足细胞基因与激素抵抗性肾病综合征的研究进展

张媛媛，冯明瞾，余 雨，毕凌云

(新乡医学院第一附属医院儿科，河南 卫辉 453100)

肾小球滤过屏障主要由血管内皮细胞、肾小球基底膜和足细胞组成，其中任一组分的结构或功能改变，都可使肾小球滤过功能受损[1]。其中足细胞是肾小球滤过屏障的最后一道防线，编码足细胞的基因突变后常可导致激素抵抗性肾病综合征(steroid-resistant nephrotic syndrome，SRNS)的发生，尤其是裂孔隔膜相关基因、细胞骨架相关基因、线粒体蛋白相关基因、核蛋白相关基因等突变[2]。本文将对足细胞基因突变在SRNS发病中的作用进行阐述。

1足细胞裂孔隔膜相关基因

裂孔隔膜(slit diaphragm，SD)是肾小球滤过膜的组成部分，许多蛋白质分子分布于此，如Nephrin、Podocin、CD2AP等，上述蛋白可构成复合体，将SD连接至足细胞肌动蛋白细胞骨架，参与滤过膜相关的信号传导[2]。

1.1 NPHS1

NPHS1位于染色体19q13.1，有29个外显子，编码跨膜蛋白Nephrin[3]。Nephrin定位于足细胞SD上，是免疫球蛋白超家族成员，其胞内段与细胞骨架蛋白结合以维持足突的正常形态；相邻Nephrin蛋白的胞外段可通过二硫键结合，除维持足突正常形态外，还可在建立足突间细胞连接、维持滤过屏障正常功能等方面起关键作用。NPHS1突变可引起功能性Nephrin缺失，导致SD功能异常及机械屏障受损。突变型NPHS1是芬兰型先天性肾病综合征(congenital nephrotic syndrome of the Finnish type，CNF)的致病基因，婴儿期检出率最高[4]，其突变方式多样，有错义突变、剪接位点突变、无义突变等，CNF系常染色体隐性遗传，此类患儿通常早产，出生时胎盘重量常大于出生体重的25%，生后不久即有低蛋白血症、高脂血症、腹胀及水肿等表现，部分甚至在胎儿期即可有大量蛋白尿。其肾活检可见近端小管囊性扩张和进行性系膜硬化。糖皮质激素(glucocorticoid，GC)及免疫抑制剂通常对该病无效，肾移植是其唯一有效的治疗方式[5]。

1.2 NPHS2

NPHS2位于染色体lq25.2，有8个外显子，编码Podocin。Podocin是足细胞SD区足突细胞膜上的寡聚体，可增强Nephrin的信号转导，是维持肾小球正常滤过功能的关键分子之一。NPHS2突变在1～18岁的SRNS群体中检出率高，中国儿童散发性SRNS中NPHS2突变率约为4.3%[4]。该病NPHS2系常染色体隐性遗传，其经典表型是早发的“多重耐药性”肾病综合征，严重程度通常较NPHS1突变者轻。早期肾活检常表现为肾小球微小病变(minimal change disease，MCD)，晚期多表现为局灶性节段性肾小球硬化(focal segmental glomurular sclerosis，FSGS),部分患者可进展为终末期肾病(end stage renal disease，ESRD)，肾移植后的复发率非常低[6]。

1.3 CD2AP

CD2AP定位于染色体6p12.3，有18个外显子，可编码属于免疫球蛋白超家族中的跨膜蛋白CD2AP，是SD的重要组分。该蛋白与Nephrin、Podocin结合后，参与SD的信号传导。CD2AP缺失的小鼠在2～3周龄时会出现蛋白尿，并由于肾衰竭而在6～7周龄时死亡[7]，揭示了该基因在肾小球滤过屏障中的重要作用。后续多项研究显示CD2AP表达下调及其结构的变化可引起SD结构改变，并出现足细胞融合、足细胞由基底膜脱落、足细胞增殖障碍等病变，进而导致持续性不可逆性蛋白尿的发生。CD2AP基因隐性突变可引起FSGS[8]，但多见于非裔美国人。此类患者不仅对糖皮质激素抵抗，对环磷酰胺、环孢素(cyclosporine，CyA)等药物的治疗反应亦差。

1.4 PLCE1

PLCE1位于染色体10q23，有33个外显子，编码磷脂酶C家族的PLCε1。PLCε1在肾脏毛细血管袢形成早期即有高表达，如该蛋白表达异常，肾小球发育将止于毛细血管袢阶段，导致肾小球形态或功能异常，这可能是弥漫性系膜硬化(diffuse mesangial sclerosis，DMS)的发生机制之一。PLCE1突变可导致家族性常染色体隐性遗传性SRNS的发生。受累个体中，PLCE1截短突变者多呈现为DMS，错义突变则为FSGS，其中DMS占多数。临床上，PLCE1突变的儿童多数于4岁出现蛋白尿，5岁进展为ESRD[9]，使用GC或CyA治疗后，部分患儿病情缓解，提示PLCE1突变者或对CyA敏感。

1.5 TRPC6

TRPC6基因位于染色体16q21-22，编码TRPC6蛋白。该蛋白是裂孔隔膜上信号转导的阳离子通道，可与Nephrin、Podocin相互作用[10]。TRPC6突变可导致血管紧张素Ⅱ介导的钙离子内流增加，过量的细胞内钙会激活钙调神经磷酸酶(calcineurin，CaN)，而TRPC6又是CaN的重要靶点，由此可形成一个正反馈回路，使细胞骨架过度收缩，足细胞及裂孔隔膜的结构和功能损伤，导致大量蛋白尿，从而引起家族性FSGS。亦有研究表明幼儿期TRPC6失活突变也会导致FSGS，这说明基础水平的TRPC6或可维持肾小球的正常滤过功能。因此，TRPC6可作为治疗肾病综合征的一个靶点。因钙调神经磷酸酶抑制剂(calcineurin inhibitor，CNI)可抑制CaN的激活，降低TRPC6的表达；另外血管紧张素转换酶抑制剂及血管紧张素Ⅱ抑制剂可抑制钙内流，减轻TRPC6活化，故上述药物一定程度上可减轻TRPC6突变引起的肾脏损害，从而改善患者预后。

2足细胞细胞骨架相关基因

足细胞的结构主要由细胞骨架维持，细胞骨架不仅能够作为细胞支架，还可参与细胞器转运、细胞分裂、细胞运动和信号传导等过程，因而常作为足细胞相关研究的核心。F-肌动蛋白(F-actin)是细胞骨架的主要成分，与辅肌动蛋白共同决定了足突的形态结构，在肾小球滤过过程中发挥了重要作用。

2.1 ACTN4

ACTN4定位于染色体19q13，由21个外显子组成，编码细胞骨架连接蛋白α-辅肌动蛋白4(α-actinin-4，ACTN4)。ACTN4属于血影蛋白超家族成员，在足突中高度富集，可将松散的肌动蛋白微丝交联成具有收缩能力的纤维束，并且在稳定细胞黏附、调节细胞形态及细胞运动迁移中发挥重要作用[11]。ACTN4有W59R、1149del、K255E、T259I、S262P、V801M、R348Q、R837Q、R310Q、L316P、S62T、Y265H等突变体，突变后表达的ACTN4与F-肌动蛋白的结合能力增强，导致F-肌动蛋白聚合或解聚异常，使足细胞骨架被破坏、足细胞迁移被影响，进而引起肾小球滤过屏障的结构或功能受损。此外突变的ACTN4聚集于细胞膜和细胞核周围形成微聚体，泛素化后会损伤泛素-蛋白酶体系统，诱导内质网应激反应，加速细胞凋亡。ACTN4突变可导致迟发性常染色体显性遗传的家族性FSGS发生，且其基因多态性还可能与散发性FSGS有关。

2.2 MYO1E

MYO1E定位于染色体15q21-22，有28个外显子，编码肌球蛋白1e(Myosin 1E，MYO1E)。人类肾小球富含肌球蛋白1e，它是一种细胞骨架相关蛋白，可充当质膜磷脂、细胞间连接的蛋白成分与肌动蛋白丝之间的连接子，在维持肾小球滤过屏障的完整性中起重要作用[12]。被敲除MYO1E的小鼠，会出现足细胞足突扁平、融合，且肾小球基底膜增厚、紊乱，表明MYO1E在维持肾小球正常滤过功能的过程中起重要作用[13]。MYO1E突变与儿童期发病的糖皮质激素抵抗性FSGS有关[12]，2018年我国郑方芳等人报道了1例MYO1E和TNXB基因同时突变的患儿，前者突变表现为SRNS，后者表现为输尿管膀胱反流，给予糖皮质激素治疗后效果较差，亦印证了MYO1E突变与SRNS的相关性。

2.3 INF2

2010年Brown等运用连锁分析技术在染色体14q的一个区域确认了FSGS的易感位点，通过基因测序，检测到了INF2中的9个独立的非保守错义突变，确定了INF2为FSGS的致病基因之一。INF2编码与Rho GTPase CDC42、髓鞘及淋巴细胞蛋白相互作用的formin蛋白，该蛋白可能与肌动蛋白丝的聚合和解聚、髓鞘的形成和稳定有关。INF2突变家系多为染色体显性遗传性FSGS，多青春期早期或成年期起病，有中度蛋白尿、镜下血尿和高血压等症状，多数可进展为ESRD，这点与ACTN4突变个体相似。INF2突变亦可导致与FSGS相关的腓骨肌萎缩症，证明了INF2可参与肾小球和周围神经系统疾病的发生[14]。2019年我国付俊等报道了1个INF2突变的肾病家系，连续2代发病，为常染色体显性遗传，先证者于儿童期发病，临床表现为肌无力及蛋白尿，肾脏病理类型为FSGS，其母亲及哥哥均有类似表现，且均于青年期进展为“尿毒症”并死亡，提示INF2突变引起的肾脏病变预后较差，目前暂无有效治疗方法。

3足细胞线粒体蛋白相关基因

辅酶Q10(CoQ10)是细胞膜的脂溶性成分，可在线粒体内膜上将电子从复合物Ⅰ和Ⅱ转移到复合物Ⅲ，在呼吸链中起重要的抗氧化作用。除此之外，CoQ10还可以对抗活性氧介导的细胞损伤。CoQ2、CoQ6、ADCK4等基因突变均可导致CoQ10缺乏及SRNS的发生。

3.1 CoQ2

CoQ2位于4号染色体，有7个外显子，编码CoQ10合成途径的对羟基苯甲酸酯-聚异戊二烯基转移酶。CoQ2突变可导致起病较早的SRNS，病理类型多为FSGS，伴或不伴脑肌病，部分新生儿可表现为快速致死性多系统疾病。此类患者肾小球细胞中线粒体畸形的数量增加，且呼吸链复合物Ⅱ与Ⅲ的活性降低，骨骼肌和肾皮质的CoQ10浓度降低，均表明CoQ2突变会导致SRNS，当电镜下观察到足细胞和其他肾小球细胞中线粒体数量异常增加时，应警惕CoQ2肾病。但并非所有CoQ2肾病患者的CoQ10均减少，因此CoQ2突变所致的肾脏受累，可能不单纯是由于线粒体能量代谢受损所致。目前，基因测序是确诊该病的主要手段。此类患者可补充外源性CoQ10，但具体用量尚未统一[15]，由5mg·kg-1·d-1至50mg·kg-1·d-1均有报道，但临床多采用30mg·kg-1·d-1进行补充，患者尿蛋白多可在数月内减轻或恢复正常。

3.2 CoQ6

CoQ6位于14号染色体，编码CoQ10生物合成单加氧酶6，参与CoQ10的生物合成。2017年Park等[16]发现，部分SRNS患者中可检出CoQ6双等位基因突变，其肾脏病理学改变为FSGS，且足细胞内线粒体异常增殖，证明了CoQ6在SRNS发病中的关键作用。临床上此类患者通常合并有感觉神经性听力减退、共济失调、癫痫发作、面部发育不良、肾结石和生长迟缓等症状，但亦有部分患者仅表现为孤立性肾病，因而增加了早期诊断的难度。2018年，Stańczyk等[17]报道了1个SRNS病例，该患儿系4岁女童，无其他全身症状，对钙调神经磷酸酶抑制剂治疗无反应，基因检测提示CoQ6基因缺陷，给予口服30mg·kg-1·d-1的CoQ10后完全缓解，规律治疗1年后仍处于缓解状态，表明此类患者不能仅仅依靠临床症状进行评估和治疗，必要时需完善遗传评估。

3.3 ADCK4

ADCK4又称CoQ8B，位于19号染色体，于人类足细胞的线粒体和足突中表达，可与CoQ10生物合成途径的多个成员相互作用[18]。ADCK4突变可导致SRNS个体细胞中CoQ10水平和线粒体呼吸酶活性降低。在斑马鱼和果蝇模型中沉默该基因后，可再现肾病综合征相关表型。临床上，这种隐性孟德尔病的中位起病年龄为14.1岁，表现为全身性线粒体功能障碍，但孤立的FSGS更常见。纯合子ADCK4移码突变的SRNS患者在接受CoQ10治疗后，可部分缓解。但由于起病隐匿，多数患儿在诊断时已处于慢性肾病进展期，故预后通常较差。

4足细胞核蛋白相关基因

核蛋白是在细胞核中发现的蛋白质，可在核孔复合体(nuclear pore complex，NPC)的帮助下进行核内运输，在基因调控和其他生物学功能中起着重要作用。

4.1 WT1

WT1位于染色体11p13，编码一种可能是转录因子的锌指蛋白，在肾脏发育中起关键作用。足细胞特异性基因NPHS1和Podocalyxin在WT1下游起作用，因此WT1表达下调可导致肾小球疾病的发生(如新月体肾炎和系膜硬化)。临床上，90%以上Denys-Drash综合征患者系WT1突变所致，典型表型为进展迅速的肾病、Wilms瘤及泌尿生殖系统畸形[19]，其肾病以先天性或早发性大量蛋白尿多见，激素治疗无效。WT1突变亦可导致Frasier综合征，即进行性肾病、泌尿生殖系统畸形、男性假两性畸形，其肾脏表现通常于2～6岁出现，多呈激素抵抗性并可进展为ESRD。此类患者使用GC、CyA和双重血管紧张素转换酶/血管紧张素Ⅱ受体抑制剂治疗后，可达到临床缓解，且肾功能多年均正常，反映出此类患者可能对CyA和GC的联合治疗有反应。

4.2 LMX1B

LMX1B位于9号染色体，编码LIM同源域蛋白家族成员，对于正常的背肢结构、肾小球基底膜、眼前节以及多巴胺能和血清素能神经元的发育至关重要。LMX1B在其氨基末端含有两个富含半胱氨酸的锌结合模体(LIM-A和LIM-B结构域)，这两个模体在介导蛋白质-蛋白质相互作用中起重要作用。除此之外，LMX1B还具有与靶基因中特定DNA元件相互作用的同源结构域。LMX1B杂合失活突变可使其转录活性和DNA结合能力下降，导致LMX1B功能部分丧失，即单倍体功能不足[20]。该基因突变常导致指甲-髌骨综合征(nail-patella syndrome，NPS)，该病是一种常染色体显性遗传疾病[21]，临床表现为指甲发育不良、骨缺失、肘部发育不良、髂骨角及SRNS[22]，部分患者可进展为慢性肾脏病。但最近的遗传分析发现，LMX1B同源结构域中的某些突变会导致孤立性肾病，而没有指甲及骨骼异常，因此在某些情况下，指甲-髌骨骨综合征并不能真实地反映疾病状况。临床上，患者肾脏是否受累是决定其预后的主要因素，当电镜下观察到肾小球基底膜局灶性或弥漫性不规则增厚、电子透明区含有Ⅲ型胶原束时，应高度警惕NPS肾病的发生[20]。

4.3 NUP107

NUP107位于12号染色体，编码核孔蛋白家族的成员NUP107(核孔蛋白107kDa)。核孔蛋白107kDa是NPC中心骨架的组分，并且是所有真核细胞中的必需蛋白质，在人体普遍表达(包括肾小球足细胞)。NUP107双等位基因突变个体的临床表型为SRNS，此类患者通常2～3岁起病，肾脏病理改变均为FSGS，可在10岁之前进展为ESRD，肾移植效果相对较好，移植后通常不会复发[23]。NUP107突变如何导致人类肾脏病变尚不清楚。一般认为，核孔复合体多与机械信号转导密切相关，机械牵张可通过重组肌动蛋白细胞骨架，使足细胞增殖减少、胞体缩小。因此，出生后毛细血管压力增加，突变NUP107的足细胞可因机械牵张而损伤，这可能是SRNS的发病机制之一。此类患者肾移植后不易复发，也表明NUP107突变致病的机制可能是核孔蛋白结构异常所致[24]。

足细胞损伤在肾病综合征发病中至关重要，且足细胞相关基因突变引起的SRNS，尚无普遍适用的根治措施，多数患者对免疫抑制剂亦不敏感。目前该类疾病的治疗旨在控制危险因素、保护肾脏、延缓肾功能减退速度，一旦进展至ESRD，将需要肾脏替代治疗。因此，我们应积极使用基因检测等技术，进一步探索SRNS的遗传学病因，了解其致病机制后制定出更加合理有效的治疗方案，进而避免长期使用糖皮质激素及免疫抑制剂带来的副作用。