·综述·

肾单位肾痨及其相关纤毛病研究进展

崔洁媛 张宏文

【摘要】肾单位肾痨(Nephronophthisis,NPHP)是一种常染色体隐性遗传囊性肾疾病,是儿童和青少年遗传因素所致的终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD)最常见的原因之一。NPHP是一种遗传异质性疾病,目前已经明确20个致病基因。NPHP主要累及肾,但约15%患者可以有肾外累及,包括眼睛、肝、骨胳和中枢神经系统。研究发现,所有NPHP系列基因的蛋白产物都表达于哺乳动物大多数细胞的初级纤毛,这可以解释其基因的多效性。因此,如果NPHP同时合并肾外表现,称之为NPHP相关的纤毛病(NPHP-related ciliopathies,NPHP-RC)。本文综述了NPHP及NPHP-RC领域的相关研究进展。

【关键词】肾单位肾痨; 纤毛病

一、概述

肾单位肾痨(nephronophthisis,NPHP)是一种主要累及肾小管-间质的常染色隐性遗传的囊性肾疾病。病名来源于希腊语,意思是“正在消失的肾单位(disintegration of nephrons)”,指随着肾疾病的进展肾体积越来越小[1]。NPHP相对罕见,发病率明确,全球为1∶900 000~1∶50 000,具体加拿大约1∶50 000,芬兰约1∶61 800,美国约1∶1 000 000,而我国尚无相关数据。因为NPHP诊断相对困难,实际发病率可能更高,如在儿童终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD)人群中,美国NPHP占5%,英国占6.5%[1-2]

NPHP临床特征主要为多尿、多饮、继发性遗尿症和贫血。临床上,根据ESRD发生的年龄NPHP可分为三型。青少年型(1型)最为常见,特征为ESRD平均年龄13岁[3],临床症状出现年龄可早至6岁。婴儿型(2型)最为罕见,ESRD发生于4岁之前[4]。成人型(3型)ESRD平均年龄19岁[5]。在慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)早期,NPHP的症状很轻微,超声肾正常或显示非特异性改变如回音性增加,进展至ESRD时可有严重贫血、生长迟缓和高血压,超声肾变小、肾回声增强,伴随皮-髓质囊性改变和皮髓分界[6]。NPHP的肾病理没有特异性,主要为小管间质改变包括小管萎缩、小管基底膜增厚或变薄、间质纤维化和炎性改变。与其他类型不同,婴儿型NPHP超声显示肾增大,组织病理显示NPHP(间质纤维化和小管萎缩)和多囊性肾疾病(广泛囊肿形成、肾增大)的重叠特点。国内有学者研究显示,中国婴儿型NPHP病因可能以NPHP3最为常见[4]。NPHP的临床表现为无特异性,其他肾疾病如原发性高草酸尿症也可以有相同的症状。

NPHP的诊断依赖于肾活检或基因检测。如果发现NPHP相关致病基因的复合杂合突变或纯合突变时,可以明确诊断。然而,不幸的是已知的相关基因突变分析,仅约1/3结果为阳性,而另2/3患者结果为阴性,提示可能存在其他未知的致病基因[7-9]。已知在所有NPHP相关基因突变所致的NPHP患者中,以NPHP1的纯合缺失突变最为常见,约占20%[10-11]

近年研究发现,所有NPHP系列基因的蛋白产物都表达于哺乳动物大多数细胞的初级纤毛,这可以解释其基因的多效性。因此如果NPHP同时合并肾外受累表现,占10%~15%,称之为NPHP相关的纤毛病(NPHP-related ciliopathies,NPHP-RC)。常见的肾外表现包括视网膜退行性变(retinal degeneration)、肝胆疾病(hepatobiliary disease)、小脑蚓部发育不全(cerebellar vermis hypoplasia)、偏侧性缺陷(laterality defects)、智能障碍(intellectual disability)和肋骨、指/趾骨和长骨短小畸形(shortening of ribs, phalanges and long bones)。这些肾外表现多见于一系列综合征,包括如Senior-Løken综合征、Joubert综合征、Bardet-Biedl综合征和Jeune综合征等[11],见表1。近年来,又有学者提出肾脏纤毛病(renal ciliopathies)的术语[12],指以肾单位肾痨、囊性肾病(cystic kidneys)或肾囊性发育不良(renal cystic dysplasia)为特征的人类遗传病。除了上述相关综合征以外,包括常染色体显性遗传性多囊肾、常染色体隐性遗传性多囊肾、结节性硬化症、Lowe综合征等多种疾病均属此类[10]

二、相关致病基因

NPHP是一组遗传异质性疾病,自从1997年NPHP1基因发现以来,目前已经有20个NPHP相关基因被鉴定、明确,分别命名为NPHP1~18,以及NPHP1LNPHP2L,其编码蛋白被称为Nephrocystins[2, 11, 13]。除此之外,目前已知还有其他约30个致病基因和肾纤毛病相关,见表2。这些基因的编码蛋白Nephrocystins均表达于多种组织的初级纤毛,分享共同的蛋白组件,干涉、调节多个信号传导通路,而这些信号传导通路对于多种不同器官系统的发育、维持有重要的作用[10, 14]

表1NPHP相关肾外表现和综合征

系统表现 相关综合征眼科异常 视网膜色素变性(Retinitispigmentosa)Senior⁃Løkensyndrome;Arimasyndrome;Alstrom;RHYNSS(RP,hypopituitarism,skeletaldysplasia) 动眼失用症(Oculomotorapraxia)Cogansyndrome 眼球震颤症(Nystagmus)Joubertsyndrome 先天性虹膜缺损(Coloboma)Joubertsyndrome神经系统异常 脑膨出症(Encephalocele)Meckel⁃Grubersyndrome 小脑蚓部发育不全(Vermisaplasia)Joubertsyndrome 垂体机能减退症(Hypopituitarism)RHYNS(RP,hypopituitarism,skeletaldysplasia)肝脏异常 肝纤维化(Liverfibrosis)Boichissyndrome;Meckel⁃Grubersyndrome;Arimasyndrome;Joubertsyndrome骨胳异常 短肋(Shortribs)Jeunesyndrome 锥形骨骺(Cone⁃shapedepiphysis)Mainzer⁃Saldinosyndrome 多指/趾畸形(Postaxialpolydactyly)Joubertsyndrome;Bardet⁃Biedlsyndrome;EllisvanCreveld 骨胳畸形(Skeletalabnormalities)Sensenbrennersyndrome;EllisvanCreveld其他 内脏转位(Situsinversus) 心脏畸形(Cardiacmalformation) 支气管扩张(Bronchiectasis) 溃疡性结肠炎(Ulcerativecolitis)

表2NPHP-RC相关致病基因和肾脏表型

SymbolRenalphenotypeChrMIMIDDisordersReference(PMID)NPHP1NPHP2q13607100NPHP,JBTS,SLSN9326933;15138899;9856524NPHP2/INVSNPHP,enlarged(dysplastic)cystickidneys9q31243305NPHP,SLSN12872123;16522655NPHP3NPHP,renalcysticdysplasia3q22608002NPHP,MKS,SLSN12872122;18371931;11752023NPHP4NPHP1p36607215NPHP,SLSN12205563;12244321NPHP5/IQCB1NPHP3q21609237SLSN,LCA15723066;21220633NPHP6/CEP290NPHP,multicysticdysplastickidneys12q21610142BBS,JBTS,MKS,SLSN,LCA17617513;17564974;18327255;21068128NPHP7/GLIS2NPHP16p608539NPHP17618285NPHP8/RPGRIP1LNPHP,multicysticdysplastickidneys,enlargedcystickidneys16q610937COACH,JBTS,MKS17558407;17558409;19574260NPHP9/NEK8NPHP17q11609799NPHP18199800NPHP10/SDCCAG8NPHP1q43613524SLSN,BBS20835237;22190896NPHP11/TMEM67NPHP,renalcysticdysplasia,(micro)cystickidneys8q22.1609884COACH,JBTS,MKS,NPHP19058225;17160906;16415887;19508969NPHP12/TTC21BNPHP2q24.3602290BBS16606853NPHP13/WDR19NPHP4p14608151ATD,CED,NPHP22019273NPHP14/ZNF423NPHP,renalcysticdysplasia16q12.1614844JBTS,NPHP22863007NPHP15/CEP164NPHP11q23.3614845JBTS,NPHP22863007NPHP16/ANKS6NPHP9q22.33615382NPHP23793029NPHP17/IFT172NPHP2p23.3607386ATD,MZSDS,JBTS,NPHP24140113;22791528;24183451NPHP18/CEP83NPHP12q22615847NPHP24882706NPHP1L/XPNPEP3NPHP22q13613553NPHP15708373;20179356NPHP2L/SLC41A1NPHP1q32.1610801NPHP15713785;12810078

ATD:asphyxiating thoracic dystrophy; BBS:Bardet-Biedl syndrome; CED:cranioectodermal dysplasia; COACH:cerebellar vermis hypo/aplasia,oligophrenia,ataxia,coloboma and hepatic fibrosis; JBTS:Joubert syndrome; LCA:Leber congenital amaurosis; MKS:Meckel-Gruber syndrome; MZSDS:Mainzer-Saldino syndrome; NPHP:nephronophthisis; SLSN:Senior-Løken syndrome.

三、临床表现、诊断和治疗

NPHP无论起病年龄、病程进展及临床症状均无特异性[15]。常见的临床表现可有低出生体重、多饮、多尿、烦渴、生长发育迟缓、代谢性酸中毒、贫血、肾功能衰竭。尿常规检查多有尿比重下降,可伴有镜下血尿和蛋白尿,蛋白尿多为少量小分子蛋白尿,但亦可表现为肾病水平白蛋白尿。影像学肾回声多增强,体积多小但也可大小不一,多有囊肿形成但也或有或无,多伴有肝功能异常和回声[6]。NPHP的肾病理主要为肾小管、间质受累,表现为三联征,肾小管囊性变和萎缩、肾小管基底膜完整性破坏(表现为不规则增厚或变薄)、肾间质炎性细胞浸润和纤维化;但同时也可以有肾小球受累表现如肾小球基底膜破坏(节段皱缩),伴或不伴局灶节段或球性肾小球硬化[16]

NPHP的临床诊断,需要详细的家族史和检查,包括寻找相关的肾外表现如眼球运动异常、视网膜病变、共济失调、多指/趾畸形和心脏畸形等证据。详细的家族史一方面有助于诊断,另一方面可提示家族中哪些成员需要进一步检查。适当的常规检查包括肝、肾功能,尿浓缩能力,肝、肾超声,必要时中枢神经系统成像,眼科相关检查。临床遗传咨询完成以后,采集血样送遗传中心进行相关基因突变分析。凡是临床表现包括肾在内的多脏器受累特别是肝、肾联合受累,有肾小管受累证据,如低比重尿、小分子蛋白尿,肾脏体积偏大或正常,有或无肾囊性病变,均应考虑NPHP的可能,需行相关致病基因突变分析,以证实或除外诊断。另外,目前已知NPHP是儿童和青少年不明原因肾衰竭最常见的原因之一,而其临床表现无特异性,因此凡是儿童和青少年不明原因肾衰竭均应除外NPHP的可能[1]。因为NPHP临床缺乏特异性、基因型和临床型无明确对应关系,兼之其相关致病基因众多、无明确热点基因和热点突变,因此凡是怀疑NPHP者应该常规行囊性肾疾病相关基因二代测序突变分析,以尽快明确诊断。

目前,尚没有针对NPHP和NPHP-RC的有效治疗手段,常规治疗措施包括保肝、营养、支持、对症,肾衰竭者需替代治疗,因其临床多同时累及肝、肾,最终多需肝、肾联合移植,总体预后较差[17]。如果进入CKD/ESRD阶段,需要定期复诊进行管理。有肾外表现的患儿,需要在相关专科医疗中心进行治疗。临床医师应该重点关注肾替代治疗申请程序的最佳时机,以便当有机会时能尽早进行肾移植。随着对NPHP发病机制的逐渐了解,其治疗的前景是光明或有希望的。近些年,多种药物包括血管加压素受体拮抗剂(vasopressin receptor antagonists)、雷帕霉素靶蛋白抑制剂(mammalian target of rapamycin inhibitors)、雷公藤内酯(triptolide)和细胞周期蛋白B激酶抑制剂(cyclin-dependent kinase inhibitor)已经被证实能有效减少或缩小NPHP和ADPKD动物模型中的肾囊肿。有些药物正在或已经被用于成人患者的临床试验[18-19]。此外,更多的可能有潜在治疗作用的药物正在用于斑马鱼(zebrash)纤毛病模型的筛选试验[20]。一旦进入ESRD,肾纤毛病患者需依赖于侵袭性治疗例如血液透析或肾移植策略,这将明显影响患者本人和家属的生活质量。可喜的是,随着当前新一代测序(Next-generation sequencing)技术的进步,更多的NPHP相关致病基因被鉴定,这为寻求新的个体化治疗措施打开了一扇窗户,随着发病机制的深入了解,靶向治疗药物的筛查成为可能[21]

总之,随着医学的进步特别是分子生物学技术的飞速发展,越来越多的NPHP-RC相关致病基因被认识和发现,临床上NPHP-RC也越来越受到重视,已成为儿童和青少年遗传因素所致肾衰竭最常见的原因之一,相信不久的将来,基于不同基因指导的NPHP-RC临床诊断、分型和靶向治疗将成为可能。

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作者单位:100034,北京大学第一医院儿科(崔洁媛,张宏文);河北省儿童医院肾脏免疫科(崔洁媛)

(收稿日期:2016-09-14)

(编辑:车艳)