难治性肾病综合征遗传背景检测及其临床应用

陈思培，李贵森△

(1.电子科技大学医学院，四川 成都 610000；2.四川省医学科学院·四川省人民医院肾内科/肾病研究所，四川 成都 610072)

难治性肾病综合征(refractory nephrotic syndrome，RNS)药物治疗的效果相对较差，肾脏损害易进行性加重，预后差，是终末期肾病(end stage renal disease，ESRD)常见原因之一[1]。约10%的儿童特发性肾病综合征表现为激素抵抗(steroid-resistant nephrotic syndrome，SRNS)，其中30%～40%在10年内会进展到ESRD[2]。目前关于RNS的研究主要集中于对发病机制、治疗策略与激素耐药机制的探讨。RNS发病机制尚不完全清楚，多种因素均可导致其发生，主要导致足细胞损伤，进而导致肾小球滤过屏障选择性丧失和蛋白尿的出现。随着临床研究和发病机理研究的不断深入，已有大量证据表明遗传变异在RNS发生中至关重要[3]。目前已在足细胞中发现多个基因突变均可导致RNS，影响其一些重要功能[4]。本文针对RNS遗传背景，结合国内外最新研究成果，重点就导致RNS足细胞相关蛋白基因，在RNS发病中的遗传变异及其导致RNS的机制和临床应用价值进行综述。

1 足细胞裂孔膜的相关蛋白基因

1.1 NPHS1NPHS1基因位于人类染色体19q13.1，所编码的肾素蛋白(nephrin)是构成裂孔膜(Slit diaphragm，SD)结构的关键分子之一，也是裂孔膜上首个被证实的蛋白成分，在维持裂孔膜完整性及信号转导方面发挥重要功能[5]。NPHS1基因突变主要分为缺失突变和无义突变两种类型，除此之外也发现数十种包括插入突变、错义突变和剪切位点突变等基因突变，其中无义突变可导致nephrin蛋白缩短，而错义突变则影响nephrin蛋白的Ⅲ型纤维连接蛋白结构域[6]。迄今为止，已发现NPHS1基因的173种单基因突变，同时也发现中国SRNS患者中存在NPHS1基因突变[7]。由此看来，NPHS1中的不同突变可能导致SRNS不同临床症状及疾病严重程度。因此NPHS1基因突变不仅是CNF病因，也与RNS具有一定联系。

1.2 NPHS2podocin是一种完整的膜蛋白，是构成膜的关键部分，主要表达于足细胞裂孔膜上，可通过直接或间接地结合nephrin，增加nephrin对丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-actixated protein kinases，MAPKs)的诱导刺激，维持裂孔膜的滤过屏障作用。当编码podocin的NPHS2基因存在突变时可导致SRNS的发生，在约40%的家族性和17%的散发性SRNS病例中均发现该基因的突变[8]。NPHS2基因位于染色体1q25.2，包含25411个核苷酸，启动子区有2511个核苷酸，其信使RNA有8个外显子，1853个核苷酸。研究表明，NPHS2基因突变导致podocin与nephrin之间的相互作用的改变被认为是引起SRNS主要原因，现已经发现超过125个NPHS2基因突变，包括欧洲人群中普遍存在的R138Q突变及在NS发病遗传学中尤为重要的R229Q变体[9]。因此NPHS2基因突变可能是RNS的相关致病基因。

1.3 TRPC6TRPC6基因位于11q21-q22，其编码的蛋白属于瞬时受体电位阳离子通道C家族(TRPC)成员，在肾小管和肾小球中均有表达，主要存在于足细胞膜上，能与podocin相互作用，调节裂孔膜介导的足细胞钙离子内流，从而改变信号传导影响细胞形态、结构及功能[10]。

TRPC6基因突变可表现出常染色体显性遗传的家族性FSGS。至今，已在不同种族及国家的8个FSGS家族中鉴定出TRPC6基因中的11个不同突变，其中5个是功能获得性突变，主要导致细胞中钙的内流[11]。TRPC6基因突变曾被认为是迟发性常染色体显性遗传性FSGS的遗传原因，但TRPC6变异体也可在早发性和散发性SRNS患者中存在，如在130例西班牙RNS患者进行TRPC6基因突变筛查中发现3个与疾病相关的错义突变(约占2%)，该研究进一步确定TRPC6基因突变与散发SRNS的关系[12]。由此可以看出TRPC6基因突变对RNS的发生具有重要意义。

1.4 CD2AP可能参与RNS遗传形式的另一基因是CD2AP基因。位于染色体6p12的CD2AP所编码蛋白在足细胞中表达，通过与肌动蛋白和突触极蛋白相互作用维持足细胞正常细胞骨架结构，同时也与nephrin、podocin等裂孔膜蛋白相互作用，将裂孔膜蛋白固定于细胞骨架，并与血管内皮细胞和肾小球基底膜构成血液滤过屏障，而CD2AP免疫功能异常可引起蛋白尿和肾小球疾病[13]。现已在儿童FSGS患者中发现5种不同CD2AP杂合突变，同时在中国成人散发性FSGS患者中检测出2号外显子(160 g>A)及4号外显子(358 A>G)杂合突变[14]。因此推测CD2AP基因突变与RNS发病相关性较大。

1.5 PLCE1在常染色体隐性NS中发现一种基因突变，该突变导致早发性NS，并可进展为SRNS，其组织学主要表现为弥漫性系膜硬化。磷脂酶ε(PLCE1)基因位于染色体10q23.33染色体上，其编码蛋白主要在肾小球足细胞表达，调节正常的肾小球发育[15]。磷脂酶ε催化膜磷脂水解并产生肌醇1，4，5-三磷酸和二酰基甘油，若存在突变可破坏细胞生长和分化。PLCE1也与IQGAP-1和nephrin蛋白相互作用，影响细胞粘附。现已有研究在12个SRNS家族中发现隐性PLCE1致病突变[16]。因此PLCE1基因突变对RNS的发生也至关重要。

1.6 ARHGDIA在哺乳动物中有3种编码Rho GTP酶解离抑制因子(RhoGDI)的基因，ARHGDIA是其主要编码基因，定位于染色体17q25.3。ARHGDIA编码RhoGDIα蛋白，与几种Rho GTP酶相互作用，包括RhoA、RhoC、Rac1、Rac2和Cdc42。ARHGDIA在大多数组织中表达，而其他2个编码RhoGDI(RhoGDIβ和RhoGDIγ)的基因显示组织特异性表达。ARHGDIA突变导致RhoA，Rac1和Cdc42表达上调，损害足细胞，从而导致NS的发生[17]。已有研究发现SRNS中的ARHGDIA突变消除了与Rho GTP酶的相互作用，上调活性GTP结合的Rac1和Cdc42，并导致足细胞的迁移表型改变。Rho GTPase调节广泛的细胞过程，主要包括细胞粘附，迁移和增殖，因此应严格控制其活性[18]。Rho GTP酶信号传导是NS发病机制的重要组成部分，由此表明ARHGDIA基因突变与RNS相关性较大。

1.7 ACTN4ACTN4定位于染色体19q13，编码α-辅肌动蛋白4，在多种组织中都高度表达，但仅在肾脏中存在与ACTN4突变相关的临床表型。α-辅肌动蛋白4主要在裂孔膜中交联肌动蛋白，ACTN4基因突变将导致肌动蛋白结合减少，引起细胞内蛋白聚集体形成，影响足细胞正常骨架结构，同时改变足细胞裂孔膜的动力学结构，最终导致蛋白尿和FSGS发生。通过电子显微镜观察发现，与野生型ACTN4相比，突变体ACTN4在体外可诱导形成无序和缠结的肌动蛋白聚集体[19]。已有研究在3个FSGS家族中发现ACTN4的三个不同点突变：K255E、T259I和S262P突变，ACTN4突变患者的典型表现是青少年时期或之后出现蛋白尿，并在50多岁时缓慢进展到ESRD，具有晚发性[20]。现有的研究表明ACTN4基因突变与家族性和散发性FSGS相关，因此对于RNS中ACTN4基因突变的作用有待进一步研究。

1.8 ANLN最近，在F-actin结合蛋白基因中发现突变，该基因突变为FSGS的新病因。ANLN基因主要位在染色体7p15-p14，对发育过程中的胞质分裂非常重要。ANLN基因突变可导致家族性FSGS，ANLN突变型与裂孔膜CD2AP蛋白结合能力降低，从而影响其与PI3K通路的相互作用，并通过过度激活PI3K/AKT/mTOR/p70 S6K/Rac1信号转导引起足细胞功能的多重紊乱[21]。ANLN基因突变可导致FSGS发生，仍需探讨其与RNS发生的关联性。

2 足细胞线粒体相关蛋白基因

辅酶Q10(泛醌)是细胞膜的脂溶性成分，对于线粒体内膜呼吸链中的电子传递非常重要。与辅酶Q10生物合成相关的几个基因的突变与SRNS相关，包括COQ2，COQ6，异戊二烯基二磷酸合酶亚基2(PDSS2)和含有aarF域激酶4(ADCK4)，这些基因的突变可引起辅酶Q10水平降低，从而降低线粒体呼吸酶活性，导致足细胞损伤[22]。

3 足细胞粘附GBM相关蛋白基因

3.1 LAMB2LAMB2编码层粘连蛋白β2的突变可导致常染色体隐性遗传疾病-Pierson综合征，其特征为神经发育缺陷与肾脏微小病变。在FSGS患者中也发现LAMB2突变，LAMB2基因定位于染色体3p21，其错义突变R246Q可破坏层粘连蛋白分泌，可能与神经系统异常缺失和肾脏疾病发病年龄偏高有关，也可能发生RNS[23]。

3.2 COL4ACOL4A5基因定位X染色体Xq22，其突变将导致X连锁Alport综合征发生，其特征是出现血尿和进行性肾功能不全。COL4A3(2q36-q37)和COL4A4(2q35-q37)纯合的或杂合突变可引起常染色体隐性遗传的Alport综合征，同时在10%SRNS和FSGS患者中也发现COL4A3-5突变，表明该突变与RNS具有相关性[24]。

4 足细胞核转录因子相关基因

4.1 WT1WT1基因位于染色体11p13，编码一种锌指样转录因子(Zinc finger transcription factor)蛋白，主要表达于肾脏和造血细胞中，通过识别并结合特异性靶基因以调控其转录[25]。已知多种肾脏疾病与WT1基因突变相关，如散发性SRNS。WT1基因突变所致肾病其临床起病隐匿，即使出现大量蛋白尿却未出现浮肿现象。在散发性SRNS患儿的研究中发现9例女性患儿存在WT1基因突变，突变检出率为3.9%，其突变位点主要位于在第8和9外显子，同时也在2例中国SRNS患儿中发现WT1基因突变[26]。从上述证据中表明，WT1基因突变也可能存在于RNS中。

4.2 SMARCAL1SMARCAL1编码ATP驱动的DNA退火解旋酶，在肾脏中广泛表达，主要存在于足细胞中。SMARCAL1基因定位在染色体2q34-36，在基因调控过程中与DNA-核小体相互作用，影响染色质重塑。SMARCAL1突变导致Schimke免疫性骨发育不良，并伴有生长障碍和T细胞功能受损，以及发生FSGS或RNS[27]。

4.3 NXF5核RNA输出因子5(NXF5)编码核孔复合物相关蛋白，主要参与细胞核输出mRNA。NXF5在X染色体Xq22中的突变导致X连锁的FSGS及相关的心脏阻滞[28]。因此NXF5突变可能参与RNS过程。

5 其他基因

溶酶体蛋白的突变也可引起SRNS，如SCARB2编码溶酶体膜蛋白，其突变可导致伴肌萎缩肾功能衰竭[29]。大量研究发现APOL1存在突变，主要包括G1(错义S342 g和I384 M)和G2(C-末端六个碱基对缺失)，在非洲人群的患者中较为常见，同时在约35%非洲裔美国人中也发现该基因突变体。APOL1等位基因纯合子或复合杂合子突变个体发生FSGS的风险增加[30]。除此之外，自2017年3月起，已发现70多个肾相关基因，包括最近报道与SRNS相关的基因，如NUP93、NUP107、NUP205、KANK1、KANK4、MAGI2和EMP2等[31]。

6 总结与展望

分子遗传学和基因组科学的快速发展极大地提高了我们对RNS分子基础的认识，使疾病的精准诊疗成为可能。基因突变鉴定的潜在益处，主要包括选择适当的治疗方式、了解临床肾外表现、评估预后。同时早期遗传诊断可能影响移植管理，以及遗传检查可以指导临床管理。鉴于RNS的难治性，基因突变为诊断和基于机制的治疗提供突破方向。尽管这些进展也给临床医生及其患者和家庭的临床应用带来了重大挑战，但基因诊断的发展为开发个体化治疗方法提供前所未有的机会，为患有RNS的儿童和成年人提供更好的诊断、治疗及预后。