足細胞基因與激素抵抗性腎病綜合征的研究進展

張媛媛，馮明瞾，余 雨，畢凌云

(新鄉醫學院第一附屬醫院兒科，河南 衛輝 453100)

腎小球濾過屏障主要由血管內皮細胞、腎小球基底膜和足細胞組成，其中任一組分的結構或功能改變，都可使腎小球濾過功能受損[1]。其中足細胞是腎小球濾過屏障的最后一道防線，編碼足細胞的基因突變后常可導致激素抵抗性腎病綜合征(steroid-resistant nephrotic syndrome，SRNS)的發生，尤其是裂孔隔膜相關基因、細胞骨架相關基因、線粒體蛋白相關基因、核蛋白相關基因等突變[2]。本文將對足細胞基因突變在SRNS發病中的作用進行闡述。

1足細胞裂孔隔膜相關基因

裂孔隔膜(slit diaphragm，SD)是腎小球濾過膜的組成部分，許多蛋白質分子分布于此，如Nephrin、Podocin、CD2AP等，上述蛋白可構成復合體，將SD連接至足細胞肌動蛋白細胞骨架，參與濾過膜相關的信號傳導[2]。

1.1 NPHS1

NPHS1位于染色體19q13.1，有29個外顯子，編碼跨膜蛋白Nephrin[3]。Nephrin定位于足細胞SD上，是免疫球蛋白超家族成員，其胞內段與細胞骨架蛋白結合以維持足突的正常形態；相鄰Nephrin蛋白的胞外段可通過二硫鍵結合，除維持足突正常形態外，還可在建立足突間細胞連接、維持濾過屏障正常功能等方面起關鍵作用。NPHS1突變可引起功能性Nephrin缺失，導致SD功能異常及機械屏障受損。突變型NPHS1是芬蘭型先天性腎病綜合征(congenital nephrotic syndrome of the Finnish type，CNF)的致病基因，嬰兒期檢出率最高[4]，其突變方式多樣，有錯義突變、剪接位點突變、無義突變等，CNF系常染色體隱性遺傳，此類患兒通常早產，出生時胎盤重量常大于出生體重的25%，生后不久即有低蛋白血癥、高脂血癥、腹脹及水腫等表現，部分甚至在胎兒期即可有大量蛋白尿。其腎活檢可見近端小管囊性擴張和進行性系膜硬化。糖皮質激素(glucocorticoid，GC)及免疫抑制劑通常對該病無效，腎移植是其唯一有效的治療方式[5]。

1.2 NPHS2

NPHS2位于染色體lq25.2，有8個外顯子，編碼Podocin。Podocin是足細胞SD區足突細胞膜上的寡聚體，可增強Nephrin的信號轉導，是維持腎小球正常濾過功能的關鍵分子之一。NPHS2突變在1～18歲的SRNS群體中檢出率高，中國兒童散發性SRNS中NPHS2突變率約為4.3%[4]。該病NPHS2系常染色體隱性遺傳，其經典表型是早發的“多重耐藥性”腎病綜合征，嚴重程度通常較NPHS1突變者輕。早期腎活檢常表現為腎小球微小病變(minimal change disease，MCD)，晚期多表現為局灶性節段性腎小球硬化(focal segmental glomurular sclerosis，FSGS),部分患者可進展為終末期腎病(end stage renal disease，ESRD)，腎移植后的復發率非常低[6]。

1.3 CD2AP

CD2AP定位于染色體6p12.3，有18個外顯子，可編碼屬于免疫球蛋白超家族中的跨膜蛋白CD2AP，是SD的重要組分。該蛋白與Nephrin、Podocin結合后，參與SD的信號傳導。CD2AP缺失的小鼠在2～3周齡時會出現蛋白尿，并由于腎衰竭而在6～7周齡時死亡[7]，揭示了該基因在腎小球濾過屏障中的重要作用。后續多項研究顯示CD2AP表達下調及其結構的變化可引起SD結構改變，并出現足細胞融合、足細胞由基底膜脫落、足細胞增殖障礙等病變，進而導致持續性不可逆性蛋白尿的發生。CD2AP基因隱性突變可引起FSGS[8]，但多見于非裔美國人。此類患者不僅對糖皮質激素抵抗，對環磷酰胺、環孢素(cyclosporine，CyA)等藥物的治療反應亦差。

1.4 PLCE1

PLCE1位于染色體10q23，有33個外顯子，編碼磷脂酶C家族的PLCε1。PLCε1在腎臟毛細血管袢形成早期即有高表達，如該蛋白表達異常，腎小球發育將止于毛細血管袢階段，導致腎小球形態或功能異常，這可能是彌漫性系膜硬化(diffuse mesangial sclerosis，DMS)的發生機制之一。PLCE1突變可導致家族性常染色體隱性遺傳性SRNS的發生。受累個體中，PLCE1截短突變者多呈現為DMS，錯義突變則為FSGS，其中DMS占多數。臨床上，PLCE1突變的兒童多數于4歲出現蛋白尿，5歲進展為ESRD[9]，使用GC或CyA治療后，部分患兒病情緩解，提示PLCE1突變者或對CyA敏感。

1.5 TRPC6

TRPC6基因位于染色體16q21-22，編碼TRPC6蛋白。該蛋白是裂孔隔膜上信號轉導的陽離子通道，可與Nephrin、Podocin相互作用[10]。TRPC6突變可導致血管緊張素Ⅱ介導的鈣離子內流增加，過量的細胞內鈣會激活鈣調神經磷酸酶(calcineurin，CaN)，而TRPC6又是CaN的重要靶點，由此可形成一個正反饋回路，使細胞骨架過度收縮，足細胞及裂孔隔膜的結構和功能損傷，導致大量蛋白尿，從而引起家族性FSGS。亦有研究表明幼兒期TRPC6失活突變也會導致FSGS，這說明基礎水平的TRPC6或可維持腎小球的正常濾過功能。因此，TRPC6可作為治療腎病綜合征的一個靶點。因鈣調神經磷酸酶抑制劑(calcineurin inhibitor，CNI)可抑制CaN的激活，降低TRPC6的表達；另外血管緊張素轉換酶抑制劑及血管緊張素Ⅱ抑制劑可抑制鈣內流，減輕TRPC6活化，故上述藥物一定程度上可減輕TRPC6突變引起的腎臟損害，從而改善患者預后。

2足細胞細胞骨架相關基因

足細胞的結構主要由細胞骨架維持，細胞骨架不僅能夠作為細胞支架，還可參與細胞器轉運、細胞分裂、細胞運動和信號傳導等過程，因而常作為足細胞相關研究的核心。F-肌動蛋白(F-actin)是細胞骨架的主要成分，與輔肌動蛋白共同決定了足突的形態結構，在腎小球濾過過程中發揮了重要作用。

2.1 ACTN4

ACTN4定位于染色體19q13，由21個外顯子組成，編碼細胞骨架連接蛋白α-輔肌動蛋白4(α-actinin-4，ACTN4)。ACTN4屬于血影蛋白超家族成員，在足突中高度富集，可將松散的肌動蛋白微絲交聯成具有收縮能力的纖維束，并且在穩定細胞黏附、調節細胞形態及細胞運動遷移中發揮重要作用[11]。ACTN4有W59R、1149del、K255E、T259I、S262P、V801M、R348Q、R837Q、R310Q、L316P、S62T、Y265H等突變體，突變后表達的ACTN4與F-肌動蛋白的結合能力增強，導致F-肌動蛋白聚合或解聚異常，使足細胞骨架被破壞、足細胞遷移被影響，進而引起腎小球濾過屏障的結構或功能受損。此外突變的ACTN4聚集于細胞膜和細胞核周圍形成微聚體，泛素化后會損傷泛素-蛋白酶體系統，誘導內質網應激反應，加速細胞凋亡。ACTN4突變可導致遲發性常染色體顯性遺傳的家族性FSGS發生，且其基因多態性還可能與散發性FSGS有關。

2.2 MYO1E

MYO1E定位于染色體15q21-22，有28個外顯子，編碼肌球蛋白1e(Myosin 1E，MYO1E)。人類腎小球富含肌球蛋白1e，它是一種細胞骨架相關蛋白，可充當質膜磷脂、細胞間連接的蛋白成分與肌動蛋白絲之間的連接子，在維持腎小球濾過屏障的完整性中起重要作用[12]。被敲除MYO1E的小鼠，會出現足細胞足突扁平、融合，且腎小球基底膜增厚、紊亂，表明MYO1E在維持腎小球正常濾過功能的過程中起重要作用[13]。MYO1E突變與兒童期發病的糖皮質激素抵抗性FSGS有關[12]，2018年我國鄭方芳等人報道了1例MYO1E和TNXB基因同時突變的患兒，前者突變表現為SRNS，后者表現為輸尿管膀胱反流，給予糖皮質激素治療后效果較差，亦印證了MYO1E突變與SRNS的相關性。

2.3 INF2

2010年Brown等運用連鎖分析技術在染色體14q的一個區域確認了FSGS的易感位點，通過基因測序，檢測到了INF2中的9個獨立的非保守錯義突變，確定了INF2為FSGS的致病基因之一。INF2編碼與Rho GTPase CDC42、髓鞘及淋巴細胞蛋白相互作用的formin蛋白，該蛋白可能與肌動蛋白絲的聚合和解聚、髓鞘的形成和穩定有關。INF2突變家系多為染色體顯性遺傳性FSGS，多青春期早期或成年期起病，有中度蛋白尿、鏡下血尿和高血壓等癥狀，多數可進展為ESRD，這點與ACTN4突變個體相似。INF2突變亦可導致與FSGS相關的腓骨肌萎縮癥，證明了INF2可參與腎小球和周圍神經系統疾病的發生[14]。2019年我國付俊等報道了1個INF2突變的腎病家系，連續2代發病，為常染色體顯性遺傳，先證者于兒童期發病，臨床表現為肌無力及蛋白尿，腎臟病理類型為FSGS，其母親及哥哥均有類似表現，且均于青年期進展為“尿毒癥”并死亡，提示INF2突變引起的腎臟病變預后較差，目前暫無有效治療方法。

3足細胞線粒體蛋白相關基因

輔酶Q10(CoQ10)是細胞膜的脂溶性成分，可在線粒體內膜上將電子從復合物Ⅰ和Ⅱ轉移到復合物Ⅲ，在呼吸鏈中起重要的抗氧化作用。除此之外，CoQ10還可以對抗活性氧介導的細胞損傷。CoQ2、CoQ6、ADCK4等基因突變均可導致CoQ10缺乏及SRNS的發生。

3.1 CoQ2

CoQ2位于4號染色體，有7個外顯子，編碼CoQ10合成途徑的對羥基苯甲酸酯-聚異戊二烯基轉移酶。CoQ2突變可導致起病較早的SRNS，病理類型多為FSGS，伴或不伴腦肌病，部分新生兒可表現為快速致死性多系統疾病。此類患者腎小球細胞中線粒體畸形的數量增加，且呼吸鏈復合物Ⅱ與Ⅲ的活性降低，骨骼肌和腎皮質的CoQ10濃度降低，均表明CoQ2突變會導致SRNS，當電鏡下觀察到足細胞和其他腎小球細胞中線粒體數量異常增加時，應警惕CoQ2腎病。但并非所有CoQ2腎病患者的CoQ10均減少，因此CoQ2突變所致的腎臟受累，可能不單純是由于線粒體能量代謝受損所致。目前，基因測序是確診該病的主要手段。此類患者可補充外源性CoQ10，但具體用量尚未統一[15]，由5mg·kg-1·d-1至50mg·kg-1·d-1均有報道，但臨床多采用30mg·kg-1·d-1進行補充，患者尿蛋白多可在數月內減輕或恢復正常。

3.2 CoQ6

CoQ6位于14號染色體，編碼CoQ10生物合成單加氧酶6，參與CoQ10的生物合成。2017年Park等[16]發現，部分SRNS患者中可檢出CoQ6雙等位基因突變，其腎臟病理學改變為FSGS，且足細胞內線粒體異常增殖，證明了CoQ6在SRNS發病中的關鍵作用。臨床上此類患者通常合并有感覺神經性聽力減退、共濟失調、癲癇發作、面部發育不良、腎結石和生長遲緩等癥狀，但亦有部分患者僅表現為孤立性腎病，因而增加了早期診斷的難度。2018年，Stańczyk等[17]報道了1個SRNS病例，該患兒系4歲女童，無其他全身癥狀，對鈣調神經磷酸酶抑制劑治療無反應，基因檢測提示CoQ6基因缺陷，給予口服30mg·kg-1·d-1的CoQ10后完全緩解，規律治療1年后仍處于緩解狀態，表明此類患者不能僅僅依靠臨床癥狀進行評估和治療，必要時需完善遺傳評估。

3.3 ADCK4

ADCK4又稱CoQ8B，位于19號染色體，于人類足細胞的線粒體和足突中表達，可與CoQ10生物合成途徑的多個成員相互作用[18]。ADCK4突變可導致SRNS個體細胞中CoQ10水平和線粒體呼吸酶活性降低。在斑馬魚和果蠅模型中沉默該基因后，可再現腎病綜合征相關表型。臨床上，這種隱性孟德爾病的中位起病年齡為14.1歲，表現為全身性線粒體功能障礙，但孤立的FSGS更常見。純合子ADCK4移碼突變的SRNS患者在接受CoQ10治療后，可部分緩解。但由于起病隱匿，多數患兒在診斷時已處于慢性腎病進展期，故預后通常較差。

4足細胞核蛋白相關基因

核蛋白是在細胞核中發現的蛋白質，可在核孔復合體(nuclear pore complex，NPC)的幫助下進行核內運輸，在基因調控和其他生物學功能中起著重要作用。

4.1 WT1

WT1位于染色體11p13，編碼一種可能是轉錄因子的鋅指蛋白，在腎臟發育中起關鍵作用。足細胞特異性基因NPHS1和Podocalyxin在WT1下游起作用，因此WT1表達下調可導致腎小球疾病的發生(如新月體腎炎和系膜硬化)。臨床上，90%以上Denys-Drash綜合征患者系WT1突變所致，典型表型為進展迅速的腎病、Wilms瘤及泌尿生殖系統畸形[19]，其腎病以先天性或早發性大量蛋白尿多見，激素治療無效。WT1突變亦可導致Frasier綜合征，即進行性腎病、泌尿生殖系統畸形、男性假兩性畸形，其腎臟表現通常于2～6歲出現，多呈激素抵抗性并可進展為ESRD。此類患者使用GC、CyA和雙重血管緊張素轉換酶/血管緊張素Ⅱ受體抑制劑治療后，可達到臨床緩解，且腎功能多年均正常，反映出此類患者可能對CyA和GC的聯合治療有反應。

4.2 LMX1B

LMX1B位于9號染色體，編碼LIM同源域蛋白家族成員，對于正常的背肢結構、腎小球基底膜、眼前節以及多巴胺能和血清素能神經元的發育至關重要。LMX1B在其氨基末端含有兩個富含半胱氨酸的鋅結合模體(LIM-A和LIM-B結構域)，這兩個模體在介導蛋白質-蛋白質相互作用中起重要作用。除此之外，LMX1B還具有與靶基因中特定DNA元件相互作用的同源結構域。LMX1B雜合失活突變可使其轉錄活性和DNA結合能力下降，導致LMX1B功能部分喪失，即單倍體功能不足[20]。該基因突變常導致指甲-髕骨綜合征(nail-patella syndrome，NPS)，該病是一種常染色體顯性遺傳疾病[21]，臨床表現為指甲發育不良、骨缺失、肘部發育不良、髂骨角及SRNS[22]，部分患者可進展為慢性腎臟病。但最近的遺傳分析發現，LMX1B同源結構域中的某些突變會導致孤立性腎病，而沒有指甲及骨骼異常，因此在某些情況下，指甲-髕骨骨綜合征并不能真實地反映疾病狀況。臨床上，患者腎臟是否受累是決定其預后的主要因素，當電鏡下觀察到腎小球基底膜局灶性或彌漫性不規則增厚、電子透明區含有Ⅲ型膠原束時，應高度警惕NPS腎病的發生[20]。

4.3 NUP107

NUP107位于12號染色體，編碼核孔蛋白家族的成員NUP107(核孔蛋白107kDa)。核孔蛋白107kDa是NPC中心骨架的組分，并且是所有真核細胞中的必需蛋白質，在人體普遍表達(包括腎小球足細胞)。NUP107雙等位基因突變個體的臨床表型為SRNS，此類患者通常2～3歲起病，腎臟病理改變均為FSGS，可在10歲之前進展為ESRD，腎移植效果相對較好，移植后通常不會復發[23]。NUP107突變如何導致人類腎臟病變尚不清楚。一般認為，核孔復合體多與機械信號轉導密切相關，機械牽張可通過重組肌動蛋白細胞骨架，使足細胞增殖減少、胞體縮小。因此，出生后毛細血管壓力增加，突變NUP107的足細胞可因機械牽張而損傷，這可能是SRNS的發病機制之一。此類患者腎移植后不易復發，也表明NUP107突變致病的機制可能是核孔蛋白結構異常所致[24]。

足細胞損傷在腎病綜合征發病中至關重要，且足細胞相關基因突變引起的SRNS，尚無普遍適用的根治措施，多數患者對免疫抑制劑亦不敏感。目前該類疾病的治療旨在控制危險因素、保護腎臟、延緩腎功能減退速度，一旦進展至ESRD，將需要腎臟替代治療。因此，我們應積極使用基因檢測等技術，進一步探索SRNS的遺傳學病因，了解其致病機制后制定出更加合理有效的治療方案，進而避免長期使用糖皮質激素及免疫抑制劑帶來的副作用。