先天性腎性尿崩癥的研究進(jìn)展

劉竹楓，張碧麗

腎性尿崩癥（nephrogenic diabetes insipidus，NDI）分為先天性和獲得性兩大類。先天性腎性尿崩癥（congenital nephrogenic diabetes insipidus，CNDI）是一組遺傳異質(zhì)性單基因疾病，較少見，約占所有腎性尿崩癥的10%，其發(fā)病機(jī)制主要是由于垂體后葉分泌的抗利尿激素（antidiuretic hormone，ADH，又稱精氨酸加壓素，arginine vasopressin，AVP）的受體或受體后信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑缺陷，導(dǎo)致腎遠(yuǎn)端小管及集合管對AVP 反應(yīng)不敏感或無反應(yīng)［1］。約90%CNDI 為抗利尿激素受體2（arginine vasopressin receptor 2，AVPR2）基因突變所致，該基因?yàn)閄 連鎖隱性遺傳，其余10%由水通道蛋白2（Aquaporin 2，AQP2）基因突變所致，為常染色體顯性或隱性遺傳［2］。近年來，CNDI基因突變的遺傳及分子機(jī)制成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，也為該病的基因及分子水平上的診斷和治療提供了依據(jù)和可能性。本文對CNDI的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 流行病學(xué)

CNDI 發(fā)病率很低，國內(nèi)尚鮮見流行病學(xué)資料，國外報(bào)道AVPR2基因突變所致X 連鎖CNDI，大約250 000 例男性中有1 例發(fā)病，在日本大約有400 例患X 連鎖CNDI［3］。加拿大的一項(xiàng)研究顯示，在魁北克出生男嬰的X 連鎖CNDI 發(fā)病率約為8.8/100 萬，約50%AVPR2基因突變患者家系中可發(fā)現(xiàn)女性攜帶者，而另一半患者為新發(fā)突變［4］。AQP2基因突變所致CNDI的發(fā)病率比AVPR2低10%～20%，而在近親婚配的家系發(fā)病率明顯增加［1］。

2 發(fā)病機(jī)制

2.1 AVP 在腎臟的抗利尿機(jī)制 AVP 是調(diào)節(jié)機(jī)體水平衡的重要激素。生理狀態(tài)下，當(dāng)機(jī)體缺水后血容量下降，血漿滲透壓升高，位于下丘腦的垂體后葉素分泌AVP 增多，通過血液循環(huán)到達(dá)腎臟，AVP 與位于腎集合管基底膜外側(cè)的主細(xì)胞上的AVPR2受體結(jié)合，激活G 蛋白耦聯(lián)受體（G protein-coupled receptor，GPCR）轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及下游的腺苷酸環(huán)化酶（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)，增加了細(xì)胞內(nèi)cAMP的濃度從而激活蛋白激酶A（protein kinase A，PKA），使細(xì)胞內(nèi)貯存囊泡池中的AQP2磷酸化，易位到主細(xì)胞膜頂膜，發(fā)揮水的重吸收作用，實(shí)現(xiàn)尿液濃縮［1］。水分被足夠重吸收后，AQP2重新進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，水重吸收減少。正常的情況下，AVPR2基因及AQP2基因位點(diǎn)產(chǎn)生突變造成遠(yuǎn)端腎單位對AVP 的抗利尿作用不敏感或無反應(yīng)，導(dǎo)致尿液濃縮功能障礙發(fā)生CNDI。

2.2AVPR2基因突變致X 連鎖CNDI 的發(fā)病機(jī)制AVPR2基因位于染色體Xq28，由3 個內(nèi)含子和2個外顯子組成，是典型的7次跨膜螺旋GPCR，編碼一個含有371個氨基酸的蛋白。AVPR2基因突變導(dǎo)致X 連鎖CNDI，臨床上男性患者常見，而雜合子女性患者由于X染色體的失活偏倚出現(xiàn)不同的臨床表型，臨床表現(xiàn)多樣，多飲、多尿的程度可有明顯不同［5］。

AVPR2基因突變導(dǎo)致的X 連鎖CNDI 的位點(diǎn)在逐漸增加，目前共發(fā)現(xiàn)280 多種AVPR2基因突變［5］，中國已發(fā)現(xiàn)32 個AVPR2突變，以錯義突變?yōu)橹?，?9個，和國外文獻(xiàn)報(bào)道相近［6］。

根據(jù)基因序列分析及亞細(xì)胞分類將AVPR2基因突變分為5 類：第1 類突變干擾了正確的轉(zhuǎn)錄、mRNA加工與翻譯，產(chǎn)生了截短蛋白質(zhì)，這些蛋白通常被迅速降解；第2類突變最為常見，AVPR2基因的錯義突變或插入、缺失產(chǎn)生了全長蛋白，使蛋白錯誤折疊，雖然保持了內(nèi)在的功能，但由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的質(zhì)控機(jī)制與蛋白酶體降解的靶向性，使錯誤折疊蛋白被滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，不能在細(xì)胞膜表面正常表達(dá)；第3類突變導(dǎo)致了血漿中膜表達(dá)受體與Gs 蛋白結(jié)合能力的下降，從而導(dǎo)致磷酸化途徑激活減弱，影響了與Gs 蛋白的耦聯(lián)；第4 類突變導(dǎo)致了對AVP 親和力減低，突變雖然沒有影響AVPR2在細(xì)胞膜上的正常表達(dá)，但是與AVP結(jié)合能力下降；第5類突變被誤傳到不同亞細(xì)胞器中，突變基因可能編碼合成正常的受體蛋白，但在細(xì)胞內(nèi)錯誤定位，不能在細(xì)胞膜上正常表達(dá)［7-8］。此外，AVPR2突變也會發(fā)生“功能增益”，這些突變受體過度增加了對AVP 的親和力，導(dǎo)致腎源性的抗利尿激素分泌紊亂［9］。

2.3AQP2基因突變致常染色體顯性/隱性遺傳CNDI的發(fā)病機(jī)制AQP2基因定位于染色體12q13，由4個外顯子和3個內(nèi)含子組成，該基因編碼一個含有271個氨基酸的蛋白質(zhì)。由6個跨膜結(jié)構(gòu)域、5個環(huán)和細(xì)胞內(nèi)的N 端和C 端連接而成。絲氨酸256（Ser256）磷酸化對于依賴CAMP 調(diào)節(jié)的AQP2胞吐作用非常重要，體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了S256 和S269 在AQP2膜表達(dá)的重要作用［10］。僅有約10%CNDI表現(xiàn)為AQP2突變導(dǎo)致的常染色體遺傳。

目前已發(fā)現(xiàn)65個AQP2基因突變［11］，中國發(fā)現(xiàn)6種AQP2突變［6］，均以常染色體隱性遺傳為主。多表現(xiàn)為純合突變或復(fù)合雜合突變，大部分的錯義突變影響了AQP2 蛋白跨膜區(qū)的氨基酸，導(dǎo)致蛋白錯誤折疊，使AQP2蓄積在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)。動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，有一些突變蛋白憑借過度表達(dá)、強(qiáng)制運(yùn)輸或易位表達(dá)到細(xì)胞膜表面，發(fā)揮較弱的水重吸收作用，證實(shí)了AQP2的構(gòu)象僅發(fā)生了微小變化，說明AQP2亞細(xì)胞異常定位導(dǎo)致CNDI 而非功能缺失［12］。由于大多數(shù)突變體仍然保持水通道功能，尋找協(xié)助突變體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃離的藥物成為研究的方向和熱點(diǎn)。

少數(shù)的突變?yōu)槌Ｈ旧w顯性遺傳，是由于突變影響了蛋白質(zhì)的羧基端，即C 端，該部位包含有AQP2轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲的調(diào)控序列，是AQP2磷酸化和向頂端運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵區(qū)域，導(dǎo)致突變體被滯留在高爾基體中，或誤入溶酶體、基底膜，喪失了AQP2水通道作用［13］。

2.4 未知基因 日本一項(xiàng)研究顯示，62 例符合CNDI 臨床表型的患者中有7 例未發(fā)現(xiàn)明確的致病基因，提示除了AQP2和AVPR2外可能有其他未知的基因參與［14］。

3 臨床表現(xiàn)

3.1 主要臨床表現(xiàn)及并發(fā)癥 CNDI 臨床以腎臟排出大量低滲尿液及繼發(fā)性多飲為特點(diǎn)［15］。尿液濃縮障礙在出生后即可出現(xiàn)，在生后1周癥狀逐漸明顯，出現(xiàn)易激惹、嘔吐、便秘、發(fā)熱、喂養(yǎng)困難、生長障礙等非特異癥狀，嚴(yán)重的成人患者每日可排出15～20 L的低滲尿。泌尿道擴(kuò)張是CNDI常見并發(fā)癥，持續(xù)的多尿可并發(fā)巨形膀胱、神經(jīng)源性膀胱、輸尿管積水、腎積水等合并癥［5，16］。智力減退是CNDI 嚴(yán)重的并發(fā)癥，長期反復(fù)脫水與高血鈉可能造成持久的腦細(xì)胞器質(zhì)性損害，使患者出現(xiàn)精神異常與發(fā)育障礙等［17-18］。如果早期診斷及治療，智力減退可極少發(fā)生，但是由于持續(xù)多飲和頻繁排尿，CNDI 患兒的心理健康會受到嚴(yán)重影響。

3.2 不完全型CNDI 由于CNDI 患者病變部位在AVP受體和受體后部位，故大多數(shù)X連鎖CNDI患者在禁水加壓素試驗(yàn)（large doses of AVP or desmopressin，DDAVP）后，尿量及尿滲透壓均不發(fā)生明顯變化。然而，少數(shù)CNDI患者在禁水試驗(yàn)或外源性注射AVP后，尿液濃縮能力明顯增加［19］。這種殘存的尿濃縮能力可能是為了防止嚴(yán)重高滲脫水的發(fā)生，嚴(yán)重缺陷患者易感。迄今，所有已證實(shí)為AVPR2基因錯義突變患者中，僅有17 例不完全型X-CNDI表型［19-20］。在大多數(shù)AQP2突變引起常染色體顯性遺傳的CNDI，因AQP2突變尚存對AVP 反應(yīng)的能力，從而導(dǎo)致不嚴(yán)重的濃縮缺陷。除了基因缺陷外，老齡化也是不完全型CNDI 的原因，可能由于AQP2和尿素轉(zhuǎn)運(yùn)體的下調(diào)導(dǎo)致最大尿濃縮能力降低［21-22］。

4 診斷

4.1 臨床診斷 CNDI 患者主要表現(xiàn)為高鈉脫水和低比重尿，禁水試驗(yàn)可初步判定患者是否是尿崩癥，DDAVP 試驗(yàn)可以幫助臨床醫(yī)生區(qū)分神經(jīng)性尿崩和腎性尿崩，即給予外源性AVP 或去氨加壓素后，尿滲透壓變化不明顯或升高不超過50%，診斷NDI［23］。CNDI在NDI中僅占約10%，應(yīng)慎重排除繼發(fā)性NDI。

4.2 基因診斷 因CNDI 很少見并有顯著異質(zhì)性，同時存在下列原因使臨床診斷造成困難。（1）臨床上存在一些不完全型CNDI，僅靠DDAVP 試驗(yàn)不能很好地區(qū)分。（2）因失活偏倚導(dǎo)致臨床癥狀輕微甚至無癥狀的X 連鎖CNDI 的雜合子女性患者。（3）沒有明確家族史的散發(fā)病例。（4）AVPR2及AQP2基因突變致CNDI 臨床表型可無差別。這時基因診斷顯得尤為重要，通過檢測AVPR2和AQP2不僅可以早期明確診斷，使患者得到及時治療，防止出現(xiàn)智力障礙、發(fā)育落后等嚴(yán)重并發(fā)癥，并為家族性病例提供遺傳學(xué)幫助及為突變基因攜帶的成年女性提供產(chǎn)前篩查。

5 治療現(xiàn)狀及潛在的治療策略

5.1 治療現(xiàn)狀 目前的主要治療目的是限制尿量而非針對病因治療。主要方法是補(bǔ)液同時聯(lián)合低鹽、低蛋白飲食防止脫水。藥物治療常用利尿劑和非甾體抗炎藥。單一用藥效果不佳，目前不作為首選［17］。

5.1.1 噻嗪類利尿劑 氫氯噻嗪通過抑制遠(yuǎn)曲小管對Na+的重吸收，使尿量減少。近期研究發(fā)現(xiàn)，氫氯噻嗪可減少鋰誘導(dǎo)NDI 小鼠近端小管對Na+的重吸收，減少尿量，同時促進(jìn)AQP2在小鼠集合管上皮細(xì)胞的表達(dá)［24］。氫氯噻嗪3 mg/（kg·d）聯(lián)合嚴(yán)格的限鈉飲食可減少40%的尿量［25］。氫氯噻嗪［2～4 mg/（kg·24 h）］聯(lián)合阿米洛利［0.3 mg/（kg·24 h）］，能使患者尿量降低50%，耐受性較好，減少低鉀血癥的發(fā)生，是目前推薦的臨床一線用藥［26］。氫氯噻嗪聯(lián)合吲哚美辛也可以達(dá)到相似的效果，但應(yīng)注意胃腸道等不良反應(yīng)的發(fā)生［27］。

5.1.2 非甾體抗炎藥 非甾體抗炎藥可能通過抑制水通道蛋白從細(xì)胞膜表面脫離，發(fā)揮抗利尿作用［26］。Dayal等［28］進(jìn)行了3年的觀察，對2例CDNI患兒給予口服吲哚美辛治療，0.75～1.2 mg/（kg·d），每日3次，患兒脫水癥狀及生長發(fā)育明顯改善，1例患兒2年后停藥，治療并隨訪6.5年，患兒耐受良好，無不良反應(yīng)發(fā)生。對于不能耐受吲哚美辛的患兒，可考慮使用選擇抑制環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX2）抑制劑。對于脫水的患兒，兩者在應(yīng)用時有潛在的致急性腎功能衰竭的風(fēng)險(xiǎn)［2］，故不宜長期單一應(yīng)用COX2抑制劑治療。

5.2 CNDI 的潛在治療策略 對于NDI 的治療研究目前主要集中于3 方面：（1）修復(fù)錯誤折疊蛋白，使其恢復(fù)正常的蛋白結(jié)構(gòu)并從滯留的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脫離，進(jìn)而正確定位到細(xì)胞膜表面［7］。（2）直接作用于滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中錯誤折疊的受體蛋白發(fā)揮作用［7］。（3）不通過AVPR2介導(dǎo)，直接激活A(yù)QP2［3］。

5.2.1 化學(xué)伴侶 研究表明，化學(xué)伴侶如甘油、二甲基亞砜可以使錯誤折疊蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脫離，恢復(fù)正常的膜表達(dá)［29］。但是，少數(shù)基因突變沒有導(dǎo)致完全喪失功能，其他的分子也可以重建正確的折疊蛋白，而有一些基因突變因缺失、插入、剪接、重排而導(dǎo)致功能喪失，這兩種情況在臨床治療選擇上難以區(qū)分［7］。另一個糾正突變基因的方向是對體細(xì)胞胚胎或進(jìn)行胚胎基因組編輯，但倫理上存在巨大爭議［30］。

5.2.2 非肽類AVPR2拮抗劑——藥物伴侶 非肽類AVPR2拮抗劑具有細(xì)胞膜可滲透性，可以進(jìn)入到細(xì)胞與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ⅱ類突變受體結(jié)合，穩(wěn)定它們的構(gòu)象，一旦內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)量控制機(jī)制被繞過，突變體AVPR2可以逃離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在高爾基體中實(shí)現(xiàn)成熟糖基化，在細(xì)胞膜表面表達(dá)［31］。AVPR2選擇性拮抗劑包括SR121463、VPA-985、OPC31260、OPC41061、SR49059和YM087［7，31］。大部分藥物伴侶具有內(nèi)在的拮抗活性，目前的研究均旨在發(fā)現(xiàn)這些功能，一項(xiàng)新的研究將驗(yàn)證這些化合物在野生型AVPR2 蛋白表達(dá)的細(xì)胞內(nèi)是否起著激動劑或拮抗劑的作用，而不具有拮抗特性的可能是對治療產(chǎn)生干預(yù)的化合物［32］。藥物伴侶也存在一定局限性：（1）AVPR2 拮抗劑的作用取決于AVPR2 突變類型和突變位點(diǎn)［31］。（2）藥物伴侶對AVPR2 的親和力，拮抗劑與AVP 在與AVPR2 結(jié)合時存在競爭關(guān)系。（3）AVP 與AVPR2 的結(jié)合誘導(dǎo)了細(xì)胞間的相互作用，引起了受體細(xì)胞內(nèi)移，加速了降解［33］。

5.2.3 非肽類AVPR2 激動劑 非肽類AVPR2 激動劑是小分子物質(zhì)，其特征是具有相對高的疏水性，使它們能夠通過細(xì)胞膜，與經(jīng)典的肽激動劑相比更易被腸道吸收［31］。這些可滲透性激動劑能夠結(jié)合被困在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的AVPR2 突變體，也可通過cAMP 信號通路直接激活細(xì)胞內(nèi)AVPR2 突變體。激動劑OPC51803、VA999088和VA999089可激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中7 個AVPR2 突變體中的6 個，誘導(dǎo)AQP2 向頂膜移位，發(fā)揮抗利尿作用［34］。非肽類AVPR2 激動劑MCF14、MCF18、MCF57 有重新折疊效應(yīng)，可促進(jìn)AVPR2 突變基因L44P、A294P、R337 的修復(fù)和膜表達(dá)，增加cAMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)［35］?？傊?，非肽類AVPR2激動劑具有獨(dú)特的高選擇性優(yōu)勢［36］，不需要內(nèi)源性AVP對非肽類化合物的置換。在細(xì)胞內(nèi)直接激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被困受體及cAMP 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活突變體，而不增加蛋白酶體降解，不誘導(dǎo)受體蛋白的成熟。

5.2.4 非AVPR2 介導(dǎo)的信號通路 在過去的幾年中，一些研究試圖繞過AVPR2 信號缺陷恢復(fù)AQP2在頂膜的表達(dá)。目前的研究分為兩種，一是提高胞漿cAMP濃度，二是cAMP獨(dú)立通路的激活。

5.2.4.1 提高cAMP 濃度 （1）β3-腎上腺素受體（β 3-AR）：研究顯示β3-AR在大多數(shù)表達(dá)AVPR2的腎單位也有表達(dá)，包括髓袢升支粗段、皮質(zhì)和髓質(zhì)集合管。體外實(shí)驗(yàn)顯示，β3-AR能選擇性刺激BRL37344激動劑，提高細(xì)胞內(nèi)cAMP 水平，促進(jìn)AQP2 在集合管質(zhì)膜頂膜的蓄積［37］。（2）分泌素受體（secretin receptor，SCTR）：研究證實(shí)SCTR 在鼠的表達(dá)AQP2的集合管主細(xì)胞的基底膜上也有表達(dá)。分泌素可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)cAMP的濃度增高，從而促進(jìn)AQP2的膜表達(dá)，提高尿液濃縮能力［38］。（3）降鈣素受體（calcitonin receptor，CTR）：研究證實(shí)同一腎單位段CTR和AVPR2受體的定位是相似的，CTR可能會產(chǎn)生類似AVP 的水重吸收效應(yīng)，CTR 通過增加cAMP促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的AQP2 轉(zhuǎn)運(yùn)和在細(xì)胞頂膜的表達(dá)［39］。（4）前列腺素受體：前列腺素E2（PGE2）和類前列腺素E2受體（EP2）可通過不同途徑增加AQP2磷酸化和向頂膜的轉(zhuǎn)運(yùn)作用［40］。前列腺素受體亞型4（the prostaglandin E receptor subtype 4，EP4）通過上調(diào)cAMP 信號通路使小鼠腎臟集合管細(xì)胞的AQP2 表達(dá)增加，使X連鎖CNDI大鼠尿滲透壓增加65%［41］。

5.2.4.2 cAMP 依賴性信號通路的激活 已有很多的治療策略旨在研究不通過AVPR2介導(dǎo)，直接激活cAMP信號通路，包括：環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）途徑的激活（如西地那非）、表皮生長因子受體（EGFR）抑制劑（厄洛替尼）、AMP活化蛋白激酶（AMPK）激活劑（二甲雙胍）、他汀類藥物、過氧化物酶體增殖物激活受體γ型（PPARγ）激動劑（羅格列酮）。

（1）選擇性PDE抑制劑（西地那非）：西地那非可增加cGMP 水平，促進(jìn)AQP2 在細(xì)胞頂端膜的表達(dá)。Assadi等［42］應(yīng)用西地那非治療1例X連鎖CNDI的男性患兒，與傳統(tǒng)治療相比可顯著減少尿量，增加尿滲透壓，他們還發(fā)現(xiàn)AQP2的尿排泄增加，提示cGMP還可以增加AQP2的表達(dá)。（2）EGFR抑制劑（厄洛替尼）：鋰誘導(dǎo)NDI大鼠實(shí)驗(yàn)中，EGFR抑制劑厄洛替尼模擬AVP介導(dǎo)的AQP2磷酸化，增加了AQP2在腎集合管主細(xì)胞上的膜表達(dá)，使尿量明顯減少，尿滲透壓升高［43］。并且發(fā)現(xiàn)它不同于cAMP、cGMP和PKA激活途徑，未導(dǎo)致PKA 的磷酸化，推測存在一個未知的激酶在厄洛替尼作用下被激活，為CNDI的治療提供了新的方向。（3）AMPK 激活劑（二甲雙胍）：二甲雙胍是刺激AMPK催化亞基的口服降糖藥。研究發(fā)現(xiàn)，AMPK 在腎髓質(zhì)表達(dá)，能同時磷酸化AQP2和尿素轉(zhuǎn)運(yùn)體，促進(jìn)大鼠髓內(nèi)集合管細(xì)胞水的重吸收，推測AMPK 可能是一種新的代償性刺激途徑，二甲雙胍可作為治療X-NDI 的新方向［44］。（4）他汀類藥物：體外實(shí)驗(yàn)表明洛伐他汀可以通過抑制AQP2內(nèi)吞作用，促進(jìn)腎細(xì)胞頂膜AQP2 的蓄積［45］。在一組保留腎功能的高膽固醇血癥患者研究隊(duì)列中，辛伐他汀治療使尿AQP2 顯著增加，尿量減少，尿滲透壓增加。這個效應(yīng)也在用他汀類藥物長期治療的患者中得以維持至少1 年［46］。（5）PPARγ 激動劑（羅格列酮）：一項(xiàng)研究表明，羅格列酮誘導(dǎo)了劑量依賴性的AQP2 向頂膜的易位，并不依賴于細(xì)胞內(nèi)cAMP 升高、PKA 激活和AQP2磷酸化，而是與鈣離子內(nèi)流有關(guān)［47］。但是羅格列酮有導(dǎo)致尿潴留、水腫、心力衰竭的傾向，是否能安全應(yīng)用于臨床治療CNDI有待進(jìn)一步研究。

綜上，隨著CNDI 分子生物學(xué)的發(fā)展，發(fā)病機(jī)制的闡明，產(chǎn)生了很多針對病因的新型治療手段，根據(jù)CNDI 的類型不同，治療的靶點(diǎn)和策略也有所不同，但應(yīng)用于臨床的安全性和有效性尚需進(jìn)一步評估。