兒童腎病遺傳基因
腎病綜合征(nephrotic syndrome，NS)是小兒泌尿系統(tǒng)疾病中的常見病。據(jù)國內(nèi)統(tǒng)計分析，本病占小兒泌尿內(nèi)科住院患兒的31％。其病因和發(fā)病機制尚不清楚。一般認為免疫因素和炎癥損傷在發(fā)病中起主要作用。治療藥物以腎上腺皮質(zhì)激素為主。對于兒童腎病綜合征而言，盡管大多數(shù)病例屬于微小病變型，臨床上具有對激素敏感、緩解率高、預(yù)后好等特點，但仍有10％~20％的患兒經(jīng)正規(guī)腎上腺皮質(zhì)激素治療不能緩解，對激素抵抗。近年來隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進展，研究發(fā)現(xiàn)足細胞相關(guān)蛋白編碼基因異常和某些腎病綜合征發(fā)病有關(guān)。
腎小球濾過屏障由具有窗孔的內(nèi)皮細胞、腎小球基底膜(GBM)、以及最外層的足細胞(podocyte)足突及其間的裂孔隔膜(slit diaphragm，SD)構(gòu)成。濾過屏障對于分子大小、形狀及電荷有選擇性通透，嚴格限制血漿中大分子蛋白的濾過。GBM是一種分子支架，在過去30～40年間，GBM在蛋白尿的發(fā)病機制中起主要作用被大家所接受。最近幾年足細胞及足細胞裂孔隔膜相關(guān)蛋白在蛋白尿中的發(fā)病中的作用備受關(guān)注，而足細胞相關(guān)蛋白編碼基因異常和一些腎病綜合征發(fā)病關(guān)系密切。這些基因包括NPHS1、NPHS2、ACTN4、WT1、CD2AP、NEPH1、TRPC6等，現(xiàn)分述如下：
一、NPHS1
1998年，腎小球足突細胞SD上的分子蛋白Nephrin的發(fā)現(xiàn)，使我們能夠在分子水平上研究腎小球濾過屏障的作用。Nephrin是一種由1241個氨基酸組成的跨膜蛋白，屬于細胞黏附分子中的免疫球蛋白超家族成員。編碼Nephrin的基因為NPHS1，基因位于19q13.1，長26kb，含29個外顯子，編碼1214個氨基酸。
NPHS1突變首先發(fā)現(xiàn)于芬蘭型先天性NS(CNF)患者。CNF是常染色體隱性遺傳疾病，常在新生兒期(甚至產(chǎn)前)即出現(xiàn)蛋白尿，并伴快速進展的腎功能衰竭。病理學(xué)上以遠端小管囊狀改變、進行性腎小球硬化和廣泛的足突消失為特征。研究提示nephrin缺陷是發(fā)生蛋白尿和足突融合的原因之一[1]。NPHS1基因有兩個典型的突變：外顯子2上2個堿基的缺失(Fin-major)突變和外顯子26的無義突變(Fin-minor)。94％的CNF病例有以上兩型突變，前者占78％，后者為16％。此外，CNF病人NPHS1基因突變還包括堿基缺失、堿基插入、無義突變、錯義突變及剪接突變，導(dǎo)致讀框移位、終止密碼子提前及mRNA剪接異常。這為CNF的產(chǎn)前診斷提供了一種特異性手段[3]。國內(nèi)石巖等[2]首次發(fā)現(xiàn)中國人CNS存在NPHS1基因突變，并證實致病突變?yōu)閲H首次報道的3個雜合突變，1個為缺失突變(1893～1900del 8)，2個為錯義突變(G928A和G2869C)。
nephrin除了在自身分子間相互作用以發(fā)揮穩(wěn)定足突結(jié)構(gòu)、信息傳遞之外，尚與表達于SD上的其他分子蛋白如podocin、zonula occludens-1(ZO-1)、CD2AP等結(jié)合，共同發(fā)揮信號傳導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄活化等作用。
二、NPHS2
從1995年起，F(xiàn)uchshuber等在家族性激素依賴性腎病綜合征家系中發(fā)現(xiàn)了NPHS2基因突變，到2000年，Boute采用定位克隆的方法成功克隆了NPHS2，并從胎兒腎cDNA文庫中分離出來cDNA。該基因定位于1q25-q31，全長3.1kb，具有8個外顯子，編碼具有383個氨基酸殘基的蛋白podocin，定位于裂孔膜插入足突膜的部位，呈發(fā)夾樣結(jié)構(gòu)，其分子量為42KD，是一種膜內(nèi)在蛋白，屬于band-7-stomatin蛋白。
podocin缺陷小鼠(podocin-/-)表現(xiàn)為出生之前廣泛的足細胞受損和蛋白尿，出生幾天后死于尿毒癥。然而，這些podocin-/-小鼠沒有進展至FSGS，但在病理學(xué)上顯示出與CNS相似的足突消失和彌漫性系膜硬化，并伴腎小管擴張。表明在蛋白尿狀態(tài)下，podocin表達降低導(dǎo)致了足突消失[4]。
NPHS2突變最初是在早發(fā)的嬰兒NS/FSGS中得到證實，表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳，有家族發(fā)病傾向。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)50余種致病性基因突變，NPHS2全長8個外顯子均可發(fā)生突變，包括錯義、無義、移碼、剪切等突變效應(yīng)。典型的早發(fā)型類固醇抵抗型腎病綜合征(steroid-resistant nephrotic syndrome,SRNS)NPHS2突變部位遍及NPHS2全長8個外顯子，但多集中在氨基端，導(dǎo)致podocin功能喪失，其特征性病理變化為FSGS，其發(fā)病年齡較早(3個月至5歲起病)，臨床表現(xiàn)較重，對類固醇治療抵抗，且較快進展為終末期腎病。而晚發(fā)型SRNS患者NPHS2突變多累及NPHS2羧基端5～8外顯子，導(dǎo)致編碼的podocin蛋白肽鏈縮短或氨基酸序列變化，推測這些羧基端異常的podocin蛋白產(chǎn)物可能保留了podocin的一部分功能，因此發(fā)病較晚，病情亦相對較輕。臨床研究顯示，NPHS2基因突變在家族性兒童隱性遺傳SRNS家系中占46％，NPHS2突變也是晚發(fā)型隱性遺傳性家族性FSGS的致病原因之一[5]。國內(nèi)余自華等[6]曾對23例散發(fā)性SRNS患兒進行了NPHS2基因突變分析，首次證實了中國兒童散發(fā)性SRNS存在NPHS2基因突變，突變發(fā)生率為4.3％。提示在我國對于<16歲的散發(fā)性SRNS患兒，也要考慮有NPHS2突變的可能。
目前發(fā)現(xiàn)的NPHS2基因突變的散發(fā)性SRNS患者具有發(fā)病年齡變異較大，病理類型多樣，免疫抑制劑治療效果差，腎移植后不再復(fù)發(fā)的特點。所以有學(xué)者認為對原發(fā)性腎病綜合征患者在決定免疫抑制治療方案前有必要進行NPHS2基因突變的篩選，以便為對NPHS2基因突變的INS患者進行正確的預(yù)后估計并選擇正確的治療方案。
三、CD2AP
CD2相關(guān)蛋白(CD2 associated protein，CD2AP)是由Dustin等在小鼠T細胞與抗原遞呈細胞(antigenpresenting cell，APC)間的特異性連接中首先發(fā)現(xiàn)。CD2AP的發(fā)現(xiàn)是腎小球足細胞裂孔膜分子研究中繼nephrin發(fā)現(xiàn)之后又一新的里程碑。CD2AP是與CD2相互作用的跨膜蛋白，CD2AP基因定位于6q12.3。該基因廣泛表達于全身各組織，在腎臟中主要表達于足突細胞。人類CD2AP是分子量為80KD的連接蛋白，含有639個氨基酸殘基，屬于免疫球蛋白超家族成員。CD2AP基因突變引發(fā)FSGS，遺傳方式尚不明確。
目前，有眾多動物實驗表明，CD2AP功能異常和/或基因突變與蛋白尿發(fā)生有關(guān)。CD2AP基因敲除小鼠在臨床和病理方面的表現(xiàn)與人類嬰兒期的腎病綜合征較為接近，這些患兒在出生第1年中出現(xiàn)蛋白尿和腎病綜合征，病理上顯示腎小球有廣泛的系膜區(qū)沉積物并侵犯毛細血管腔，系膜彌漫性硬化，并快速進展至終末期腎衰竭。CD2AP-/-小鼠模型中由于CD2AP缺失所致的腎小球足細胞功能的缺陷，為人類免疫觸發(fā)性腎小球腎病(immunotactoid glomerulopathy，ITG)中腎小球沉積物的形成進一步提供了證據(jù)。Kim等[7]報道了兩例FSGS患者的基因突變分析結(jié)果，顯示CD2AP的一個等位基因不表達，證實了CD2AP異常也是人類腎小球疾病易感性的一個決定因素。
國內(nèi)潘曉霞等[8]對82例原發(fā)性FSGS患者CD2AP基因進行分析，發(fā)現(xiàn)2個新的CD2AP基因外顯子突變，突變檢出率為2.4％，突變患者腎組織內(nèi)CD2AP、podocin表達明顯減少，推測CD2AP可能為中國人散發(fā)性FSGS的致病原因之一，CD2AP的突變可能影響其他裂孔膜蛋白的表達。
基于目前的研究推測，CD2AP的主要功能有：(1)作為結(jié)構(gòu)蛋白參與細胞骨架組裝;(2)作為信號分子參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo);(3)與蛋白質(zhì)降解有關(guān);(4)免疫輔助功能。
盡管1999年就發(fā)現(xiàn)CD2AP基因缺陷可能與蛋白尿發(fā)生有關(guān)，但近年來進展不多。CD2AP是一個免疫分子，其基因缺陷不僅引起免疫功能的異常，同時還引起蛋白尿和腎小球病變，因此，CD2AP基因突變、功能變化與蛋白尿發(fā)生關(guān)系的研究可能把NS發(fā)病機制中的遺傳缺陷因素與免疫功能紊亂聯(lián)系起來，把先天和后天因素聯(lián)系在一起研究有助于深刻揭示NS發(fā)生的遺傳基礎(chǔ)、作用機制和可能的影響因素。
四、ACTN4
ACTN4定位于19q13染色體上，ACTN4編碼蛋白α-actinin-4是α-actinins同分異構(gòu)體之一。屬于肌動蛋白交聯(lián)蛋白，是足突細胞骨架的重要成份。國外學(xué)者發(fā)現(xiàn)經(jīng)典FSGS的致病基因為ACTN4。表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳腎病綜合征。ACTN4基因突變小鼠也出現(xiàn)類似人類的表現(xiàn)。目前在FSGS患者中發(fā)現(xiàn)突變均為ACTN4第8外顯子的替代突變。關(guān)于散發(fā)性FSGS患者是否也存在ACTN4突變目前還缺乏足夠研究。目前，對于ACTN4突變的研究僅限于極少數(shù)的病人中。因此，和CD2AP一樣，明確ACTN4在人類NS/FSGS中的作用還有很多工作要做。
五、WT1
Wilms' tumor gene(WT1)定位在11p13染色體上，表達于足細胞。WT1最初是作為失活腫瘤抑制基因從Wilms'瘤的亞型中發(fā)現(xiàn)的。WT1基因包含10個外顯子，編碼具有4個鋅指的蛋白。WT1具有幾個不同的亞型，WT1中兩個主要的選擇性結(jié)合位點可以產(chǎn)生4個不同的亞型，而且通過轉(zhuǎn)錄后修飾和RNA編碼能增加至少24種WT1蛋白亞型。WT1的調(diào)節(jié)表達對維持腎臟和生殖器的發(fā)育起重要作用，但如何調(diào)節(jié)其機制仍然不清。WT1基因突變往往與孤立性彌漫系膜硬化、Frasier綜合征和Denys-Drash綜合征有關(guān)。孤立性彌漫系膜硬化表現(xiàn)為早發(fā)的腎病綜合征，進展至終末期腎病的時間快，不伴性腺異常。Frasier綜合征主要表現(xiàn)為進行性腎小球病變伴男性假兩性畸形，病理表現(xiàn)為FSGS。Denys-Drash綜合征主要表現(xiàn)為彌漫性系膜硬化的進行性腎病、男性假兩性畸形和高發(fā)的Wilms'瘤三聯(lián)征。這兩個綜合征在兒童早期發(fā)病時表現(xiàn)有生殖腺功能障礙和FSGS或彌漫性系膜硬化的進行性腎病是其特征。孤立性彌漫性系膜硬化和Wilms'瘤或泌尿系畸形相關(guān)SRNS患兒中存在WTI外顯子8和9基因突變已經(jīng)得到證實，WT1致病性突變亦有可能存在于內(nèi)含子中。盡管這方面的資料仍然有限，但是，目前的研究提示對散發(fā)性SRNS病人WT1外顯子8和9篩查，仍能充分檢測出致病性WT1突變，并為SRNS提供不同的治療方案[9]。
六、NEPH1
NEPH1是一種新發(fā)現(xiàn)的在足細胞裂孔隔膜上表達的跨膜蛋白，由Donoviel等[10]在2001年從小鼠實驗中最先報道的，其編碼基因被命名為NEPH1，具有組成濾過屏障和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等功能。人NEPH1基因位于1q21～q25。這一區(qū)域是一個已知與兒童期腎病綜合征有關(guān)的基因區(qū)域。
動物實驗表明，NEPH1基因敲除小鼠中出現(xiàn)蛋白尿，并且有較高的出生后死亡率，存活超過一周的小鼠均體弱、瘦小，但無水腫。所有NEPH1基因敲除小鼠均在出生后3～8周內(nèi)死亡。研究表明，NEPH1包含有Grb-SH2結(jié)合位點和PDZK1結(jié)合位點。這提示其很可能與信號瀑布效應(yīng)有關(guān)，參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。
NEPH1作為裂孔隔膜上的重要的組成蛋白和信號分子，它與裂孔隔膜上的其他的組成蛋白nephrin、podocin、CD2Ap、ZO-1有著密切的結(jié)構(gòu)和功能上的聯(lián)系，由于NEPH1是一個全新的分子,目前對于它的研究還不夠深入,對于它與其他裂孔隔膜組成成分的關(guān)系、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的上下游分子及動物實驗方面的研究還很欠缺。
