局灶性节段性肾小球硬化相关基因突变研究进展

潘 静 李亚妤

局灶性节段性肾小球硬化（focal segmental glomerulosclerosis，FSGS）是以部分肾小球节段性瘢痕形成和部分足突消失为特征的病理诊断，是肾病综合征（nephrotic syndrome，NS）的常见原因，占成人病例的40%和儿童的20%，并且是激素抵抗型肾病综合征（steroid-resistant nephrotic syndrome，SRNS）和终末性肾脏病（end stage renal disease，ESRD）的主要原因之一，近年来发病率逐渐上升[1-3]。FSGS 主要分为原发性FSGS 和继发性FSGS，原发性FSGS 目前认为主要是由于一些循环通透性因子/细胞因子的存在，导致足细胞足突消失和蛋白尿。继发性FSGS 的主要原因包括遗传因素、病毒、药物以及糖尿病、高血压、肥胖、肾发育不全、肾动脉狭窄、胆固醇栓塞和血管疾病等[1]。目前已发现多种基因突变与FSGS 的发生发展相关，现对其作一简要综述。

1 裂孔隔膜相关分子基因突变

1.1 肾病蛋白1（nephrin1，NPHS1）、肾病蛋白2（nephrin2，NPHS2）NPHS1 编码蛋白nephrin 是一种粘附蛋白，在肾小球的足细胞间连接处表达，人类NPHS1 突变导致足突结构的发育失败。在动物模型上降低成熟肾小球中nephrin 表达导致类似FSGS 的组织学改变。具有低水平的nephrin 表达的足细胞既敏感又难以从损伤中修复[4]。NPHS1 基因突变以错义突变为主，除了可导致常染色体隐性遗传的芬兰型先天性NS 外，也可导致儿童和成人发病的FSGS[5]。NPHS2 编码的podocin 膜蛋白是裂孔隔膜的重要组成部分，与nephrin 蛋白和CD2 相关蛋白（CD2-associated protein，CD2AP）之间存在相互影响。NPHS2 突变可导致podocin 发生改变从而改变裂孔隔膜的滤过率[6]。NPHS2 突变通常呈隐性遗传，在欧洲和北美的儿科相关报道中NPHS2 突变占家族性SRNS/FSGS 病例中的比例较高。但是汉族成人FSGS患者NPHS2 基因突变率较低，检出率仅为1%[7]，中国儿童的NPHS2 突变检出率不足4%[8-9]，因此NPHS2 突变似乎并不是中国人的主要致病基因。

1.2 CD2AP CD2AP 是CD2AP 基因编码的一种足细胞裂孔隔膜分子，其在维持肾小球内足细胞的结构以及功能中具有重要的作用，Takano 等[10]在近亲父母所生的三个在儿童期出现FSGS 和终末期肾病的兄弟姐妹中发现了CD2AP（p.S198fs）中的纯合移码突变，并通过基因编辑在小鼠中引入相同的移码突变，小鼠出现FSGS 和肾衰竭，证明CD2AP 的纯合突变导致人类的FSGS。

1.3 瞬时受体电位阳离子通道6（transient receptor potential cation channel 6，TRPC6）TRPC6 在肾小球及肾小管均有表达，涉及多种慢性肾病，包括FSGS 以及输尿管梗阻后的肾纤维化，是一个非选择性阳离子通道。它参与足细胞表达并与nephrin、podocin 等裂孔隔膜分子相互作用[11]。Gheissari 等[12]检测了26 例未满16 周岁的伊朗FSGS 儿童TRPC6基因的外显子2 和13 后认为，TRPC6 可用于伊朗FSGS 儿童的遗传筛查。Zhang 等[13]对中国FSGS 家系进行TRPC6 突变筛查，结果TRPC6 突变率为2.5%。虽然TRPC6 突变在中国家族性FSGS 患者中仅占一小部分，但是FSGS 遗传研究有助于增加我们对FSGS 发病机制的理解，同时也对治疗起着一定指导作用，例如一些早发性FSGS 对钙调磷酸酶抑制剂治疗敏感。

2 足细胞骨架相关分子

Inverted formin2（INF2）是能够导致常染色体显性遗传性FSGS 的主要致病基因之一[14]。INF2 蛋白能在体外直接重塑肌动蛋白丝外，还能通过抑制Rhoa/Dia 信号来调节细胞内肌动蛋白动力学和与肌动蛋白依赖性的细胞行为[15]。由于INF2 突变破坏了INF2调节Rho/Dia 介导的肌动蛋白动力学的能力，具有INF2 突变的个体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进行性的，常常导致ESRD。Subramanian 等[16]发现，小鼠肾小球发育不需要正常的INF2 功能，但是以基于肌动蛋白的肾小球对伤害的反应和修复行为需要正常的INF2 调节。INF2 突变筛查可用于家族性FSGS 病例以及ESRD原因不明的患者[17]。近来亦有研究表明，INF2 可能与局灶节段性肾小球硬化以外的肾脏组织学相关，INF2 相关疾病的遗传谱可能更广阔[18]。

除INF2 外，α-辅肌动蛋白4[19]、胞环蛋白肌动蛋白结合蛋白[20]、Rho GDP 解离抑制因子α[21]、Rho GTP 酶激活蛋白24[22]、四聚体多肽蛋白21B[23]基因突变也可引起足细胞骨架改变，导致FSGS，这些相关蛋白有些为足细胞骨架的组成部分，有些能稳定、修复足细胞，其蛋白改变都可能导致足细胞运动动力学受损。但这些突变较为罕见，临床报道较少。

3 足细胞转录因子

3.1 LIM 同源框转录因子1-β（LMX1B）LMX1B与足细胞功能障碍有关[24]，其蛋白在足细胞中合成，在肾小球发育中起关键作用，Lmx1b 敲除小鼠的肾小球体积增加显著降低，肾小球硬化增加。LMX1B的突变[25]是甲髌骨综合征的一个原因，有报道发现甲髌骨综合征中某些突变呈现常染色体显性遗传性的FSGS 而没有指甲和髌骨异常[26]。

3.2 成对盒基因2（paired box gene，PAX2）PAX2是参与肾发育和肾小球上皮细胞的表型调节的转录因子。在一项研究中，PAX2 突变占具有遗传性FSGS的家族中的显著比例（约4%），PAX2 突变也会引起肾脏和泌尿道的先天性异常[27]。而体外研究证明，FSGS 相关的几个PAX2 突变通过影响与DNA 的正确结合和转录或者通过改变PAX2 与阻遏蛋白的相互作用来干扰蛋白质功能[28]。他们随后发现PAX2 杂合突变的表型谱包括常染色体显性儿童期发病的FSGS[27]。

3.3 维尔姆斯肿瘤1（Wilms’Tumor 1，WT1）WT1的各种突变基因已被确定为综合征遗传性FSGS 和弥漫性系膜硬化的原因[29]。WT1 编码的锌指DNA 结合蛋白，对肾、泌尿道以及性腺发育至关重要。与FSGS 相关的WT1 突变的表型主要为Frasier 综合征。WT1 外显子8 和9 编码的羧基端锌指域内的突变损害了足细胞特异性核转录因子的转录激活功能，导致了nephrin、podocin 和足细胞标记蛋白等基本裂孔隔膜成分的基因表达的显著改变。国内外均有发现WT1 突变引起的FSGS 病例[8，30]，因此对有Frasier 综合征相关表现及原因不明的FSGS 可行基因检测进一步排除WT1 突变可能。

4 线粒体相关基因突变

4.1 含aarF 域激酶4（aarF domain containing kinase 4，ADCK4）ADCK4（也称COQ8B）是一种与内膜有关的线粒体基质蛋白的编码基因，它参与辅酶Q10（coenzyme Q10，CoQ10）生物合成，并在足细胞中表达[31]。ADCK4 的aarF 结构域中的突变可引起SRNS，通常表现为孤立的青春期发病的FSGS。一项关于类固醇抗性肾病综合征的研究发现，多耐药的FSGS 患儿中ADCK4 相关FSGS 的发生率为7.5%（n=4），肾活检显示患者足细胞和肾小管细胞中的线粒体异常，且均伴有肾髓质钙质沉着症[32]。宋晓翔等[33]对69例原发性SNRS 和原因不明的持续性尿蛋白患儿进行基因检测发现，ADCK4 突变阳性率高达11.6%，其中5 例理肾脏病理为FSGS，平均起病年龄为79 个月，较国外报道起病年龄小，且均未发现肾外表现。可能与ADCK4 突变相关性肾病早期表现比较隐匿有关，年龄较小、发现较早的患儿较相对年龄大的患儿使用CoQ10 补充剂治疗的效果较好。故而对可疑患者进行早期基因检测，及早使用CoQ10 补充剂十分有必要。

4.2 辅酶Q6 同源物（coenzyme Q6，CoQ6）、辅酶Q2同源物（coenzyme Q2，CoQ2）、异戊二烯基二磷酸合酶第二亚基（decaprenyl diphosphate synthase subunit，PDSS2）与ADCK4 相 似，CoQ6 基 因 也 是CoQ10 生物合成所必需的，CoQ6 突变通过诱导细胞凋亡、增加细胞氧化应激和破坏细胞骨架对足细胞产生破坏作用，从而对FSGS 的形成产生影响[34]。近期Widmeier 等[35]发现，用2，4-二羟基苯甲酸处理可防止足细胞特异性CoQ6 敲除小鼠的FSGS 进展和肾纤维化，为CoQ10 生物合成障碍导致的FSGS 带来了潜在的新型治疗策略。CoQ2、PDSS2 和CoQ10生物合成也有相关性，Gasser 等[36]发现，在非洲裔、欧洲裔美国人中，FSGS 与PDSS2 单倍型相关，并且独立地与CoQ10 的含量降低相关，但目前以人为研究对象的在这方面的研究仍较少。亦有CoQ2 突变相关FSGS 的报道，但是CoQ2 相关的肾病有明确病理的病例较少，缺少普遍性[37]。

5 IV 型胶原蛋白α3 链（collagen type IV alpha 3，COL4A3）、IV 型胶原蛋白α4 链（collagen type IV alpha 3，COL4A4）、IV 型胶原蛋白α5 链（collagen type IV alpha 3，COL4A5）

IV 型胶原蛋白是基底膜和系膜基质的重要构成部分，Alport 综合征、薄基底膜肾病、糖尿病肾病、FSGS 等发病均与其相关。Xie 等[38]在中国的基因测序研究发现，在5 个（12.5%）FSGS 家族和1 个散发FSGS 患者中鉴定出新的COL4A3 杂合突变，并且建议筛查家族性FSGS 患者的COL4A3 突变。而多伦多的一个新近队列研究认为，COL4A 突变是成人FSGS的主要单基因原因，COL4A3/A4/A5 的基因变异占单个基因原因的FSGS 的55%，其中主要为COL4A5[39]。绝大多数与致病性COL4A3/A4/A5 突变相关的FSGS 表现出肾小球基底膜异常，包括变薄、增厚、不规则和薄层化，通常这些基底膜病变是局灶性的而非弥漫性。然而也有少数明确致病的COL4A3/A4/A5变体，在FSGS 病理的基础上没有任何明显的肾小球基底膜异常。目前对COL4A 突变导致FSGS 的机制尚不明确，并且目前国内研究COL4A 的检出率较高，故需要更多大型研究。

6 结语

随着基因测序价格下降和技术开发，目前已有越来越多的基因被发现与FSGS 发病相关，大部分基因突变造成的FSGS 成年前发病。FSGS 相关基因的研究能加深我们对FSGS 发病机制的理解，也对指导治疗有一定意义，避免不必要的激素和免疫抑制剂治疗，尤其对携带CoQ10 生物合成基因突变的患者有很大意义。由于基因诊断的临床治疗指导意义，基因突变可疑人群的基因检测应在疾病早期进行。此外基因测序也对家庭下一代遗传咨询存在指导意义。基因检测的优先适应人群通常为先天性，婴儿期发病和家族性病例。然而也有一些散发的青春期甚至成人FSGS 患者存在致病基因突变，因此FSGS 基因检测具体适应症和适应人群仍需要进一步的研究和指导。虽然在国际上FSGS 基因方面相关研究已经较多，但是国内在此领域研究较之国外仍较少，而人种、地域之间的FSGS 相关基因突变种类和分布差异较大，故国内可能还需要更多的研究。