夏作勛綜述 黃朝暉審校

局灶節(jié)段性腎小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis，F(xiàn)SGS)是一組比較常見的腎小球病變，在歐美國家FSGS是腎小球病變的主要原因之一[1]，其發(fā)病率在我國也有上升的趨勢[2]。根據(jù)病因，F(xiàn)SGS主要分為原發(fā)性、繼發(fā)性及遺傳性。因其治療周期相對較長，加之部分患者治療后療效不佳或頻繁復(fù)發(fā)，乃至步入終末期腎臟病(end-stage renal disease，ESRD)，給國家醫(yī)療系統(tǒng)及患者家庭帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

隨著人類基因測序技術(shù)的進(jìn)步及對人類溶錐蟲效應(yīng)的深入研究，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，載脂蛋白L1(apolipoprotein L1，APOL1)基因變異與FSGS相關(guān)[3]。APOL1基因相關(guān)性FSGS對現(xiàn)有藥物不敏感，常迅速發(fā)展至ESRD，故本文將對APOL1基因變異相關(guān)性FSGS的研究作一綜述。

1 APOL1基因突變概述

自1997年Duchateau等[4]發(fā)現(xiàn)了高密度脂蛋白家族中新的成員載脂蛋白L(APOL)以來，關(guān)于APOL的研究方興未艾?，F(xiàn)有研究表明，APOL蛋白質(zhì)分子的編碼基因位于人類第 22 號染色體上[5]，目前共發(fā)現(xiàn)6種APOL蛋白分子(APOLⅠ～Ⅵ)。APOL1是APOL家族中唯一的分泌蛋白，為人類及部分高等靈長類動物所特有。該蛋白結(jié)構(gòu)可分成3個不同的結(jié)構(gòu)和功能區(qū)域[6]：(1)陰離子孔隙形成域，是一段被α螺旋包繞的長疏水發(fā)夾結(jié)構(gòu)，參與溶酶體的滲透和細(xì)胞死亡；(2)膜定位結(jié)構(gòu)域，由pH敏感的發(fā)夾結(jié)構(gòu)橋接2個α螺旋組成膜定位區(qū)域，在中性pH條件下，該結(jié)構(gòu)域露出疏水表面，使APOL1與高密度脂蛋白結(jié)合，在酸性pH條件下與細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器定位有關(guān)；(3)最后一個結(jié)構(gòu)域是帶有亮氨酸拉鏈的C末端兩性分子的長串α螺旋，被認(rèn)為參與蛋白質(zhì)間相互作用。而對于APOL1基因變異廣為人知的研究是APOL1基因變異可以保護(hù)人類免受昏睡病的病原體布氏錐蟲侵襲(簡稱溶錐蟲效應(yīng))。目前研究表明，在非裔人群中APOL1基因變異主要與G1、G2 2個風(fēng)險等位基因有關(guān)[7]。G1是指APOL1 C末端附近被2個氨基酸取代(S342和I384M)；G2是一種雙氨基酸缺失(del388N389Y)。G1和G2相互排斥，從不發(fā)生在同一條染色體上，因此自然界有3種人群：第一種不攜帶G1或G2，即攜帶0個風(fēng)險等位基因，第二種攜帶G1或G2中任意一個風(fēng)險等位基因，第三種同時攜帶G1和G2 2個風(fēng)險等位基因。

2 APOL1基因變異作為FSGS易患基因的研究

FSGS的大多數(shù)循證醫(yī)學(xué)證據(jù)來自于西方國家[8]，我國對FSGS的研究開展尚不充分，且目前我國基層醫(yī)院基因檢測的開展率較低，現(xiàn)有研究暫未發(fā)現(xiàn)APOL1基因變異(G1/G2)型導(dǎo)致罹患FSGS，但我國人群中存在APOL1基因變異已得到了證實(shí)[9-12]，APOL1基因變異廣泛存在非裔人群中，因而主要援引非裔人群的數(shù)據(jù)。

在Kopp等[13]的一項研究中表明，在美國發(fā)生ERSD的患者中大約有40%是罹患FSGS的非裔人群，其中72%的患者與APOL1基因變異有關(guān)。該研究發(fā)現(xiàn)在隱性遺傳模型下，攜帶APOL1中G1/G2風(fēng)險等位基因純合子或復(fù)合雜合子的受試者，較不具有這類風(fēng)險基因的受試者罹患FSGS的風(fēng)險增加了17倍，且攜帶2個APOL1風(fēng)險等位基因的FSGS患者腎臟存活時間顯著縮短。Genovese等[14]在研究中將不具有或只具有1個風(fēng)險基因等位基因受試者與具有2個風(fēng)險等位基因的受試者進(jìn)行比較，同樣發(fā)現(xiàn)后者罹患FSGS的風(fēng)險是前者的10.5倍。同時其提出了APOL1相關(guān)性FSGS基因變異可能是一種隱性遺傳模式。而Zee等[15]在對FSGS患者APOL1基因相關(guān)的形態(tài)學(xué)變化研究時發(fā)現(xiàn)，在FSGS患者中有著更為嚴(yán)重的腎小管損傷及系膜細(xì)胞增生。顯然APOL1基因突變與罹患FSGS有著密切聯(lián)系，極大可能是隱性遺傳,且有著更為嚴(yán)重的病理損害。

3 APOL1基因變異相關(guān)性FSGS發(fā)病機(jī)制

FSGS的發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚，但足細(xì)胞損傷是FSGS發(fā)病機(jī)制中的核心環(huán)節(jié)[16-17]，已得到世界范圍內(nèi)學(xué)者的廣泛認(rèn)可。Beckerman等[18]研究證明，APOL1風(fēng)險等位基因的表達(dá)會導(dǎo)致足細(xì)胞功能改變從而發(fā)生腎小球疾病。了解APOL1基因在腎臟的定位對理解APOL1基因變異導(dǎo)致人類罹患腎病幾率增高有益。

Madhavan等[19]通過對人健康腎臟的組織切片、FSGS和HIV相關(guān)腎病(HIVAN)的病理切片進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在健康腎臟足細(xì)胞、近端小管及中型動脈和小動脈內(nèi)皮細(xì)胞均有APOL1表達(dá)。這一發(fā)現(xiàn)表明APOL1存在于正常腎臟中，結(jié)合此前學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，APOL1基因變異會影響患者血漿中血脂的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而增加發(fā)生心血管事件的風(fēng)險[20-21]，故APOL1可能在正常腎臟中發(fā)揮著功能性作用。隨著研究深入，發(fā)現(xiàn)在FSGS和HIVAN患者腎臟中，APOL1在足細(xì)胞中表達(dá)減少，而在中型血管平滑肌細(xì)胞和小動脈血管壁中APOL1表達(dá)顯著增加，APOL1是APOL家族中唯一的分泌蛋白，可隨血液循環(huán)到達(dá)各個器官，故在FSGS和HIVAN患者中APOL1在中小動脈血管壁內(nèi)表達(dá)增加，但是從循環(huán)中攝取還是內(nèi)源性表達(dá)所致尚不明確。隨著腎臟移植手術(shù)的大力開展，越來越多的證據(jù)更傾向于內(nèi)源性表達(dá)，如Lee等[22]的一項回顧性研究發(fā)現(xiàn)，存在2個APOL1風(fēng)險等位基因突變非裔美國人群，接受腎移植后，5年腎臟存活率并不受影響。Freedman等[23]研究結(jié)果也傾向于支持APOL1內(nèi)源性表達(dá)這一論斷，在腎臟移植后受體體內(nèi)腎衰竭進(jìn)展的觀察中發(fā)現(xiàn)，攜帶2個APOL1風(fēng)險等位基因的已死亡非裔美國人捐獻(xiàn)的腎臟，比不攜帶或攜帶1個APOL1風(fēng)險等位基因的人捐獻(xiàn)的腎臟，在受體體內(nèi)衰竭的更快。然而Kruzel-Davila等[24]卻認(rèn)為此類研究的終點(diǎn)事件是移植后腎臟存活情況而不是FSGS的發(fā)病，且這些研究沒有同時對供體和受體進(jìn)行基因檢測，因此內(nèi)源性APOL1致FSGS患病仍有待進(jìn)一步研究。

Ge等[25]的研究提示，APOL1在正常腎臟中可能發(fā)揮著功能性的作用，他們發(fā)現(xiàn)APOL1基因變異影響FSGS的足細(xì)胞脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)和能量產(chǎn)生，在降低足細(xì)胞中的脂質(zhì)含量時可改善APOL1基因變異介導(dǎo)的線粒體功能障礙。其研究也間接論證了“二次打擊學(xué)說”的可能性，即攜帶2個APOL1風(fēng)險等位基因的個體并不會完全發(fā)生腎病，而是在某些因素驅(qū)動下致病。Zhang等[26]的一項研究結(jié)果也支持了二次打擊學(xué)說，他們發(fā)現(xiàn)UBD(一種泛素樣蛋白質(zhì)修飾劑，可靶向蛋白質(zhì)進(jìn)行蛋白酶體降解)和APOL1在功能上相互作用，并且UBD表達(dá)的增高能減輕APOL1介導(dǎo)的細(xì)胞死亡。

近年研究發(fā)現(xiàn)，APOL1變異基因介導(dǎo)細(xì)胞死亡。Beckerman等[18]在其研究中提出了APOL1變異基因和炎性反應(yīng)通路之間可能存在正反饋調(diào)節(jié)。APOL1變異基因受到炎性細(xì)胞因子調(diào)節(jié)，但其過表達(dá)會導(dǎo)致炎性細(xì)胞死亡，細(xì)胞死亡后釋放的細(xì)胞因子可以上調(diào)APOL1變異基因的水平，該過程細(xì)胞死亡包括了細(xì)胞焦亡，故炎性小體(NLRP3、Caspase-1)在APOL1變異基因研究中得到了關(guān)注。Wu等[27]通過研究發(fā)現(xiàn)，在APOL1基因變異的腎小球中，細(xì)胞溶質(zhì)核苷酸傳感途徑(STING)和炎性小體(NLRP3、Caspase-1 和GSDMD)中各種關(guān)鍵蛋白被激活。此外在其培養(yǎng)的APOL1基因變異的足細(xì)胞中也觀察到細(xì)胞溶質(zhì)核苷酸傳感途徑和炎性小體的激活。Wakashin等[28]則發(fā)現(xiàn)了APOL1-B3(一種 APOL1 亞型)，可調(diào)節(jié)促炎信號，并與NLRP12(一種 Toll 樣受體信號調(diào)節(jié)劑)相互作用，促進(jìn)足細(xì)胞和腎小管細(xì)胞中的炎性反應(yīng)信號傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致腎小球損傷。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激亦是導(dǎo)致足細(xì)胞損傷的因素，且與炎性因子有關(guān)，炎性因子可以上調(diào)APOL1變異基因的表達(dá)[18, 29]。Müller等[30]在研究中指出炎性因子上調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中順式(攜帶APOL1風(fēng)險變異基因面向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)管腔)、反式(攜帶APOL1風(fēng)險變異基因面向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞質(zhì))APOL1變異基因過載，且變異的 APOL1基因會導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的順式和反式方向都有細(xì)胞毒性作用, 從而導(dǎo)致足細(xì)胞損傷。

此外有關(guān)線粒體功能障礙、線粒體基因調(diào)控的APOL1基因變異致病機(jī)制也得到了不少學(xué)者的認(rèn)可[31-32]。

4 APOL1基因變異相關(guān)性FSGS的診斷

腎穿刺活檢術(shù)對腎臟病的臨床診斷有著不可替代的作用，行腎穿刺活檢術(shù)可明確腎臟疾病病理變化和病理類型，并結(jié)合臨床作出疾病的最終診斷，制定相應(yīng)的治療方案。根據(jù)哥倫比亞病理分型[33-34]，F(xiàn)SGS病理類型可分為非特異型、門周型、細(xì)胞型、頂端型、塌陷型(見表1)，這一病理分型同樣適用于APOL1基因變異相關(guān)性FSGS。對于疑似APOL1基因變異相關(guān)性FSGS，行基因診斷是必不可少的，基因診斷不僅可以幫助臨床診斷，對治療方案選擇、預(yù)測疾病預(yù)后、產(chǎn)前診斷及腎移植也有重要意義[35]。

表1 哥倫比亞FSGS病理分型

5 APOL1基因變異相關(guān)性FSGS臨床特征及防治

APOL1基因變異相關(guān)性FSGS臨床特征仍然是腎病綜合征、高血壓、血尿、腎功能受損等，尤其腎功能具有迅速進(jìn)展至ESRD的傾向，且與普通FSGS患者相比其腎臟存活率普遍較低[36-37]。這一現(xiàn)象提示應(yīng)早期積極治療APOL1基因變異相關(guān)性FSGS。FSGS一線治療方案是口服足量激素治療(潑尼松1 mg·kg-1·d-1，最大劑量不超過80 mg/d)，而這一方案在APOL1相關(guān)性FSGS同樣適用，現(xiàn)有研究表明，攜帶APOL1風(fēng)險基因的患者使用激素、環(huán)孢菌素或霉酚酸酯等治療，其蛋白尿均得到了緩解，但其完全緩解率低于普通FSGS患者[36，38-39]。但目前沒有數(shù)據(jù)表明，用現(xiàn)有的FSGS常規(guī)藥物進(jìn)行積極治療后，可以延緩APOL1基因變異相關(guān)FSGS進(jìn)行性腎單位的毀損。

在預(yù)防APOL1相關(guān)FSGS發(fā)病方面，現(xiàn)有研究表明，并非所有攜帶APOL1變異基因的個體都會患上FSGS，環(huán)境影響在該類患者發(fā)病中起著不可忽視的作用。有研究發(fā)現(xiàn)，感染新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)容易發(fā)生APOL1變異相關(guān)性腎病[40-41]。此外避免體內(nèi)高干擾素狀態(tài)也是一個較好的預(yù)防措施，Nichols等[29]研究表明，內(nèi)源性干擾素可上調(diào)APOL1變異基因的表達(dá)，從而導(dǎo)致人類罹患APOL1變異相關(guān)性腎病，病原體特別是病毒可觸發(fā)內(nèi)源性干擾素反應(yīng)上調(diào)APOL1變異基因的表達(dá)。近來也有攜帶APOL1 G1和G2 2個風(fēng)險變異基因的患者在接受外源性干擾素治療期間出現(xiàn)FSGS的報道[42]?？傊疅o論是外源性干擾素使用還是內(nèi)源性干擾素升高都應(yīng)預(yù)防APOL1變異相關(guān)性FSGS。

6 小結(jié)與展望

國外的流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，APOL1基因變異(G1/G2型)相關(guān)性FSGS主要流行于非洲及非裔美國人群，國內(nèi)學(xué)者對一對同卵雙生FSGS患者的APOL1基因研究中發(fā)現(xiàn)新的錯義突變(c.C863T，p.T288I)，該雙胞胎父母未攜帶該突變，且在深入研究后發(fā)現(xiàn)這種APOL1基因新突變對足細(xì)胞維持正常形態(tài)具有重要的影響，會造成足細(xì)胞的凋亡[9-10]。該研究提示我國APOL1基因變異相關(guān)性FSGS發(fā)生基因突變位點(diǎn)可能與非裔人群G1/G2型突變不一致，有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

盡管APOL1突變基因?qū)е履I臟疾病問題的機(jī)制尚未完全揭開，但是二次打擊學(xué)說提醒臨床醫(yī)生不可忽視外界因素的參與，繼而導(dǎo)致炎性小體激活、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能障礙。近來有不少學(xué)者主張將APOL1基因變異相關(guān)性FSGS定義為新的FSGS類別，認(rèn)為這種完全隱性遺傳模式不同于顯性遺傳性FSGS。此外APOL1基因變異相關(guān)性FSGS是目前非洲國家最常見的FSGS遺傳性形式。APOL1基因變異相關(guān)性FSGS較其他類型FSGS更為迅速地發(fā)展為ESRD，并且在腎移植方面對供體與受體有著更嚴(yán)格篩查。隨著對APOL1基因變異相關(guān)性FSGS的深入研究，將為改善該類疾病的預(yù)后提供更好的治療手段。