SLC4A1在遺傳性遠(yuǎn)端腎小管酸中毒中的研究進(jìn)展

曹茜茜，任毅，楊靜

(1.山西醫(yī)科大學(xué)，太原 030001; 2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，太原 030001)

1 SLC4A1概述

2 SLC4A1基因突變與dRTA

2.1遺傳性dRTA SLC4A1突變遺傳模式及突變位點(diǎn) SLC4A1基因突變所致的dRTA多表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳(autosomal dominant inheritance，AD)，少數(shù)表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳(autosomal recessive inheritance，AR)。目前已知與AD dRTA相關(guān)的基因突變位點(diǎn)有R388C、R589H/S/C、G609R、R607H、S613F、A858D、A888L+D889X、R901STOP、R901X、Y904A、D905dup、D905Gfs15、M909T[8-11]。與AR dRTA相關(guān)的基因突變位點(diǎn)有S447X、V488M、E508K、C479W、V488 M、G494S、E522K、R602H、S667P、G701D、S773P、V850del[11-14]。AR dRTA患者較AD dRTA患者發(fā)病年齡更小、癥狀更重[15]。

2.2遺傳性dRTA SLC4A1突變致病機(jī)制 SLC4A1蛋白在A型閏細(xì)胞內(nèi)的正常轉(zhuǎn)運(yùn)過程詳見圖1。SLC4A1多肽鏈在核糖體內(nèi)合成，轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工修飾，隨后轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體經(jīng)糖基化修飾后再轉(zhuǎn)運(yùn)至腎臟A型閏細(xì)胞基膜側(cè)。SLC4A1蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中形成異二聚體，隨后轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體經(jīng)加工修飾后再轉(zhuǎn)運(yùn)至A型閏細(xì)胞基膜/紅細(xì)胞膜。SLC4A1基因突變后會導(dǎo)致SLC4A1功能喪失或轉(zhuǎn)運(yùn)異常，引起dRTA。

SLC4A1：溶質(zhì)載體家族4成員A1

SLC4A1：溶質(zhì)載體家族4成員A1

3 SLC4A1基因突變與HS、SAO

SLC4A1蛋白表達(dá)于紅細(xì)胞膜表面，其N端游離于胞質(zhì)，提供錨蛋白等的結(jié)合位點(diǎn)，和膜骨架一起控制紅細(xì)胞的機(jī)械性能。SLC4A1基因突變后，SLC4A1蛋白數(shù)量減少或功能缺失使紅細(xì)胞膜穩(wěn)定性減弱，容易脫落，由此導(dǎo)致的表面積/體積減小，使紅細(xì)胞形狀從雙凹圓盤狀向球狀改變。球狀紅細(xì)胞在脾臟狹窄通道中不易變形，滯留于脾臟，紅細(xì)胞破壞增多。SLC4A1基因突變可引起HS和SAO。HS為AD。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約20%HS由SLC4A1基因突變所致[20]。SAO多流行于東南亞、非洲等瘧疾流行區(qū)，為AD疾病，為delAla400-Ala408突變，突變使SLC4A1功能完全喪失，在改變紅細(xì)胞形態(tài)的同時(shí)，使紅細(xì)胞獲得對瘧原蟲的抵抗能力[21]。目前，有關(guān)SAO雜合突變的報(bào)道較多，純合突變報(bào)道較少。

SLC4A1基因雜合突變可引起HS，通常不伴dRTA，其原因可能是有足夠的kAE1表達(dá)于A型閏細(xì)胞基膜，以維持A型閏細(xì)胞正常泌酸功能。而SLC4A1 G701D突變僅引起dRTA，不伴HS，主要由于血型糖蛋白A(glycophrin A，GPA)的存在。紅細(xì)胞內(nèi)的GPA在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中與SLC4A1相互作用、聚集并共同轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，繼而轉(zhuǎn)運(yùn)至紅細(xì)胞表面，此過程中GPA會幫助SCL4A1正確折疊并使其功能恢復(fù)[22]。在腎臟，由于GPA缺失，該過程不能發(fā)生。SLC4A1基因純合突變可同時(shí)引起HS和dRTA，兒童多見，常導(dǎo)致嚴(yán)重溶血性貧血及嚴(yán)重腎小管泌酸功能障礙。目前發(fā)現(xiàn)SLC4A1突變同時(shí)引起HS和dRTA的突變有：①S667P純合突變。S667P純合突變使SLC4A1滯留于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，同時(shí)導(dǎo)致HS和dRTA[23]。不同于G701D突變，S667P突變后疏水側(cè)鏈引入，降低了SLC4A1與GPA之間連接的穩(wěn)定性，因此GPA的挽救能力降低，導(dǎo)致HS[11]。②V488M純合突變。V488M純合突變患兒表現(xiàn)為嚴(yán)重溶血性貧血、嚴(yán)重腎小管泌酸功能障礙，且紅細(xì)胞表面eAE1完全缺失[24]。

在SAO患者的紅細(xì)胞內(nèi)，GPA可穩(wěn)定eAE1 SAO多肽鏈，使eAE1 SAO與野生型eAE1共同表達(dá)于紅細(xì)胞膜表面。AE1 SAO雜合突變患者紅細(xì)胞表面有50%eAE1 SAO和50%野生型eAE1，也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)[25]。在腎臟閏細(xì)胞內(nèi)，無GPA表達(dá)，kAE1 SAO極不穩(wěn)定，易被降解，故腎臟閏細(xì)胞基膜僅存在野生型kAE1[26]。因此在不存在復(fù)合雜合突變條件下，AE1 SAO雜合突變僅導(dǎo)致SAO而不導(dǎo)致dRTA。delAla400-Ala408和E522K/S773P/A858D/G701D復(fù)合雜合突變會同時(shí)導(dǎo)致SAO和嚴(yán)重dRTA[26-30]。Picard等[31]首次報(bào)道了AE1 SAO純合突變，患者表現(xiàn)為SAO和dRTA。

4 SLC4A1突變所致遺傳性dRTA診治

4.1SLC4A1突變所致遺傳性dRTA診斷 對于臨床懷疑dRTA(高氯性代謝性酸中毒、反常性堿性尿、尿pH>5.5)的患者，若合并發(fā)育停滯、感覺神經(jīng)性耳聾、腎鈣質(zhì)沉積著、年幼、代謝性酸中毒及低鉀血癥程度較重等，應(yīng)考慮遺傳性dRTA，并應(yīng)行基因測序明確診斷[32-33]。SLC4A1突變所致遺傳性dRTA多于青春期或成年發(fā)病，多不存在感覺神經(jīng)性耳聾，低鉀血癥程度較輕，為AD或AR；而ATP6V1B1/ATP6V0A4突變所致遺傳性dRTA，多見于嬰幼兒、學(xué)齡前期及學(xué)齡期幼兒，大多有感覺神經(jīng)性耳聾，低鉀血癥程度較重，為AR。因此，對于懷疑AD，青春期或成年發(fā)病，且未合并神經(jīng)性耳聾者，優(yōu)先行SLC4A1基因檢測。此外，通過對家族史的評估進(jìn)行篩查，可以提供有價(jià)值的診斷線索，以便及早診療，防止腎臟功能的逐步惡化[34]。

高分辨率熔解曲線技術(shù)是一種新型基因分析技術(shù)，通過區(qū)分不同核苷酸組成的熔解曲線差異，用于檢測單核苷酸多態(tài)性及鑒定基因突變。高分辨率熔解曲線技術(shù)具有高敏感性、高特異性、高通量、低成本、快速等優(yōu)點(diǎn)，在基因分析與臨床診斷上的應(yīng)用價(jià)值較高[35]。目前高分辨率熔解曲線技術(shù)已用于SLC4A1基因突變所致dRTA的診斷[36]。

4.2SLC4A1突變所致遺傳性dRTA治療 對于遠(yuǎn)端腎小管酸中毒，目前治療方法均為對癥治療，主要圍繞堿鹽補(bǔ)充替代治療，飲食治療包括增加液體和柑橘類水果的攝入，限制鈉鹽、草酸鹽、動物蛋白和果糖的攝入。

目前，有望在分子水平治療原發(fā)性遠(yuǎn)端腎小管酸中毒。SLC4A1突變所致dRTA分子水平治療方法探索如下。針對SLC4A1蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留的治療方法為：切斷突變SLC4A1與分子伴侶的聯(lián)系，目前發(fā)現(xiàn)鈣聯(lián)蛋白阻斷劑、熱激同源蛋白70抑制物能夠阻斷分子伴侶與突變SLC4A1的結(jié)合位點(diǎn)，使SLC4A1蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留率降低[11,37]。針對SLC4A1蛋白的高爾基體滯留治療方法為：①抑制溶酶體或蛋白酶體對突變蛋白的降解。由于外周質(zhì)控調(diào)節(jié)機(jī)制的存在，G701D突變SLC4A1蛋白易于被蛋白酶體和溶酶體降解，通過抑制蛋白酶體及溶酶體功能可減少G701D突變蛋白降解，增加G701D突變蛋白與分子伴侶二甲基亞砜(dimethylsulfoxide，DMSO)的結(jié)合[38]。②增加分子伴侶DMSO的表達(dá)。分子伴侶DMSO可以恢復(fù)G701D突變SLC4A1蛋白的功能，故增加分子伴侶DMSO的表達(dá)可用于高爾基體滯留型遺傳性dRTA的治療。③引入小干擾RNA。小干擾RNA能夠抑制外殼蛋白復(fù)合物Ⅰ的表達(dá)，從而減少G701D突變體在高爾基體的滯留[17]。目前尚未發(fā)現(xiàn)針對SLC4A1蛋白錯誤轉(zhuǎn)運(yùn)或功能缺失所致dRTA的治療方法。

5 小 結(jié)

隨著分子生物學(xué)遺傳學(xué)與基因工程的興起，遺傳性dRTA等遺傳性疾病逐漸受到關(guān)注，對遺傳性dRTA細(xì)胞水平機(jī)制的研究已較為深入。SLC4A1是SLC4家族中的一員，其基因突變會導(dǎo)致遺傳性dRTA，伴隨或不伴HS、SAO。不同SLC4A1基因突變位點(diǎn)導(dǎo)致遺傳性dRTA的作用機(jī)制不同，所導(dǎo)致的遺傳效應(yīng)亦不同，這些發(fā)現(xiàn)有助于對遺傳性dRTA基因型和臨床表型的深入研究，并有望在基因、細(xì)胞水平提高對遺傳性dRTA的診斷及治療水平，使遺傳性dRTA患者得到更大的臨床獲益。