肾与泌尿系统疾病的遗传咨询一Alport

Alport综合征（alportsyndrome，AS）是最常见的遗传性肾脏疾病之一，临床以血尿、感音神经性耳聋、眼部异常改变及进行性肾功能减退为主要表现，特征性的肾脏病理改变为肾小球基底膜弥漫性增厚或增厚与变薄相间，致密层劈裂、分层、篮网状改变。年Alport首次对该病进行详细描述，于年Williamson。由于本病预后差，多进展至终末期肾病（ESRDESRD的进程，并且提供必要的遗传指导以阻断此病的子代遗传，提高人口素质。。HD的发病率在各人群中不一，高加索人中发病率为（5~7）/人，远高于日本（0.5/）、中国和芬兰等［47，48］。据报道中国香港地区的HD发病率约为3.7/［49］，目前关于中国内地的HD发病率还缺乏相关报道。1流行病学Alport综合征发病率约为1∶~1∶，男女均发病，男性多于女性，在肾小球疾病中约占2%，在成人肾活检中占0.3%，而在儿童肾活检中约占1.7%~2.5%［1，2］。我国于年首次报道本病后，流行病学资料显示其占肾活检患儿1.2%［3］，并且随着检测技术的提高，检出率现可高达4.8%［4］。2病因及发病机制AS是由编码肾小球基膜Ⅳ型胶原α链的基因突变导致，Ⅳ型胶原分子是由3条α链组成三螺旋结构的蛋白，迄今已发现6种α链（α1~α6），由COL4A1-A6分别编码。6种α链（Ⅳ）形成3种三螺旋分子，称其为前体，即α1.α1.α2（Ⅳ）、α3.α4.α5（Ⅳ）、α5.α5.α6（Ⅳ）。这些前体通过分子间的交互作用形成网状结构：α1.α1.α2（Ⅳ）-α1.α1.α2（Ⅳ），α3.α4.α5（Ⅳ）-α3.α4.α5（Ⅳ）和α1.α1.α2（Ⅳ）-α5.α5.α6（Ⅳ），且在不同组织中的侧重表达不同。α1.α1.α2（Ⅳ）三螺旋分子可存在于所有的基膜中，α3.α4.α5（Ⅳ）三螺旋分子在肾中仅存在于肾小球基膜（glomerularbasementmembrane，GBM）、Bowman囊和远端肾小管及集合管的基膜，但不存在于肾脏系膜和血管基膜，但亦表达于肺、睾丸、耳蜗及眼部；α5.α5.α6（Ⅳ）三螺旋分子在肾中只表达于Bowman囊和远端肾小管及集合管的基膜，并表达于皮肤、平滑肌和食管［5，6］。AS是一种遗传异质性疾病，遗传方式有三种类型：①最常见为X连锁显性遗传型AS（X-linkeddominantinheritancealportsyndrome，XLAS），约占病例数的80%~85%，是由编码α5链的COL4A5基因突变引起，病变基因位于X染色体长臂中部Xq21-q22；②其次是常染色体隐性遗传型AS（autosomalrecessiveinheritancealportsyndrome，ARAS），约占病例数的15%，其致病基因是COL4A3或COL4A4基因，这些基因定位于常染色体2q35-q37；③罕见的有常染色体显性遗传，致病基因亦是COL4A3或COL4A4基因，约占5%［5，7，8］。3病理3.1Alport综合征肾脏病理表现3.1.1光镜Alport综合征在光镜病理改变有轻中度系膜增生性肾小球肾炎（mesangialproliferativeglomerulonephritis，MsPGN），局灶节段性肾小球硬化（focalsegmentalglomerulosclerosis，FSGS），肾小球轻微病变（minimalchangesofglomerulus，MCD）以及膜性肾病（membranousnephropathy，MN）［9，10］。所有患儿均可见肾小球足细胞的肿胀肥大，部分可出现胎儿型肾小球。肾小管部分上皮细胞空泡变性，可见红细胞管型；肾小管不同程度萎缩；间质可见灶性泡沫样细胞形成［11］。3.1.2电镜在电镜下可出现肾小管上皮细胞空泡变性，肾小球基底膜（GBM）厚薄不均一，部分致密层出现撕裂、分层，GBM外轮廓不规则，足突节段性融合。电镜的表现并不特异，在膜性肾病慢性病变，IgA肾病等肾脏疾病中也可能出现类似表现，因此除了电镜技术以外，联合应用Ⅳ型胶原α3（Ⅳ型）链和α5（Ⅳ型）链免疫荧光染色可明显增加诊断Alport敏感度和特异度［9，12］。3.1.3Ⅳ型胶原α链免疫荧光染色在不同的Alport综合征中α5（Ⅳ型）链染色不同。X连锁杂合子表现出在GBM和鲍曼囊（Bowman’scapsule，BC）马赛克（mosaicpattern）间断阳性表达。X连锁Alport综合征中GBM，BC及肾小管基底膜（tubularbasementmembrane，TBM）上均阴性表达。在常染色体隐性Alport综合征（纯合子或复杂杂合子）中，GBM中α3（Ⅳ型）及α5（Ⅳ型）阴性表达，但是在BC及远端肾小管基底膜中α5（Ⅳ型）仍有阳性表达。还有一小部分Alport综合征家系α3（Ⅳ型）和α5（Ⅳ型）染色均正常，因此在正常免疫荧光情况下不能完全区分是X连锁还是常染色体隐性遗传的Alport综合征［9］。3.2Alport综合征皮肤病理表现研究发现α5（Ⅳ型）免疫荧光染色是对诊断X连锁Alport综合征的诊断和基因携带者筛查有效的生物学标志。皮肤组织冷冻切片进行抗α5（Ⅳ型）链荧光染色在皮肤内皮细胞基底膜（epidermalbasementmembrane，EBM）表达情况分析，XLAS男性患者染色阴性，女性患者染色为间断阳性［13］。4临床表现综合征是一个遗传性的、以肾脏病变为主的临床综合征，以不同遗传型的AS临床表现不尽相同。4.1临床特征肾脏表现以血尿最常见，多为肾小球源性血尿，X连锁显性遗传型的男性患者表现为持续性镜下血尿，甚至可见生后几天内出现血尿；镜下血尿的外显率为%。约67%的AS男性病人有发作性肉眼血尿，多数在10~15岁前、呼吸道感染或劳累后出现。X连锁显性遗传型AS的女性患者90%以上有镜下血尿，少数可出现肉眼血尿。几乎所有常染色体隐性遗传型病人均出现血尿，而常染色体隐性遗传型的杂合子亲属中，血尿发生率为50%~60%，不超过80%。X连锁隐性遗传型AS男性患者均会出现蛋白尿，随年龄增长而进展，甚至出现肾病水平蛋白尿（尿蛋白与尿肌酐比值大于2），肾病综合征的发生率为30%~40%。高血压的发生率和严重性也随年龄而增加，且多见于男性患者。听力障碍，Alport综合征病人可有感音神经性耳聋，多于学龄期发现，常为进行性，双侧不完全对称，初为高频区听力下降，逐渐累及全音域，甚至影响日常的对话交流。眼部病变，Alport综合征常见的眼部病变包括前圆锥形晶状体、眼底黄斑周围点状和斑点状视网膜病变及视网膜赤道部病变。前圆锥形晶状体可致患者变性近视，视网膜病变通常不影响视力，但其病变会伴随肾功能的减退而进展。弥漫性平滑肌瘤，某些青少年型Alport综合征患者伴有显著的平滑肌肥大，最常累及食管、气管及女性生殖器（如阴蒂、大阴唇及子宫等），并出现相应症状，如吞咽困难和呼吸困难等。4.2基因型与临床表型的关系XLAS患者由于编码Ⅳ胶原α5链的COL4A5基因突变，导致α5链免疫荧光缺失或不连续分布，使三螺旋分子立体结构构成障碍并易于降解，故引起α3、α4链亦表达异常；而ARAS患儿病理主要表现为α3、α4链表达异常，相对于XLAS，ARAS患者临床表现较轻［14］。4.2.1XLAS临床特点两条X染色体等位基因均有表达（包括正常和异常基因产物），属于X染色体基因表达产物的嵌合体，而男性为α5基因半合子遗传，故而临床表现较女性重，更早进入终末期肾病。亦有研究认为XLAS的男性患者与女性患者基膜的Ⅳ胶原组成不同而导致男女患者临床表现不同，XLAS男性患者GBM完全不表达Ⅳ胶原α5链，同时伴α3及α4链完全不表达；而女性患者GBM的α3链及α4链减弱表达或α5链出现马赛克样改变，仅少数患者Ⅳ胶原α3链、α4链及α5链完全不表达［15］。同一XLAS家族内男性患者临床表现及进展过程极为相似，而XLAS女性患者临床表现差别较大，如同一家系基因型完全相同的姐妹，临床表型可以截然不同，考虑与COL4A5突变mRNA及基膜α5（Ⅳ）链的表达量相关，而COL4A5突变mRNA及基膜α5（Ⅳ）链的表达量不同的机制可能与X染色体失活有关，其他表观遗传学调控方式也可能参与其［16］。而ARAS患者并未显示有性别差异。XLAS男性患者大部分都发展为终末期肾脏疾病。JaisJP等［17］对个家庭例男性XLAS的临床表现及COL4A5基因突变分析发现，所有男性患者均有血尿，且其进展为ESRD及耳聋等表现的速度跟突变类型有关。受大的突变、无义突变及改变阅读框架的小突变影响的男性患者，有90%可能在30岁以前发展为ESRD，而错义突变和剪切位点突变的患者则分别为50%及70%，错义突变30岁以前发展为耳聋的可能性为60%，而其他突变类型可能性则为90%。GrossO等［18］对23个德国家族例男性XLAS分析发现：①大的基因重排、移码突变、无义突变及供体剪切位点突变患者发展为ESRD的年龄为（19.8±5.7）岁；②非甘氨酸或3-端甘氨酸错义突变，框内缺失/插入和受体剪切位点突变患者发展为ESRD年龄为（25.2±7.2）岁，其肾外症状较少；③5-端甘氨酸替代的突变患者发展为ESRD年龄更晚，为（30.1±7.2）岁。这表明基因突变类型能有效预测ESRD发生年龄。BekheirniaMR等［19］对例美国家族的例男性XLAS患者分析发现：①携带错义突变患者发展为ESRD平均年龄为37岁，而剪切位点突变平均年龄为28岁，截断突变则为25岁（P0.01）；②5-端基因突变与ESRD早发相关（P0.01）；③剪切位点突变或截断突变患者伴眼部疾患的概率是错义突变患者的2倍，听力损害也有这种倾向；而肾外表现包括耳聋和听力损害与靠近5-端基因突变关系更为紧密。XLAS女性患者临床表现不一，轻者无症状或仅表现为镜下血尿，重者发展为ESRD甚至行肾脏移植治疗。JaisJP等［20］分析了例家族的例女性患者临床资料及基因检测结果，女性患者在40岁前发展为ESRD和耳聋的可能性分别为12%及10%。通过基因分析发现：错义突变患者进展为ESRD的速度慢，但与同家族男性患者比较差异无统计学意义；进展为ESRD的年龄与基因型无差异；19例患者基因型及肾脏基底膜超微结构改变之间没有相关性；来自于同一家族相同基因突变的两例女性患者的临床表现截然不同。说明XLAS女性患者不能简单以基因型反映其临床表型，X染色体失活等表观遗传学机制可能参与其中。4.2.2ARAS的临床特点研究表明ARAS基因型与临床表型之间有关联，纯合突变临床表现较杂合突变重，错义突变临床表现重于无义突变，前者多表现为缓慢进展的肾功能衰竭，但也不能单纯从基因型预测临床表型，因为相同基因型的临床表现可能并不一致［21］。已有研究证实基因型所致终止密码子提前可致严重的Alport综合征，DagherH等［22］发现，COL4A4外显子30~32上3个新的突变（delG、delG、SX）均导致终止密码子的提前，而7例含有这3种突变的杂合子或纯合子患者有6人均在成年期间发展为终末期肾脏疾病，并伴有耳聋及眼部异常。5诊断及鉴别诊断上世纪80年代，Flinter［23］等提出了AS的四项诊断指标：有血尿或慢性肾功能衰竭家族史；肾活检电镜检査可见AS典型改变；髙频神经性耳聋；眼部病变。符合上述四项中的三项便可诊断，但该诊断标准并不能明确AS诊断，亦不能提示AS遗传型。年Gregory［24］等在此基础上又提出诊断AS的10条标准（10条标准符合4条即可确诊）：（1）肾炎家族史。（2）持续血尿，排除其他遗传性肾脏病的证据，如薄基底膜病、多囊肾或IgA肾病。（3）双侧感音神经性耳聋，听力呈进行性丧失，累及频率范围~Hz，幼年无听力损害但大多于30岁前出现。（4）COL4A5/3/4基因。（5）免疫荧光检查发现肾小球和（或）表皮基底膜有Ⅳ型胶原α链全部或部分丧失。（6）GBM超微结构显示广泛异常，典型病变包括GBM厚薄不均、撕裂、分层等。（7）特征性的眼部改变，包括前圆锥形晶状体、后囊下白内障、视网膜病变等。（8）一个家系中至少有两个家系成员逐渐进展至ESRD。（9）血小板减少症或白细胞包涵体。（10）食管平滑肌瘤或女性生殖功能异常。诊断AS家系，则直系成员必须完全符合上的至少四条标准；对AS家系中的个体而言，若符合相应的遗传型，并符合上述标准的2~10条中的两条，则可确诊，符合一条可作拟诊。由于该诊断标准繁多及复杂，所以未被临床医生广泛应用。目前认为确诊Alport综合征主要依赖：①肾活检电镜下肾小球基底膜超微病理的典型改变；②组织（皮肤以及肾小球）基底膜Ⅳ型胶原α链异常表达；③COL4A3-6基因突变。由于该病兼具临床综合征、遗传性疾病、基底膜病变的特性，因此临床实践中需注意从以下几方面考虑该病的诊断以及鉴别诊断：（1）临床综合征：当患儿出现典型的临床症状，如血尿或血尿和蛋白尿，伴有耳聋、眼部异常，考虑Alport综合征的诊断并不困难。然而，有些Alport综合征患儿就诊时表现并不典型，如表现为肾病综合征，血尿并不突出，而且对临床上无耳聋症状的Alport综合征患者容易漏诊。故依据临床表现对Alport综合征的诊断并不确切，也不能区分是哪种遗传型，需注意结合其他检查鉴别。（2）家族史：判断家族史除了详尽询问并绘制系谱图，对于考虑可能为Alport综合征的家系，要尽量对先证者父母乃至全家系成员进行晨尿检查。另外，需要注意Alport综合征存在新发突变（denovo，有时也称作“从头突变”），即此类患儿没有血尿、肾衰竭等肾脏病家族史。有研究报道在Alport综合征中新发突变的比例约为18%［25］。附例：患儿张某，男，13岁，以“镜下血尿、蛋白尿”为主要表现，肾功能正常，双耳听力测试未通过，视力正常；母亲有血尿、慢性肾衰竭，基因检测结果为剪切位点的杂合突变，姨妈肾功能不全，外婆因尿毒症去世，同母异父哥哥因肾炎去世；肾活检电镜示基底膜厚薄不一，厚度约~nm，基底膜致密层增厚，部分呈撕裂状和蛛网状；基因检测示COL4A5基因半合子突变，X连锁显性遗传。根据典型临床表现，家族史，肾活检电镜表现及基因诊断，确诊为Alport综合征，其家系图谱见图1。图1家系图谱（3）肾脏病理：肾活检组织电镜下发现基底膜超微病理典型病变（肾小球基底膜厚薄不均，致密层撕裂、分层、篮网状、虫蚀状改变）可确诊Alport综合征。但依据电镜诊断Alport综合征也存在局限性，在疾病早期或小年龄患儿、X连锁遗传型女性患儿基底膜往往呈现弥漫或节段性变薄（可薄至nm以下），此时需与薄基底膜肾病鉴别。Alport综合征肾活检组织免疫荧光学检测多为阴性，对确诊价值不大，但有助于鉴别诊断，尤其与IgA肾病的鉴别诊断。研究发现约10%的Alport综合征患者肾组织或皮肤组织Ⅳ型胶原α5链染色正常，而被漏诊［26］。（4）检测组织基底膜Ⅳ型胶原α链表达：应用抗Ⅳ型胶原不同α链的单克隆抗体，在肾活检以及简单易行的皮肤活检组织进行免疫荧光学检测，可用于诊断X连锁遗传型Alport综合征的患儿，也可助于筛查基因携带者。另外，抗Ⅳ型胶原不同α链单克隆抗体与肾小球基底膜的反应结果还可用于鉴定Alport综合征的常染色体隐性遗传型（表2）［27］。表1Alport综合征患儿组织基底膜中Ⅳ型胶原α链表达特点［27］（5）基因检测：检测Alport综合征致病基因是确诊、确定遗传性、携带者的有力手段，更是产前诊断的必备检查。X连锁遗传型Alport综合征因COL4A5基因突变或COL4A5、COL4A6两个基因突变所致。常染色体隐性遗传型Alport综合征因COL4A3和COL4A4基因突变所致。常染色体显性遗传型Alport综合征非常少见，目前研究提示该型Alport综合征存在COL4A3和COL4A4基因的突变。分析外周血基因组DNA确定COL4A5突变的经典方法应用最多，应用时间最长，但基于外周血基因组DNA的COL4A5突变检测技术，花费较大，而且突变检测率较低。基因突变检测方法不断更新，从基因组DNA单个基因扩增测序，到目前应用的二代测序（多个基因同时扩增测序），具有突变检测率较高、稳定可信、简便省力、有更大的可行性和实用性，极大地提高了Alport综合征确诊的能力。6治疗AS目前尚无特异性的根治措施，对症治疗主要包括有效控制危险因素，积极治疗高血压、控制蛋白尿，纠正病理生化异常，其目的是延缓肾病进展。没有药物可以改善Alport综合征患者组织基膜中Ⅳ型胶原的损伤［28］。对于Alport综合征出现终末期肾病患者，有效治疗措施之一是实施肾移植手术［29］。6.1肾移植对于Alport综合征进展至终末期肾病患者，可行透析或肾移植治疗。肾移植是该病有效的治疗措施，但国外报道约3%~5%的接受肾移植的Alport综合征患者移植后体内对被移植肾的正常肾小球基膜产生抗体，进而发生抗肾小球基底膜肾炎，致使移植失败，其中约75%发生在移植后1年内［30］。此外，还有报道因移植后发生抗肾小球基膜肾炎、移植失败者再移植仍可再次发生抗肾小球基底膜肾炎。关于Alport综合征肾移植供体选择，多主张选择活体供肾，但若已发生移植后抗肾小球基底膜肾炎，再次移植最好不用活体肾。有研究认为，杂合COL4A5基因女性携带者，无蛋白尿、高血压、肾功能减退和耳聋等临床表现，可以作为供肾者，但移植后发生肾功能不全的概率会高于移植健康供体的肾脏［30］。6.2药物干预近年来有报道血管紧张素转化酶抑制剂、环孢素、醛固酮受体阻断剂对于减少Alport综合征患者尿蛋白、延缓肾脏病变发展至终末期肾病的进程方面均有积极的作用［31］。临床实践经验和动物实验均表明，对尚未出现肾功能衰竭、但已有蛋白尿的患者可尝试药物干预，目的为减少尿蛋白、保护肾功能，防止肾脏纤维化，以延缓或阻止肾功能衰竭，并最终延长生存期。但因缺少严格的试验对照以及病例数相对较少，对其疗效尚无定论。有研究认为血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）能使Alport患者内生肌酐清除率的下降速度减慢［31］。有研究认为应用环孢素干预Alport综合征可减少尿蛋白，但其肾毒性会导致肾小球滤过率减低［32］。6.3基因治疗近年来已经明确了各种遗传型Alport综合征的突变基因，为基因治疗奠定了一定基础，且对Alport综合征动物模型的基因治疗取得了一定的成果。但目前基因治疗仍存在很多问题，包括基因转染效率不高、靶基因的导入途径、导入时机的选择、体内生存时间、病毒等载体的安全性、靶基因导入后调控、外源基因表达的肽链是否引起自身免疫等问题都未能很好解决，因此Alport综合征的基因治疗用于临床尚需待以时日［31］。7预后Alport综合征预后差，虽然XLAS和ARAS遗传方式不同，且因编码不同Ⅳ型胶原α链的基因突变所致，但是XLAS男性、ARAS男性及女性患者全部将发展为终末期肾病，即疾病预后是相同的。大约95%X连锁显性遗传的男性患者往往病情重，肾功能衰竭发生较早且进展快，通常从肾功能异常开始至肾功能衰竭为5~10年，在20~30岁进入终末期肾衰竭，40岁前死于尿毒症［33］。X连锁显性遗传的女性患者发病较晚，病情较轻，大部分仅有尿常规变化，肾功能损害轻微或进展极其缓慢，至40岁约有12%患者会出现肾功能衰竭，60岁以上则有30%~40%。常染色体隐性遗传型患者男女之间无明显差别，常于青春期开始出现肾功能衰竭，30岁前几乎所有患者均出现肾功能衰竭。常染色体显性遗传型患者临床表现相对较轻，在50岁后才进展到终末期肾病。8预防Alport综合征是一种遗传性肾脏疾病，多数为X连锁遗传型，携带致病基因母亲的子女有1/2的患病可能性。该病预后极差，血尿是最突出的临床表现，随年龄增长可出现蛋白尿，并逐渐出现肾功能衰竭而需要透析、肾移植，特别是男性患者，因此给家庭和社会带来了极大精神和经济负担。目前，对于Alport综合征尚无根治的有效办法，因此早期诊断特别是产前诊断尤为重要，可为Alport综合征家庭提供胎儿是否患病的准确信息，有助于其进行生育选择和决定。产前基因诊断是对已明确致病基因突变的家系提供的临床服务，是实现优生优育的重要技术支持之一。具体方法是怀孕9~12周取绒毛膜细胞或怀孕16~20周取羊水，提取胎儿DNA，对胎儿进行基因检测的技术。医院儿科肾脏组在国内首次开展了对Alport综合征产前诊断的研究［34］，目前该技术已应用于临床，为阻断Alport综合征家系的子代遗传提供了帮助。另外，AS属于单基因遗传病，则植入前基因诊断（PGD）技术也不失为一种有效的干预方法，提示PGD用于单基因遗传性肾脏疾病，如Alport综合征的产前诊断是有效可行的。9遗传咨询重点Alport综合征以血尿为主要临床表现，相对于XLAS男性患者而言，ARAS患者发作性肉眼血尿的临床表现更为突出，提示临床工作中遇到怀疑AS的患者，以肉眼血尿为突出表现时应考虑ARAS的可能，建议尽早行肾活检组织α（Ⅳ）链的表达分析以明确遗传方式，有条件最好进行基因检测。仔细询问血尿、肾衰竭等肾脏疾病的家族史对于帮助诊断是非常必要的，但由于有新发基因位点突变，临床实践中判断没有家族史的AS患者遗传型时除了考虑ARAS外，还应考虑到XLAS；同样，血尿家族史阳性不能排除ARAS，需进一步行肾活检或基因检测助诊。来源：今日遗传咨询预览时标签不可点