遺傳性腎小管疾病相關(guān)低磷血癥

龔紫林 李志輝

遺傳性腎小管疾病是指與遺傳因素相關(guān)，以腎小管重吸收、分泌和排泄功能障礙為特征的腎臟疾病。腎小管重吸收原尿中多種營養(yǎng)物質(zhì)，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，參與尿的濃縮和稀釋。腎小管功能受損可造成多種代謝紊亂，包括水、電解質(zhì)、礦物質(zhì)或有機(jī)物的代謝紊亂等，其中，磷代謝紊亂可致生長發(fā)育遲緩、骨骼鈣化畸形、腎功能損害等嚴(yán)重并發(fā)癥。本文對幾種臨床常見的引起低磷血癥的遺傳性腎小管疾病的發(fā)生機(jī)制及治療展開綜述。

1 磷在體內(nèi)的代謝與調(diào)節(jié)

1.1 磷的代謝 磷在體內(nèi)參與諸多重要生理活動(dòng)，如骨的形成，參與組成ATP及體內(nèi)代謝相關(guān)的各種酶，是細(xì)胞膜磷脂和核苷酸不可或缺的組成成分。磷酸鹽是機(jī)體內(nèi)重要的緩沖系統(tǒng)，可維持內(nèi)環(huán)境酸堿平衡穩(wěn)定，并調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞的分化。小腸上皮細(xì)胞及腎小管近端上皮細(xì)胞在磷的吸收、再吸收、排泄等過程中均發(fā)揮重要作用。鈉磷協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)體(NaPi)是參與小腸上皮細(xì)胞和腎小管近端上皮細(xì)胞磷酸鹽吸收與重吸收最重要的磷離子轉(zhuǎn)運(yùn)體[1]。分布在腎小管頂端膜的NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc轉(zhuǎn)運(yùn)體分別由SLC34A1和SLC34A3基因編碼；SLC34A2基因編碼的NaPi-Ⅱb轉(zhuǎn)運(yùn)體主要分布于十二指腸和空腸刷狀緣[2-4]。NaPi在體內(nèi)的表達(dá)受到多種因素調(diào)節(jié)，在低血磷的發(fā)生中起重要作用[5]。

1.2 磷的調(diào)節(jié) 磷在機(jī)體內(nèi)受到多種激素及體液因子的調(diào)節(jié)[5]，1,25-(OH)2D3可增加NaPi-Ⅱb轉(zhuǎn)運(yùn)體的活性，使腸上皮細(xì)胞對磷的吸收增加，并促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞重吸收磷，使血磷水平升高[6,7]。甲狀旁腺素(PTH)通過抑制NaPi-Ⅱa和NaPi-Ⅱc活性減少腎小管對磷的重吸收，促進(jìn)尿磷的排泄，使血磷水平降低[8,9]。1,25-(OH)2D3水平降低或PTH水平升高均可導(dǎo)致血磷水平降低。

隨著研究的進(jìn)展，成纖維細(xì)胞生長因子23(FGF23)在血磷調(diào)節(jié)過程中的重要性逐漸被認(rèn)識到。FGF23是成纖維細(xì)胞生長因子家族中分子最大的一類蛋白，含251個(gè)氨基酸，由骨細(xì)胞產(chǎn)生，其基因位于染色體12p13區(qū)，F(xiàn)GF23表達(dá)增強(qiáng)時(shí)，機(jī)體血磷水平降低[9-11]。研究表明，F(xiàn)GF23導(dǎo)致血磷水平降低主要通過以下機(jī)制：FGF23作用于腎近端小管頂端膜的NaPi-Ⅱa、NaPi-Ⅱc轉(zhuǎn)運(yùn)體與小腸上皮細(xì)胞刷狀緣的NaPi-Ⅱb轉(zhuǎn)運(yùn)體，抑制磷的重吸收，促進(jìn)尿磷酸鹽的排泄，減少腸道上皮細(xì)胞對磷的吸收[7]。FGF23通過抑制25-羥基維生素D3-1α-羥化酶(Cyp27B1)，并上調(diào)25-羥維生素D-24羥化酶(Cyp24a1)的表達(dá)，使1,25(OH)2D3的生成減少、降解增多[12-14]。FGF23還作用于甲狀旁腺，抑制PTH的合成，而PTH可以調(diào)節(jié)Napi表達(dá)從而調(diào)節(jié)腎臟重吸收磷[15,16]。

2 遺傳性腎小管疾病相關(guān)磷代謝紊亂

2.1 低磷性佝僂病 低磷性佝僂病(HR)是由于多種原因引起腎小管對磷的重吸收功能障礙，導(dǎo)致血磷水平降低、骨骼鈣化障礙的一組腎失磷性代謝性骨病，兒童時(shí)期常見，主要的臨床表現(xiàn)為低磷血癥、身材矮小、牙釉質(zhì)發(fā)育不良、骨質(zhì)疏松、雙下肢骨骼畸形、骨或關(guān)節(jié)疼痛。HR的發(fā)生多與遺傳相關(guān)，包括X連鎖低磷性佝僂病(XLHR)、常染色體顯性低磷性佝僂病(ADHR)、常染色體隱性低磷性佝僂病(ARHR1和ARHR2)、遺傳性低磷性佝僂病伴高鈣尿癥(HHRH)等類型[2,7,9,17]。

2.1.1 XLHR 是最常見的低磷性佝僂病，約80%的HR患兒為此型，發(fā)病率約為1/20 000[1,2]。XLHR患者可表現(xiàn)為身材矮小、O型腿，實(shí)驗(yàn)室檢查表現(xiàn)為低血磷、FGF23水平增高、1,25(OH)2D3水平正常或降低。XLHR由PHEX基因突變所致[10,18]，PHEX基因位于染色體Xp22.11，包含22個(gè)外顯子編碼區(qū)，大小220 kp[19]，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)包括無義突變、剪切位點(diǎn)突變、錯(cuò)義突變、不同位點(diǎn)的插入和缺失等多種不同的PHEX基因突變。PHEX突變后，對下游FGF23分子的抑制表達(dá)作用減弱，F(xiàn)GF23活性增強(qiáng)，從而導(dǎo)致低血磷[20，21]。

2.1.2 ADHR 是因FGF23基因點(diǎn)突變所導(dǎo)致的罕見性常染色體顯性遺傳性疾病[2,9]，ADHR的臨床表現(xiàn)各異，兒童期、青少年期或成年后均可發(fā)病[22]。研究證實(shí)，突變一般發(fā)生在位于FGF23蛋白分子176或179位點(diǎn)的精氨酸上，精氨酸被色氨酸或谷氨酰胺所替代，使FGF23難以被蛋白水解酶裂解，F(xiàn)GF23活性時(shí)間延長[2,23]，抑制腸上皮細(xì)胞及腎近端小管上皮細(xì)胞對磷的重吸收。

2.1.3 ARHR 包括2種類型。DMP1基因純合突變可致ARHRI[24]。DMP1是一種骨基質(zhì)酸性蛋白，是骨組織非膠原蛋白的重要構(gòu)成部分，在成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞中高度表達(dá)，調(diào)節(jié)骨的形成[25]。ARHR1的臨床表現(xiàn)與XLHR相似，可表現(xiàn)為佝僂病體征，實(shí)驗(yàn)室檢查可見FGF23水平增高、低血磷癥、1,25(OH)2D3水平正?；蚪档?。DMP1基因位于染色體4q21，該基因的突變可使FGF23表達(dá)上調(diào)[2,24]，但DMP1基因引起FGF23表達(dá)增強(qiáng)的機(jī)制尚未完全明確。ARHR2是由ENPP1基因突變所引起[26]，ENPP1基因定位于人6號染色體，共包含25個(gè)外顯子。ENPP1是一種跨膜糖蛋白，可以促進(jìn)無機(jī)焦鹽磷酸鹽的生成，抑制骨骼成型，2010年Litan等首次報(bào)道了ENPP1基因突變相關(guān)的ARHR[27]。過去認(rèn)為ENPP1基因突變可以導(dǎo)致嬰兒期泛發(fā)性動(dòng)脈硬化(GACI)，但對ENPP1突變所致ARHR患者的研究表明，這些患者在嬰兒期并未發(fā)生動(dòng)脈硬化，這可能與其存在低磷血癥相關(guān)[2,28]。

2.1.4 HHRH 是一種常染色體隱性遺傳疾病，主要由SLC34A3基因突變所引起，導(dǎo)致其編碼的腎近端小管上皮細(xì)胞刷狀緣的NaPiⅡc轉(zhuǎn)運(yùn)體功能障礙，抑制腎對磷的重吸收[6,29]。HHRH的主要臨床表現(xiàn)包括佝僂病、低磷血癥和高鈣尿癥。HHRH患者的血清FGF23水平并不增高[2]，體內(nèi)Cyp27B1與Cyp24a1活性正常，因此，與XLHR比較，HHRH患者血清1,25(OH)2D3水平明顯增高，1,25(OH)2D3促進(jìn)小腸對鈣的吸收，使腎小球?yàn)V過鈣增多，進(jìn)而形成高鈣尿癥。

2.1.5 治療 HR的治療多為補(bǔ)充活性維生素D及磷酸鹽，患兒骨骼發(fā)育畸形與生長遲緩的癥狀可部分緩解，但疾病未得到根本的治療，且過量維生素D易導(dǎo)致腎結(jié)石、腎鈣化、腎功能受損等嚴(yán)重并發(fā)癥，而口服磷酸鹽也存在增加患兒發(fā)生胃腸道功能障礙的風(fēng)險(xiǎn)。因此，F(xiàn)GF23作為調(diào)節(jié)血磷水平的關(guān)鍵因子，得到了廣泛關(guān)注。有研究證實(shí)單克隆抗體藥物Burosumab(FGF23抗體)對HR具有一定療效。Insogna等[30]曾對133例HR患者進(jìn)行過一項(xiàng)RCT，治療24周后，Burosumab治療組(n=68)和安慰劑組(n=66)患者平均血清磷酸鹽濃度高于正常值下限，分別為94.1%和7.6%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，Burosumab還具有增加血清1,25(OH)2D3水平、改善腎臟功能的作用，可以顯著提高患者的生活質(zhì)量，但是藥物的遠(yuǎn)期效果仍需進(jìn)一步研究，且該藥物多在成人患者中進(jìn)行臨床試驗(yàn)，關(guān)于兒童的用藥安全性仍需更多臨床試驗(yàn)支持。

2.2 維生素D抵抗型佝僂病(VDDR) 是一種罕見的常染色體隱性疾病，臨床表現(xiàn)以肌張力低下、肌肉無力、生長發(fā)育障礙、低鈣血癥、低(正常)磷血癥、高PTH血癥為特征，血清1,25(OH)2D3可正常、升高或降低。影像檢查可見骨骼呈佝僂病改變。因發(fā)病機(jī)制不同，VDDR有2種不同的類型。

2.2.1 Ⅰ型VDDR(VDDR-Ⅰ) 是由于25-羥維生素D-1α羥化酶缺陷引起的骨骼礦化障性疾病，該型由CYP27B1基因突變所致[31]。CYP27B1 位于人類 12 號染色體(12q13.1-q13.3)，含有9個(gè)外顯子，研究發(fā)現(xiàn)CYP27B1的cDNA全長為4.8 kb，該基因編碼的蛋白質(zhì)為25-羥維生素D-1α羥化酶[32]。目前已報(bào)道超過50種CYP27B1基因突變引起VDRR-Ⅰ，包括錯(cuò)義突變、無義突變、缺失突變、剪接突變和重復(fù)等。

CYP27B1基因突變可致其編碼的Cyp27B1結(jié)構(gòu)及功能異常[33,34]，活性維生素D生成減少，1,25(OH)2D3水平減低可抑制腸道對磷的吸收及腎小管重吸收鈣、磷，從而使血鈣、血磷水平低下，低鈣血癥可引起繼發(fā)性甲狀腺功能亢進(jìn)，進(jìn)一步加重血磷水平減低。

骨化三醇是治療VDRR-1的有效藥物。國外曾報(bào)道11例VDRR-1患兒(男6例，女5例)[32,33,35]，基因檢測證實(shí)均存在CYP27B1基因突變，發(fā)病年齡6個(gè)月至4歲，主要臨床表現(xiàn)為生長發(fā)育障礙、骨骼發(fā)育畸形、低鈣血癥等，給予口服骨化三醇治療后，11例患兒的癥狀均得到了不同程度的緩解。

2.2.2 Ⅱ型VDDR(VDDR-Ⅱ) 又稱遺傳性1,25-(OH)2D抵抗性佝僂病(HVDRR)。該病十分罕見，國內(nèi)僅有幾例報(bào)道[36]，HVDRR主要由VDR基因突變所致[36]，目前已發(fā)現(xiàn)VDR存在多個(gè)基因突變位點(diǎn)，絕大部分位于VDR基因的配體結(jié)合區(qū)(LBD)和DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DBD)[37,38]。LBD由123～427個(gè)氨基酸組成，LBD也可參與發(fā)生RXRα的二聚作用，此外，配體依賴的轉(zhuǎn)錄激活/抑制功能區(qū)AF-2位于LBD第416～424氨基酸殘基，在介導(dǎo)配體刺激的轉(zhuǎn)錄激活過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[39]。DBD結(jié)構(gòu)高度保守，包含兩個(gè)由12～13個(gè)氨基酸組成的鋅指結(jié)構(gòu)[40]，該區(qū)域在DNA的識別與結(jié)合過程中發(fā)揮重要作用，同時(shí)參與視黃素X受體α(RXRα)與VDR形成二聚體[41]。

HVDRR致低血磷的機(jī)制與其致病基因突變的位點(diǎn)相關(guān)，LBD可特異性識別1,25(OH)2D3,促進(jìn)1,25(OH)2D3與VDR結(jié)合發(fā)揮重要生理作用[42]。因此，LBD發(fā)生基因突變時(shí)，1,25(OH)2D3無法與VDR結(jié)合，導(dǎo)致血鈣水平降低。1,25(OH)2D3與VDR形成受體-激素復(fù)合物后，需通過DBD區(qū)識別DNA上的VDR應(yīng)答原件(VDREs)，與之結(jié)合后可參與調(diào)節(jié)基因表達(dá)與介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄，DBD區(qū)的基因突變同樣抑制1,25(OH)2D3發(fā)揮其生理作用[43]，使血鈣水平降低，嚴(yán)重的低鈣血癥可引起繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)，進(jìn)而導(dǎo)致血磷水平明顯減低。

骨化三醇對于大部分HVDDR患兒無效，口服或靜脈注射鈣劑可緩解其癥狀，給予鈣劑治療后多數(shù)患兒的低磷血癥可以緩解，這進(jìn)一步證實(shí)HVDDR患兒表現(xiàn)為低磷血癥是由于繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)所致，但個(gè)別血磷水平極低的患兒，仍需補(bǔ)充磷酸鹽進(jìn)行治療。

2.3 Dent病 Dent病是一種罕見的X連鎖隱性遺傳性腎小管疾病，約60%的患兒與CLCN5基因突變相關(guān)，15%的患兒因OCRL1基因突變所致，25%的患兒致病基因尚不明確[44,45]，主要臨床特征表現(xiàn)為低分子蛋白尿、高鈣尿癥、腎鈣質(zhì)沉著癥、腎結(jié)石、近端腎小管功能障礙和腎功能衰竭，發(fā)病率暫不明確。

Dent病致低血磷的發(fā)生機(jī)制可能與CLCN5基因突變引起腎小管上皮細(xì)胞頂端膜吞飲功能受損相關(guān)[45]。PTH分泌進(jìn)入機(jī)體后，可由腎小球?yàn)V過進(jìn)入腎小管管腔，再由腎小管上皮細(xì)胞吞飲而代謝失活，CLCN5基因突變致其頂端膜吞飲功能損害，PTH積聚于管腔內(nèi)，抑制腎近端上皮細(xì)胞膜NaPi-Ⅱa、NaPi-Ⅱc活性，減少腎近端小管對磷的重吸收，導(dǎo)致低血磷。PTH在腎小管管腔內(nèi)的積聚可促進(jìn)腎小管對鈣的重吸收，血鈣增高后，腎小球?yàn)V過鈣增加，鈣的排泄增加，同時(shí)，血鈣增高可負(fù)反饋抑制PTH的分泌，減少腎小管對鈣的重吸收，從而導(dǎo)致高鈣尿癥。

Dent病的治療以減輕癥狀、延緩腎臟損害為主要原則。在我國，Dent病患兒約有53.3%出現(xiàn)佝僂病，遠(yuǎn)高于日本等國家[46,47]，嚴(yán)重影響患兒生長發(fā)育。Dent病引起低血磷的機(jī)制尚未完全明確，目前對于Dent病的治療多為對癥治療。臨床可應(yīng)用噻嗪類藥物，促進(jìn)遠(yuǎn)端腎小管重吸收鈣，減少尿鈣排泄，但大劑量、長時(shí)間應(yīng)用利尿劑須警惕尿鈣排泄減少、脫水、低鉀血癥等并發(fā)癥。應(yīng)用噻嗪類利尿劑治療需謹(jǐn)慎，并注意定期監(jiān)測電解質(zhì)水平。對合并低磷酸鹽血癥的患兒，可以適當(dāng)給予口服磷酸鹽。

2.4 腎小管酸中毒 (RTA) RTA是由于近端腎小管對HCO3-重吸收障礙和(或)遠(yuǎn)端腎小管排泌H+障礙所致的一組臨床綜合征。主要臨床表現(xiàn)為慢性高氯性酸中毒、反常性堿性尿、電解質(zhì)紊亂、腎性骨病、腎結(jié)石、生長發(fā)育障礙等。RTA分原發(fā)性和繼發(fā)性，病因復(fù)雜，原發(fā)性RTA多發(fā)生于兒童。RTA按病理生理變化分4型：遠(yuǎn)端型(Ⅰ型)、近端型(Ⅱ型)、混合型(Ⅲ型)和高鉀血癥型(Ⅳ型)，我國兒童以Ⅰ型RTA最常見，該型所致鈣、磷代謝紊亂最為顯著。Ⅰ型RTA有多種致病基因：編碼陰離子交換蛋白AE1的基因SLC4A1，突變引起常染色體顯性Ⅰ型RTA(1a型)；編碼ATP合成酶B1亞單位的ATP6V1B1基因，突變導(dǎo)致常染色體隱性Ⅰ型RTA伴耳聾(1b型)；常染色體隱性Ⅰ型RTA不伴耳聾(1c型)與腎臟特異性甜質(zhì)子泵基因AT6VOA4(116 000 kD)突變相關(guān)[48，49]。

RTA所致低血磷的機(jī)制與機(jī)體慢性代謝性酸中毒密切相關(guān)[50]，在發(fā)生代謝性酸中毒時(shí)，血漿中H+水平升高，可以促進(jìn)骨骼中的鈣、磷入血，并使尿鈣、磷的排泄增加，導(dǎo)致血鈣、磷水平降低，血鈣水平降低可以引起繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)，PTH分泌增多進(jìn)一步加重了血磷水平的降低。

RTA目前以對癥治療為主[50]，包括口服碳酸氫鈉或復(fù)方枸櫞酸鉀溶液糾正機(jī)體代謝性酸中毒，低鉀血癥者可口服枸櫞酸鉀，而不宜口服氯化鉀；維生素D、鈣劑可有效治療腎性骨病，應(yīng)從小劑量開始，緩慢增量，并定期監(jiān)測血藥濃度及血鈣、尿鈣濃度；噻嗪類利尿劑可減少尿鈣排泄，促進(jìn)鈣重吸收，防止鈣在腎內(nèi)的沉積，應(yīng)用時(shí)需定期監(jiān)測電解質(zhì)水平。

3 總結(jié)

遺傳性腎小管疾病種類繁多，表現(xiàn)各異，所致磷代謝紊亂可引起發(fā)育遲緩、骨骼發(fā)育畸形、腎鈣質(zhì)沉著、腎結(jié)石和腎功能損害等嚴(yán)重并發(fā)癥，應(yīng)當(dāng)引起兒科醫(yī)生的重視。許多遺傳性腎小管疾病的致病基因及其導(dǎo)致低血磷的機(jī)制尚未完全明確，有待進(jìn)一步研究。