匡新宇

上海市兒童醫(yī)院 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院（上海 200062）

腎小球基底膜（glomerular basement membrane，GBM）是由多種帶負(fù)電荷的糖蛋白聚合物組成的密集凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是腎小球發(fā)育過程中形成的一種特殊的細(xì)胞外基質(zhì)，位于腎小球足細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞之間，將尿路與血管分隔，對于維持腎小球?yàn)V過屏障的正常結(jié)構(gòu)和功能起著至關(guān)重要的作用[1]。GBM結(jié)構(gòu)和功能異?？蓪?dǎo)致多種腎小球疾病，臨床表現(xiàn)為血尿、蛋白尿和/或進(jìn)行性腎功能下降以及多種腎外表現(xiàn)。根據(jù)病因不同，GBM相關(guān)腎病可分為原發(fā)性與繼發(fā)性兩大類，前者主要為編碼GBM的主要組分基因變異所致，而后者多為自身免疫性因素或代謝異常所引起。近年來，隨著形態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)展，尤其是透射電子顯微鏡和下一代測序技術(shù)的應(yīng)用，人們對各類基因變異所致的原發(fā)性GBM相關(guān)腎病有了更加深入的認(rèn)識和了解。

1 原發(fā)性GBM相關(guān)腎病的遺傳背景與分類

成熟的GBM 主要由Ⅳ型膠原蛋白、層粘連蛋白（laminin，LM）、巢蛋白（nidogen）、硫酸肝素蛋白多糖（heparan sulfate proteoglycans，HSPG），包括集聚蛋白（agrin）、基底膜蛋白聚糖（perlecan）以及ⅩⅧ型膠原（collagen ⅩⅧ）等組成的[2-3]。GBM的發(fā)育具有時空變化和分層組裝的特性，在胚胎發(fā)育初期，由內(nèi)胚層細(xì)胞向細(xì)胞外分泌層粘連蛋白異構(gòu)體，與細(xì)胞表面的受體如整合素、盤狀結(jié)構(gòu)域受體（discoid domain receptors，DDRs）、α-抗肌萎縮相關(guān)糖蛋白（α-dystroglycan）以及多配體蛋白聚糖結(jié)合，形成一種網(wǎng)格樣薄膜結(jié)構(gòu)，構(gòu)成GBM 最初的雛形；后由足細(xì)胞分泌Ⅳ型膠原逐漸聚合并沉積在層粘連蛋白聚合體之上，也形成一種網(wǎng)格樣結(jié)構(gòu)，兩種網(wǎng)格樣膜狀結(jié)構(gòu)通過HSPG中的agrin和巢蛋白的黏附形成了GBM 的主要組成部分。由此可見，GBM 本質(zhì)上一種由膠原和層粘連蛋白組成的多層結(jié)構(gòu)，因而人類腎小球基底膜在所有基底膜中幾乎最厚(330～460 nm)，而大多數(shù)基底膜僅有50～100 nm[3]。

GBM 主要結(jié)構(gòu)蛋白異常是導(dǎo)致基底膜相關(guān)腎病最重要的原因。成熟的GBM主要包含糖蛋白和膠原兩種重要成分。其中，層粘連蛋白是GBM形成的先決條件，作為重要的基底膜糖蛋白，它由ɑ、? 和γ鏈3個二硫鍵連接的多肽組成的16種異構(gòu)體，層粘連蛋白N端結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)了與細(xì)胞表面受體如整合素、抗肌萎縮相關(guān)糖蛋白等的相互作用，還可進(jìn)一步與巢蛋白結(jié)合而作為連接Ⅳ型膠原網(wǎng)絡(luò)的橋梁[1,4]。LMβ2的編碼基因LAMB2變異可導(dǎo)致皮爾森綜合征（Pierson syndrome，PIERS），為一種常染色體隱性遺傳，可累及腎臟、眼部及神經(jīng)系統(tǒng)的綜合征，或是主要以腎臟受累而無腎外表現(xiàn)的先天性腎病綜合征（NS）[5-6]。Ⅳ型膠原是組成所有基底膜的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，由足細(xì)胞分泌，包含由COL4A1-6基因編碼的6條α鏈（α1-6），可組成3種不同的三聚體，分別為α1α1α2、α3α4α5和α5α5α6。業(yè)已證實(shí)，任何α 3(Ⅳ)、α 4(Ⅳ)、α 5(Ⅳ)和/或α 6(Ⅳ)亞型缺失都會引起Ⅳ型膠原蛋白異質(zhì)三聚體降解，從而導(dǎo)致GBM 結(jié)構(gòu)異常而致病，如Alport 綜合征（Alport syndrome，AS）是由于COL 4 A 3～6的4 個基因變異所致的進(jìn)行性腎功能降低的遺傳性腎臟疾病，還可伴有聽力和視力的異常。近年來，隨著全外顯子測序技術(shù)的廣泛開展，人們對AS 的遺傳背景有了最新的認(rèn)識，AS分類工作組建議將COL4相關(guān)基因變異所致的薄基底膜腎?。╰hin basement membrane nephropathy，TBMN）和局灶節(jié)段腎小球硬化（focal segmental glomerulosclerosis，F(xiàn)SGS）均歸類于AS[7-10]（表1）。

層粘連蛋白和Ⅳ型膠原蛋白的融合及其與細(xì)胞表面受體的結(jié)合離不開黏附蛋白、巢蛋白和HSPG 的作用。NID 1基因編碼的nidogen-1，可與層粘連蛋白-γ 1 鏈及Ⅳ型膠原蛋白結(jié)合而起到連接基底膜的橋梁作用[1,11]。NID 1基因變異可引起丹迪-沃爾克畸形伴枕部腦膨出（Dandy-Walker malformation and occipital cephaloceles，ADDWOC），表現(xiàn)為小腦發(fā)育不全、腦膜異常和枕顱骨缺損，無腎臟表型相關(guān)報道，但NID 1基因敲除小鼠模型可出現(xiàn)泌尿系統(tǒng)發(fā)育異常[12-13]。HSPG是GBM 負(fù)電荷的主要來源，包含agrin、perlecan 以及collagen ⅩⅧ三種主要類型，均在細(xì)胞-基質(zhì)中起黏附作用。其中，編碼agrin 或perlecan 的AGRN或HSPG 2基因錯義變異可分別導(dǎo)致先天性肌萎縮綜合征和Schwartz-Jampel綜合征，但并未影響腎功能[2,14-15]（表1）。

表1 GBM相關(guān)腎臟疾病分類、臨床表型及預(yù)后

由此可見，GBM 主要結(jié)構(gòu)蛋白異常是導(dǎo)致GBM相關(guān)腎病最主要的病因，這給臨床上判定致病變異的定位信息提供了很好的鑒別要點(diǎn)。

2 原發(fā)性GBM相關(guān)腎病的診斷要點(diǎn)

原發(fā)性GBM相關(guān)腎病大都為先天性、罕見性腎臟疾病，發(fā)病率低，臨床表現(xiàn)各異，缺乏大規(guī)模流行病學(xué)研究，了解不同GBM相關(guān)腎病的診斷要點(diǎn)有助于早期確診該類疾病。

2.1 血尿

由于GBM 主要結(jié)構(gòu)蛋白異常導(dǎo)致其電荷屏障和分子屏障均受到破壞，血尿幾乎成為所有該類腎病的首要表現(xiàn)，早期表現(xiàn)為間歇性或持續(xù)性鏡下血尿和/或肉眼血尿，根據(jù)遺傳方式不同各有差異。所有X 連鎖顯性遺傳性AS（ⅩLAS）男性、98%ⅩLAS 女性均可伴有血尿；常染色體隱性遺傳性AS（ARAS）與ⅩLAS男性臨床表現(xiàn)幾乎一致[18]。HANAC 綜合征可表現(xiàn)為家族性血尿，患者可出現(xiàn)鏡下血尿或發(fā)作性肉眼血尿[19]；而LAMB 2基因變異所致孤立性腎病綜合征可能僅合并輕微鏡下血尿表現(xiàn)[20]。

2.2 蛋白尿

蛋白尿也是GBM 相關(guān)腎病的主要表現(xiàn)之一。ⅩLAS 男性兒童期即可出現(xiàn)蛋白尿，甚至呈腎病綜合征水平；73%ⅩLAS 女性可同時出現(xiàn)血尿伴蛋白尿；ADAS 患者蛋白尿并不少見，但出現(xiàn)時間晚于其他類型，有報道25 例ⅩDAS 患者中有18 例合并蛋白尿，中位出現(xiàn)時間約17歲[18,21]。雖然已報道的COL4A1基因無義變異HANAC綜合征病例可表現(xiàn)為血尿合并輕度蛋白尿，但實(shí)驗(yàn)研究表明COL 4 A1基因錯義變異小鼠模型中出現(xiàn)腎小球延遲發(fā)育的現(xiàn)象，新生小鼠可檢出大量蛋白尿，但1周后尿蛋白顯著減少且不影響成年后腎功能，可見臨床癥狀的變化最終取決于基因變異的方式[16]。大量蛋白尿也是皮爾森綜合征和先天性腎病綜合征的主要臨床表現(xiàn)，患兒生后即可出現(xiàn)嚴(yán)重水腫和低蛋白血癥[5-6]。

2.3 腎衰竭

進(jìn)行性下降的腎功能直至進(jìn)入終末期腎?。╡nd stage renal disease，ESRD）是影響幾乎所有GBM相關(guān)腎病預(yù)后的關(guān)鍵因素。根據(jù)病因不同，患者進(jìn)入ESRD 的時間也存在很大差異。皮爾森綜合征以及先天性腎病綜合征患者可在嬰幼兒期發(fā)生腎衰竭；100%的ⅩLAS 男性通常在40 歲前、100%ARAS 平均21 歲進(jìn)展至腎衰竭，而僅有15%～30%的ⅩLAS女性在60 歲前發(fā)生腎衰竭；COL 4 A 5/COL 4 A 4或COL 4 A 3男性和COL 4 A 3/COL 4 A 4反式排列的雙基因變異發(fā)展至ESRD 的風(fēng)險均為100%。多中心基因型與表型研究顯示截短變異、大片段缺失及剪切變異等進(jìn)入ESRD 的中位時間均早于30歲，由此可見Ⅳ型膠原變異對腎臟的損害是巨大的[10,18,22]。但廣義上的ADRS患者如果不伴有蛋白尿、FSGS、感音神經(jīng)性耳聾等危險因素，發(fā)生腎衰竭的概率<1%；當(dāng)合并危險因素時，這一比例將升高至20%[10]。HANAC 綜合征患者因多發(fā)腎囊腫多在成人后進(jìn)入ESRD。

2.4 腎外表現(xiàn)

Ⅳ型膠原和層粘連蛋白等廣泛存在于多個器官和組織的基底膜中，因此，其結(jié)構(gòu)和功能異常除了引起腎臟表型外，還合并有多種腎外表現(xiàn)。如AS患者可同時伴有感音神經(jīng)性耳聾、前圓錐樣晶狀體等眼耳異常[23]。HANAC綜合征可伴有腦白質(zhì)病變、動脈瘤、視網(wǎng)膜動脈迂曲、多囊腎、肌肉痙攣等癥狀[1]。而PIERS 常合并小瞳孔、神經(jīng)發(fā)育遲緩甚至視力喪失等[20]。腎外表現(xiàn)是診斷GBM 相關(guān)腎病的重要線索。

2.5 腎臟病理

在基因檢測技術(shù)推廣前腎活檢病理是GBM 相關(guān)疾病診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，尤其是AS，其典型表現(xiàn)為電鏡下腎小球GBM廣泛增厚、變薄以及致密層分裂[18]；如果沒有條件進(jìn)行電鏡分析，免疫熒光檢測如發(fā)現(xiàn)Ⅳ型膠原ɑ鏈缺失或連續(xù)性中斷也可確診[23]；疑似ⅩLAS 患者還可以進(jìn)行皮膚活檢免疫熒光檢測，如ɑ 5（Ⅳ）缺失或連續(xù)性中斷也提示診斷。PIERS 因患兒快速進(jìn)展至腎衰竭，故腎活檢并不作為確診的必要條件；同樣HANAC 綜合征因其諸多腎外表現(xiàn)亦不依賴于病理診斷。

2.6 基因檢測

隨著檢測技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，基因檢測已經(jīng)成為遺傳性疾病的必要診斷依據(jù)。但因?yàn)椴糠旨膊∑鸩r僅表現(xiàn)為鏡下血尿和/或微量蛋白尿，對于先開展基因檢測還是腎活檢病理檢測仍然存在很大的爭議，不同國家地區(qū)的指南推薦方案并不相同?；诨顧z為創(chuàng)傷性檢查，對于腎小球性血尿、有家族史和/或腎外表現(xiàn)的患者可以優(yōu)先選擇基因檢測；對于基因檢測陰性或變異位點(diǎn)為臨床意義未明時建議擴(kuò)大檢測范圍，補(bǔ)充病理結(jié)果以明確診斷。

當(dāng)然，該類遺傳性GBM腎病應(yīng)注意與其他臨床上表現(xiàn)為腎小球性血尿伴蛋白尿、甚至腎功能異常的腎小球疾病相鑒別，如急進(jìn)性腎小球腎炎、IgA腎病、溶血尿毒綜合征、抗腎小球基底膜病等。伴有腎外表現(xiàn)的還應(yīng)與其他累及該系統(tǒng)的綜合征如眼-腦-腎綜合征等相鑒別，以避免誤診漏診。

3 原發(fā)性GBM相關(guān)腎病的治療展望

該類疾病目前均缺乏有效針對原發(fā)病的治療方案。對于PIERS、CNS 等臨床腎臟表型嚴(yán)重或HANAC 綜合征合并癲癇等腎外癥狀者應(yīng)及時給予對癥、支持治療。近年來，隨著藥物基因組學(xué)和基因治療研究的不斷深入，AS 的治療取得了很大的進(jìn)展。確診后建議早期給予血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（ACEI）和血管緊張素受體拮抗劑（ARB）藥物，延緩疾病進(jìn)展，保護(hù)腎功能[24]?，F(xiàn)已有4 種藥物：甲基巴多索隆、Lademirsen、阿曲生坦，以及筆者所在團(tuán)隊(duì)的羥氯喹進(jìn)入了臨床研究階段[25]。同時，其他治療方案如干細(xì)胞移植、子宮致敏相關(guān)基因1（USAG-1）以及針對截短變異基因采用外顯子跳躍技術(shù)均在AS小鼠模型中顯示出強(qiáng)大的GBM修復(fù)作用，顯著改善了蛋白尿水平[18,26-27]。對于PIERS，有學(xué)者采用蛋白質(zhì)療法治療LAMB 2敲除小鼠取得了一定的成效。重組hLM-521三聚體蛋白通過靜脈注射入小鼠體內(nèi)，繼而被運(yùn)送到GBM并停留數(shù)周，從而修復(fù)GBM的組成，改善足細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，并延遲蛋白尿的增加，但該治療方案并不能預(yù)防腎病綜合征的發(fā)生[28]。對于已經(jīng)進(jìn)展至ESRD 的患者，腎替代治療，尤其是腎移植仍是唯一有效的改善預(yù)后的治療手段。

GBM作為腎小球?yàn)V過屏障的主要組成部分，連接起內(nèi)皮細(xì)胞和足細(xì)胞，通過其復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制了大分子蛋白及血細(xì)胞等的漏出，兼具分子屏障和電荷屏障雙重作用。也由此，編碼GBM相關(guān)蛋白的基因變異所致結(jié)構(gòu)異常是產(chǎn)生多種先天遺傳性疾病的重要原因，臨床上對于不明原因的血尿和/或腎功能不全的患兒應(yīng)仔細(xì)甄別，基因檢測和腎活檢病理是確診疾病的最有效手段。