足細(xì)胞基因與激素抵抗性腎病綜合征的研究進(jìn)展

張媛媛，馮明瞾，余 雨，畢凌云

(新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院兒科，河南 衛(wèi)輝 453100)

腎小球?yàn)V過(guò)屏障主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎小球基底膜和足細(xì)胞組成，其中任一組分的結(jié)構(gòu)或功能改變，都可使腎小球?yàn)V過(guò)功能受損[1]。其中足細(xì)胞是腎小球?yàn)V過(guò)屏障的最后一道防線，編碼足細(xì)胞的基因突變后?？蓪?dǎo)致激素抵抗性腎病綜合征(steroid-resistant nephrotic syndrome，SRNS)的發(fā)生，尤其是裂孔隔膜相關(guān)基因、細(xì)胞骨架相關(guān)基因、線粒體蛋白相關(guān)基因、核蛋白相關(guān)基因等突變[2]。本文將對(duì)足細(xì)胞基因突變?cè)赟RNS發(fā)病中的作用進(jìn)行闡述。

1足細(xì)胞裂孔隔膜相關(guān)基因

裂孔隔膜(slit diaphragm，SD)是腎小球?yàn)V過(guò)膜的組成部分，許多蛋白質(zhì)分子分布于此，如Nephrin、Podocin、CD2AP等，上述蛋白可構(gòu)成復(fù)合體，將SD連接至足細(xì)胞肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架，參與濾過(guò)膜相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)[2]。

1.1 NPHS1

NPHS1位于染色體19q13.1，有29個(gè)外顯子，編碼跨膜蛋白Nephrin[3]。Nephrin定位于足細(xì)胞SD上，是免疫球蛋白超家族成員，其胞內(nèi)段與細(xì)胞骨架蛋白結(jié)合以維持足突的正常形態(tài)；相鄰Nephrin蛋白的胞外段可通過(guò)二硫鍵結(jié)合，除維持足突正常形態(tài)外，還可在建立足突間細(xì)胞連接、維持濾過(guò)屏障正常功能等方面起關(guān)鍵作用。NPHS1突變可引起功能性Nephrin缺失，導(dǎo)致SD功能異常及機(jī)械屏障受損。突變型NPHS1是芬蘭型先天性腎病綜合征(congenital nephrotic syndrome of the Finnish type，CNF)的致病基因，嬰兒期檢出率最高[4]，其突變方式多樣，有錯(cuò)義突變、剪接位點(diǎn)突變、無(wú)義突變等，CNF系常染色體隱性遺傳，此類患兒通常早產(chǎn)，出生時(shí)胎盤(pán)重量常大于出生體重的25%，生后不久即有低蛋白血癥、高脂血癥、腹脹及水腫等表現(xiàn)，部分甚至在胎兒期即可有大量蛋白尿。其腎活檢可見(jiàn)近端小管囊性擴(kuò)張和進(jìn)行性系膜硬化。糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid，GC)及免疫抑制劑通常對(duì)該病無(wú)效，腎移植是其唯一有效的治療方式[5]。

1.2 NPHS2

NPHS2位于染色體lq25.2，有8個(gè)外顯子，編碼Podocin。Podocin是足細(xì)胞SD區(qū)足突細(xì)胞膜上的寡聚體，可增強(qiáng)Nephrin的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，是維持腎小球正常濾過(guò)功能的關(guān)鍵分子之一。NPHS2突變?cè)?～18歲的SRNS群體中檢出率高，中國(guó)兒童散發(fā)性SRNS中NPHS2突變率約為4.3%[4]。該病NPHS2系常染色體隱性遺傳，其經(jīng)典表型是早發(fā)的“多重耐藥性”腎病綜合征，嚴(yán)重程度通常較NPHS1突變者輕。早期腎活檢常表現(xiàn)為腎小球微小病變(minimal change disease，MCD)，晚期多表現(xiàn)為局灶性節(jié)段性腎小球硬化(focal segmental glomurular sclerosis，F(xiàn)SGS),部分患者可進(jìn)展為終末期腎病(end stage renal disease，ESRD)，腎移植后的復(fù)發(fā)率非常低[6]。

1.3 CD2AP

CD2AP定位于染色體6p12.3，有18個(gè)外顯子，可編碼屬于免疫球蛋白超家族中的跨膜蛋白CD2AP，是SD的重要組分。該蛋白與Nephrin、Podocin結(jié)合后，參與SD的信號(hào)傳導(dǎo)。CD2AP缺失的小鼠在2～3周齡時(shí)會(huì)出現(xiàn)蛋白尿，并由于腎衰竭而在6～7周齡時(shí)死亡[7]，揭示了該基因在腎小球?yàn)V過(guò)屏障中的重要作用。后續(xù)多項(xiàng)研究顯示CD2AP表達(dá)下調(diào)及其結(jié)構(gòu)的變化可引起SD結(jié)構(gòu)改變，并出現(xiàn)足細(xì)胞融合、足細(xì)胞由基底膜脫落、足細(xì)胞增殖障礙等病變，進(jìn)而導(dǎo)致持續(xù)性不可逆性蛋白尿的發(fā)生。CD2AP基因隱性突變可引起FSGS[8]，但多見(jiàn)于非裔美國(guó)人。此類患者不僅對(duì)糖皮質(zhì)激素抵抗，對(duì)環(huán)磷酰胺、環(huán)孢素(cyclosporine，CyA)等藥物的治療反應(yīng)亦差。

1.4 PLCE1

PLCE1位于染色體10q23，有33個(gè)外顯子，編碼磷脂酶C家族的PLCε1。PLCε1在腎臟毛細(xì)血管袢形成早期即有高表達(dá)，如該蛋白表達(dá)異常，腎小球發(fā)育將止于毛細(xì)血管袢階段，導(dǎo)致腎小球形態(tài)或功能異常，這可能是彌漫性系膜硬化(diffuse mesangial sclerosis，DMS)的發(fā)生機(jī)制之一。PLCE1突變可導(dǎo)致家族性常染色體隱性遺傳性SRNS的發(fā)生。受累個(gè)體中，PLCE1截短突變者多呈現(xiàn)為DMS，錯(cuò)義突變則為FSGS，其中DMS占多數(shù)。臨床上，PLCE1突變的兒童多數(shù)于4歲出現(xiàn)蛋白尿，5歲進(jìn)展為ESRD[9]，使用GC或CyA治療后，部分患兒病情緩解，提示PLCE1突變者或?qū)yA敏感。

1.5 TRPC6

TRPC6基因位于染色體16q21-22，編碼TRPC6蛋白。該蛋白是裂孔隔膜上信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的陽(yáng)離子通道，可與Nephrin、Podocin相互作用[10]。TRPC6突變可導(dǎo)致血管緊張素Ⅱ介導(dǎo)的鈣離子內(nèi)流增加，過(guò)量的細(xì)胞內(nèi)鈣會(huì)激活鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶(calcineurin，CaN)，而TRPC6又是CaN的重要靶點(diǎn)，由此可形成一個(gè)正反饋回路，使細(xì)胞骨架過(guò)度收縮，足細(xì)胞及裂孔隔膜的結(jié)構(gòu)和功能損傷，導(dǎo)致大量蛋白尿，從而引起家族性FSGS。亦有研究表明幼兒期TRPC6失活突變也會(huì)導(dǎo)致FSGS，這說(shuō)明基礎(chǔ)水平的TRPC6或可維持腎小球的正常濾過(guò)功能。因此，TRPC6可作為治療腎病綜合征的一個(gè)靶點(diǎn)。因鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑(calcineurin inhibitor，CNI)可抑制CaN的激活，降低TRPC6的表達(dá)；另外血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑及血管緊張素Ⅱ抑制劑可抑制鈣內(nèi)流，減輕TRPC6活化，故上述藥物一定程度上可減輕TRPC6突變引起的腎臟損害，從而改善患者預(yù)后。

2足細(xì)胞細(xì)胞骨架相關(guān)基因

足細(xì)胞的結(jié)構(gòu)主要由細(xì)胞骨架維持，細(xì)胞骨架不僅能夠作為細(xì)胞支架，還可參與細(xì)胞器轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞分裂、細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和信號(hào)傳導(dǎo)等過(guò)程，因而常作為足細(xì)胞相關(guān)研究的核心。F-肌動(dòng)蛋白(F-actin)是細(xì)胞骨架的主要成分，與輔肌動(dòng)蛋白共同決定了足突的形態(tài)結(jié)構(gòu)，在腎小球?yàn)V過(guò)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。

2.1 ACTN4

ACTN4定位于染色體19q13，由21個(gè)外顯子組成，編碼細(xì)胞骨架連接蛋白α-輔肌動(dòng)蛋白4(α-actinin-4，ACTN4)。ACTN4屬于血影蛋白超家族成員，在足突中高度富集，可將松散的肌動(dòng)蛋白微絲交聯(lián)成具有收縮能力的纖維束，并且在穩(wěn)定細(xì)胞黏附、調(diào)節(jié)細(xì)胞形態(tài)及細(xì)胞運(yùn)動(dòng)遷移中發(fā)揮重要作用[11]。ACTN4有W59R、1149del、K255E、T259I、S262P、V801M、R348Q、R837Q、R310Q、L316P、S62T、Y265H等突變體，突變后表達(dá)的ACTN4與F-肌動(dòng)蛋白的結(jié)合能力增強(qiáng)，導(dǎo)致F-肌動(dòng)蛋白聚合或解聚異常，使足細(xì)胞骨架被破壞、足細(xì)胞遷移被影響，進(jìn)而引起腎小球?yàn)V過(guò)屏障的結(jié)構(gòu)或功能受損。此外突變的ACTN4聚集于細(xì)胞膜和細(xì)胞核周圍形成微聚體，泛素化后會(huì)損傷泛素-蛋白酶體系統(tǒng)，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，加速細(xì)胞凋亡。ACTN4突變可導(dǎo)致遲發(fā)性常染色體顯性遺傳的家族性FSGS發(fā)生，且其基因多態(tài)性還可能與散發(fā)性FSGS有關(guān)。

2.2 MYO1E

MYO1E定位于染色體15q21-22，有28個(gè)外顯子，編碼肌球蛋白1e(Myosin 1E，MYO1E)。人類腎小球富含肌球蛋白1e，它是一種細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白，可充當(dāng)質(zhì)膜磷脂、細(xì)胞間連接的蛋白成分與肌動(dòng)蛋白絲之間的連接子，在維持腎小球?yàn)V過(guò)屏障的完整性中起重要作用[12]。被敲除MYO1E的小鼠，會(huì)出現(xiàn)足細(xì)胞足突扁平、融合，且腎小球基底膜增厚、紊亂，表明MYO1E在維持腎小球正常濾過(guò)功能的過(guò)程中起重要作用[13]。MYO1E突變與兒童期發(fā)病的糖皮質(zhì)激素抵抗性FSGS有關(guān)[12]，2018年我國(guó)鄭方芳等人報(bào)道了1例MYO1E和TNXB基因同時(shí)突變的患兒，前者突變表現(xiàn)為SRNS，后者表現(xiàn)為輸尿管膀胱反流，給予糖皮質(zhì)激素治療后效果較差，亦印證了MYO1E突變與SRNS的相關(guān)性。

2.3 INF2

2010年Brown等運(yùn)用連鎖分析技術(shù)在染色體14q的一個(gè)區(qū)域確認(rèn)了FSGS的易感位點(diǎn)，通過(guò)基因測(cè)序，檢測(cè)到了INF2中的9個(gè)獨(dú)立的非保守錯(cuò)義突變，確定了INF2為FSGS的致病基因之一。INF2編碼與Rho GTPase CDC42、髓鞘及淋巴細(xì)胞蛋白相互作用的formin蛋白，該蛋白可能與肌動(dòng)蛋白絲的聚合和解聚、髓鞘的形成和穩(wěn)定有關(guān)。INF2突變家系多為染色體顯性遺傳性FSGS，多青春期早期或成年期起病，有中度蛋白尿、鏡下血尿和高血壓等癥狀，多數(shù)可進(jìn)展為ESRD，這點(diǎn)與ACTN4突變個(gè)體相似。INF2突變亦可導(dǎo)致與FSGS相關(guān)的腓骨肌萎縮癥，證明了INF2可參與腎小球和周圍神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生[14]。2019年我國(guó)付俊等報(bào)道了1個(gè)INF2突變的腎病家系，連續(xù)2代發(fā)病，為常染色體顯性遺傳，先證者于兒童期發(fā)病，臨床表現(xiàn)為肌無(wú)力及蛋白尿，腎臟病理類型為FSGS，其母親及哥哥均有類似表現(xiàn)，且均于青年期進(jìn)展為“尿毒癥”并死亡，提示INF2突變引起的腎臟病變預(yù)后較差，目前暫無(wú)有效治療方法。

3足細(xì)胞線粒體蛋白相關(guān)基因

輔酶Q10(CoQ10)是細(xì)胞膜的脂溶性成分，可在線粒體內(nèi)膜上將電子從復(fù)合物Ⅰ和Ⅱ轉(zhuǎn)移到復(fù)合物Ⅲ，在呼吸鏈中起重要的抗氧化作用。除此之外，CoQ10還可以對(duì)抗活性氧介導(dǎo)的細(xì)胞損傷。CoQ2、CoQ6、ADCK4等基因突變均可導(dǎo)致CoQ10缺乏及SRNS的發(fā)生。

3.1 CoQ2

CoQ2位于4號(hào)染色體，有7個(gè)外顯子，編碼CoQ10合成途徑的對(duì)羥基苯甲酸酯-聚異戊二烯基轉(zhuǎn)移酶。CoQ2突變可導(dǎo)致起病較早的SRNS，病理類型多為FSGS，伴或不伴腦肌病，部分新生兒可表現(xiàn)為快速致死性多系統(tǒng)疾病。此類患者腎小球細(xì)胞中線粒體畸形的數(shù)量增加，且呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ與Ⅲ的活性降低，骨骼肌和腎皮質(zhì)的CoQ10濃度降低，均表明CoQ2突變會(huì)導(dǎo)致SRNS，當(dāng)電鏡下觀察到足細(xì)胞和其他腎小球細(xì)胞中線粒體數(shù)量異常增加時(shí)，應(yīng)警惕CoQ2腎病。但并非所有CoQ2腎病患者的CoQ10均減少，因此CoQ2突變所致的腎臟受累，可能不單純是由于線粒體能量代謝受損所致。目前，基因測(cè)序是確診該病的主要手段。此類患者可補(bǔ)充外源性CoQ10，但具體用量尚未統(tǒng)一[15]，由5mg·kg-1·d-1至50mg·kg-1·d-1均有報(bào)道，但臨床多采用30mg·kg-1·d-1進(jìn)行補(bǔ)充，患者尿蛋白多可在數(shù)月內(nèi)減輕或恢復(fù)正常。

3.2 CoQ6

CoQ6位于14號(hào)染色體，編碼CoQ10生物合成單加氧酶6，參與CoQ10的生物合成。2017年P(guān)ark等[16]發(fā)現(xiàn)，部分SRNS患者中可檢出CoQ6雙等位基因突變，其腎臟病理學(xué)改變?yōu)镕SGS，且足細(xì)胞內(nèi)線粒體異常增殖，證明了CoQ6在SRNS發(fā)病中的關(guān)鍵作用。臨床上此類患者通常合并有感覺(jué)神經(jīng)性聽(tīng)力減退、共濟(jì)失調(diào)、癲癇發(fā)作、面部發(fā)育不良、腎結(jié)石和生長(zhǎng)遲緩等癥狀，但亦有部分患者僅表現(xiàn)為孤立性腎病，因而增加了早期診斷的難度。2018年，Stańczyk等[17]報(bào)道了1個(gè)SRNS病例，該患兒系4歲女童，無(wú)其他全身癥狀，對(duì)鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制劑治療無(wú)反應(yīng)，基因檢測(cè)提示CoQ6基因缺陷，給予口服30mg·kg-1·d-1的CoQ10后完全緩解，規(guī)律治療1年后仍處于緩解狀態(tài)，表明此類患者不能僅僅依靠臨床癥狀進(jìn)行評(píng)估和治療，必要時(shí)需完善遺傳評(píng)估。

3.3 ADCK4

ADCK4又稱CoQ8B，位于19號(hào)染色體，于人類足細(xì)胞的線粒體和足突中表達(dá)，可與CoQ10生物合成途徑的多個(gè)成員相互作用[18]。ADCK4突變可導(dǎo)致SRNS個(gè)體細(xì)胞中CoQ10水平和線粒體呼吸酶活性降低。在斑馬魚(yú)和果蠅模型中沉默該基因后，可再現(xiàn)腎病綜合征相關(guān)表型。臨床上，這種隱性孟德?tīng)柌〉闹形黄鸩∧挲g為14.1歲，表現(xiàn)為全身性線粒體功能障礙，但孤立的FSGS更常見(jiàn)。純合子ADCK4移碼突變的SRNS患者在接受CoQ10治療后，可部分緩解。但由于起病隱匿，多數(shù)患兒在診斷時(shí)已處于慢性腎病進(jìn)展期，故預(yù)后通常較差。

4足細(xì)胞核蛋白相關(guān)基因

核蛋白是在細(xì)胞核中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)，可在核孔復(fù)合體(nuclear pore complex，NPC)的幫助下進(jìn)行核內(nèi)運(yùn)輸，在基因調(diào)控和其他生物學(xué)功能中起著重要作用。

4.1 WT1

WT1位于染色體11p13，編碼一種可能是轉(zhuǎn)錄因子的鋅指蛋白，在腎臟發(fā)育中起關(guān)鍵作用。足細(xì)胞特異性基因NPHS1和Podocalyxin在WT1下游起作用，因此WT1表達(dá)下調(diào)可導(dǎo)致腎小球疾病的發(fā)生(如新月體腎炎和系膜硬化)。臨床上，90%以上Denys-Drash綜合征患者系WT1突變所致，典型表型為進(jìn)展迅速的腎病、Wilms瘤及泌尿生殖系統(tǒng)畸形[19]，其腎病以先天性或早發(fā)性大量蛋白尿多見(jiàn)，激素治療無(wú)效。WT1突變亦可導(dǎo)致Frasier綜合征，即進(jìn)行性腎病、泌尿生殖系統(tǒng)畸形、男性假兩性畸形，其腎臟表現(xiàn)通常于2～6歲出現(xiàn)，多呈激素抵抗性并可進(jìn)展為ESRD。此類患者使用GC、CyA和雙重血管緊張素轉(zhuǎn)換酶/血管緊張素Ⅱ受體抑制劑治療后，可達(dá)到臨床緩解，且腎功能多年均正常，反映出此類患者可能對(duì)CyA和GC的聯(lián)合治療有反應(yīng)。

4.2 LMX1B

LMX1B位于9號(hào)染色體，編碼LIM同源域蛋白家族成員，對(duì)于正常的背肢結(jié)構(gòu)、腎小球基底膜、眼前節(jié)以及多巴胺能和血清素能神經(jīng)元的發(fā)育至關(guān)重要。LMX1B在其氨基末端含有兩個(gè)富含半胱氨酸的鋅結(jié)合模體(LIM-A和LIM-B結(jié)構(gòu)域)，這兩個(gè)模體在介導(dǎo)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用中起重要作用。除此之外，LMX1B還具有與靶基因中特定DNA元件相互作用的同源結(jié)構(gòu)域。LMX1B雜合失活突變可使其轉(zhuǎn)錄活性和DNA結(jié)合能力下降，導(dǎo)致LMX1B功能部分喪失，即單倍體功能不足[20]。該基因突變常導(dǎo)致指甲-髕骨綜合征(nail-patella syndrome，NPS)，該病是一種常染色體顯性遺傳疾病[21]，臨床表現(xiàn)為指甲發(fā)育不良、骨缺失、肘部發(fā)育不良、髂骨角及SRNS[22]，部分患者可進(jìn)展為慢性腎臟病。但最近的遺傳分析發(fā)現(xiàn)，LMX1B同源結(jié)構(gòu)域中的某些突變會(huì)導(dǎo)致孤立性腎病，而沒(méi)有指甲及骨骼異常，因此在某些情況下，指甲-髕骨骨綜合征并不能真實(shí)地反映疾病狀況。臨床上，患者腎臟是否受累是決定其預(yù)后的主要因素，當(dāng)電鏡下觀察到腎小球基底膜局灶性或彌漫性不規(guī)則增厚、電子透明區(qū)含有Ⅲ型膠原束時(shí)，應(yīng)高度警惕NPS腎病的發(fā)生[20]。

4.3 NUP107

NUP107位于12號(hào)染色體，編碼核孔蛋白家族的成員NUP107(核孔蛋白107kDa)。核孔蛋白107kDa是NPC中心骨架的組分，并且是所有真核細(xì)胞中的必需蛋白質(zhì)，在人體普遍表達(dá)(包括腎小球足細(xì)胞)。NUP107雙等位基因突變個(gè)體的臨床表型為SRNS，此類患者通常2～3歲起病，腎臟病理改變均為FSGS，可在10歲之前進(jìn)展為ESRD，腎移植效果相對(duì)較好，移植后通常不會(huì)復(fù)發(fā)[23]。NUP107突變?nèi)绾螌?dǎo)致人類腎臟病變尚不清楚。一般認(rèn)為，核孔復(fù)合體多與機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)，機(jī)械牽張可通過(guò)重組肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架，使足細(xì)胞增殖減少、胞體縮小。因此，出生后毛細(xì)血管壓力增加，突變NUP107的足細(xì)胞可因機(jī)械牽張而損傷，這可能是SRNS的發(fā)病機(jī)制之一。此類患者腎移植后不易復(fù)發(fā)，也表明NUP107突變致病的機(jī)制可能是核孔蛋白結(jié)構(gòu)異常所致[24]。

足細(xì)胞損傷在腎病綜合征發(fā)病中至關(guān)重要，且足細(xì)胞相關(guān)基因突變引起的SRNS，尚無(wú)普遍適用的根治措施，多數(shù)患者對(duì)免疫抑制劑亦不敏感。目前該類疾病的治療旨在控制危險(xiǎn)因素、保護(hù)腎臟、延緩腎功能減退速度，一旦進(jìn)展至ESRD，將需要腎臟替代治療。因此，我們應(yīng)積極使用基因檢測(cè)等技術(shù)，進(jìn)一步探索SRNS的遺傳學(xué)病因，了解其致病機(jī)制后制定出更加合理有效的治療方案，進(jìn)而避免長(zhǎng)期使用糖皮質(zhì)激素及免疫抑制劑帶來(lái)的副作用。