平最高、L104R和V332G突变体导致H+内流和肾上腺细胞酸化[14，16]。综上所述，携带ATP1A1基因突变的患者以p.L104R和p.V332G突变为主，约5%～8%的PA患者携带p.F100_L104和p.F959_E961位点突变，且多见于男性患者。

2.2.2 ATP2B3基因 ATP2B3基因的缺失突变与ATP1A1一起报道是位于TM4中的p.L425_V426del和 p.V426_V427del氨基酸 L425，V426和V427在462与谷氨酸相互作用且对于钙结合至关重要[14]。突变可导致两个Ca2+结合区域失活，细胞功能研究表明突变导致去极化水平提高，肿瘤细胞失去选择优势。迄今为止，所有确定的突变均位于氨基酸L424和V429之间。在APA中ATP2B3突变频率较低（约1% ～ 1.5%），且与APA严重临床表型相关（表1）。

2.3 钙通道

2.3.1 CACNA1D Scholl等[17]对100例散发性PA患者进行全外显子测序发现了分别位于S5和S6结构域Ⅰ和Ⅱ区段上的p.G403R和p.I770M种系突变。S5和S6结构域对通道的孔形结构和门控很重要。电生理实验显示突变使得通道提前开放（即在较低电位水平下）且持续激活，引起Ca2+内流增加，导致醛固酮合成增加。随后Azizan及其同事还报道了CACNA1D在PA患者中的体细胞突变[18]。CACNA1D突变主要见于男性患者，存在于3%～11%的PA患者中（表1）。

2.3.2 CACNA1H Scholl等[5]通过对40个无血缘关系的早发高血压患者进行外显子组测序，发现了CACNA1H基因突变。有5例患者携带CACNA1H基因上的热点突变p.M1549V。该团队对1632例10岁以后诊断为PA的患者进行CACNA1H基因测序并未发现任何突变，表明该突变特异性与高血压早期发病有关（表1）。当突变体在HEK293T细胞中表达时，细胞膜片钳记录显示通道慢激活和延迟10倍失活。较慢的失活导致通道开放时间延长，Ca2+内流增加，引发醛固酮合成增多。目前尚不清楚CACNA1D和CACNA1H基因的种系突变是否代表一种新型家族性醛固酮增多症，尤其是CACNA1H突变与高血压早期发病密切相关。

2.4 犰狳-重复蛋白家族

2.4.1 CTNNB1基因（β-连环蛋白） CTNNB1基因位于染色体3p22.1上，由15个外显子组成，主要编码β-连环蛋白。β-连环蛋白信号传导对于肾上腺皮质的发育是必不可少的，目前已有文献报道PA患者中存在CTNNB1突变。值得注意的是，大多数CTNNB1突变见于女性患者。这些突变导致磷酸化位点缺失，阻断了E3连接酶，TrCP1的泛素化和β-连环蛋白的进一步蛋白酶体降解。β-连环蛋白表达在70%APA患者肾上腺细胞核或胞质区中，可通过NURR1和NUR77（通过其结合配偶体，LEF/TCF）转录，参与调节醛固酮合成速率限制酶CYP11B2。

最近有研究在2名孕妇和1名绝经后妇女中发现了CTNNB1三种不同突变，p.S33C，p.S45F和p.G34C，均位于磷酸化位点[19]。通过免疫组化发现其腺瘤组织中促黄体-绒毛膜促性腺激素受体和促性腺激素释放激素受体表达增加。转染突变体至H295R细胞后发现，GATA4（胚胎发育过程中的关键转录因子）表达增加，这表明CTNNB1突变可激活肾上腺皮质中的前体细胞，但仍需进一步的研究表明该基因突变与PA发病的关系。

2.4.2 ARMC5基因 Zilbermint等[20]通过分析APA患者的组织样本发现，约39.3%（22/56）患者携带ARMC5基因12种不同的种系突变。ARMC5突变与KCNJ5突变互补，表明是一种驱动基因而不是被动基因。与不携带突变患者相比，突变细胞中ARMC5表达下调。在ARMC5基因功能缺失小鼠和斑马鱼中发现其肾上腺发育异常在，进一步表明ARMC5基因类似于肿瘤抑制基因发挥功能[21-23]。另有体外研究表明ARMC5过表达可下调CYP11B2表达。最近，Mulatero和同事还发现高加索PA患者携带ARMC5突变[24]。他们发现了18个ARMC5突变体，但通过生物信息学分析发现这些突变不具有致病性，但仍需更多研究来进一步阐明ARMC5在PA发病中的作用。

2.4.3 SLC26A2基因 Spyroglou等[25]通过对PA患者和对照组进行全基因组关联研究，揭示PA发病与染色体5q32相关，该区域存在的相关基因是SLC26A2。有研究表明在散发型PA患者中SLC26A2基因表达下调，但目前并未发现相关突变。 然而，在SLC26A2敲入小鼠中未观察到肾上腺形态学改变或肾上腺肿瘤形成，但发现醛固酮合成增多。这项研究解释了PA的发病存在表观遗传调控的可能性，这与散发型PA的发病和醛固酮合成增加有关。

3 总结与展望

近年来随着对家族性和散发型原醛症的深入研究，在KCNJ5等离子通道基因功能方面取得了较大的进展；由于测序技术的快速发展[26]，ARMC5基因的发现也代表PA的发病除外既往持续研究的离子通道外，也可能与肾上腺增生相关的信号通路激活相关。但目前仍有许多问题有待解决，如CACNA1H为代表的钙离子通道突变是否为一种新型的家族性PA尚不清楚；ARMC5基因的突变是如何介导原醛症发生的机制也有待进一步研究。PA的分子机制研究具有重要意义，传统的诊断方式复杂且标准不一，随着测序技术的发展，明确疾病相关致病基因，通过新一代测序技术的运用，可为原醛症的诊断和治疗提供新思路。