奥尔波特综合征的疾病谱扩展对相关疾病诊断、筛查和治疗的启示

林芙君，蒋更如

（上海交通大学医学院附属新华医院肾脏风湿免疫科 上海市罕见病诊治中心，上海 200092）

奥尔波特综合征（Alport syndrome，AS）是一种临床相对常见的遗传性肾小球疾病，已被列入2018年国家卫生健康委颁布的首批121 种罕见病目录。AS 以肾性血尿、蛋白尿和进行性肾功能减退为临床特点，可合并感音神经性耳聋及眼部异常等肾外症状，肾活检可见肾小球基底膜（glomerular basement membrane，GBM）发生弥漫变薄、厚薄不均、致密层撕裂或分层或虫蚀样等改变，部分患者可合并局灶节段性肾小球硬化（focal segmental glomerulosclerosis,FSGS）。自20 世纪90年代起，随着AS 的致病基因，即编码α345（Ⅳ）链的基因COL4A3、COL4A4、COL4A5 被相继定位[1]，以及超微病理、Ⅳ型胶原分子免疫病理和基因检测等新技术及研究手段不断涌现，AS 在疾病定义和诊断标准上不断演变，其疾病谱也随之扩展。本文旨在总结AS 疾病谱的演变、诊断、早期筛查和精准治疗方面的最新进展，从而获得具有临床指导意义的启示，同时对建立整合临床表型与多组学信息的疾病诊断和病情评估体系进行展望。

AS 在疾病定义和诊断标准上的变迁及其疾病谱扩展

一、AS 定义和诊断标准的变迁

1927年，Cecil Alport[1]首次对以遗传性肾炎和听力下降为临床特征的家系进行了详细描述。在随后的近1 个世纪内，AS 的疾病定义和诊断标准不断发生演变。20 世纪90年代，Flinter 等[2]和Gregory等[3]相继提出了AS 的4 项和10 项诊断指标。2018年，中国AS 诊疗共识专家组在2013 版国际《Alport综合征诊疗管理专家建议》[4]的基础上发布了中国《Alport 综合征诊断和治疗专家推荐意见》[5]，建议临床表现为持续性肾小球型血尿和（或）蛋白尿且符合以下任意一条标准时可诊断为AS。①肾活检电镜示GBM 致密层撕裂或分层；②GBM 的α345（Ⅳ）链免疫荧光染色异常或皮肤基底膜α5（Ⅳ）链免疫荧光染色异常；③COL4A5 基因具有一个致病性突变，或COL4A3（或COL4A4）基因具有2 个致病性突变。根据这一诊断标准，AS 中有80%～85%为COL4A5 基因纯合或杂合突变导致的X 连锁显性遗传AS、10%～15%为COL4A3 或COL4A4 基因纯合突变或复合杂合突变导致的常染色体隐性遗传AS，另有极少数（小于5%）为COL4A3 或COL4A4 基因杂合突变导致的常染色体显性遗传AS（autosomal dominant Alport syndrome，ADAS）。

二、AS 疾病谱扩展

随着近年来以第二代测序技术为代表的分子诊断技术的发展和临床应用增多，携带COL4A3 或COL4A4 基因杂合突变患者的检出率显著上升。在之前被称为“薄基底膜肾病”和“良性家族性血尿” 患者中约半数被检出携带COL4A3、COL4A4基因杂合致病突变[6-7]，另外，近30%的成人遗传性FSGS 和5%～10%的散发性FSGS[8]以及约30%的家族性IgA 肾病（IgA nephropathy，IgAN）的病因实质为COL4A3～COL4A5 基因突变[9]，其中大部分为COL4A3、COL4A4 基因杂合突变。最近基于英国UK Biobank 数据库和冰岛Icelandic 数据库的全基因组关联分析结果发现，与肾性血尿、蛋白尿或FSGS 显著关联的COL4A3、COL4A4 基因杂合突变（如COL4A3 Gly289_Lys330del、COL4A4 Ser969X）的人群携带频率接近0.2%[10]，远高于既往报道的AS 患病率（1/5 000～1/10 000）。值得关注的是，来自最近国外2 项大样本回顾性队列研究结果显示，COL4A3、COL4A4 基因杂合突变患者的临床预后并非均为“良性”，其中有15%～30%的患者在50～60 岁时进展至终末期肾病（end stage renal disease,ESRD）[7,11]。

为重视对这部分肾功能损伤进展型患者进行早期识别、加强随访，并及时给予干预治疗以改善其肾脏预后，2018年AS 国际工作组[12]建议，对于携带COL4A3、COL4A4 基因杂合致病突变的患者，无论是否合并肾外表现或有无肾功能减退均统一诊断为ADAS，同时，将COL4A3～COL4A5 基因突变所导致的薄基底膜肾病、家族性血尿、遗传性FSGS 以及不明原因慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）/ESRD 患者统一纳入AS诊断范畴（见表1）。根据这一广义定义，AS 形成了从孤立性肾性血尿到ESRD 的连续、表型严重程度不同的疾病谱（见图1）而，AS 的人群患病率据估算可占到成人CKD 的3%[13]，其中ADAS 占19%～31%[14]。

表1 2018年AS 国际工作组提出的AS 定义和分型[12]

图1 AS 的疾病谱扩展

笔者认为，基于分子发病机制所提出的上述AS 广义新定义更接近疾病生物学本质，有利于疾病的统计和规范化诊断，从而提高疾病的诊断率，减少漏诊。我国人口多、CKD 基数大，因此AS 患者在我国的患病总人数不容小觑。循证医学已证实，肾素-血管紧张素系统抑制剂对各类COL4A3～COL4A5 基因突变型患者的肾功能均具有保护作用[15-19]，因此提高AS 的早期识别和诊断率，并给予及时干预治疗，从而延缓肾功能进展，对我国人群CKD 的防治也具有重要意义。最新发布的《2020 版Alport 综合征患者诊断和管理临床实践》的国际指南也采纳了AS 的广义新定义[20-21]。但也有观点认为，将病程中仅有孤立性血尿并无肾功能损伤的COL4A3、COL4A4 基因杂合突变患者诊断为ADAS，可能给这部分患者带来不必要的心理压力[22-23]。这就要求临床医师综合患者的基因型、临床表型和家系特点等，对其预后进行精准评估及预测。

重视AS 的早期筛查

一、筛查流程

持续性肾性血尿往往是AS 患者的首发临床表现，90%以上的X 连锁显性遗传AS 和常染色体隐性遗传AS 患者、70%～92%的ADAS 患者存在肾性血尿[11,24]。国外肾活检统计资料表明[25]，薄基底膜肾病和AS 约占儿童无症状肾性血尿患者的半数以上，同时是位列IgA 肾病之后成人肾性血尿的第二大病因。重视对持续性肾性血尿患者进行AS 筛查，不仅有助于AS 患者及其亲属的早期诊断和鉴别诊断，对预后危险分层、治疗策略制定、遗传筛查以及选择性生育等也有重要的指导作用。最新发布的《2020 版Alport 综合征患者诊断和管理临床实践》国际指南[21]中列出了对持续性肾性血尿患者进行AS 筛查的流程图（见图2），并建议对符合以下任一情况，疑似AS 的持续性肾性血尿患者进行基因检测，以帮助明确诊断。①患者合并感音神经性耳聋和（或）前圆锥形晶状体和（或）特征性视网膜病等肾外表现；②患者有血尿或CKD，或有肾功能衰竭家族史及CKD 相关的耳聋家族史；③肾活检病理发现GBM 特征性病变、肾组织或皮肤α（Ⅳ）链免疫荧光染色；④患者为激素抵抗性型FSGS、家族性IgA 肾病或病因不明的ESRD。

图2 持续性肾性血尿患者的AS 筛查流程图[19]

二、基因筛查技术及结果解读

1.基因技术选择：基因检测技术的进步和可及性的提高给以往基于临床和肾脏病理的传统诊断体系带来了变革[26]。有研究运用基因检测使近1/3的AS 患者避免了有创性肾活检而得以确诊疾病[27]。另有研究采用基因诊断对约1/3 先前被漏诊或误诊的AS 先证者家系患病成员进行了确诊[28]。在基因检测方法的选择上，基于第二代测序技术的目标序列靶向捕获测序或全外显子组测序在显著提高AS 诊断效能的同时，还能发现AS 的拟表型致病基因和修饰基因变异位点[29-31]（见表2），以协助进行鉴别诊断和预后评估，因此其已逐渐取代了Sanger 测序。然而，第二代测序技术对于拷贝数变异以及影响剪接的深部内含子区域突变的检测往往具有局限性，需进一步采用多重连接探针扩增、荧光定量PCR 和RNA 测序等技术进行鉴定[32]。

表2 AS 的拟表型致病基因和修饰基因变异位点

需要指出的是，肾性血尿的人群患病率可高至4%[33]，因成本问题较难实现大规模对肾性血尿患者开展无差异的基因检测筛查AS。为开发操作快捷、灵敏度及特异度相对较高而成本低的早期筛查手段，笔者所在实验室目前正在开展“基于个体风险预测的AS 筛查模式”，即对AS 患病高风险患者进行单个样本基因测序，而对AS 患病低风险患者则参照新型冠状病毒核酸混采检测技术进行样本集合测试[34]。运用该方法可使筛查费用降低至第二代测序技术费用的1/10，但其筛查效能和卫生经济学价值还有待进一步评估和改良。

2.结果解读：随着第二代测序技术检出大量新发现的COL4A3、COL4A4、COL4A5 基因罕见变异（可占所有检出变异的50%～75%），对这些新发变异进行正确的致病性评估和解读成为亟待解决的问题。2021年2 月，AS 基因变异评估国际协作组在美国医学遗传学与基因组学学会2015年序列变异解读标准和指南的基础上，结合AS 的疾病特点，发布了《AS 分子诊断专家意见共识》[31]。该共识建议，在对COL4A3～COL4A5 基因的新发变异（尤其是意义未明变异）进行致病性评估时，为防止将良性变异误判为致病变异[35-36]，需查阅收录AS 致病突变的数据库，如Clinvar 数据库、莱顿开放变异数据库（Leiden Open Variation Database）、人类基因（致病性）突变数据库（Human Gene Mutation Database）和美国犹他州ARUP laboratories 数据库，并结合生物信息学分析结果[37]，有条件的研究性实验室还需进一步开展体外功能实验，如纳米荧光素酶片段互补技术，评估突变对α345（Ⅳ）三螺旋体聚合稳定性的影响[38]、微小基因实验模拟突变在体内对剪接的影响[39-40]。

AS 的精准诊疗展望

一、基因型与表型关联在AS 筛查、诊治中意义重要

精准医学的时代已经到来，精准医学的核心理念是有效整合患者的表型数据与多组学信息后，将“基因-环境-表型”三者进行多层次关联分析，从中探究疾病的发病机制、制定个性化的精准预防及诊疗方案，即“better diagnosis leading to better treatment”。AS 作为单基因遗传病，遗传因素在其发病机制中起主导作用。因此，建立可靠、准确的基因型与表型关联，对提高AS 疾病筛查、分型诊断、预后判断和不同治疗方案的疗效评估等方面的精准性至关重要。然而，由于遗传异质性、基因多效性及环境因素和生活方式等对AS 发生、发展的影响，目前仅在X 连锁显性遗传AS 男性患者中发现基因型与肾脏预后间存在一定关联[7,11,41-43]，且结果大多来自回顾性分析。

目前，国内外已有多个大型前瞻性AS 队列（如European Alport Therapy Registry、BioAlport cohort、ATHENA cohort、ASTOR cohort、RaDico cohort、中国国家罕见病队列和中国上海遗传性肾脏病队列）正在实施建立基于特定种族和人群的生物样本库，构建与之匹配的包括基因突变谱、表型谱、临床诊治以及结局随访等综合信息的数据库，搭建生物样品和大数据共享平台等举措，将患者的基因型与包括病史、症状、体征、生化、肾脏病理、影像学资料、干预治疗效果以及环境、生活方式等信息的表型组进行融合分析，从而建立个体化的综合预测模型，以用于AS 的精准筛查和诊疗，同时也为开展临床试验和探索发病机制奠定了基础。

二、治疗展望

肾素-血管紧张素系统抑制剂仍然是目前治疗AS 的主要方法，但其不能完全阻止或逆转患者的肾功能恶化。目前正在开展临床试验的新药有以抗肾脏纤维化和（或）抗氧化及炎症调节为主要靶点的miRNA-21 抑制剂Lademirsen 和核因子E2 相关因子2 激活剂Bardoxolone methyl，以及选择性内皮素受体拮抗剂阿曲生坦（Atrasentan）[20]。其中来自CARDINAL 研究的最新结果表明，相较于安慰剂，Bardoxolone methyl 能够使AS 患者的肾脏复合终点事件发生风险降低50%。与此同时，在体外细胞实验或动物模型中也正在开展多项包括小分子类药物、寡核苷酸药物、基因治疗在内的AS 精准疗法探索，使学界看到了AS 精准治疗的未来，例如利用反义寡核苷酸诱导COL4A5 基因21 号外显子跳读，从而恢复COL4A5 mRNA 阅读框并编码缩短的有一定功能的COL4A5 蛋白，运用小分子伴侣药物4-苯基丁酸减轻COL4A3～COL4A5 基因错义突变介导的足细胞内未折叠蛋白反应和内质网应激相关损伤，以及利用CRISPR/Cas9 编辑技术对AS 患者尿液来源的足细胞进行COL4A5 基因突变修复[14]等。

结 语

遗传学、分子生物学以及生物信息学的飞速发展，使AS 在疾病定义及诊断理念上取得诸多进展，也使人们愈来愈认识到AS 是CKD 不可忽视的重要病因以及开展AS 早期筛查的重要性和必要性。基于分子发病机制所提出的AS 广义新定义及其疾病谱的扩展，有利于疾病统计和规范诊断，从而提高疾病诊断率，减少漏诊。目前仍有待开展大型队列研究以建立整合临床表型与包括基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等多组学信息的病情评估体系，用于AS 的精准筛查和诊断，以及推动AS 发病机制研究及相关新药研发、疾病精准管理等方面的发展。