劉志紅

腎單位是腎臟行使其功能的基本單元,腎小球濾過屏障又是它發(fā)揮正常生理作用的重要防線。腎小球內(nèi)皮細胞、腎小球基膜(GBM)和腎小球足細胞構(gòu)成了濾過屏障這個有機整體,它們之間相互依從,協(xié)同完成腎小球濾過屏障的功能。有鑒于此,對其構(gòu)成成分損傷導致的疾病成為腎臟疾病研究的重要領(lǐng)域之一,也相繼提出了足細胞病、GBM相關(guān)疾病、Ⅳ型膠原相關(guān)疾病等概念。隨著基因檢測技術(shù)的快速發(fā)展和越來越多導致腎小球濾過屏障功能異常基因的發(fā)現(xiàn),在提升我們對疾病本質(zhì)認識的同時,也在重塑著對腎小球濾過屏障及相關(guān)疾病的認識。

腎小球濾過屏障中細胞與細胞外基質(zhì)的相互作用,可以用相關(guān)基因變異對其功能影響來進一步說明。Ⅳ型膠原蛋白及層黏連蛋白(laminin)是GBM的重要組分,在腎小球發(fā)育過程中由內(nèi)皮細胞和足細胞分泌,其基因突變將導致蛋白產(chǎn)物無法形成正常三聚體,GBM網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)疏松,且易于被蛋白水解酶水解,致使其通透性增加,結(jié)構(gòu)分層變形,不僅失去原有的屏障支撐作用,還將直接對其毗鄰的足細胞、內(nèi)皮細胞造成影響,表現(xiàn)為足細胞足突融合等病變。而足細胞作為Ⅳ型膠原及層黏連蛋白的主要分泌細胞,其功能缺陷將影響GBM正常結(jié)構(gòu)的形成和功能行使,如足細胞WT1基因突變在導致足細胞病變的同時,常伴隨GBM彌漫性變薄、分層撕裂。足細胞INF2基因突變同樣可以導致上述類似的病變。Alport綜合征是上述異常導致的代表性疾病之一,對其的深度解析有助于我們從腎小球濾過屏障層面來重新認識這類疾病。

認識腎小球濾過屏障相關(guān)疾病基因變異的復雜性

我們對Alport綜合征的認識最早可追溯至1875年,從1927年Alport醫(yī)生首次對該綜合征進行系統(tǒng)描述,至觀察到腎組織GBM特征性改變,再到明確Ⅳ型膠原缺失是其致病原因,直至Ⅳ型膠原基因突變是本病根本病因的闡明,經(jīng)歷了近百年不斷深化的歷程。Ⅳ型膠原由6條α鏈組成(α1～α6),相關(guān)基因分別位于第13號染色體、2號染色體和X染色體。6種α鏈分別構(gòu)成3種不同的異源三聚體原體,分別是α1α1α2、α3α4α5和α5α5α6,其中α1α1α2分布于機體所有基膜中;α3α4α5分布于GBM、腎小球包囊、眼睛、耳蝸及遠端小管基膜;α5α5α6分布于皮膚表皮基膜、腎小球包囊壁、遠端小管及集合管基膜。上述特性構(gòu)成了不同Ⅳ型膠原基因突變所致臨床表型的多樣性。Alport綜合征遺傳模式直接影響到患者的臨床表型特征和預(yù)后,COL4A5突變引起X連鎖Alport綜合征(XLAS),男性患者病情較重,在30歲前進展為終末期腎病(ESKD)的概率為70%,女性患者病情相對較輕, 40歲前進展為ESKD的概率為12%。COL4A3-COL4A4突變分別引起常染色體隱性Alport綜合征(ARAS)和常染色體顯性Alport綜合征(ADAS),ARAS患者預(yù)后較差,ADAS患者預(yù)后相對較好。Alport綜合征基因變異類型同樣對患者臨床表型和預(yù)后產(chǎn)生影響,XLAS男性患者,表現(xiàn)為無義突變者,30歲前發(fā)生ESKD的概率為90%,剪接突變者其概率為70%,而錯義突變者則為50%。如患者表現(xiàn)為截斷突變,發(fā)生ESKD的年齡為 22歲,非截斷突變者則為39歲。

國家腎臟疾病臨床醫(yī)學研究中心對570例腎活檢確診Alport綜合征患者進行了全外顯子基因測序,結(jié)果顯示58%為XLAS,18%為ARAS,19%為ADAS,以及5%的COL4A雙基因突變(COL4A3/COL4A4/COL4A5)。此外,在這組Alport綜合征患者中還檢出存在嵌合突變,合并laminin(LAMA5)基因突變,以及足細胞相關(guān)基因突變(包括ACTN4、INF2、TRPC6、MYO1E和NPHS1等)。上述發(fā)現(xiàn)提示,我們在Alport綜合征觀察到的這類GBM變薄分層,結(jié)構(gòu)變異及伴隨的足細胞病變,可以是Ⅳ型膠原基因(包括laminin基因)突變所致,也可以是足細胞相關(guān)基因突變的結(jié)果。

認識腎小球濾過屏障相關(guān)疾病的多樣性

Pierson綜合征由層黏連蛋白β2(LAMB2)基因突變所致,是一種常染色體隱性遺傳疾病。LAMB2突變將導致GBM發(fā)育成熟障礙,伴足細胞損傷和大量蛋白尿。臨床表現(xiàn)多為腎病綜合征,伴神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常(如肌張力低下、肌無力)和眼部異常。腎活檢病理光鏡下見系膜基質(zhì)增加,可伴局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)樣病變,腎小管間質(zhì)萎縮和纖維化;典型病例熒光檢測可見LAMB2缺失;電鏡下系膜基質(zhì)增加,足細胞彌漫性足突融合,GBM不規(guī)則性增厚和變薄,伴GBM致密層分層。這類疾病如僅對Ⅳ型膠原基因進行檢測有可能造成臨床上的漏診、誤診。值得注意的是,在部分Alport綜合征患者也檢出LAMB2/LAMA5基因變異,有研究顯示,合并LAMB2/LAMA5基因突變可加速Alport綜合征病情進展。

局灶節(jié)段性腎小球硬化(FSGS)FSGS是以腎活檢病理呈現(xiàn)出腎小球局灶節(jié)段性硬化病變?yōu)樘卣鞯囊唤M疾病。病理表現(xiàn)除了較為突出的足細胞病變,往往還伴有GBM的改變,臨床表現(xiàn)異質(zhì)性強,病因不明。足細胞相關(guān)基因突變在其發(fā)病中的作用得到了動物實驗和臨床研究的支持,對這類患者,尤其是表現(xiàn)為激素治療抵抗者進行足細胞相關(guān)基因檢測開始受到人們的重視。近期研究發(fā)現(xiàn),在對135例散發(fā)性成人激素抵抗腎病綜合征(SRNS)患者進行靶向基因測序,在檢出的致病突變中,足細胞相關(guān)基因占56.3%,Ⅳ型膠原基因突變占43.7%,兩者的檢出率幾乎平分秋色。另一項研究還發(fā)現(xiàn),對來自179個家庭的193例成人FSGS患者進行全外顯子組測序,20個家庭鑒定出致病變異(基因診斷率11%),其中Ⅳ型膠原基因突變占55%,足細胞相關(guān)基因突變占40%,Ⅳ型膠原基因突變占據(jù)了主導地位。這些結(jié)果表明,FSGS這類病變的形成有可能是Ⅳ型膠原基因,足細胞相關(guān)基因突變導致的腎臟結(jié)構(gòu)和功能異常,其臨床表型的異質(zhì)性可能與基因突變的種類及突變類型有關(guān)。認識到這一點,進一步加強相關(guān)基礎(chǔ)和臨床研究,對提高疾病診治水平意義重大,至少現(xiàn)階段可以幫助這類患者免受不必要的大劑量免疫抑制劑治療帶來的副作用。

家族性IgA腎病雖說IgA腎病是一種最常見的腎小球疾病,診斷主要依據(jù)是其病理形態(tài)學特征,該病病因尚不完全清楚,臨床病理表現(xiàn)多樣,并觀察到有家族聚集現(xiàn)象。在對46例IgA腎病家系進行全外顯子組測序分析,9例(20%)檢出Ⅳ型膠原基因突變,主要表現(xiàn)為COL4A3/A4雜合突變。家族性IgA腎病患者進行全基因組關(guān)聯(lián)分析研究,發(fā)現(xiàn)了一個新的易感基因位點就位于2q36區(qū),也提示其與Ⅳ膠原基因之間的關(guān)聯(lián)。

COL4A1/A2基因突變相關(guān)疾病由于α1α1α2(Ⅳ)分布于機體所有基膜中,由此基因突變導致的疾病常表現(xiàn)為多系統(tǒng)受累,除了腎臟病變外,還伴腦血管疾病(如腦穿通畸形、腦血小管病等)、眼部病變(如白內(nèi)障、視網(wǎng)膜出血等)和心臟病變。患者的腎臟表現(xiàn)為血尿、蛋白尿,腎活檢可見GBM變薄、腎小管基膜分層及空泡改變,可出現(xiàn)腎臟囊性病變。了解這類疾病腎外系統(tǒng)表現(xiàn),對疾病篩查和進一步明確診斷應(yīng)該很有幫助。

臨床上對存在以下情況的患者建議進行相關(guān)基因的檢測:激素抵抗難治性FSGS,家族性IgA腎病,腎小球GBM表現(xiàn)出厚薄不均、分層斷裂改變和早發(fā)的不明原因的腎功能衰竭。有鑒于腎小球濾過屏障相關(guān)疾病擁有一些相似的表型特征(如GMB和足細胞病變),且可由多基因突變所致,在進行基因檢測時最好能覆蓋基膜相關(guān)基因(Ⅳ型膠原,層黏連蛋白),足細胞相關(guān)基因(裂孔膜蛋白,細胞骨架蛋白,轉(zhuǎn)錄因子等)和內(nèi)皮細胞相關(guān)基因。

認識加強腎臟疾病基因檢測工作的重要性

隨著基因檢測技術(shù)可及性提高,對臨床上疑似患者進行基因檢測開始受到臨床醫(yī)師的重視。這類檢測多依賴商業(yè)化基因檢測公司,由于缺乏專業(yè)培訓及相關(guān)標準規(guī)范,無論在樣本送檢(一級家族成員),結(jié)果解讀(診斷、基因名稱、變異類型、ACMH分類),還是提供遺傳咨詢等方面都存在一些問題,嚴重影響了基因檢測的質(zhì)量和臨床推廣應(yīng)用。以Alport綜合征為例,若患者檢測不到相關(guān)基因突變,其原因有可能是一些制式檢測Panel對于COL4A3-COL4A5基因部分外顯子(比如第一號外顯子和最后一個外顯子)捕獲穩(wěn)定性較差導致覆蓋度較低,或在進行數(shù)據(jù)分析時遺漏了拷貝數(shù)變異(CNV)等情況。此外,還應(yīng)關(guān)注是否存在特殊變異類型,比如可能造成異常剪接的同義變異、深內(nèi)含子變異、嵌合體突變等。在這種情況下,可以考慮使用mRNA分析、多重連接依賴性探針擴增技術(shù)(MLPA)或全基因組測序(WGS)等其他變異檢測技術(shù)幫助診斷,這些是一般的商業(yè)公司做不到的。當然,出現(xiàn)上述情況對患者的臨床及病理檢查結(jié)果進行復核也非常必要。綜上所述,有必要加強腎臟疾病基因診斷的學習和培訓,規(guī)范臨床路徑,制訂臨床實踐指南,推進疾病診斷和治療水平的提高。

對于以Alport綜合征為代表的腎小球濾過屏障相關(guān)疾病的研究,應(yīng)從深度解析疾病基因變異入手,分析疾病的遺傳模式,基因突變類型及其與臨床表型的關(guān)聯(lián),加深對這類疾病基因變異的復雜性、臨床表型的多樣性和基因診斷重要性的認識。充分利用我們豐富的臨床資源和基礎(chǔ)研究成果,積極探索這類疾病重新命名之路,提升科學研究和臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的整體水平。