Gitelman综合征诊断的研究进展

许益宁，闫朝丽

(1.内蒙古医科大学，呼和浩特 010050； 2.内蒙古医科大学附属医院内分泌科，呼和浩特 010050)

Gitelman综合征(Gitelman syndrome，GS)又称家族性低钾低镁血症，是一种常染色体隐性遗传病，由位于染色体16q13的溶质载体家族12成员3(solute carrier family 12 member 3，SLC12A3)基因突变引起。该基因编码噻嗪类利尿剂敏感的离子通道蛋白——钠氯协同转运蛋白(Na-Cl cotransporter，NCC)。NCC是参与肾脏重吸收功能的重要蛋白，SLC12A3基因突变导致NCC的合成、加工、转运及降解出现异常，引起肾脏钠离子、钾离子排泄增多。有研究报道，亚洲GS的患病率高于欧洲，为1/40 000～1/4 000[1]，主要在青少年及成年人中发病，也有少数儿童期发病的报道，最早可见于新生儿期[2]。GS临床可表现出由低血钾、低氯性碱中毒、低血镁、低尿钙及肾素-血管紧张素-醛固酮系统异常激活所致的相应症状以及血压正常或偏低。GS与甲状腺疾病及糖尿病之间存在一定的联系，且与Batter综合征的临床症状多有重叠，进一步增加了GS的诊断难度[3-6]。现就GS诊断的研究进展予以综述。

1 GS临床表型

近年来随着基因技术的发展，国内外有关GS的报道逐渐增多。国外较大宗的报道来自欧洲肾脏病协作组，包含448例GS患者[7]，国内较大数量的报道分别出自青岛大学医学院附属医院(67例)[8]、中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院(64例)[9]及上海交通大学医学院附属瑞金医院(47例)[10]。虽然GS的发病年龄主要集中在青少年及成年人群，但发病年龄越小临床表型可能越严重[11]。如果未得到及时诊治可导致患儿生长发育迟缓、骨骼畸形和心律失常等严重并发症甚至危及生命[11]。对于基因型相同但性别不同的GS患者，男性较女性发病更早、血钾更低、尿电解质排泄分数更高[8]。

临床中GS患者常因低血钾、口渴、嗜盐、肌无力、手足抽搐、横纹肌溶解、瘫痪、低血压、心悸或疲劳等非特异性表现而就医。患儿更喜食咸食而非甜食，可有生长发育迟缓及青春期延迟的表现。生长激素/胰岛素样生长因子Ⅰ轴的改变与内环境离子紊乱的共同作用导致患儿出现生长迟缓、青春期延迟、身材矮小等发育问题。成年后发病的患者可能会出现软骨钙质沉着症及关节痛，或出现葡萄糖耐量异常或胰岛素抵抗[1]。镁离子是组织非特异性碱性磷酸酶的重要激活剂，可以增加焦磷酸钙晶体的溶解度，将焦磷酸钙水解成无机磷，因而低镁血症可促进关节和巩膜焦磷酸钙晶体的形成，导致软骨钙质沉着。此外，GS患者的骨密度值较高，其原因可能为肾脏对钙的重吸收增加导致骨钙沉积。钾离子和镁离子的缺乏会延长心肌细胞动作电位的持续时间，并增加室性心律失常的发生率，大约50%的GS患者心电图显示QT间期存在轻至中度延长[12]。一些患者在晚年可能出现高血压，考虑为慢性高肾素血症和长期容量不足导致肾小球旁器增生的继发性症状。有研究表明，GS基因携带者可发生低血压，但部分携带者可能受其他因素所致高血压的影响而无低血压表现；远曲小管重吸收氯化钠障碍和集合管氯化钠浓度增加导致多尿、夜尿增多[13]。

2 GS的实验室检查

2.1GS生化特征 2017年《Gitelman综合征诊治专家共识》[14]建议同一患者同时采集尿液和血液标本，对于补充电解质且电解质水平接近正常的患者停药48 h后进行检测，以免对检查结果产生影响。GS的生化特征主要包括[12]：①在未使用排钾药物的情况下，血清钾<3.5 mmol/L，伴有肾性失钾(随机尿，尿钾/尿肌酐比值>2.0)。尿钾增多可能与以下情况有关：早期远端小管氯化钠重吸收障碍，钠水重吸收减少，小管腔内负电荷增加，钾通道开放增多，膜两侧钾离子跨膜梯度增大，钾离子排泄增加；醛固酮水平升高，激活肾外髓质钾通道促进钾离子排泄；此外，低镁血症也与尿钾增多有关。②当小管上皮细胞中的钾离子分泌到细胞外，小管上皮细胞内负电荷增大，氢离子开始进入细胞内，肾小管上皮细胞内出现酸中毒，近端小管及远端小管分泌更多氢离子，碳酸氢盐重吸收增多，出现代谢性碱中毒。③血清镁<0.7 mmol/L，伴肾性失镁(镁排泄分数>4%)，这可能与负责镁主动转运的瞬时受体电位阳离子通道亚家族M成员6的下调有关。④成人可出现低钙尿(随机尿，尿钙/尿肌酐比值<0.2)。⑤活性或血浆肾素水平升高。⑥氯离子排泄分数>0.5%。如患者出现低钾血症、低镁血症，且不能用呕吐、腹泻、口服利尿剂等常见原因解释，可进一步完善上述化验检查，进行GS实验室诊断。

2.2GS与氯离子清除试验 氯离子清除试验包括氢氯噻嗪试验和呋塞米试验。氢氯噻嗪、呋塞米是临床常用的利尿剂和降压药，其作用位点分别为肾脏的NCC和钠钾氯协同转运蛋白2，通过抑制NCC及钠钾氯协同转运蛋白2的功能，减少钠离子、氯离子的重吸收。在疑似GS的患者中，氢氯噻嗪试验不仅可以评价NCC是否存在功能缺陷，还能反映其损伤程度，并与临床表现严重程度相关。在氢氯噻嗪基础上进一步完善呋塞米试验，能进一步提高诊断GS的敏感性及特异性，可鉴别绝大多数的GS和Batter综合征患者。

国外对氯离子清除试验的研究始于1997年，Colussi等[15]发现经临床诊断的GS患者中有6例对氢氯噻嗪试验反应不明显，11例对呋塞米试验有反应；在进行基因检测确诊的基础上，进一步发现92.7%的GS患者对氢氯噻氢试验无明显反应，而Batter综合征、假性Batter综合征有明显反应。Jiang等[16]在国内首次建立简化的氢氯噻嗪试验方法，并确定了性别、年龄相匹配的中国人群的正常值。2018年该团队又首次明确了在中国疑似GS的患者中以基因检测为金标准，氢氯噻嗪试验诊断的灵敏度、特异度均高于95%，具有较高的诊断价值[17]。GS患者对氢氯噻嗪试验无明显反应，对呋塞米试验有反应；Batter综合征患者对氢氯噻嗪试验有反应(高于正常对照值)，对呋塞米试验无反应(低于正常对照值)。氢氯噻嗪试验正常对照值参考Jiang等[16]设立的正常对照值：钠离子净排泄率(3.23±0.77)%、氯离子净排泄率(4.46±1.04)%、钾离子净排泄率(8.45±4.06)%。呋塞米试验正常对照参考Colussi等[18]2007年设立的正常对照值：钠离子净排泄率(17.8±7.3)%、氯离子净排泄率(24.5±8.9)%、钾离子净排泄率(39.1±17.8)%。氢氯噻嗪试验简便易行且成本低，适用于各级医院。但氯离子清除试验有引起患者电解质紊乱的风险，尤其是低钾血症，操作步骤复杂，因此可以选择临床表现及实验室检查结果高度疑似GS的患者进行氢氯噻嗪试验，高度疑似Batter综合征的患者进行呋塞米试验。

3 GS与基因检测

临床中尽早对疑似患者进行基因检测，有助于疾病早期诊断，及时控制症状，进而改善患者生存质量，同时可对同一家系中其他成员进行筛查。Thomas等[19]对GS等肾脏遗传病患者进行集中随访及整理，明确了1例GS患者的基因型，并对其家属进行了遗传咨询，指导患者后续临床治疗。

3.1SLC12A3基因与GS SLC12A3基因存在于染色体16q13区域，编码噻嗪类利尿剂敏感的离子通道蛋白NCC，见图1。该基因发生突变后NCC合成、加工、转运及降解等环节及肾脏的重吸收功能均受影响，导致相应症状出现。当前人类基因突变数据库(http://www.hgmd.org)中已收录的400余种突变位点大多为错义突变，错义突变中接近半数为复合杂合突变，纯合突变占18%[20]。SLC12A3基因突变位点的多少与GS患者临床表现之间并无特殊关联。有研究显示，不同地区GS患者SLC12A3基因突变的主要突变位点存在差异，欧洲人以IVS9+1G>T多见[21]，日本人则以c.2573T>A(p.Leu858His)、c.1924C>T(p.Arg642Cys)多见，且携带上述突变的日本GS患者血清镁水平显著升高[22]；而PT60M、P．D486N、P．R913Q、c．965-1、c.977 delGCGGACATTTTTGinsACCGAAAATTTT以及c.2877 2878delAG则是中国人群中最常见的突变位点，其中携带PT60M和D486N的GS患者比例分别为14.1%和8.4%[8]。亚洲GS患者的SLC12A3基因突变多分布于整个基因，而欧美GS患者的SLC12A3基因突变位点多分布于基因编码的跨膜区和胞内段部分。结合上述研究结果，SLC13A3基因突变的差异与种族分布呈现一定相关性。

注：SLC12A3为溶质载体家族12成员3，NCC为钠氯协同转运蛋白，CLC-Kb为电压门控氯离子通道图1 SLC12A3基因编码肾脏NCC

一项包含137例GS患者的SLC12A3基因分析的研究显示，错义突变占72%以上，其中最常见的突变位点为Thr60Met。研究中有102例患者包含2个突变基因，31例患者包含1个突变基因，仅4例患者未明确突变基因[23]。对于检测显示仅有单杂合突变的患者，另一个基因突变位点未找到的原因可能包括：①突变可能位于5′非翻译区、3′非翻译区或内含子深部，外显子测序法不能测出；②SLC12A3包含1个或多个外显子重排，单个外显子测序难以确定；③突变位点并不位于SLC12A3基因[22]。因此，研究建议为了提高诊断率，可使用多重连接探针扩增技术对仅携带单个突变等位基因的人群进行细致全貌的基因组重排筛查。随着下一代测序技术(next-generation sequencing，NGS)的出现，全外显子组以及全基因组测序的使用越来越频繁，寻找突变位点有了新的突破[23-25]。

3.2CLCNKB(chloride channel CLC-Kb)基因与GS

氯离子通道由CLCNKA(chloride channel CLC-Ka)或CLCNKB(位于染色体1p36区)基因编码，包含CLC-Ka和CLC-Kb两个亚型。CLC-Kb与Na+，K+-ATP酶共同促进NCC对钠离子、氯离子的重吸收(图2)，CLCNKB基因突变可导致肾小管重吸收功能减弱。远曲小管上无CLC-Ka分布，但髓袢升支粗段上的CLC-Ka可对功能丧失的CLC-Kb发挥代偿作用，代偿作用越完整，症状越轻。

注：SLC12A3为溶质载体家族12成员3，NCC为钠氯协同转运蛋白，CLC-kb为电压门控氯离子通道图2 CLCNKB基因编码CLC-kb

部分症状表现典型的GS患者基因检测时未发现SLC12A3基因突变，但存在CLCNKB基因突变，也有患者同时存在SLC12A3及CLCNKB基因突变。Jeck等[26]在3例GS患者的基因检测中发现了CLCNKB突变。一项包含448例GS患者的研究显示，CLCNKB突变患者约占全部患者的3%[6]。Lee等[27]在34例GS患者的基因检测中发现SLC12A3突变29例，CLCNKB突变3例，且SLC12A3突变患者低血镁及低尿钙程度较CLCNKB突变患者更重。Kong等[28]报道1例8岁10个月的GS患者基因检测结果，既出现SLC12A(3p.N359K)突变也出现CLCNKB(p.L94I)突变，推测是两种突变共同导致最终的表型，但需要更多的证据证实CLCNKB p.L94I的致病性。Li等[29]报道3例GS患者，第1例为SCL12A3复合杂合突变，突变中一个源于父亲p.T60M，另一个源于母亲p.L858H；第2例为SCL12A3纯合突变，突变均来自双亲的p.N359K；第3例为SCL12A3和CLCNKB杂合突变，两个突变均来自母亲，包括SCL12A3中的P.T60M突变和CLCNKB基因中的P.W391R突变。综上所述，CLCNKB基因突变在GS中确实存在，但具体致病机制尚不明确，需要进一步研究探索其潜在的致病机制。

4 GS与NGS

NGS可以一次性检测数百至数千种基因变异。NGS按照覆盖测序范围大小可以分为靶向目标基因测序、全外显子组测序、全基因测序。它以成本低、通量高、速度快的优点在遗传领域广泛应用。NGS的出现弥补了传统测序技术的不足，使针对GS患者突变基因及基因致病性的研究得以广泛而深入地开展。

Ashton等[30]应用NGS对384例临床疑似肾脏遗传病患者及其16名家系成员进行了基因检测，并对突变基因进行致病性分析。其中Bartter/GS患者174例，远端肾小管性酸中毒76例，并在27个基因中共鉴定出269个不同的突变，可能致病性突变95个，致病性突变136个，未描述突变100个。此外，基因检测修正了16例患者的临床诊断。Hureaux等[31]对1 033例临床疑似肾小管病变的患者进行了NGS检测，结果显示，临床考虑诊断为GS的272例患者中有117例检测到GS相关基因突变，并有42例患者通过NGS排除诊断。虽然NGS为GS诊断提供了便利，但也面临诸多挑战：①NGS对基因变异的解释，尤其是意义未知的突变，需要更大的基因库配合，有风险评估不准确的缺点；②虽然NGS存在诸多优点，但并不适合所有疾病，也不能完全替代所有基因检测方式，需要与多种检测技术联用，才能发挥更大的诊断价值。

5 小 结

GS的临床诊断首先依靠临床表现、实验室检查结果和家族遗传病史。临床表现需要与其余肾小管疾病进行鉴别，实验室检查结果会受到患者饮食及服用药物的干扰。当临床高度怀疑患者为GS时，医师可在保证患者安全性的前提下进行氯离子清除试验。同时在条件充分时可进行基因检测，基因检测可以进一步明确GS突变基因及其致病性、完善表型-基因型的对应关系、指导治疗并提供遗传咨询。上述临床诊断、实验室诊断及基因诊断的结合可以使GS诊断更及时、准确。但在氯离子清除试验的安全性、突变基因的致病性、表型-基因型对应关系及基因库的完善等方面还需要深入研究，以使更多GS患者受益。