原發性醛固酮增多癥遺傳學研究進展

謝利芳，歐陽金芝，母義明

解放軍總醫院，北京 1008531內分泌科；2門診部干部診療科

原發性醛固酮增多癥遺傳學研究進展

謝利芳1，歐陽金芝2，母義明1

解放軍總醫院，北京 1008531內分泌科；2門診部干部診療科

原發性醛固酮增多癥（primary aldosteronism，PA）是一種常見的、可治愈的繼發性高血壓的原因之一，主要由醛固酮瘤（aldosterone-producing adenoma，APA）或特發性醛固酮增多癥（idiopathic hyperaldosteronism，IHA）引起，只有小部分的PA是家族性醛固酮增多癥（familial hyperaldosteronism，FH）。基因組學技術的發展，使得人們逐步闡明了與APA、IHA和FH發生有關的部分異常基因。本文主要描述了與PA有關的異常基因，以期為PA分型診斷和繼發性高血壓的治療提供新的方向。

原發性醛固酮增多癥；醛固酮瘤；鉀離子通道；體細胞突變

網絡出版時間：2015-04-03 09:23 網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20150403.0923.001.html

原發性醛固酮增多癥（primary aldosteronism，PA）是一種常見的、可治愈的繼發性高血壓的原因之一，約占所有高血壓的10%，占難治性高血壓的20%［1］。PA主要是以腎上腺皮質自主分泌醛固酮過多為特征，部分患者伴有低鉀血癥。其病因主要是特發性醛固酮增多癥（idiopathic hyperaldosteronism，IHA）和醛固酮瘤（aldosterone-producing adenoma，APA），約占PA的90%。其他如原發性單側腎上腺皮質增生癥、腎上腺皮質癌、異位產醛固酮腫瘤和家族性醛固酮增多癥約占PA的10%。近年來，隨著PA檢出率的提高，人們對PA的研究越來越深入。在血壓控制水平相當的情況下，與原發性高血壓相比，PA具有更高的心血管系統疾病發病率和死亡率［2］。目前研究發現，基因編碼的離子通道KCNJ5、CACNA1D和調節胞內離子平衡的ATPases的體細胞突變與APA的發生密切相關，而在家族性醛固酮增多癥Ⅲ型（familial hyperaldosteronism typeⅢ，FH-Ⅲ）中發現了KCNJ5的種系突變。闡明其分子遺傳學機制，為PA早期診斷和及時干預提供了方向。本文對醛固酮的生物合成、調節及原發性醛固酮增多癥各個亞型（散發性和家族性）最新的遺傳學進展做一綜述。

1　醛固酮的生物合成和調節

醛固酮產生于腎上腺皮質被膜下球狀帶（zona glomerulosa，ZG），在精密的調控環控制下維持腎電解質平衡。膽固醇是合成醛固酮的原料，在類固醇生成急性調節蛋白的作用下，將膽固醇由線粒體膜外向膜內轉運，經一系列酶的催化后，最終生成醛固酮。醛固酮主要參與血管緊張素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）和K+誘導的Ca2+信號傳導途徑，同時，AngⅡ和K+也是醛固酮生物合成的主要調節因子［3］。AngⅡ通過AngⅡ1型受體和K+使ZG細胞膜電位去極化后，刺激內質網內三磷酸肌醇依賴的Ca2+的釋放，促使電壓依賴的Ca通道開放。K+通道在PA的發病機制中起至關重要的作用，因為它是ZG細胞膜電位的關鍵調節器，是胞外K+的傳感器。胞外K+濃度的增加、胞內K+濃度的降低和Na+/K+ATPase或者K+通道的抑制都可使細胞膜去極化，促使Ca2+濃度增加，電壓依賴的Ca通道開放，刺激醛固酮生成。

2　原發性醛固酮增多癥散發形式（APA和IHA）的遺傳學特征

1955年Conn第一次描述了PA。之后Choi等［4］突破性地報道了在APA患者中存在KCNJ5基因突變，開啟了PA基因學方面的研究。隨著新一代高通量測序技術的運用，目前在PA患者中已證實了KCNJ5［4］、CACNA1D［5］和ATPases（ATP1A1和ATP2B3）基因［6］的體細胞突變，且基因突變與活化的Ca2+信號通路有關，最終產生高水平醛固酮和腎上腺細胞增殖（腺瘤或增生）。

KCNJ5基因定位于11q24.3，是G蛋白活化的內向整流型鉀離子通道家族的一員（G protein coupled rectifying potassium channel 4，GIRK4），也稱Kir3.4［7-8］。Kir3.4主要在ZG細胞表達，目前發現多種疾病可能和該基因異常有關。Choi等［4］在22例APA患者瘤體細胞中發現，8例患者存在KCNJ5基因G151R和L168R突變，突變患者年齡均較小（4例患者年齡＜35歲）。突變的KCNJ5基因可能降低了離子通道選擇特異性，胞膜發生去極化，觸發Ca2+內流，Ca2+信號傳導途徑激活，使醛固酮表達增多和ZG細胞增殖。亞洲人群APA患者中同樣也發現KCNJ5基因G151R和L168R的突變，且突變的APA患者中KCNJ5 mRNA表達水平明顯高于非突變患者，體現了G151R和L168R突變的普遍性，無種族和地域差異［9］。體外實驗發現，將突變的KCNJ5基因轉染到人腎上腺皮質細胞后，醛固酮合酶基因CYP11B2 mRNA水平表達上調，醛固酮產生增多，故推測KCNJ5突變可能是PA發病機制之一［10-11］。

另有學者運用全外顯子測序技術在大規模、多中心的研究中發現，APA患者中ATPase基因家族的兩個成員發生了體細胞突變：編碼Na+/K+ATPaseа 1亞單位的ATP1A1基因和細胞膜鈣轉運體的ATP2B3（PMCA3），約占APA患者的6.8%［6］。ATPase基因主要表達于腎上腺細胞，調節鈉、鉀、鈣離子的平衡。體外功能研究發現，ATP1A1突變者表現為泵活性丟失和鉀離子親和力明顯降低；與非突變者相比，突變者多為男性，伴有更高醛固酮水平和低鉀血癥，然而ATPase基因突變與PA發病機制的確切關系仍需進一步研究［6］。

最新研究發現，在APA中存在電壓依賴的C型鈣通道（CACNA1D）的基因突變。目前報道的2位患者均以早發高血壓、醛固酮增多癥和腦癱為特征［5，12］。第1位患者出生時即有高血壓，1個月時表現為雙側心室肥大、高醛固酮血癥、高ARR值和低鉀血癥；伴有癲癇發作、明顯腦癱、復雜的神經肌肉異常。患兒無早發高血壓和癲癇的家族史，使用鈣通道阻滯劑后能使血壓降至正常。遺傳分析表明，CACNA1D的8B外顯子發生了種系突變，G403A發生了錯義突變［5，12-13］。第2位患者出生時診斷為腦癱和復雜癲癇；5歲時表現為高血壓、高醛固酮和低腎素活性；8歲時發現低鉀血癥。CT掃描未發現腎上腺異常，患兒無早發高血壓和癲癇家族史。遺傳分析發現，患者發生了I770M突變。既往報道在APA中CACNA1D突變率約為9.3%，突變者的腺瘤體積較小［13］。CACNA1D種系突變可能通過增加胞內Ca2+的濃度后激活鈣信號傳導途徑，增加醛固酮濃度。由于CACNA1D表達廣泛，患者臨床表現復雜且影響到多個系統，目前仍很難確定CACNA1D突變與PA表型之間的關系。

特發性醛固酮增多癥（idiopathic hyperaldosteronism，IHA），簡稱特醛癥，是PA最常見的病因，IHA引起的高血壓必須使用藥物控制。目前對IHA遺傳學分子機制的研究較少，主要集中在CYP11B2基因異常方面。編碼CYP11B2的基因定位于8q24，對生理醛固酮的產生是必須的。Mulatero等［14］比較了90例IHA、38例APA和72例原發性高血壓患者，發現CYP11B2基因的3個多態性位點（C-344T、K173R及Intron2w/c）可影響醛固酮合酶的表達和活性，推測其可能增加IHA的發病風險。郭瑞敏等［15］研究發現，攜帶CYP11B2基因TT/KK/TC/GC基因型的PA患者患IHA的可能性增加。體外研究證實［16］，敲除含有雙孔結構域微弱內向整流鉀離子通道相關的酸敏感鉀通道TASK基因小鼠可引起醛固酮分泌增多，臨床表現為高醛固酮、低腎素和高血壓，且高醛固酮水平不能被鹽水負荷試驗所抑制，提示該基因異常可能與IHA的發病有關。

3　家族性醛固酮增多癥（familial hyperaldosteronism，FH）的遺傳學特征

PA患者大部分是散發的，其中家族性PA占全部的1% ～5%。目前遺傳性PA主要有3種：FH-Ⅰ、FH-Ⅱ和FH-Ⅲ［12，17］。

3.1 家族性醛固酮增多癥Ⅰ型 FH-Ⅰ即糖皮質激素可抑制性醛固酮增多癥（glucocorticoid-remediable aldosteronism，GRA），1966年Sutherland等［18］首次進行報道，是常染色體顯性方式遺傳。雖然FH-Ⅰ只占PA的1%，卻是單基因病高血壓最常見的病因。其臨床特征主要有嚴重早發高血壓、高雜合類固醇18-羥皮質醇和18-氧皮質醇，雙側腎上腺增生或腎上腺腺瘤［19］。目前FH-Ⅰ分子病因學機制已明確，主要是兩種較高同源性基因（編碼醛固酮合酶的基因-CYP11B2和編碼11β羥化酶的基因-CYP11B1）的非對等交換形成嵌合基因有關［20］。在FH-Ⅰ中，醛固酮的合成受ACTH的調節，不受AngⅡ調節，這形成了醛固酮合成分泌的晝夜節律模式，并且與皮質醇的生成節律相平行［21］。

3.2 家族性醛固酮增多癥Ⅱ型 1991年Gordon等［22］首次報道了FH-Ⅱ。FH-Ⅱ不是因為CYP11B1/CYP11B2基因嵌合體形成，不能用糖皮質激素治療。在成年PA患者中，FH-Ⅱ占總數的1.2% ～ 6%［23-25］，也是一種常染色體顯性方式遺傳的疾病［21，26］。FH-Ⅱ患者主要以PA家族史為特征，但在同一個家族內，可能具有不同的PA亞型（如APA或IHA）。既往研究報道，FH-Ⅱ從臨床特征和生化檢查方面很難與散發的PA區別開來，故診斷主要依靠是否有PA家族史［23-24］。

FH-Ⅱ的遺傳背景目前仍不清楚。有報道稱在部分FH-Ⅱ家系中發現了7p22位點基因異常，而在另一些家系中未發現此現象。目前仍未證實在7p22區域哪些基因序列發生異常［27-29］。近期，Mulatero等［30］在46名FH-Ⅱ型患者中發現了特異的KCNJ5基因突變，且有2位是來自同一個家庭的KCNJ5的種系突變，這表明部分FH-Ⅱ可能是由散發的PA患者家族性聚集引起的。FH-Ⅱ確切的病因學機制仍需大樣本的臨床實驗及體外研究驗證。

3.3 家族性醛固酮增多癥Ⅲ型 FH-Ⅲ首次在一位父親和兩個女兒家系中發現，3人均表現為嚴重的抵抗性高血壓、低鉀血癥、醛固酮增多癥、高水平的雜合類固醇18-羥皮質醇和18-氧皮質醇，且醛固酮的產生不能被地塞米松抑制。患者雙側腎上腺增生需要行雙側腎上腺切除術以控制血壓，術后病理也證實腎上腺皮質的顯著增生［31］。

目前FH-Ⅲ的遺傳背景已經清楚，認為主要是由KCNJ5基因的T158A突變所致［4］。轉染T158A突變的腎上腺皮質細胞HAC15后，表現為Na+流入細胞質增加，Ca+內流增多，鈣信號傳導途徑激活和醛固酮的合成增加。而使用硝苯地平和鈣調蛋白抑制劑能降低T158A突變型的醛固酮產生，進一步證實了鈣離子在此綜合征中的病理生理作用［32］。隨后，Scholl等［33］研究發現了一個新的突變位點G151E，患者以易控制的早發高血壓、無明顯的腎上腺增生為特征，功能試驗證實G151E具有較強的鈉離子傳導性，可導致細胞的快速死亡，這限制了腎上腺增生和腺瘤的形成，患者的生存率一般較低。

4　展望

研究PA發病機制，能更好地為PA的分型診斷和治療提供方向，可使約10%的高血壓患者獲益。盡管已發現的KCNJ5基因異常主要存在于APA和FH-Ⅲ中，對更為常見的PA患者，如FH-Ⅱ和IHA，仍需去明確其遺傳性狀和基因組學變化。目前研究發現的基因突變是通過鈣離子內流增加，觸發鈣離子信號轉途徑，增加醛固酮的分泌，然而鈣信號傳導途徑中是否有其他因子的改變尚不清楚，是否還有下游信號基因突變增加胞內鈣離子釋放或者增強下游信號傳導，仍值得更深入的研究。

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Genetics advances in primary aldosteronism

XIE Lifang1， OUYANG Jinzhi2， MU Yiming1
1Department of Endocrinology；2Department of Outpatient Officer Consultation Room Chinese PLA General Hospital， Beijing 100853， China
Corresponding authors: OUYANG Jinzhi. Email: ouyangjinzhi@medmail.com.cn； MU Yiming. Email: muyiming@301hospital. com.cn

Primary aldosteronism （PA） is the most common and curable form of secondary hypertension which is primarily caused by either aldosterone-producing adenoma （APA） or by idiopathic hyperaldosteronism （IHA）. Only a tiny part of PA patients are familial hyperaldosteronism （FH）. Recent advances in genome technology have allowed researchers to unravel part of the genetic abnormalities of APA， IHA and FH. In this review， we mainly describe the genetic abnormalities associated with PA and may offer a new direction for diagnosis of PA and treatment in secondary hypertension.

primary aldosteronism； aldosterone producing adenoma； potassium channels； somatic mutations

R 322.5

A

2095-5227（2015）07-0759-04

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.07.031

2015-02-02

國家自然科學基金面上項目（81170732）

Supported by the National Natural Science Foundation of China （81170732）

謝利芳，女，在讀博士，醫師。研究方向：腎上腺醛固酮瘤發病機制研究。Email: apple19820707@163.com

歐陽金芝，女，主任醫師，副教授。Email: ouyangjinzhi @medmail.com.cn；母義明，男，主任醫師，教授，博士生導師。Email: muyiming@301hospital.com.cn