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【佳學(xué)基因檢測(cè)】多囊腎病基因檢測(cè):常染色體隱性多囊腎病

【佳學(xué)基因檢測(cè)】多囊腎病基因檢測(cè)

佳學(xué)基因檢測(cè)】多囊腎病基因檢測(cè):常染色體隱性多囊腎

 


多囊腎病之常染色體隱性多囊腎病基因檢測(cè)

常染色體隱性多囊腎病 (ARPKD) 是一種罕見(jiàn)疾病,也是多囊腎病最嚴(yán)重的形式之一,可導(dǎo)致兒童期終末期腎病 (ESRD)。PKHD1是導(dǎo)致絕大多數(shù) ARPKD 的基因。然而,一些病例與最近發(fā)現(xiàn)的新基因(DZIP1L基因)以及幾種可以模仿 ARPKD 樣表型譜的纖毛基因有關(guān)。此外,使用細(xì)胞和動(dòng)物模型闡明了與 ARPKD 發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展有關(guān)的許多分子通路。然而,ARPKD 蛋白的功能和疾病的分子機(jī)制目前仍未完全了解。在這里,我們回顧了 ARPKD 的臨床、治療、遺傳學(xué)和分子基礎(chǔ),重點(diǎn)介紹了該領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)。

多囊腎病基因檢測(cè):常染色體隱性多囊腎病關(guān)鍵詞

ARPKD、囊腫、罕見(jiàn)單基因疾病、腎臟病學(xué)

為什么要做多囊腎病基因檢測(cè)?

常染色體隱性多囊腎病 (ARPKD) 是一種嚴(yán)重的遺傳性囊性疾病,以雙側(cè)腎囊性疾病和先天性肝纖維化相結(jié)合為特征。ARPKD 表現(xiàn)為圍產(chǎn)期或兒童期癥狀,是兒童發(fā)病和死亡的重要原因。ARPKD 是一種罕見(jiàn)疾病;在芬蘭的一個(gè)孤立近交群體中,每 8000 個(gè)新生兒中就有 1 個(gè)患有該病。然而,在中國(guó),報(bào)告的發(fā)病率為每 26485 個(gè)新生兒中就有 1 個(gè),年患病率為每 100,000 人中有 1.17 人。ARPKD 的普遍患病率估計(jì)為每 20000 個(gè)新生兒中就有 1 個(gè)。

ARPKD 是一組異質(zhì)性單基因疾病的隱性形式,稱(chēng)為多囊腎病 (PKD)。顯性形式常染色體顯性多囊腎病 (ADPKD) 具有更高的流行病學(xué)患病率,通常在成人中診斷。

什么樣的人就當(dāng)做常染色體隱性多囊腎病基因檢測(cè)?

ARPKD 的表型高度多變,可表現(xiàn)為圍產(chǎn)期、新生兒、嬰兒、青少年或青年期發(fā)病的疾病,且沒(méi)有已知的性別或種族偏見(jiàn)。通常情況下,最嚴(yán)重的 ARPKD 病例出現(xiàn)在妊娠晚期或新生兒期,雙側(cè)腎臟腫大且回聲增強(qiáng),皮髓質(zhì)分化差,腎形輪廓保留,并有多個(gè)微小囊腫。此外,他們還可以表現(xiàn)為羊水過(guò)少或羊水不足,導(dǎo)致典型的“Potter 序列”表型,有肺發(fā)育不全、特征性面部特征和馬蹄足攣縮的肢體。除 Potter 序列外,其他腎外表現(xiàn)并不常見(jiàn)。目前尚無(wú)記錄表明存在肝臟表型,但已報(bào)道了一些相關(guān)表型,如腹腔難產(chǎn)。

由于嚴(yán)重羊水過(guò)少伴有肺發(fā)育不全的風(fēng)險(xiǎn),因此與更糟糕的預(yù)后相關(guān)。多達(dá) 50% 的 ARPKD 新生兒死于肺發(fā)育不全和胸腔壓迫導(dǎo)致的呼吸功能不全。然而,圍生期后,存活率很高,1 年和 10 年存活率分別達(dá)到 85% 和 82% 。圍生期存活下來(lái)的患者需要內(nèi)科專(zhuān)家的精心護(hù)理。請(qǐng)注意,產(chǎn)前診斷和終止妊娠是該疾病流行病學(xué)中需要考慮的因素。除了早期尿毒癥和肺未成熟之外,腎臟腫大和肺發(fā)育不全還會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)問(wèn)題,即腸內(nèi)喂養(yǎng)困難,這可能會(huì)使?fàn)I養(yǎng)復(fù)雜化,需要持續(xù)鼻胃管喂養(yǎng)。

在大多數(shù)情況下,ARPKD 在生命最初幾個(gè)月內(nèi)的嚴(yán)重問(wèn)題是動(dòng)脈高血壓,需要使用多種藥物干預(yù)治療。嚴(yán)格控制血壓對(duì)于防止高血壓造成進(jìn)一步的腎臟損害至關(guān)重要。但腎衰竭并不是新生兒死亡的常見(jiàn)原因 。腎臟疾病的表現(xiàn)包括尿路感染、肉眼血尿以及兒童早期的腎性骨病。關(guān)于超聲異常,通常在腎臟腫大之前報(bào)告回聲增強(qiáng)和腎囊腫。腎臟腫大是由于遠(yuǎn)端腎單位廣泛擴(kuò)張,通常發(fā)生在集合管中。隨著病情的進(jìn)展,腎臟結(jié)構(gòu)逐漸類(lèi)似于 ADPKD 中的模式,出現(xiàn)不同大小和外觀的腎臟大囊腫,常伴有間質(zhì)纖維化。這種情況導(dǎo)致生命最初幾十年內(nèi)幾乎 50% 的患者出現(xiàn)終末期腎病 (ESRD),需要進(jìn)行腎臟替代治療。

盡管該病被稱(chēng)為“常染色體隱性多囊腎病”,但囊性肝表型在該病中起著重要作用,這也解釋了為什么原發(fā)基因被稱(chēng)為“多囊腎和肝臟疾病 1 ( PKHD1 )”,其中多囊肝病 (PLD) 是主要的腎外表現(xiàn)。這些組織學(xué)變化是肝導(dǎo)管板發(fā)育缺陷的結(jié)果,稱(chēng)為導(dǎo)管板畸形 (DPM) [ 23 , 24 ]。DPM 也是其他纖毛病的常見(jiàn)特征 [ 4 ]。隨著患者年齡的增長(zhǎng),會(huì)出現(xiàn)肝臟疾病。最早的表現(xiàn)是先天性肝纖維化 (CHF),肝內(nèi)和肝外膽管均有不同程度的擴(kuò)張(Caroli 綜合征)[ 23 ]。在 ARPKD 病程中,肝臟疾病有兩種主要表現(xiàn):由于進(jìn)行性肝纖維化導(dǎo)致的門(mén)靜脈高壓;和膽管炎 [ 14 ]。門(mén)脈高壓癥相關(guān)的并發(fā)癥包括脾腫大、血小板減少和食管靜脈曲張,可產(chǎn)生嚴(yán)重的出血并發(fā)癥 [ 14 , 25 ]。成年 ARPKD 患者(40 歲以上)與罹患肝臟腫瘤(尤其是膽管癌)的風(fēng)險(xiǎn)之間存在一定的聯(lián)系 [ 24 ]。值得注意的是,肝細(xì)胞功能通常保持穩(wěn)定,血清肝酶在正常范圍內(nèi),膽汁淤積參數(shù)除外 [ 4 , 12 , 23 , 26 ]。這一事實(shí)使目前的臨床方法難以監(jiān)測(cè)肝病的嚴(yán)重程度和進(jìn)展 [ 25 ]。

盡管約 10% 的 ADPKD 患者會(huì)發(fā)生腦動(dòng)脈瘤,但 ARPKD 中僅描述了少數(shù)病例 [ 27 ]。顱內(nèi)動(dòng)脈瘤的最高危險(xiǎn)因素是高血壓,ADPKD 和 ARPKD 患者都有這種疾病 [ 28 ]。一些動(dòng)脈瘤在早期就被診斷出來(lái),這一點(diǎn)很引人注目,因?yàn)閮和瘎?dòng)脈瘤非常罕見(jiàn) [ 27 ]。此外,ARPKD 患者還可出現(xiàn)其他腎外和肝外表現(xiàn),包括左心室肥大、反復(fù)呼吸道感染、神經(jīng)系統(tǒng)異常、眼底異常、腹痛、膿毒癥發(fā)作以及脊柱和四肢畸形 [ 14 , 29 ]。

雖然大多數(shù) ARPKD 患者的病情發(fā)展相似,但表型并不典型;在老年人群中,一些 ARPKD 病例報(bào)告為肝臟或腎臟中度受累,甚至為唯一或主要的表型 [ 4 , 21 ]。這與以下事實(shí)有關(guān):盡管 ARPKD 是一種隱性疾病,雜合子攜帶者不應(yīng)表現(xiàn)出任何臨床疾病表現(xiàn),但數(shù)據(jù)表明PKHD1突變雜合子患 PLD 和輕度 PKD 的風(fēng)險(xiǎn)增加 [ 30 , 31 ]。

 

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3.診斷

由于 ARPKD 癥狀早期且嚴(yán)重,因此通常在產(chǎn)前就被診斷出來(lái)。在產(chǎn)前診斷中,從妊娠中期/晚期開(kāi)始的超聲檢查可以檢測(cè)到腎臟腫大、回聲增強(qiáng)以及髓質(zhì)回聲增強(qiáng),這是由于皮髓質(zhì)分化消失、肝實(shí)質(zhì)回聲增強(qiáng)且伴有纖維組織。羊水過(guò)少會(huì)使診斷更加困難,因此需要進(jìn)行超聲檢查和 MRI 檢查。30% 的 ARPKD 病例報(bào)告發(fā)現(xiàn)微囊腫(5-7 毫米),但大囊腫(>10 毫米)很少見(jiàn),可能提示患有其他不同的纖毛病。這些超聲發(fā)現(xiàn)在其他病理中很常見(jiàn),例如梅克爾綜合征,產(chǎn)前超聲可能無(wú)法檢測(cè)到該疾病的輕度形式。在這些情況下,基因檢測(cè)可以提供準(zhǔn)確的診斷 [ 32 , 33 ]。

鑒定出PKHD1基因后,便可以通過(guò)直接 DNA 測(cè)序(桑格法)進(jìn)行基因診斷。然而,由于基因組規(guī)模龐大以及疾病相關(guān)突變的等位基因異質(zhì)性,PKHD1突變的基因檢測(cè)十分復(fù)雜 [ 34 ]。然而,根據(jù)遺傳學(xué)工作組的建議,在疑似 ARPKD 病例中應(yīng)避免進(jìn)行單基因檢測(cè),因?yàn)槠浔硇妥V重疊廣泛。作為替代方案,下一代測(cè)序等方法已成為人們感興趣的技術(shù),因?yàn)樗鼈兛梢栽讵?dú)特的測(cè)試中同時(shí)有效地分析多個(gè)候選基因,而且成本相對(duì)較低。在極少數(shù)情況下,甚至可以在具有嚴(yán)重新生兒臨床表型的兒童中觀察到兩個(gè)基因的突變 [ 4 , 33 , 35 ]。

基因檢測(cè)的結(jié)果對(duì)于每種疾病相關(guān)的合并癥和并發(fā)癥的臨床管理至關(guān)重要,可以提供明智的遺傳咨詢(xún),并在未來(lái)實(shí)現(xiàn)更有針對(duì)性的精準(zhǔn)醫(yī)療 [ 4 ]。

 

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4. 鑒別診斷

ARPKD 表型不僅是由PKHD1基因突變引起的。這使得診斷和管理(包括圍產(chǎn)期護(hù)理)變得困難。還需要考慮許多其他隱性和顯性基因(圖1) [ 4,21,36 ] 。??

 

 

 

 

圖1

 

ARPKD 鑒別診斷示意圖。PHKD1是 ARPKD 的主要致病基因,而DZIP1L表現(xiàn)出較輕的表現(xiàn)型。其他基因突變可能與 ARPKD 的臨床表現(xiàn)重疊,例如PKD1和PKD2是常染色體顯性多囊腎病 (ADPKD) 的主要致病基因;TSC2 導(dǎo)致結(jié)節(jié)性硬化癥 (TSC);以及其他例如HNF1β、腎癆 (NPHP) 基因和其他纖毛病,如 Bardet–Biedl (BBS)、Joubert (JS) 和梅克爾綜合征 (MKS)。這些重疊的表現(xiàn)型表明纖毛病基因之間存在生理復(fù)雜和功能相互作用。

 

4.1. DZIP1L 相關(guān)多囊腎病

在攜帶DZIP1L突變的患者中,ARPKD 的中度表現(xiàn)已被描述[ 37 ]。與該基因相關(guān)的首例報(bào)告病例發(fā)生在產(chǎn)前或幼兒期;然而,尚未報(bào)道圍產(chǎn)期死亡病例 [ 4 , 21 , 37 ]。

 

4.2. 早期重度常染色體顯性多囊腎病(ADPKD)

在大多數(shù)情況下,ADPKD 不會(huì)在成年之前出現(xiàn)臨床癥狀,但也有一小部分病例(最多 5%)在兒童期或出生前就表現(xiàn)出疾病。目前尚無(wú)確定的理由認(rèn)為隨機(jī)、表觀遺傳和環(huán)境因素會(huì)改變表型。如果一個(gè)孩子患有早發(fā)性 ADPKD,那么其他兄弟姐妹中重復(fù)發(fā)病率通常很高,這讓我們相信存在家族性修飾因素,例如復(fù)雜的遺傳相互作用與第二個(gè)修飾因素。“劑量敏感網(wǎng)絡(luò)”可能會(huì)使細(xì)胞完整性惡化,并可能解釋這些患者更嚴(yán)重的臨床病程 [ 4 , 21 , 38 , 39 ]。

臨床上,ARPKD 與 ADPKD 有顯著的重疊,但每種疾病也都有一些特征性表現(xiàn)。與 ARPKD 患者不同,ADPKD 患者很少出現(xiàn)肝膽并發(fā)癥。此外,ADPKD 患者更容易出現(xiàn)心血管合并癥,尤其是顱內(nèi)動(dòng)脈瘤 [ 21 ]。

 

4.3. TSC2-PKD1 導(dǎo)致的早期和嚴(yán)重 PKD

TSC1和TSC2基因突變會(huì)導(dǎo)致結(jié)節(jié)性硬化癥 (TSC)。這種多器官疾病主要與癲癇和皮膚表現(xiàn)有關(guān)?;颊呖赡軙?huì)在腎臟、心臟和腦中出現(xiàn)非癌性腫瘤。腎臟表現(xiàn)是成年患者死亡的主要原因 [ 40,41 ]。當(dāng) 16p 染色體上的缺失影響兩個(gè)相鄰基因(PKD1和TSC2 )時(shí),通常會(huì)導(dǎo)致 PKD 早期發(fā)作。此外,它們之間的密切生理相互關(guān)系可以解釋 PKD 和TSC之間的臨床重疊;TSC2蛋白功能已被證明在協(xié)助多囊蛋白 1 定位方面發(fā)揮作用 [ 21 ]。

 

4.4. HNF1β相關(guān)疾病

HNF1β/TCF2基因突變會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)前腎臟回聲增強(qiáng)和波特氏序列,以及可能與 ARPKD 混淆的多囊腎腫大。將這些相似表型聯(lián)系起來(lái)的一種解釋是,除了其他多囊腎基因外, HNF1β還是調(diào)節(jié)PKHD1表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。然而,該基因突變可導(dǎo)致多種表現(xiàn):腎囊腫和糖尿病綜合征;生殖道缺陷;內(nèi)分泌/外分泌腺疾病、低鎂血癥和肝酶升高 [ 21 , 42 , 43 ]。

 

4.5. 腎癆(NPHP)

NPHP 被歸類(lèi)為常染色體隱性囊性腎病,其特征是伴有纖維化的腎小管間質(zhì)囊腫。迄今為止,大約有 20 個(gè)基因與隱性 NPHP 有關(guān) [ 36 ]。與 ARPKD 不同,NPHP 腎臟仍然很小。囊腫和高血壓通常僅在晚期疾病中表現(xiàn)出來(lái),這是 25 歲以下患者 ESRD 的主要原因之一。在某些情況下,表現(xiàn)可能類(lèi)似于 ARPKD,腎臟腫大或 Potter 序列。NPHP 蛋白與其他纖毛病蛋白在功能網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用;NPHP 基因的鑒定和特性有助于了解囊腫形成的分子機(jī)制 [ 4 , 21 , 44 , 45 ]。

髓質(zhì)囊性腎?。ㄗ罱幻麨樾」荛g質(zhì)腎病 TKD)是由MUC1和UMOD突變引起的,被認(rèn)為是常染色體顯性 NPHP,其發(fā)病時(shí)間比隱性形式晚 [ 21 ]。

 

4.6. 其他纖毛基因突變

基因突變可能與 ARPKD 相似,而這些基因通常會(huì)導(dǎo)致其他(通常更復(fù)雜)纖毛病,例如 Bardet–Biedl (BBS)、Joubert (JS) 和 Meckel 綜合征 (MKS)。BBS 表型可能不均一,但通常表現(xiàn)為腎臟腫大和回聲增強(qiáng),并伴有皮髓質(zhì)分化喪失。最嚴(yán)重的纖毛病是 MKS 和 JS,其特征是早發(fā)性發(fā)育障礙和神經(jīng)系統(tǒng)問(wèn)題,以及許多纖毛病的特征,例如肝纖維化、多指畸形和囊性腎 [ 4 , 21 ]。

另一個(gè)例子是 Von Hippel–Lindau,這是一種由腫瘤抑制基因 VHL 基因突變引起的常染色體顯性遺傳病。這會(huì)導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管母細(xì)胞瘤,并伴有腎臟腫瘤?;颊咭灿泻艽蟾怕食霈F(xiàn)腎臟和胰腺囊腫。TSC、VHL 和 PKD 表現(xiàn)之間的相似性表明存在功能聯(lián)系:初級(jí)纖毛和 mTOR 信號(hào)通路 [ 4 , 46 ]。

 

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5. ARPKD的遺傳學(xué)

正如我們之前提到的,ARPKD 是由PKHD1 基因突變以及最近發(fā)現(xiàn)的DZIP1L 基因突變引起的[ 37 , 47 , 48 ]。PKHD1位于6 號(hào)染色體 (6p12.3-p12.2) (圖 2PKHD1基因是人類(lèi)最大的基因之一,其基因組片段約為500 kb。預(yù)測(cè)該基因至少有 86 個(gè)外顯子,以復(fù)雜的可變剪接變體模式組裝,轉(zhuǎn)錄出約 8.5 kb–13 kb 的大型全長(zhǎng) mRNA [ 49 ] 。已在該基因中鑒定出多種被認(rèn)為是致病的突變類(lèi)型。目前,已鑒定出約 750 個(gè)PKHD1突變,其中約一半是錯(cuò)義突變。外顯子 3 中的錯(cuò)義突變 (c. 107C>T; p.Thr36Me) 是最常見(jiàn)的突變,占所有病例的 20% 以上 [ 34 , 51 ]。這種突變是在雜合子中觀察到的,具有第二個(gè)不同的突變等位基因 [ 29 ]。大多數(shù)病例是家族性的,但也有報(bào)道稱(chēng)存在新生突變,占 2% 至 5% 的病例 [ 34 ]。有趣的是,在孤立性常染色體顯性多囊肝病 (ADPLD) 的背景下,Besse 等人報(bào)道了幾例PKHD1突變的雜合子攜帶者,他們隊(duì)列中的 102 名 ADPLD 患者中有 10 名是由PKHD1突變導(dǎo)致的,其中一名出現(xiàn) p.Thr36Me 錯(cuò)義變異 [ 30 ]。根據(jù)臨床觀察,10% 的 ARPKD 患者出現(xiàn)無(wú)數(shù)無(wú)癥狀肝囊腫是一個(gè)遺傳事實(shí) [ 31 ]。然而,這些數(shù)據(jù)不足以解釋為什么ARPKD 中的PKHD1會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的肝腎表型,而在 ADPLD 中卻不會(huì);在這方面,還需要更多的研究 [ 52 ]。

 

 

 

 

圖 2

 

ARPKD 基因、轉(zhuǎn)錄本和蛋白質(zhì):( A ) PKHD1和DZIP1L基因和轉(zhuǎn)錄本。外顯子的位置已說(shuō)明并編號(hào),最長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄本來(lái)自?xún)烧撸篜KHD1有 67 個(gè)外顯子, DZIP1L有 16 個(gè)外顯子;( B ) 纖維囊蛋白/多聚導(dǎo)管蛋白 (FPC) 和 DAZ 相互作用蛋白 1 樣蛋白 (DZIP1L) 的結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)未按比例繪制。

最近,Lu 等人通過(guò)全基因組 SNP 分析、全外顯子組測(cè)序和 Sanger 測(cè)序 [ 37 ] 建立了位于 3 號(hào)染色體 (3q22.1-q23) 上的DZIP1L (圖 2A),編碼 767 個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì),作為與 ARPKD 發(fā)病機(jī)制相關(guān)的新基因。作者在七名具有 ARPKD 表型的患者(約占其隊(duì)列的 0.3%)中發(fā)現(xiàn)了突變,而沒(méi)有證據(jù)表明 PKD 基因中存在另一種突變。他們?cè)趦蓚€(gè)家族中發(fā)現(xiàn)了與該疾病分離的純合錯(cuò)義突變(p.Gln91His 和 p.Ala90Val),并在另外兩個(gè)不相關(guān)的近親家系中發(fā)現(xiàn)了純合蛋白質(zhì)截?cái)嗤蛔儯╬.Gln155* 和 p.Glu354Alafs*39)。數(shù)據(jù)表明,DZIP1L突變不是該疾病的常見(jiàn)原因,但盡管如此,ARPKD NGS 診斷多基因組應(yīng)該針對(duì)該基因,原因有二:DZIP1L 突變可能與其他 PKD 或纖毛病基因座相互作用,并有助于拓寬對(duì)該疾病遺傳復(fù)雜性的理解 [ 37 , 53 ]。

 

基因型-表型相關(guān)性

復(fù)合雜合子使得建立可能的基因型/表型相關(guān)性變得復(fù)雜。最常見(jiàn)的突變 c.107C>T (T36M) 僅能解釋約 20% 的突變等位基因,但其他突變均未被描述為一個(gè)簇;事實(shí)上,許多變異都是單一譜系所獨(dú)有的。PKHD1 中存在大量致病變異,包括截短、錯(cuò)義和內(nèi)含子/剪接突變。通常,基因型-表型研究更多地針對(duì)突變類(lèi)型,而非突變的具體位點(diǎn) [ 54 , 55 ]。

攜帶兩個(gè)截短突變的患者表現(xiàn)出嚴(yán)重的表型,圍產(chǎn)期或新生兒死亡率高,而存在一個(gè)或兩個(gè)錯(cuò)義突變的患者通常表現(xiàn)出中等表型。然而,也有例外,Ebner 及其同事描述的一名攜帶兩個(gè)PKHD1截短突變的患者在沒(méi)有腎臟替代療法的情況下存活了生命的前 30 個(gè)月,或者相反,幾例攜帶兩個(gè)錯(cuò)義突變的患者可能與截短變體一樣嚴(yán)重 [ 55,56,57,58 ]。

此外,多達(dá) 20% 的兄弟姐妹表現(xiàn)出明顯的表型差異,這意味著基因型不足以解釋 ARPKD 的表型變異,其中復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄譜可能發(fā)揮重要作用 [ 54,59 ]。此外,有證據(jù)表明,在具有其他基因變異的 ARPKD 小鼠模型中,該疾病得到了改變;例如,Pkhd1和Pkd1突變的共同遺傳會(huì)使表型惡化;這與人類(lèi)中另一個(gè) ADPKD 基因(PKD2)的突變也會(huì)使腎臟表現(xiàn)惡化有關(guān) [ 60,61 ] 。人們還認(rèn)為,表觀遺傳學(xué)和環(huán)境因素,以及與PKD相關(guān)的其他基因的遺傳變異,可以解釋家庭間和家庭內(nèi)的變異。

 

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6. ARPKD蛋白:結(jié)構(gòu)和功能

PKHD1的蛋白質(zhì)產(chǎn)物是纖維囊蛋白/多聚導(dǎo)管蛋白/FPC(圖 2B) [ 34 , 48 ],是一種膜蛋白,具有較長(zhǎng)的胞外 N 末端、一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域和一個(gè)短的胞質(zhì) C 末端尾巴。胞外結(jié)構(gòu)域含有 12 個(gè) TIG/IPT 結(jié)構(gòu)域(Ig 樣結(jié)構(gòu)域),這些結(jié)構(gòu)域已在細(xì)胞表面受體中描述 [ 62 ]。此外,在胞質(zhì)尾中還鑒定了三個(gè)潛在的蛋白激酶 A (PKA) 磷酸化位點(diǎn),可能與其功能有關(guān) [ 63 ]。據(jù)報(bào)道,PKHD1同源物PKHD1L的同一性為 25%,相似性為 41.5%,它編碼纖維囊蛋白-L,這是一種具有誘導(dǎo)性 T 淋巴細(xì)胞表達(dá)的受體,與 PKD 無(wú)關(guān) [ 64 ]。FPC 的最長(zhǎng)開(kāi)放閱讀框 (ORF) 預(yù)測(cè)為 4074 個(gè)氨基酸長(zhǎng) [ 65 ]。然而,PKHD1基因經(jīng)歷了復(fù)雜的剪接模式,并能編碼多種額外的基因產(chǎn)物。同樣,F(xiàn)PC 表現(xiàn)出高度復(fù)雜的 Notch 樣蛋白水解加工模式,該模式已在體外水平 [ 66 ] 和使用小鼠模型的體內(nèi)水平 [ 67 ] 得到驗(yàn)證,這使得對(duì)PKHD1 /FPC的研究特別困難。

FPC 是一種 440 kDa 的膜結(jié)合蛋白,主要在腎臟(皮質(zhì)管和髓管)、肝臟(肝內(nèi)和肝外膽管)和胰腺(胰管)中表達(dá) [ 65 , 68 , 69 ]。檢測(cè)到了兩種分別為 ~230 和 ~140 kDa 的 FPC 產(chǎn)物,更重要的是,在分泌的 FPC 產(chǎn)物的細(xì)胞級(jí)分中發(fā)現(xiàn)了 ~140 kDa 產(chǎn)物 [ 65 ]。在亞細(xì)胞水平上,F(xiàn)PC 在腎上皮細(xì)胞和膽管細(xì)胞 [ 71 ] 的初級(jí)頂端纖毛 [ 65 , 68 , 70 ] 和纖毛基底體區(qū) [ 69 ] 中表達(dá)。此外,F(xiàn)PC 也在集合管細(xì)胞的頂端膜和細(xì)胞質(zhì)中表達(dá) [ 65 ]。 ARPKD組織是否缺乏FPC表達(dá)還存在爭(zhēng)議,一些研究支持這一觀點(diǎn)[ 48,70 ],但其他證據(jù)則表明并非如此[ 72 ],這表明FPC剪接變體在時(shí)間和空間上表達(dá)的復(fù)雜性。

FPC 的結(jié)構(gòu)表明細(xì)胞表面受體可能具有功能,它通過(guò) N 端與細(xì)胞外配體相互作用,或通過(guò) C 端將細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)至細(xì)胞核 [ 73 ]。胞質(zhì)尾部在全長(zhǎng)裂解后可轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核 [ 66 , 74 ]。然而,C 端的內(nèi)在機(jī)制仍不清楚,因?yàn)樵谛∈竽P椭校珻 端的缺失不會(huì)導(dǎo)致腎臟或肝臟囊性表型,這表明它對(duì) ARPKD 中的囊腫形成并非至關(guān)重要 [ 67 ]。

DZIP1L編碼 DAZ(無(wú)精子癥缺失)相互作用蛋白 1 樣,這是一種鋅指蛋白,具有多個(gè)卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域和一個(gè) N 端附近的 C2H2 型鋅指結(jié)構(gòu)域 [ 37 ]。鋅指蛋白 DZ??IP1L 參與初級(jí)纖毛的形成 [ 75 ],Lu 及其同事認(rèn)為它可能在多囊蛋白/PC(ADPKD 蛋白)運(yùn)輸中發(fā)揮作用 [ 37 ]。研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)纖毛過(guò)渡區(qū)是研究 ARPKD 發(fā)病機(jī)制的一個(gè)新的潛在關(guān)鍵點(diǎn) [ 53 ]。

 

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7. ARPKD的發(fā)病機(jī)制/分子基礎(chǔ)/發(fā)病機(jī)理

 

7.1. ARPKD 嚙齒動(dòng)物模型:從動(dòng)物模型中吸取的教訓(xùn)

到目前為止,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出幾種與人類(lèi) ARPKD 非常相似的動(dòng)物模型(表格1PKD 的早期模型是由非直系同源基因的自發(fā)突變引起的,這些基因模仿了該疾病的隱性性狀和表型 [ 76 ] 。1985年報(bào)道的第一個(gè)小鼠模型是先天性多囊腎小鼠,或cpk [ 77 ]。人們對(duì)該模型中疾病的發(fā)展、表現(xiàn)/外顯率以及遺傳學(xué)進(jìn)行了廣泛的研究 [ 76 , 78 ]。cpk模型會(huì)導(dǎo)致 C57BL/6J (B6) 品系發(fā)生自發(fā)突變,該突變與Cys1基因相對(duì)應(yīng) [ 62 ]。后來(lái),在 20 世紀(jì) 90 年代,出現(xiàn)了其他基因座自發(fā)突變的模型,包括已充分研究的pcy小鼠 [ 79 ],其N(xiāo)php3基因座發(fā)生突變[ 80 ]。此外,還描述并表征了BALB/c 多囊腎 ( bpk ) [ 81 ] 和幼年囊性腎模型 ( jck ) [ 82 ],它們分別在Bicc1 [ 83 ] 和Nek8 [ 84 ] 中發(fā)生自發(fā)突變。隨后是通過(guò)化學(xué)誘導(dǎo)設(shè)計(jì)的動(dòng)物模型,如使用苯丁酸氮芥誘變程序獲得的幼年先天性多囊腎 ( jcpk ) [ 85 ]。有趣的是,后來(lái)的研究表明,bpk和jcpk模型改進(jìn)了Bicc1基因中的突變位點(diǎn)[ 83,86 ]。此外,通過(guò)插入誘變,從大規(guī)模插入誘變程序中發(fā)現(xiàn)了Oak Ridge 多囊腎或orpk小鼠 [ 87,88 ] 。

 

表格1

 

ARPKD 的當(dāng)前動(dòng)物模型列表,或模仿其表型的動(dòng)物模型列表。根據(jù)已發(fā)表的數(shù)據(jù),動(dòng)物模型按從最舊到最新的順序排列。

 

型號(hào)名稱(chēng) 硬幣 基因 等位基因類(lèi)型(突變類(lèi)型) 肝臟表型 腎臟表型 其他表型 參考。
模擬ARPKD的動(dòng)物模型
cpk
( Cys1 cpk ) *
老鼠 半胱氨酸1 自發(fā)的 ?肝囊腫
?膽管擴(kuò)張
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎臟腫大
?胰腺囊腫 [ 77,93,94,95,96 ]????????
pcy ( DBA/2-pcy/pcy )
( Nphp3 pcy ) *
老鼠 Nphp3 自發(fā)的 沒(méi)有任何 ?腎囊腫
?腎臟腫大
?腎纖維化
?顱內(nèi)
動(dòng)脈瘤
[ 79,80,97 ]????
bpk
( Bicc1 jcpk-bpk ) *
老鼠 Bicc1 自發(fā)的 ?膽管擴(kuò)張 ?腎囊腫
?腎臟腫大
?過(guò)早死亡
?出生后死亡
[ 81 ]
jck
(Nek8 jck)*
老鼠 NEK8號(hào) 自發(fā)的 ?無(wú) ?腎囊腫
?腎臟腫大
?過(guò)早死亡 [ 82 ]
orpk
( Ift88 Tg737Rpw ) *
老鼠 Ift88 轉(zhuǎn)基因
(插入)
?膽管形態(tài)異常
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎臟腫大
?胰腺囊腫
?多指畸形
[ 87,88 ]??
韓國(guó) 老鼠 Bicc1 化學(xué)
誘導(dǎo)
?膽管擴(kuò)張 ?腎囊腫
?腎小管擴(kuò)張
?胰管擴(kuò)張 [ 85 ]
ARPKD 模型
蛋白激酶C PKHD1 自發(fā)
(剪接
突變)
?肝囊腫
?膽管擴(kuò)張
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎臟腫大
?腎纖維化
?胰腺囊腫 [ 89,98 ]??
Pkhd1ex40 老鼠 PKHD1 有針對(duì)性
(插入擊倒)
?肝囊腫
?肝纖維化
?無(wú) ?門(mén)脈高壓癥 [ 90 ]
Pkhd1 del2/del2 ( Pkhd1 tm1Cjwa ) * 老鼠 PKHD1 被針對(duì)
(通過(guò)刪除 KO)
?肝囊腫
?膽管擴(kuò)張
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎小管擴(kuò)張
?胰腺囊腫
?胰管異常
[ 99 ]
Pkhd1 del3−4 ( Pkhd1 tm1 . 1Ggg ) * 老鼠 PKHD1 被針對(duì)
(通過(guò)刪除 KO)
?肝囊腫
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎纖維化
?胰腺囊腫
?膽總管囊腫
?升行性膽管炎
[ 60 ]
Pkhd1 del4/del4 ( Pkhd1 tm1Som )* 老鼠 PKHD1 被針對(duì)
(通過(guò)刪除 KO)
?肝囊腫
?膽管囊腫
?肝纖維化
?無(wú) ?胰腺囊腫
?胰腺纖維化
?脾臟腫大
[ 100 ]
Pkhd1 e15GFP ? 16
( Pkhd1 tm1Gwu ) *
老鼠 PKHD1 被針對(duì)
(通過(guò)刪除 KO)
?肝囊腫
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎小管擴(kuò)張
?腎纖維化
?胰腺囊腫
?胰管擴(kuò)張
?胃腸道潰瘍
[ 101 ]
Pkhd1 lacZ
(Pkhd1 tm1Sswi)*
老鼠 PKHD1 被針對(duì)
(通過(guò)刪除 KO)
?膽管擴(kuò)張
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎小管擴(kuò)張
?腎纖維化
?胰腺囊腫 [ 102 ]
Pkhd1 LSL(-) ( Pkhd1 tm2Cjwa ) * 老鼠 PKHD1 有針對(duì)性
(插入
擊倒)
?肝囊腫
?肝纖維化
?腎囊腫
?腎小管擴(kuò)張
?未知 [ 103 ]
Pkhd1 Δ67 老鼠 PKHD1 被針對(duì)
(通過(guò)刪除 KO)
?無(wú) ?無(wú) ?無(wú) [ 67 ]
Dzip1l wpy/wpy
( Dzip1l warpy ) *
老鼠 Dzip1l 靶向
(單點(diǎn)突變導(dǎo)致 KO)
?膽管形態(tài)異常 ?腎囊腫
?腎小管擴(kuò)張
?多指畸形
?眼部形態(tài)異常
?上唇裂
?腭裂
[ 37 ]
Pkhd1 C642*
( Pkhd1 em1Mrug ) *
老鼠 PKHD1 被針對(duì)
(通過(guò)刪除 KO)
?肝囊腫
?膽管囊腫
?肝纖維化
?擴(kuò)張的腎小管
?近端
小管擴(kuò)張
?未知 [ 67 ]

在單獨(dú)的窗口中打開(kāi)

 

 

* 模型名稱(chēng)根據(jù) MGI (小鼠基因組信息學(xué)) [ 104 ] 命名。Ref. = 參考。KO = 敲除。

21 世紀(jì)初,隨著PKHD1被發(fā)現(xiàn)為 ARPKD 的主要基因 [ 47 , 48 ],第一種 ARPKD 動(dòng)物模型出現(xiàn)。多囊腎大鼠或 PCK 大鼠最初被提議作為 ADPKD 模型,因?yàn)槠淠I臟和肝臟疾病進(jìn)展緩慢 [ 89 ],但后來(lái)證實(shí)PCK 大鼠的Pkhd1基因被破壞 [ 48 ]。第一個(gè)基于Pkhd1的轉(zhuǎn)基因小鼠模型是Pkhd1 ex40 [ 90 ],后來(lái)出現(xiàn)了許多其他模型,以及基于Dzip1l的模型(表格1)。值得注意的是,肝臟 ARPKD 樣表型在所有基于Pkhd1的模型中始終存在,但腎臟表型通常不存在。有趣的是,與 ARPKD 患者不同,這些模型中經(jīng)常出現(xiàn)胰腺囊腫 [ 6 ]。

ARPKD 中囊腫形成的關(guān)鍵或主要分子機(jī)制仍不清楚。盡管如此,動(dòng)物模型讓我們能夠擴(kuò)展對(duì)疾病不同階段的理解,從囊腫形成到囊腫進(jìn)展。在這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程中,已經(jīng)描述了幾種改變的分子通路,例如液體分泌、細(xì)胞異常增殖(如 mTOR、RAS-RAF-ERK 和 AKT)、由 PKA 激酶和 AC6 調(diào)節(jié)的 cAMP 通路、細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 的改變等 [ 91,92 ]。因此,近幾十年來(lái),由于存在多種動(dòng)物模型,對(duì) ARPKD 病理生理學(xué)的理解有所提高。然而,ARPKD 中囊腫形成的關(guān)鍵內(nèi)在分子機(jī)制仍然未知,這導(dǎo)致人們對(duì)了解疾病機(jī)制和開(kāi)發(fā)新治療策略的興趣日益濃厚。接下來(lái),我們將回顧一下 ARPKD 中的主要分子通路。

 

7.2. EGFR軸表達(dá)和液體分泌異常

1992 年,首次有證據(jù)證明 PKD 中表皮生長(zhǎng)因子受體 (EGFR) 軸發(fā)生了改變,當(dāng)時(shí)證明 PKD 患者原代培養(yǎng)細(xì)胞可增加囊腫擴(kuò)張 [ 105 ]。隨后,在從 ADPKD 患者分離的原代細(xì)胞中,表皮生長(zhǎng)因子 (EGF) 刺激囊腫形成 [ 106 ]。對(duì)于 ARPKD,首批數(shù)據(jù)來(lái)自cpk小鼠模型腎臟提取物,結(jié)果顯示 EGF 表達(dá)上調(diào) [ 107 ]。逐漸地,其他證據(jù)顯示 EGFR 在體外 [ 108 ]、小鼠模型 [ 88,109,110 ] 和ARPKD患者 [ 111,112 ]中發(fā)揮重要作用,其中 EGFR 上調(diào)位于囊性上皮表面。同樣,已證實(shí) ARPKD 中存在 EGF[ 113,114] 和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-α (TGFα)[115 ]的異常表達(dá),且 EGFR 受體家族的幾個(gè)成員 (EGFR1、ErbB2 和ErbB4 ) 在 ARPKD 嚙齒動(dòng)物模型中被發(fā)現(xiàn)過(guò)度表達(dá)[ 72,116 ] (圖 3A)。這種過(guò)表達(dá)包括 mRNA、蛋白質(zhì)和受體活性或磷酸化的增加[ 92 ]。此外,動(dòng)物模型證據(jù)表明肝囊腫形成中 EGFR 軸存在類(lèi)似的異常[ 117 ]。

 

 

 

 

圖 3

 

ARPKD 分子發(fā)病機(jī)制:( A ) 圖表代表 ARPKD 腎上皮細(xì)胞中可能上調(diào)、下調(diào)或失調(diào)的通路以及可能的潛在療法;( B ) 卡通表示 ARPKD 蛋白在腎上皮細(xì)胞纖毛中的定位。FPC 位于纖毛的初級(jí)頂端和基底體區(qū)域,而 DZIP1L 位于纖毛基底體的過(guò)渡區(qū)。 (FPC—纖維囊蛋白/多聚導(dǎo)管蛋白;DZIP1L—DAZ 相互作用鋅指蛋白 1 樣;PC1—多囊蛋白 1;PC2—多囊蛋白 2;TGF—轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子;ENaC—上皮鈉通道;Na + —鈉陽(yáng)離子;EGFR—表皮生長(zhǎng)因子受體;VEGF—血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子;Cl − —氯陰離子;SMURF—SMAD 特異性 E3 泛素蛋白連接酶;Nedd4-2—E3 泛素蛋白連接酶 Nedd4-2;SRC—原癌基因酪氨酸蛋白激酶 Src;AKT—RAC-alpha 絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶;Ca + —鈣陽(yáng)離子;PDE—磷酸二酯酶;mTOR—雷帕霉素的哺乳動(dòng)物靶點(diǎn);MAPK—絲裂原活化蛋白激酶;RAF—快速加速纖維肉瘤;MEK—絲裂原活化蛋白激酶激酶;ERK—細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶;Rhoa—Ras 同源物家族成員 A;ER—內(nèi)質(zhì)網(wǎng);PKA—蛋白激酶 A;cAMP—環(huán)磷酸腺苷(環(huán) AMP);ATP—三磷酸腺苷;AC6—腺苷酸環(huán)化酶 6 型;AQP2—水通道蛋白 2;V2R—加壓素受體 2;AVP—精氨酸加壓素;MMPs—基質(zhì)金屬蛋白酶)。

EGFR信號(hào)傳導(dǎo)與囊腫形成有關(guān),EGFR酪氨酸激酶活性上調(diào)與囊腫生長(zhǎng)之間存在相關(guān)性。通過(guò)點(diǎn)突變降低EGF酪氨酸激酶活性的改良o(jì)rpk模型(wa2小鼠)[ 118 ]顯示囊腫形成顯著減少、腎功能改善[ 110 ] 。此外,使用EGFR特異性酪氨酸激酶抑制劑進(jìn)行藥物抑制可降低EGFR活性,從而顯著減緩囊腫進(jìn)展[ 119、120、121 ]。有爭(zhēng)議的是,EGFR酪氨酸激酶抑制劑并沒(méi)有減緩PCK大鼠腎囊腫的進(jìn)展[ 122 ]。

上皮分泌是囊腫形成的關(guān)鍵病理生理學(xué)組成部分。ARPKD 凈液體分泌中鈉攝取減少被認(rèn)為與上皮鈉通道 α 亞基中 EGF 減少有關(guān) [ 123 , 124 ]。然而,關(guān)于這一主題已經(jīng)發(fā)表了相互矛盾的數(shù)據(jù) [ 116 ]。在來(lái)自 ARPKD 患者囊腫的細(xì)胞中,有人認(rèn)為鈉的吸收是由上皮鈉通道 (ENaC) 介導(dǎo)的 [ 125 ] 。此外,該機(jī)制被認(rèn)為是 ARPKD 中高血壓的調(diào)節(jié)劑 [ 125、126、127 ]。

另一方面,在 ADPKD 中,數(shù)據(jù)顯示 Cl −分泌通過(guò)囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)器 (CFTR) 發(fā)生 [ 128 , 129 ]。然而,在 ARPKD 中,這種機(jī)制沒(méi)有明顯的相關(guān)性。在bpk小鼠模型中,CFTR 的缺失并未減緩腎囊腫和肝囊腫的進(jìn)展 [ 130 ]。這些數(shù)據(jù)表明,ADPKD 和 ARPKD 中 Cl −和液體分泌的機(jī)制不同。

 

7.3. cAMP 與增殖

多項(xiàng)研究表明,腺苷酸環(huán)化酶腺苷 3′,5′-環(huán)磷酸腺苷 (cAMP) 通路可刺激 ARPKD 和 ADPKD 腎上皮細(xì)胞增殖。囊腫上皮中 cAMP 生成異常,導(dǎo)致囊液中含有大量該核苷酸 [ 122 , 131 , 132 , 133 ]。cAMP 可激活 ADPKD 腎囊腫上皮 [ 134 , 135 , 136 ] 以及培養(yǎng)的 ADPKD 和 ARPKD 細(xì)胞 [ 133 ] 中的 B-Raf、MEK 和 ERK 通路。同樣,這些結(jié)果還得到了一些數(shù)據(jù)的補(bǔ)充,這些數(shù)據(jù)顯示,在幾種 ARPKD 嚙齒動(dòng)物模型中,MAPK 和 AKT/mTOR 通路在蛋白質(zhì)水平上呈上調(diào)趨勢(shì) [ 137、138、139、140、141 ]。這些事實(shí)與細(xì)胞內(nèi) Ca 2+的減少和 SCR 蛋白的磷酸化有關(guān) [ 142、143、144 ]。尤其是,阻斷細(xì)胞內(nèi) Ca 2+可提高培養(yǎng)的 ARPKD 細(xì)胞中的 AKT 和增殖活性 [ 143 ]。這項(xiàng)研究為將細(xì)胞內(nèi)鈣水平恢復(fù)作為 PKD 的治療方法提供了機(jī)會(huì)。

PKD 中鈣離子失調(diào)會(huì)導(dǎo)致血管加壓素 V2 受體上調(diào) [ 136 , 138 ],從而激活 cAMP/PKA 級(jí)聯(lián) [ 145 , 146 ]。在一項(xiàng)臨床前試驗(yàn)中,V2 受體拮抗劑已證明其在 ARPKD 大鼠模型中有效,可降低腎臟 cAMP 水平并改善囊性腎病 [ 137 ](圖 3A)。這一事實(shí)已在臨床前 [ 147 , 148 ] 和臨床水平 [ 149 ] 上得到進(jìn)一步研究、審查和理解,以至于托伐普坦(一種加壓素 V2 受體抑制劑)已獲準(zhǔn)用于人類(lèi)患者 [ 150 ],并且正在進(jìn)行針對(duì) ADPKD 兒童的試驗(yàn)(托伐普坦 ( NCT02964273 ))[ 151 ]。ARPKD 相關(guān)的臨床試驗(yàn)將在后面進(jìn)行審查。

 

7.4. ARPKD 病理生理學(xué)中涉及的其他途徑

在 ARPKD 中還發(fā)現(xiàn)了其他致病特征,以及細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 和金屬蛋白酶 (MMP) 表達(dá)的改變[ 152 , 153 ]、 Pkhd1缺陷細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子 (VEGF) 和缺氧誘導(dǎo)因子-1α (HIF-1α) 的上調(diào)[ 139 ]、動(dòng)物模型中過(guò)氧化物酶體增殖激活受體-γ (PPAR-γ) 的上調(diào)[ 154 , 155 ]或代謝改變[ 156 ]。在一項(xiàng)大型而有趣的研究中,Kaimori 和他的同事發(fā)表了有關(guān) FPC 與 C2-WWW-HECT 結(jié)構(gòu)域 E3 泛素連接酶家族成員之間的新功能關(guān)系的信息。作者將 FPC 定位在 Ndfip2 也存在的囊泡中,Ndfip2 是一種泛素連接酶相互作用蛋白,參與運(yùn)輸和調(diào)節(jié) Nedd4-2 泛素連接酶家族以及 SMURF1 和 SMURF2。這些數(shù)據(jù)可能通過(guò) TGF-β 信號(hào)通路解釋 ARPKD 和腎臟和肝臟纖維化中的不同通用表型,通過(guò) ENaC 介導(dǎo)的鈉重吸收解釋高血壓,通過(guò) RhoA 泛素化和細(xì)胞骨架組織解釋囊腫形成 [ 127 ](圖 3A). 其他研究認(rèn)為,PKD 中的管狀形態(tài)發(fā)生與平面細(xì)胞極性 (PCP) 異常有關(guān) [ 157 ]。然而,后來(lái)的研究卻得出了相反的結(jié)果 [ 158 ]。

 

7.5 纖毛的作用

圖 3圖 2 顯示 ARPKD 蛋白(鋅指蛋白 DZ??IP1L 和 FPC)位于纖毛中。纖毛是從哺乳動(dòng)物細(xì)胞表面發(fā)出的長(zhǎng)而微管的結(jié)構(gòu)。初級(jí)纖毛的軸絲含有 9 個(gè)外周微管束(9 + 0 型)。與正常纖毛功能喪失相關(guān)的病理稱(chēng)為纖毛病,包括 ARPKD [ 159 ]。PC2 也稱(chēng)為 TRPP2,是瞬時(shí)受體通道 (TRP) 家族的成員,是一種鈣通透性非選擇性通道 [ 160 ]。PC2和 PC1 形成受體-通道復(fù)合物,參與鈣通路和纖毛反應(yīng) [ 161、162、163 ](圖 3B)。研究表明,F(xiàn)PC 能與初級(jí)纖毛中的 PC2 相互作用并調(diào)節(jié) PC2 通道活性[ 101、164、165 ]。此外,有報(bào)道稱(chēng),F(xiàn)PC 的 C 端在體內(nèi)和體外與 PC2 的 N 端發(fā)生物理相互作用,而Pkhd1缺陷細(xì)胞則表現(xiàn)出 PC2 通道活性失調(diào)[ 101 ]。然而,Wang 等人發(fā)現(xiàn),在 FPC 水平降低的細(xì)胞中,PC2 水平?jīng)]有差異[ 165 ]。使用新型Pkhd1小鼠模型的其他數(shù)據(jù)顯示,刪除Pkhd1的最后一個(gè)外顯子、PC2 結(jié)合位點(diǎn)和核定位信號(hào)對(duì)小鼠沒(méi)有明顯的病理影響[ 67 ]。此外,研究人員無(wú)法在轉(zhuǎn)基因小鼠模型的腎臟樣本中共沉淀 FPC-PC2。這些結(jié)果表明,F(xiàn)PC 的 PC2 結(jié)合結(jié)構(gòu)域?qū)τ诶w維囊蛋白的功能并非必需的 [ 67 , 166 ]。

我們已描述了Pkd1和Pkhd1之間的遺傳相互作用,將 ADPKD 和 ARPKD 聯(lián)系在一起 [ 60 ]。因此,其他數(shù)據(jù)報(bào)告了其他嚙齒動(dòng)物模型中Pkd1和Pkhd1之間的這種遺傳相互作用,描述了Pkd1和/或Pkhd1的輕度囊性疾病表型結(jié)合后其嚴(yán)重程度增強(qiáng) [ 38 , 167 ]。這些研究和其他研究擴(kuò)展了 FPC 和 PC1 之間的關(guān)系。使用體外模型,F(xiàn)PC 的缺失不會(huì)影響 PC1 的生物合成和定位,這表明Pkd1和Pkhd1之間的遺傳相互作用是間接的 [ 30 , 167 ]。

這些研究結(jié)果似乎與以下觀點(diǎn)一致:PKD 蛋白在纖毛中形成具有共同下游信號(hào)通路的功能性復(fù)合物 [ 168 ]。有趣的是,纖毛丟失會(huì)抑制 ADPKD 小鼠模型和常染色體顯性多囊肝病 (ADPLD) 小鼠模型中的腎囊腫生長(zhǎng) [ 169 ]。然而,在最近的一項(xiàng)研究中,Gallagher 和 Somlo 報(bào)告稱(chēng),纖毛的丟失并不能減緩 ARPKD 中肝病的進(jìn)展 [ 170 ]。這些數(shù)據(jù)表明,至少在肝囊性表型中,ADPKD 和 ARPKD 沒(méi)有共同的纖毛相關(guān)通路。

另一方面,根據(jù)多項(xiàng)細(xì)胞培養(yǎng)研究、斑馬魚(yú)和小鼠的研究,DAZ 相互作用蛋白 1 樣蛋白 (DZIP1L) 定位于中心粒和纖毛過(guò)渡區(qū)初級(jí)纖毛 [ 37 ]。Lu 等人證明了 DZIP1L 與 septin 2 (SEPT2) 之間的相互作用,SEPT2 是一種參與維持過(guò)渡區(qū)纖毛周?chē)鷶U(kuò)散屏障的蛋白質(zhì) [ 171 ],并且與纖毛過(guò)渡區(qū)蛋白 tectonic 1 (TCTN1) 共定位。在DZIP1L突變細(xì)胞中,多囊蛋白-1 和 -2 從基體到纖毛軸絲的運(yùn)輸發(fā)生改變;當(dāng)它們正常分布在纖毛軸絲中時(shí),兩者都保留在基體中。然而,DZIP1L缺乏不會(huì)改變 FPC 的定位或表達(dá) [ 37 ]。這些發(fā)現(xiàn)表明DZIP1L在多囊蛋白的運(yùn)輸中發(fā)揮著作用,并提供了將 ARPKD 與 ADPKD 聯(lián)系起來(lái)的新證據(jù)。

 

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8.臨床試驗(yàn)

正如我們所指出的,PKD 中囊腫形成的核心或關(guān)鍵機(jī)制仍不清楚。細(xì)胞和動(dòng)物研究表明,PKD 的發(fā)病機(jī)制涉及多種途徑。這些事實(shí)使得多種藥物進(jìn)入臨床階段(表 2)。

 

表 2

 

目前正在進(jìn)行或已完成 ARPKD 臨床試驗(yàn)。

 

標(biāo)識(shí)符 干涉 研究設(shè)計(jì)
和特征
研究描述 贊助
NCT04782258 托伐普坦 ?研究類(lèi)型:干預(yù)
?主要目的:治療
?時(shí)間:2021 年 4 月 - 2025 年 6 月(預(yù)計(jì))
?患者:20 人(預(yù)計(jì),尚未招募)
?分配:非隨機(jī)
?干預(yù)模型:平行分配
?掩蔽:無(wú)(開(kāi)放標(biāo)簽)
?本次 3 期試驗(yàn)的主要目的是評(píng)估托伐普坦 (OPC-41061) 對(duì) 8 天至 18 歲以下 ARPKD 嬰兒和兒童的安全性。
?本次研究的參與者將被分配使用托伐普坦 18 個(gè)月,并在研究過(guò)程中受到密切監(jiān)測(cè)。
大冢
制藥開(kāi)發(fā)與商業(yè)化有限公司,
美國(guó)新澤西州普林斯頓。
NCT04786574 托伐普坦 ?研究類(lèi)型:干預(yù)
?主要目的:治療
?時(shí)間:2021 年 4 月 - 2025 年 7 月(預(yù)計(jì))
?患者:20 人(預(yù)計(jì),尚未招募)
?分配:N/A
?干預(yù)模式:?jiǎn)谓M分配
?掩蔽:無(wú)(開(kāi)放標(biāo)簽)
?在本次 3 期試驗(yàn)中,主要目標(biāo)是評(píng)估托伐普坦 (OPC-41061) 對(duì) 28 天至 12 周以下 ARPKD 兒科受試者的安全性、耐受性和有效性。
?本次試驗(yàn)的參與者將被分配使用托伐普坦 24 個(gè)月,并在研究過(guò)程中受到密切監(jiān)測(cè)。
大冢
制藥開(kāi)發(fā)與商業(yè)化有限公司,
美國(guó)新澤西州普林斯頓。
NCT03096080 替塞伐替尼 ?研究類(lèi)型:干預(yù)
?主要目的:治療
?時(shí)間:2017 年 3 月 - 2019 年 10 月(已完成)
?患者:10
?分配:非隨機(jī)
?干預(yù)模型:順序分配
?掩蔽:無(wú)(開(kāi)放標(biāo)簽)
?第 1 階段的這項(xiàng)試驗(yàn)評(píng)估了 Tesevatinib (KD019, XL647) 液體制劑單次遞增劑量給藥于 ARPKD 兒科受試者(5-12 歲兒童)的安全性和耐受性。
?為了確定 Tesevatinib 液體制劑對(duì) ARPKD 兒科受試者的安全性,所有參與者在研究入組第一天均接受了活性研究藥物。
Kadmon Corporation, LLC
美國(guó)賓夕法尼亞州費(fèi)城。
美國(guó)威斯康星州密爾沃基。
NCT01401998 觀察 ?研究類(lèi)型:觀察性
?時(shí)間:2011 年 7 月 - 2022 年 12 月(招募)
?患者:200 人(預(yù)計(jì))
?觀察模型:隊(duì)列
?時(shí)間視角:回顧性任務(wù)
?本研究收集了 ARPKD 患者的臨床和遺傳信息,以擴(kuò)大對(duì)疾病的了解。
?本試驗(yàn)的主要目標(biāo)是創(chuàng)建一個(gè)臨床和突變數(shù)據(jù)庫(kù),其中包括臨床信息和識(shí)別所有參與研究的患者的基因突變。
?突變數(shù)據(jù)庫(kù)將有助于促進(jìn)基因研究,如基因型-表型相關(guān)性、新疾病基因研究或修飾基因研究。
?使用受影響個(gè)體和對(duì)照個(gè)體的人體組織創(chuàng)建組織資源。
Lisa M. Guay-Woodford
(合作者:
國(guó)家糖尿病、消化和腎臟疾病研究所 (NIDDK))。
美國(guó)哥倫比亞特區(qū)華盛頓。
NCT00068224 觀察 ?研究類(lèi)型:觀察性
?時(shí)間:2003 年 9 月 - 2021 年 2 月(已完成)
?患者:374
?觀察模型:隊(duì)列
?時(shí)間視角:前瞻性
?本研究評(píng)估了患有纖毛病(包括 ARPKD)的患者。
?本研究的目的是更好地了解這些疾病的醫(yī)學(xué)并發(fā)癥,并找出有助于設(shè)計(jì)新療法的特征。
美國(guó)國(guó)家人類(lèi)基因組研究所 (NHGRI)。
美國(guó)馬里蘭州貝塞斯達(dá)。

在單獨(dú)的窗口中打開(kāi)

 

 

狀態(tài)根據(jù)https://clinicaltrials.gov/,于 2021 年 4 月 6 日訪問(wèn)。

根據(jù) 3 期和 4 期臨床試驗(yàn)的結(jié)果 [ 149 , 172 , 173 ],目前正在進(jìn)行兩項(xiàng)使用托伐普坦藥物干預(yù)的臨床試驗(yàn)。這些試驗(yàn)的主要目的是評(píng)估托伐普坦對(duì)嬰兒(8 天或以下)和兒童(18 歲以下)(NCT04782258)以及兒科患者(28 天至 12 周齡)(NCT04786574)的安全性。另一方面,PKD 表現(xiàn)出異常的 c-Src 活性,連接 cAMP 和 EGFR 分子途徑 [ 174 ],并且其抑制可改善腎囊腫形成 [ 144 ]。這些數(shù)據(jù)促使 Sweeney 等人。研究 EGFR 軸、c-Src 和 VEGFR 多激酶抑制劑特塞瓦替尼 (TSV) 作為 ARPKD 臨床前研究中可能治療方法的效果,并獲得了良好結(jié)果 [ 175 ]。積極而有希望的結(jié)果促使 ARPKD TSV 臨床試驗(yàn) I 期和 II 期獲得批準(zhǔn) ( NCT03096080 )。最后,正在進(jìn)行兩項(xiàng)觀察性試驗(yàn),以擴(kuò)大對(duì)該疾病的了解(基因型-表型相關(guān)性、臨床方面)并創(chuàng)建更精確的突變和臨床數(shù)據(jù)庫(kù)(NCT01401998和NCT00068224)。

 

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9. 結(jié)論

ARPKD 領(lǐng)域在遺傳學(xué)、診斷學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。首先,鑒定出多年來(lái)被認(rèn)為是唯一 ARPKD 基因的PKHD1基因,最近又鑒定出DZIP1L基因,并將其應(yīng)用于基于下一代測(cè)序 (NGS) 的基因診斷。其次,對(duì)纖維囊蛋白/多聚膽管蛋白的功能和定位的理解取得了進(jìn)展。最后,不同的研究(尤其是在動(dòng)物模型中)開(kāi)始闡明與該疾病的發(fā)病機(jī)制有關(guān)的途徑,并確定可能的治療方法。

然而,許多未解問(wèn)題需要在未來(lái)得到解答。新發(fā)現(xiàn)的DZIP1L作為 ARPKD 的第二個(gè)基因位點(diǎn),為出現(xiàn)導(dǎo)致 ARPKD 的新基因留下了可能性,在這方面,有必要應(yīng)用基因未解析的全外顯子組測(cè)序 (WES) 家族 (GUR) 來(lái)研究 ARPKD 表型。FPC 的確切功能仍然未知,其所有亞型的正確表征也尚不清楚。重要的是,驅(qū)動(dòng) PKD 囊腫形成的關(guān)鍵因素尚不清楚。由于這些原因,ARPKD 的致病性尚不清楚,即使在今天,現(xiàn)有的替代療法也沒(méi)有獲批的治療方法。為了解釋 ARPKD 的遺傳和細(xì)胞基礎(chǔ),對(duì)該主題的研究成為擺脫這種困境的唯一出路。


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