肾上腺腺瘤中KCNJ5基因体细胞突变的研究进展

邵 丹(综述)，李南方(审校)

(1.石河子大学医学院，新疆 石河子 832000; 2.新疆维吾尔自治区人民医院高血压中心 新疆高血压研究所，乌鲁木齐 830001)

原发性醛固酮增多症(primary aldosteronism，PA)是指由于肾上腺皮质自主性醛固酮分泌增多而导致的高血压伴有低钾血症、低血浆肾素活性、高浓度血浆和尿液醛固酮水平为特征的临床综合征[1]。近年来PA在高血压人群中的患病率以及难治性高血压中所占比例越来越高[2-3]。根据PA的病因，可分为肾上腺腺瘤(aldosterone-producing adenoma,APA)、特发性醛固酮增多症、单侧肾上腺增生、家族性醛固酮增多症和生成醛固酮的腺癌[4]，其中30%～40%为APA[5]。Choi等[6]对22例APA中KCNJ5(potassium inwardly-rectifying channel,subfamily J,member 5)基因进行了全外显子扫描，发现了两处体细胞突变：G151R(2/18)及L168R(6/18)。目前在APA中已发现多种体细胞KCNJ5突变位点，且APA中KCNJ5突变型与野生型临床特征相比存在差异。以上研究均表明KCNJ5基因与APA的发生关系密切，但其具体作用机制尚不清楚。该文就近年来APA中发现的重要体细胞突变进行简要综述。

1 KCNJ5基因及其编码蛋白特点

KCNJ5基因位于第11号染色体长臂2区4带，包含3个外显子，mRNA大小为2912 bp，编码G蛋白偶联的内向整流型钾通道(G protein gated inward rectifier K+channel,GIRK4)蛋白，GIRK4属于Kir(Inward rectifying potassium channel)家族，由两部分组成：孔道构成蛋白GIRK亚基和G蛋白偶联受体。GIRK亚基由M1、M2两个疏水片段组成,两者之间的肽段形成P区，P区和M2片段对钾离子的选择性起着重要作用。人GIRK4蛋白多肽链为419个氨基酸，可与GIRK1、GIRK2、GIRK3形成异源四聚体，也可形成同源四聚体[7-8]。以往对GIRK4研究多集中于心房颤动等心脏领域[9]，除此之外，GIRK1/GIRK4可形成异源四聚体作为麻醉剂的作用靶点[10]，且与肥胖发生关系密切[11]。近年来也有与糖尿病、神经系统、血液系统及消化系统等疾病的相关报道[12-15]。

2 APA中KCNJ5体细胞突变位点

2.1G151R G151R是最早报道的突变位点之一，G151为选择性钾通道Gly-Thr-Gly(GYG)模序上的第一个甘氨酸，此位置上的甘氨酸存在于大多数钾通道中，具有高度保守性，其主链的羰基面对P区，而P区对钾离子的选择性起重要作用。已有研究显示此突变导致KCNJ5通道离子选择性缺失，胞内钠电导增加，细胞除极，引起钙离子内流增加，而钙离子作为醛固酮合成的重要信号分子，可能通过调节醛固酮合成酶基因CYP11B2的转录进一步导致细胞增殖和醛固酮合成增多[10,16]。现已有研究证实，与野生型相比突变型中KCNJ5和CYP11B2的转录均明显增加[17-18]。

目前文献报道其突变率为9%～52%[17-18]，比其他突变更常见。Taguchi等[18]和Boulkroun等[19]研究发现两种突变形式：C451G→C和C451G→A，而编码氨基酸相同，均为精氨酸。而Choi等[6]的最初报道只有C451G→C突变，考虑突变可能存在种族差异，但仍需大规模研究证实。突变患者中女性比例显著高于男性，但未发生突变的患者中男性多于女性，且男性肿瘤直径显著大于女性，这种性别差异可用kcnk3-/-的小鼠实验来解释，kcnk9和kcnk3在肾上腺皮质中高表达，实验发现只在雌性kcnk3-/-小鼠中表现出高醛固酮和高血压，而青春期前的雄性kcnk3-/-小鼠也表现出这种异常，但青春期后这种异常消失[20]。去势的kcnk3-/-小鼠与雌性kcnk3-/-小鼠表现相似，但加入睾酮的雌性kcnk3-/-小鼠则表现正常[21]。因此，突变在女性中比例较高可能是由于相对于男性缺少雄激素的补偿机制所致。此外，与野生型相比突变患者中醛固酮水平和舒张压较高，血钾水平较低，肿瘤直径更大，且年轻患者比例更高。有研究提出年轻患者比例较高可能是由于年轻患者比高龄患者更容易被医师怀疑为继发性高血压，因此有更大的机会被诊断为APA[18]。

2.2L168R L168R同为最早报道的突变位点，突变率在13%～27%[18-20]。L168位于GIRK4的第二跨膜区，同为保守区域，它的侧链连接高度保守的GYG模序酪氨酸侧链。G151R和L168R占已发现突变类型的99%[19]，两种突变的临床特征以及目前已研究的KCNJ5突变导致APA的分子机制均相似，但在大多数研究中L168R突变率比G151R低，且肿瘤直径比G151R小[16-19]。突变同样导致KCNJ5通道离子选择性缺失，胞内钠电导增加，细胞除极，引起钙离子内流增加[6,22]，从而同样通过调节醛固酮合成酶基因CYP11B2的转录[17]进一步导致细胞增殖和醛固酮合成增多。且L168R中KCNJ5和CYP11B2的转录也明显增加[17-18]。

2.3delI157 delI157由Azizan等[22]首次报道(1/119)。I157在人类、大鼠、小鼠、牛、犬、鸡、青蛙等动物的GIRK4蛋白中均存在，对人类KCNJ的7个亚家族进行分析，发现157位氨基酸均为异亮氨酸[23]，表明I157具有高度保守性。I157位于GIRK4环的C末端，其通过三个α螺旋形成疏水袋，GIRK4形成的选择性离子通道对于微小的变化均很敏感。delI157可导致R155和E159距离更近，并且可能会打断通道内口周围重要盐键的形成，而这些盐键对控制阳离子的选择性起着重要作用，且delI157产生的电流变化与之前报道的APA中的突变相似，均引起胞内钠电导增加，细胞去极化，从而触发钙离子内流增加[23]。

2.4E145Q Akerstrom等[24]首次报道了1例E145Q，突变频率较低，对不同物种部分氨基酸序列进行对比发现，人类、小鼠、青蛙、斑马鱼和玻璃海鞘第145位氨基酸均为谷氨酸，且E145周围氨基酸序列几种物种也基本一致，推测人E145位于高度保守区域，而保守区域的突变会对蛋白质功能产生较大影响。由于G151R、L168R和I157S均通过影响蛋白结构和选择性离子通道的特异性，而进一步和APA相关，E145Q则很可能也是由此途径来发挥作用的。

3 展 望

PA中这些突变的发现以及突变型和野生型临床特征及分子机制的差异说明可能存在更多的不同亚型，不同种族与人群之间是否存在差异尚需大规模研究证实。今后针对不同发病机制的亚型可能出现多种特异性诊断或治疗，因此KCNJ5基因突变在APA中的地位及其在治疗中的应用前景均有待于更深入的研究。目前KCNJ5基因发挥作用的具体分子机制尚不清楚，其所涉及的信号转导通路亦不明确，这些突变位点的发现不仅是对KCNJ5基因突变研究的完善,更为进一步研究KCNJ5基因对PA发病的相关分子机制以及进一步个体化治疗奠定基础。

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