假性醛固酮減少癥(PHA)是指醛固酮水平正?;蛏?,但由于機體對內(nèi)源性醛固酮反應性降低而表現(xiàn)出醛固酮減少相關癥狀的一類疾病。該病可分為Ⅰ型的與Ⅱ型, PHAⅠ型的特點為鹽丟失,表現(xiàn)為低鈉性脫水及低血壓。PHA Ⅱ型臨床表現(xiàn)為高血鉀、高血壓、低腎素、代謝性酸中毒,但腎小球濾過率正常[1],是一種罕見的常染色體遺傳病。該病于1964年由Paver和Pauline首先報道,其患病率目前尚不清楚,呈家族性發(fā)病,亦有散發(fā)病例報道[2-3]。
PHA Ⅱ分為5個亞型,分別為PHA ⅡA、PHA ⅡB、PHA ⅡC、PHA ⅡD和PHA ⅡE, 其中PHA ⅡA亞型的致病基因定位于1q31-q42,尚未被克隆,其他4個亞型的致病基因已被克隆,分別是WNK4、WNK1、KLHL3和CUL3基因,通常以顯性方式遺傳,少數(shù)PHA ⅡD也以隱性方式遺傳。
PHA ⅡA又稱家族高鉀性高血壓、Gordon綜合征。Mansfield等[4]于1997年通過對8個常染色體顯性遺傳的PHA Ⅱ家族研究初步發(fā)現(xiàn),PHA ⅡA與染色體1q31-q42有關,其連鎖系數(shù)(LOD)為3.95。之后未見1q31-q42與PHA ⅡA關系的進一步研究。至今PHA ⅡA的致病基因未被克隆。
2001年Wilson等[5]將PHA ⅡB的致病基因WNK4基因定位于17q21.2,該基因含19個外顯子,基因全長16 kb。WNK4屬于賴氨酸缺乏蛋白激酶(WNK)家族,該家族是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,因在激酶功能域缺乏保守的賴氨酸而得名,其主要作用為調(diào)控鉀-氫交換和鈉-氯吸收。WNK家族共有4個成員,分別是WNK1、WNK2、WNK3 和WNK4,其中WNK4 和 WNK1異常分別導致 PHA ⅡB和PHA ⅡC[6]。
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)8種WNK4基因突變與PHA ⅡB有關,突變形式為錯義突變和無義突變[1,7-10], 突變位點位于外顯子7和17,如Arg1185Lys、Glu562Lys、Asp564Ala、Lys1169Glu、Gln565Glu、Glu560Gly、Pro561Leu、Asp564His,這些突變均導致WNK4基因功能改變[11]。
WNK4基因的主要功能是抑制位于遠曲小管腎小管上皮細胞膜的噻嗪敏感性鈉-氯協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白(NCC)。WNK1、WNK4基因突變均可增強NCC 活性,導致鈉重吸收增加[12]。另外,Ring等[13]發(fā)現(xiàn)WNK4基因可以通過影響網(wǎng)格蛋白介導的胞吞過程調(diào)節(jié)腎臟外髓鉀通道的表達情況,WNK4基因突變使鉀通道在細胞表面表達減少,導致腎臟泌鉀減少進而引起體內(nèi)血鉀升高。WNK4基因表達的WNK4蛋白和糖皮質(zhì)激素誘導激酶可通過相互磷酸化,影響腎臟上皮鈉通道的活性,編碼WNK4蛋白的基因發(fā)生功能獲得性突變增加了該部位鈉通道的活性,進而增加體內(nèi)電解質(zhì)重吸收,同時減少鉀離子的分泌,最終導致體內(nèi)水鈉潴留和高血鉀癥[14]。WNK4基因突變可能通過多種機制參與PHA ⅡB的發(fā)生。
2001年Wilson等[5]將PHA ⅡC的致病基因WNK1基因定位于12p13.33,該基因含有28個外顯子,基因全長為156 kb。WNK1基因是WNK家族中首個被發(fā)現(xiàn)的成員,它有多個轉(zhuǎn)錄起始點,在不同組織有不同的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。Delaloy等[15]還在WNK1基因的外顯子1中發(fā)現(xiàn)了2個啟動子。WNK1蛋白表現(xiàn)為2種形式:腎臟特異性WNK1 (KS-WNK1) 和 全長WNK1 (L-WNK1),前者缺乏激酶活性,后者具有絲氨酸蘇氨酸激酶活性。L-WNK1蛋白可以通過血清糖皮質(zhì)激素激酶(SGK)調(diào)節(jié)上皮細胞鈉通道(ENaC)活性,L-WNK1蛋白通過誘導SGK磷酸化,使磷酸化泛素連接酶Nedd4-2蛋白磷酸化并抑制其功能,而Nedd4-2蛋白可通過網(wǎng)格蛋白依賴機制促進 ENaC 胞吞從而使其活性減少[16],因此,WNK1基因功能獲得性突變增強了對Nedd4-2的抑制,從而增強ENaC活性,引起鈉離子重吸收增多,導致容量性高血壓。進一步研究發(fā)現(xiàn),WNK1基因能激活亞硒酸合酶1相關富含脯氨酸-丙氨酸的蛋白激酶(SPAK),繼之磷酸化NCC,促進遠曲小管處鈉氯的重吸收,同樣引起容量性高血壓[17]。L-WNK1蛋白通過抑制ROMK減少鉀離子的排泄,而KS-WNK1蛋白抑制L-WNK1對ROKM的作用,并不能激活ENaC[14]。因此,當 L-WNK1/KS-WNK1 的比值>1時,可通過ROMK降低鉀排泄率,引起血鉀升高[18]。
目前,已發(fā)現(xiàn)2種與PHA ⅡC有關的WNK1基因突變,突變形式均為1號內(nèi)含子的大片段缺失突變。2000年,Disse-Nicodème等[19]在PHA ⅡC家系中發(fā)現(xiàn)WNK1基因內(nèi)含子1中存在22 kb的大片段缺失。次年,Wilson等[5]在WNK1基因內(nèi)含子1中發(fā)現(xiàn)了41 kb的大片段缺失,并證實攜帶22 kb缺失的患者白細胞中WNK1基因轉(zhuǎn)錄物水平比未攜帶22 kb缺失的親屬高5倍,證明了WNK1基因的大片段缺失增強WNK1蛋白的表達。
2000年,Lai等[20]首次將PHA ⅡD致病基因KLHL3定位于5q31.2,該基因含17個外顯子,基因全長約120 kb。2012年,Boyden等[21]對52個PHA Ⅱ家系,包括126例受累者的研究發(fā)現(xiàn),KLHL3基因中的顯性和隱性突變均可導致PHA ⅡD,說明PHA ⅡD既可顯性遺傳,又可隱性遺傳。Louis-Dit-Picard等[22]通過體外遠曲小管細胞RNA干擾KLHL3蛋白后發(fā)現(xiàn)細胞膜NCC表達增加,與暴露于低滲低氯培養(yǎng)基誘導的NCC高表達相似,表明KLHL3蛋白抑制NCC膜表達。
免疫共沉淀研究顯示KLHL3蛋白和NCC之間存在相互作用,進一步驗證了KLHL3蛋白是NCC表達的調(diào)節(jié)因素之一。Lin等[23]構建了攜帶M131V錯義突變的KLHL3敲入小鼠,該小鼠的基因突變與人類KLHL3的M78V突變相對應,研究結果發(fā)現(xiàn),該突變未引起KLHL3蛋白的變化,KLHL3蛋白與WNK1、WNK4蛋白結合完整,但與CUL3蛋白的親和力降低,導致WNK1、WNK4蛋白的降解失效,下游SPAK/OSR1-NCC磷酸化級聯(lián)增強,引起小鼠表現(xiàn)出典型的PHAⅡ表型。KLHL3基因突變導致KLHL3蛋白抑制NCC膜表達的作用減弱,靶器官細胞膜NCC表達增加,促進鈉氯重吸收,引起高容量性高血壓。
目前共發(fā)現(xiàn)36種KLHL3基因突變與PHA ⅡD有關,突變形式有錯義、無義、缺失和剪切位點突變,其中既有顯性突變,又有隱性突變。Boyden等[21]發(fā)現(xiàn)KLHL3基因隱性突變分布在整個編碼區(qū),而KLHL3基因顯性突變呈明顯的聚集,如16個顯性突變中有9個改變了δ環(huán)的最后4個氨基酸之一,另外3個顯性突變聚集在BTB結構域內(nèi)。
PHAⅡE的致病基因為CUL3基因,該基因定位于2q36.2。研究發(fā)現(xiàn)缺失9號外顯子的CUL3基因致病突變體CUL3Δ9可使CUL3蛋白自身類泛素化修飾增加,顯著降解KLHL3蛋白,導致WNK蛋白因泛素化降解減少而累積,增強NCC 活性,導致鈉重吸收增加[24]。牛偉等[25]提出關于PHAⅡE發(fā)病機制的新觀點,由于CUL3Δ9與光形態(tài)建成調(diào)控因子9信號小體(CSN)的結合減弱,導致其無法正常去類泛素化修飾,故其類泛素化修飾處于高水平,使KLHL3蛋白被過度降解而導致底物WNK蛋白積累,通過SPAK/氧化應激反應激酶1 (OSR1)通路激活NCC導致PHAⅡE。
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)17種CUL3基因突變,突變形式有錯義、無義、插入、缺失和剪切位點突變。CUL3基因突變集中在與9號外顯子剪切有關的部位,如Shao等[26]發(fā)現(xiàn)了1個新的同義突變c.1221A>G (p.Glu407Glu) ,Glover等[27]發(fā)現(xiàn)CUL3基因中8號內(nèi)含子的錯義突變c.3826T>G,這些均導致9號外顯子的跳躍,激活NCC導致PHAⅡE的發(fā)生。
PHA Ⅱ是一種罕見的高血壓,家族傾向明顯,國內(nèi)報道極少,對該病的病因?qū)W以及臨床特征的了解均遠遠不夠。提高對該病的認識,應用高通量二代測序等技術手段開展基因突變檢測,并以此開展致病機制研究,或許能為高血壓的治療提供新的思路。