遗传性肾小管疾病相关低磷血症

2019-01-06龚紫林李志辉

中国循证儿科杂志 2019年1期

龚紫林李志辉

遗传性肾小管疾病是指与遗传因素相关，以肾小管重吸收、分泌和排泄功能障碍为特征的肾脏疾病。肾小管重吸收原尿中多种营养物质，维持机体内环境稳定，参与尿的浓缩和稀释。肾小管功能受损可造成多种代谢紊乱，包括水、电解质、矿物质或有机物的代谢紊乱等，其中，磷代谢紊乱可致生长发育迟缓、骨骼钙化畸形、肾功能损害等严重并发症。本文对几种临床常见的引起低磷血症的遗传性肾小管疾病的发生机制及治疗展开综述。

1 磷在体内的代谢与调节

1.1 磷的代谢磷在体内参与诸多重要生理活动，如骨的形成，参与组成ATP及体内代谢相关的各种酶，是细胞膜磷脂和核苷酸不可或缺的组成成分。磷酸盐是机体内重要的缓冲系统，可维持内环境酸碱平衡稳定，并调节成骨细胞的分化。小肠上皮细胞及肾小管近端上皮细胞在磷的吸收、再吸收、排泄等过程中均发挥重要作用。钠磷协同转运体(NaPi)是参与小肠上皮细胞和肾小管近端上皮细胞磷酸盐吸收与重吸收最重要的磷离子转运体[1]。分布在肾小管顶端膜的NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc转运体分别由SLC34A1和SLC34A3基因编码；SLC34A2基因编码的NaPi-Ⅱb转运体主要分布于十二指肠和空肠刷状缘[2-4]。NaPi在体内的表达受到多种因素调节，在低血磷的发生中起重要作用[5]。

1.2 磷的调节磷在机体内受到多种激素及体液因子的调节[5]，1,25-(OH)2D3可增加NaPi-Ⅱb转运体的活性，使肠上皮细胞对磷的吸收增加，并促进肾小管上皮细胞重吸收磷，使血磷水平升高[6,7]。甲状旁腺素(PTH)通过抑制NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc活性减少肾小管对磷的重吸收，促进尿磷的排泄，使血磷水平降低[8,9]。1,25-(OH)2D3水平降低或PTH水平升高均可导致血磷水平降低。

随着研究的进展，成纤维细胞生长因子23(FGF23)在血磷调节过程中的重要性逐渐被认识到。FGF23是成纤维细胞生长因子家族中分子最大的一类蛋白，含251个氨基酸，由骨细胞产生，其基因位于染色体12p13区，FGF23表达增强时，机体血磷水平降低[9-11]。研究表明，FGF23导致血磷水平降低主要通过以下机制：FGF23作用于肾近端小管顶端膜的NaPi-Ⅱa、NaPi-Ⅱc转运体与小肠上皮细胞刷状缘的NaPi-Ⅱb转运体，抑制磷的重吸收，促进尿磷酸盐的排泄，减少肠道上皮细胞对磷的吸收[7]。FGF23通过抑制25-羟基维生素D3-1α-羟化酶(Cyp27B1)，并上调25-羟维生素D-24羟化酶(Cyp24a1)的表达，使1,25(OH)2D3的生成减少、降解增多[12-14]。FGF23还作用于甲状旁腺，抑制PTH的合成，而PTH可以调节Napi表达从而调节肾脏重吸收磷[15,16]。

2 遗传性肾小管疾病相关磷代谢紊乱

2.1 低磷性佝偻病低磷性佝偻病(HR)是由于多种原因引起肾小管对磷的重吸收功能障碍，导致血磷水平降低、骨骼钙化障碍的一组肾失磷性代谢性骨病，儿童时期常见，主要的临床表现为低磷血症、身材矮小、牙釉质发育不良、骨质疏松、双下肢骨骼畸形、骨或关节疼痛。HR的发生多与遗传相关，包括X连锁低磷性佝偻病(XLHR)、常染色体显性低磷性佝偻病(ADHR)、常染色体隐性低磷性佝偻病(ARHR1和ARHR2)、遗传性低磷性佝偻病伴高钙尿症(HHRH)等类型[2,7,9,17]。

2.1.1 XLHR 是最常见的低磷性佝偻病，约80%的HR患儿为此型，发病率约为1/20 000[1,2]。XLHR患者可表现为身材矮小、O型腿，实验室检查表现为低血磷、FGF23水平增高、1,25(OH)2D3水平正常或降低。XLHR由PHEX基因突变所致[10,18]，PHEX基因位于染色体Xp22.11，包含22个外显子编码区，大小220 kp[19]，现已发现包括无义突变、剪切位点突变、错义突变、不同位点的插入和缺失等多种不同的PHEX基因突变。PHEX突变后，对下游FGF23分子的抑制表达作用减弱，FGF23活性增强，从而导致低血磷[20，21]。

2.1.2 ADHR 是因FGF23基因点突变所导致的罕见性常染色体显性遗传性疾病[2,9]，ADHR的临床表现各异，儿童期、青少年期或成年后均可发病[22]。研究证实，突变一般发生在位于FGF23蛋白分子176或179位点的精氨酸上，精氨酸被色氨酸或谷氨酰胺所替代，使FGF23难以被蛋白水解酶裂解，FGF23活性时间延长[2,23]，抑制肠上皮细胞及肾近端小管上皮细胞对磷的重吸收。

2.1.3 ARHR 包括2种类型。DMP1基因纯合突变可致ARHRI[24]。DMP1是一种骨基质酸性蛋白，是骨组织非胶原蛋白的重要构成部分，在成骨细胞和骨细胞中高度表达，调节骨的形成[25]。ARHR1的临床表现与XLHR相似，可表现为佝偻病体征，实验室检查可见FGF23水平增高、低血磷症、1,25(OH)2D3水平正常或降低。DMP1基因位于染色体4q21，该基因的突变可使FGF23表达上调[2,24]，但DMP1基因引起FGF23表达增强的机制尚未完全明确。ARHR2是由ENPP1基因突变所引起[26]，ENPP1基因定位于人6号染色体，共包含25个外显子。ENPP1是一种跨膜糖蛋白，可以促进无机焦盐磷酸盐的生成，抑制骨骼成型，2010年Litan等首次报道了ENPP1基因突变相关的ARHR[27]。过去认为ENPP1基因突变可以导致婴儿期泛发性动脉硬化(GACI)，但对ENPP1突变所致ARHR患者的研究表明，这些患者在婴儿期并未发生动脉硬化，这可能与其存在低磷血症相关[2,28]。

2.1.4 HHRH 是一种常染色体隐性遗传疾病，主要由SLC34A3基因突变所引起，导致其编码的肾近端小管上皮细胞刷状缘的NaPiⅡc转运体功能障碍，抑制肾对磷的重吸收[6,29]。HHRH的主要临床表现包括佝偻病、低磷血症和高钙尿症。HHRH患者的血清FGF23水平并不增高[2]，体内Cyp27B1与Cyp24a1活性正常，因此，与XLHR比较，HHRH患者血清1,25(OH)2D3水平明显增高，1,25(OH)2D3促进小肠对钙的吸收，使肾小球滤过钙增多，进而形成高钙尿症。

2.1.5 治疗 HR的治疗多为补充活性维生素D及磷酸盐，患儿骨骼发育畸形与生长迟缓的症状可部分缓解，但疾病未得到根本的治疗，且过量维生素D易导致肾结石、肾钙化、肾功能受损等严重并发症，而口服磷酸盐也存在增加患儿发生胃肠道功能障碍的风险。因此，FGF23作为调节血磷水平的关键因子，得到了广泛关注。有研究证实单克隆抗体药物Burosumab(FGF23抗体)对HR具有一定疗效。Insogna等[30]曾对133例HR患者进行过一项RCT，治疗24周后，Burosumab治疗组(n=68)和安慰剂组(n=66)患者平均血清磷酸盐浓度高于正常值下限，分别为94.1%和7.6%，差异有统计学意义。此外，Burosumab还具有增加血清1,25(OH)2D3水平、改善肾脏功能的作用，可以显著提高患者的生活质量，但是药物的远期效果仍需进一步研究，且该药物多在成人患者中进行临床试验，关于儿童的用药安全性仍需更多临床试验支持。

2.2 维生素D抵抗型佝偻病(VDDR) 是一种罕见的常染色体隐性疾病，临床表现以肌张力低下、肌肉无力、生长发育障碍、低钙血症、低(正常)磷血症、高PTH血症为特征，血清1,25(OH)2D3可正常、升高或降低。影像检查可见骨骼呈佝偻病改变。因发病机制不同，VDDR有2种不同的类型。

2.2.1 Ⅰ型VDDR(VDDR-Ⅰ) 是由于25-羟维生素D-1α羟化酶缺陷引起的骨骼矿化障性疾病，该型由CYP27B1基因突变所致[31]。CYP27B1 位于人类 12 号染色体(12q13.1-q13.3)，含有9个外显子，研究发现CYP27B1的cDNA全长为4.8 kb，该基因编码的蛋白质为25-羟维生素D-1α羟化酶[32]。目前已报道超过50种CYP27B1基因突变引起VDRR-Ⅰ，包括错义突变、无义突变、缺失突变、剪接突变和重复等。

CYP27B1基因突变可致其编码的Cyp27B1结构及功能异常[33,34]，活性维生素D生成减少，1,25(OH)2D3水平减低可抑制肠道对磷的吸收及肾小管重吸收钙、磷，从而使血钙、血磷水平低下，低钙血症可引起继发性甲状腺功能亢进，进一步加重血磷水平减低。

骨化三醇是治疗VDRR-1的有效药物。国外曾报道11例VDRR-1患儿(男6例，女5例)[32,33,35]，基因检测证实均存在CYP27B1基因突变，发病年龄6个月至4岁，主要临床表现为生长发育障碍、骨骼发育畸形、低钙血症等，给予口服骨化三醇治疗后，11例患儿的症状均得到了不同程度的缓解。

2.2.2 Ⅱ型VDDR(VDDR-Ⅱ) 又称遗传性1,25-(OH)2D抵抗性佝偻病(HVDRR)。该病十分罕见，国内仅有几例报道[36]，HVDRR主要由VDR基因突变所致[36]，目前已发现VDR存在多个基因突变位点，绝大部分位于VDR基因的配体结合区(LBD)和DNA结合结构域(DBD)[37,38]。LBD由123～427个氨基酸组成，LBD也可参与发生RXRα的二聚作用，此外，配体依赖的转录激活/抑制功能区AF-2位于LBD第416～424氨基酸残基，在介导配体刺激的转录激活过程中发挥关键作用[39]。DBD结构高度保守，包含两个由12～13个氨基酸组成的锌指结构[40]，该区域在DNA的识别与结合过程中发挥重要作用，同时参与视黄素X受体α(RXRα)与VDR形成二聚体[41]。

HVDRR致低血磷的机制与其致病基因突变的位点相关，LBD可特异性识别1,25(OH)2D3,促进1,25(OH)2D3与VDR结合发挥重要生理作用[42]。因此，LBD发生基因突变时，1,25(OH)2D3无法与VDR结合，导致血钙水平降低。1,25(OH)2D3与VDR形成受体-激素复合物后，需通过DBD区识别DNA上的VDR应答原件(VDREs)，与之结合后可参与调节基因表达与介导转录，DBD区的基因突变同样抑制1,25(OH)2D3发挥其生理作用[43]，使血钙水平降低，严重的低钙血症可引起继发性甲状旁腺功能亢进，进而导致血磷水平明显减低。

骨化三醇对于大部分HVDDR患儿无效，口服或静脉注射钙剂可缓解其症状，给予钙剂治疗后多数患儿的低磷血症可以缓解，这进一步证实HVDDR患儿表现为低磷血症是由于继发性甲状旁腺功能亢进所致，但个别血磷水平极低的患儿，仍需补充磷酸盐进行治疗。

2.3 Dent病 Dent病是一种罕见的X连锁隐性遗传性肾小管疾病，约60%的患儿与CLCN5基因突变相关，15%的患儿因OCRL1基因突变所致，25%的患儿致病基因尚不明确[44,45]，主要临床特征表现为低分子蛋白尿、高钙尿症、肾钙质沉着症、肾结石、近端肾小管功能障碍和肾功能衰竭，发病率暂不明确。

Dent病致低血磷的发生机制可能与CLCN5基因突变引起肾小管上皮细胞顶端膜吞饮功能受损相关[45]。PTH分泌进入机体后，可由肾小球滤过进入肾小管管腔，再由肾小管上皮细胞吞饮而代谢失活，CLCN5基因突变致其顶端膜吞饮功能损害，PTH积聚于管腔内，抑制肾近端上皮细胞膜NaPi-Ⅱa、NaPi-Ⅱc活性，减少肾近端小管对磷的重吸收，导致低血磷。PTH在肾小管管腔内的积聚可促进肾小管对钙的重吸收，血钙增高后，肾小球滤过钙增加，钙的排泄增加，同时，血钙增高可负反馈抑制PTH的分泌，减少肾小管对钙的重吸收，从而导致高钙尿症。

Dent病的治疗以减轻症状、延缓肾脏损害为主要原则。在我国，Dent病患儿约有53.3%出现佝偻病，远高于日本等国家[46,47]，严重影响患儿生长发育。Dent病引起低血磷的机制尚未完全明确，目前对于Dent病的治疗多为对症治疗。临床可应用噻嗪类药物，促进远端肾小管重吸收钙，减少尿钙排泄，但大剂量、长时间应用利尿剂须警惕尿钙排泄减少、脱水、低钾血症等并发症。应用噻嗪类利尿剂治疗需谨慎，并注意定期监测电解质水平。对合并低磷酸盐血症的患儿，可以适当给予口服磷酸盐。

2.4 肾小管酸中毒 (RTA) RTA是由于近端肾小管对HCO3-重吸收障碍和(或)远端肾小管排泌H+障碍所致的一组临床综合征。主要临床表现为慢性高氯性酸中毒、反常性碱性尿、电解质紊乱、肾性骨病、肾结石、生长发育障碍等。RTA分原发性和继发性，病因复杂，原发性RTA多发生于儿童。RTA按病理生理变化分4型：远端型(Ⅰ型)、近端型(Ⅱ型)、混合型(Ⅲ型)和高钾血症型(Ⅳ型)，我国儿童以Ⅰ型RTA最常见，该型所致钙、磷代谢紊乱最为显著。Ⅰ型RTA有多种致病基因：编码阴离子交换蛋白AE1的基因SLC4A1，突变引起常染色体显性Ⅰ型RTA(1a型)；编码ATP合成酶B1亚单位的ATP6V1B1基因，突变导致常染色体隐性Ⅰ型RTA伴耳聋(1b型)；常染色体隐性Ⅰ型RTA不伴耳聋(1c型)与肾脏特异性甜质子泵基因AT6VOA4(116 000 kD)突变相关[48，49]。

RTA所致低血磷的机制与机体慢性代谢性酸中毒密切相关[50]，在发生代谢性酸中毒时，血浆中H+水平升高，可以促进骨骼中的钙、磷入血，并使尿钙、磷的排泄增加，导致血钙、磷水平降低，血钙水平降低可以引起继发性甲状旁腺功能亢进，PTH分泌增多进一步加重了血磷水平的降低。

RTA目前以对症治疗为主[50]，包括口服碳酸氢钠或复方枸橼酸钾溶液纠正机体代谢性酸中毒，低钾血症者可口服枸橼酸钾，而不宜口服氯化钾；维生素D、钙剂可有效治疗肾性骨病，应从小剂量开始，缓慢增量，并定期监测血药浓度及血钙、尿钙浓度；噻嗪类利尿剂可减少尿钙排泄，促进钙重吸收，防止钙在肾内的沉积，应用时需定期监测电解质水平。