Gitelman綜合征診斷的研究進展

許益寧，閆朝麗

(1.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，呼和浩特 010050； 2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，呼和浩特 010050)

Gitelman綜合征(Gitelman syndrome，GS)又稱家族性低鉀低鎂血癥，是一種常染色體隱性遺傳病，由位于染色體16q13的溶質(zhì)載體家族12成員3(solute carrier family 12 member 3，SLC12A3)基因突變引起。該基因編碼噻嗪類利尿劑敏感的離子通道蛋白——鈉氯協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白(Na-Cl cotransporter，NCC)。NCC是參與腎臟重吸收功能的重要蛋白，SLC12A3基因突變導(dǎo)致NCC的合成、加工、轉(zhuǎn)運及降解出現(xiàn)異常，引起腎臟鈉離子、鉀離子排泄增多。有研究報道，亞洲GS的患病率高于歐洲，為1/40 000～1/4 000[1]，主要在青少年及成年人中發(fā)病，也有少數(shù)兒童期發(fā)病的報道，最早可見于新生兒期[2]。GS臨床可表現(xiàn)出由低血鉀、低氯性堿中毒、低血鎂、低尿鈣及腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)異常激活所致的相應(yīng)癥狀以及血壓正常或偏低。GS與甲狀腺疾病及糖尿病之間存在一定的聯(lián)系，且與Batter綜合征的臨床癥狀多有重疊，進一步增加了GS的診斷難度[3-6]。現(xiàn)就GS診斷的研究進展予以綜述。

1 GS臨床表型

近年來隨著基因技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外有關(guān)GS的報道逐漸增多。國外較大宗的報道來自歐洲腎臟病協(xié)作組，包含448例GS患者[7]，國內(nèi)較大數(shù)量的報道分別出自青島大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院(67例)[8]、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院(64例)[9]及上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院(47例)[10]。雖然GS的發(fā)病年齡主要集中在青少年及成年人群，但發(fā)病年齡越小臨床表型可能越嚴(yán)重[11]。如果未得到及時診治可導(dǎo)致患兒生長發(fā)育遲緩、骨骼畸形和心律失常等嚴(yán)重并發(fā)癥甚至危及生命[11]。對于基因型相同但性別不同的GS患者，男性較女性發(fā)病更早、血鉀更低、尿電解質(zhì)排泄分?jǐn)?shù)更高[8]。

臨床中GS患者常因低血鉀、口渴、嗜鹽、肌無力、手足抽搐、橫紋肌溶解、癱瘓、低血壓、心悸或疲勞等非特異性表現(xiàn)而就醫(yī)。患兒更喜食咸食而非甜食，可有生長發(fā)育遲緩及青春期延遲的表現(xiàn)。生長激素/胰島素樣生長因子Ⅰ軸的改變與內(nèi)環(huán)境離子紊亂的共同作用導(dǎo)致患兒出現(xiàn)生長遲緩、青春期延遲、身材矮小等發(fā)育問題。成年后發(fā)病的患者可能會出現(xiàn)軟骨鈣質(zhì)沉著癥及關(guān)節(jié)痛，或出現(xiàn)葡萄糖耐量異常或胰島素抵抗[1]。鎂離子是組織非特異性堿性磷酸酶的重要激活劑，可以增加焦磷酸鈣晶體的溶解度，將焦磷酸鈣水解成無機磷，因而低鎂血癥可促進關(guān)節(jié)和鞏膜焦磷酸鈣晶體的形成，導(dǎo)致軟骨鈣質(zhì)沉著。此外，GS患者的骨密度值較高，其原因可能為腎臟對鈣的重吸收增加導(dǎo)致骨鈣沉積。鉀離子和鎂離子的缺乏會延長心肌細胞動作電位的持續(xù)時間，并增加室性心律失常的發(fā)生率，大約50%的GS患者心電圖顯示QT間期存在輕至中度延長[12]。一些患者在晚年可能出現(xiàn)高血壓，考慮為慢性高腎素血癥和長期容量不足導(dǎo)致腎小球旁器增生的繼發(fā)性癥狀。有研究表明，GS基因攜帶者可發(fā)生低血壓，但部分?jǐn)y帶者可能受其他因素所致高血壓的影響而無低血壓表現(xiàn)；遠曲小管重吸收氯化鈉障礙和集合管氯化鈉濃度增加導(dǎo)致多尿、夜尿增多[13]。

2 GS的實驗室檢查

2.1GS生化特征 2017年《Gitelman綜合征診治專家共識》[14]建議同一患者同時采集尿液和血液標(biāo)本，對于補充電解質(zhì)且電解質(zhì)水平接近正常的患者停藥48 h后進行檢測，以免對檢查結(jié)果產(chǎn)生影響。GS的生化特征主要包括[12]：①在未使用排鉀藥物的情況下，血清鉀<3.5 mmol/L，伴有腎性失鉀(隨機尿，尿鉀/尿肌酐比值>2.0)。尿鉀增多可能與以下情況有關(guān)：早期遠端小管氯化鈉重吸收障礙，鈉水重吸收減少，小管腔內(nèi)負(fù)電荷增加，鉀通道開放增多，膜兩側(cè)鉀離子跨膜梯度增大，鉀離子排泄增加；醛固酮水平升高，激活腎外髓質(zhì)鉀通道促進鉀離子排泄；此外，低鎂血癥也與尿鉀增多有關(guān)。②當(dāng)小管上皮細胞中的鉀離子分泌到細胞外，小管上皮細胞內(nèi)負(fù)電荷增大，氫離子開始進入細胞內(nèi)，腎小管上皮細胞內(nèi)出現(xiàn)酸中毒，近端小管及遠端小管分泌更多氫離子，碳酸氫鹽重吸收增多，出現(xiàn)代謝性堿中毒。③血清鎂<0.7 mmol/L，伴腎性失鎂(鎂排泄分?jǐn)?shù)>4%)，這可能與負(fù)責(zé)鎂主動轉(zhuǎn)運的瞬時受體電位陽離子通道亞家族M成員6的下調(diào)有關(guān)。④成人可出現(xiàn)低鈣尿(隨機尿，尿鈣/尿肌酐比值<0.2)。⑤活性或血漿腎素水平升高。⑥氯離子排泄分?jǐn)?shù)>0.5%。如患者出現(xiàn)低鉀血癥、低鎂血癥，且不能用嘔吐、腹瀉、口服利尿劑等常見原因解釋，可進一步完善上述化驗檢查，進行GS實驗室診斷。

2.2GS與氯離子清除試驗 氯離子清除試驗包括氫氯噻嗪試驗和呋塞米試驗。氫氯噻嗪、呋塞米是臨床常用的利尿劑和降壓藥，其作用位點分別為腎臟的NCC和鈉鉀氯協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白2，通過抑制NCC及鈉鉀氯協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白2的功能，減少鈉離子、氯離子的重吸收。在疑似GS的患者中，氫氯噻嗪試驗不僅可以評價NCC是否存在功能缺陷，還能反映其損傷程度，并與臨床表現(xiàn)嚴(yán)重程度相關(guān)。在氫氯噻嗪基礎(chǔ)上進一步完善呋塞米試驗，能進一步提高診斷GS的敏感性及特異性，可鑒別絕大多數(shù)的GS和Batter綜合征患者。

國外對氯離子清除試驗的研究始于1997年，Colussi等[15]發(fā)現(xiàn)經(jīng)臨床診斷的GS患者中有6例對氫氯噻嗪試驗反應(yīng)不明顯，11例對呋塞米試驗有反應(yīng)；在進行基因檢測確診的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)現(xiàn)92.7%的GS患者對氫氯噻氫試驗無明顯反應(yīng)，而Batter綜合征、假性Batter綜合征有明顯反應(yīng)。Jiang等[16]在國內(nèi)首次建立簡化的氫氯噻嗪試驗方法，并確定了性別、年齡相匹配的中國人群的正常值。2018年該團隊又首次明確了在中國疑似GS的患者中以基因檢測為金標(biāo)準(zhǔn)，氫氯噻嗪試驗診斷的靈敏度、特異度均高于95%，具有較高的診斷價值[17]。GS患者對氫氯噻嗪試驗無明顯反應(yīng)，對呋塞米試驗有反應(yīng)；Batter綜合征患者對氫氯噻嗪試驗有反應(yīng)(高于正常對照值)，對呋塞米試驗無反應(yīng)(低于正常對照值)。氫氯噻嗪試驗正常對照值參考Jiang等[16]設(shè)立的正常對照值：鈉離子凈排泄率(3.23±0.77)%、氯離子凈排泄率(4.46±1.04)%、鉀離子凈排泄率(8.45±4.06)%。呋塞米試驗正常對照參考Colussi等[18]2007年設(shè)立的正常對照值：鈉離子凈排泄率(17.8±7.3)%、氯離子凈排泄率(24.5±8.9)%、鉀離子凈排泄率(39.1±17.8)%。氫氯噻嗪試驗簡便易行且成本低，適用于各級醫(yī)院。但氯離子清除試驗有引起患者電解質(zhì)紊亂的風(fēng)險，尤其是低鉀血癥，操作步驟復(fù)雜，因此可以選擇臨床表現(xiàn)及實驗室檢查結(jié)果高度疑似GS的患者進行氫氯噻嗪試驗，高度疑似Batter綜合征的患者進行呋塞米試驗。

3 GS與基因檢測

臨床中盡早對疑似患者進行基因檢測，有助于疾病早期診斷，及時控制癥狀，進而改善患者生存質(zhì)量，同時可對同一家系中其他成員進行篩查。Thomas等[19]對GS等腎臟遺傳病患者進行集中隨訪及整理，明確了1例GS患者的基因型，并對其家屬進行了遺傳咨詢，指導(dǎo)患者后續(xù)臨床治療。

3.1SLC12A3基因與GS SLC12A3基因存在于染色體16q13區(qū)域，編碼噻嗪類利尿劑敏感的離子通道蛋白NCC，見圖1。該基因發(fā)生突變后NCC合成、加工、轉(zhuǎn)運及降解等環(huán)節(jié)及腎臟的重吸收功能均受影響，導(dǎo)致相應(yīng)癥狀出現(xiàn)。當(dāng)前人類基因突變數(shù)據(jù)庫(http://www.hgmd.org)中已收錄的400余種突變位點大多為錯義突變，錯義突變中接近半數(shù)為復(fù)合雜合突變，純合突變占18%[20]。SLC12A3基因突變位點的多少與GS患者臨床表現(xiàn)之間并無特殊關(guān)聯(lián)。有研究顯示，不同地區(qū)GS患者SLC12A3基因突變的主要突變位點存在差異，歐洲人以IVS9+1G>T多見[21]，日本人則以c.2573T>A(p.Leu858His)、c.1924C>T(p.Arg642Cys)多見，且攜帶上述突變的日本GS患者血清鎂水平顯著升高[22]；而PT60M、P．D486N、P．R913Q、c．965-1、c.977 delGCGGACATTTTTGinsACCGAAAATTTT以及c.2877 2878delAG則是中國人群中最常見的突變位點，其中攜帶PT60M和D486N的GS患者比例分別為14.1%和8.4%[8]。亞洲GS患者的SLC12A3基因突變多分布于整個基因，而歐美GS患者的SLC12A3基因突變位點多分布于基因編碼的跨膜區(qū)和胞內(nèi)段部分。結(jié)合上述研究結(jié)果，SLC13A3基因突變的差異與種族分布呈現(xiàn)一定相關(guān)性。

注：SLC12A3為溶質(zhì)載體家族12成員3，NCC為鈉氯協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白，CLC-Kb為電壓門控氯離子通道圖1 SLC12A3基因編碼腎臟NCC

一項包含137例GS患者的SLC12A3基因分析的研究顯示，錯義突變占72%以上，其中最常見的突變位點為Thr60Met。研究中有102例患者包含2個突變基因，31例患者包含1個突變基因，僅4例患者未明確突變基因[23]。對于檢測顯示僅有單雜合突變的患者，另一個基因突變位點未找到的原因可能包括：①突變可能位于5′非翻譯區(qū)、3′非翻譯區(qū)或內(nèi)含子深部，外顯子測序法不能測出；②SLC12A3包含1個或多個外顯子重排，單個外顯子測序難以確定；③突變位點并不位于SLC12A3基因[22]。因此，研究建議為了提高診斷率，可使用多重連接探針擴增技術(shù)對僅攜帶單個突變等位基因的人群進行細致全貌的基因組重排篩查。隨著下一代測序技術(shù)(next-generation sequencing，NGS)的出現(xiàn)，全外顯子組以及全基因組測序的使用越來越頻繁，尋找突變位點有了新的突破[23-25]。

3.2CLCNKB(chloride channel CLC-Kb)基因與GS

氯離子通道由CLCNKA(chloride channel CLC-Ka)或CLCNKB(位于染色體1p36區(qū))基因編碼，包含CLC-Ka和CLC-Kb兩個亞型。CLC-Kb與Na+，K+-ATP酶共同促進NCC對鈉離子、氯離子的重吸收(圖2)，CLCNKB基因突變可導(dǎo)致腎小管重吸收功能減弱。遠曲小管上無CLC-Ka分布，但髓袢升支粗段上的CLC-Ka可對功能喪失的CLC-Kb發(fā)揮代償作用，代償作用越完整，癥狀越輕。

注：SLC12A3為溶質(zhì)載體家族12成員3，NCC為鈉氯協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白，CLC-kb為電壓門控氯離子通道圖2 CLCNKB基因編碼CLC-kb

部分癥狀表現(xiàn)典型的GS患者基因檢測時未發(fā)現(xiàn)SLC12A3基因突變，但存在CLCNKB基因突變，也有患者同時存在SLC12A3及CLCNKB基因突變。Jeck等[26]在3例GS患者的基因檢測中發(fā)現(xiàn)了CLCNKB突變。一項包含448例GS患者的研究顯示，CLCNKB突變患者約占全部患者的3%[6]。Lee等[27]在34例GS患者的基因檢測中發(fā)現(xiàn)SLC12A3突變29例，CLCNKB突變3例，且SLC12A3突變患者低血鎂及低尿鈣程度較CLCNKB突變患者更重。Kong等[28]報道1例8歲10個月的GS患者基因檢測結(jié)果，既出現(xiàn)SLC12A(3p.N359K)突變也出現(xiàn)CLCNKB(p.L94I)突變，推測是兩種突變共同導(dǎo)致最終的表型，但需要更多的證據(jù)證實CLCNKB p.L94I的致病性。Li等[29]報道3例GS患者，第1例為SCL12A3復(fù)合雜合突變，突變中一個源于父親p.T60M，另一個源于母親p.L858H；第2例為SCL12A3純合突變，突變均來自雙親的p.N359K；第3例為SCL12A3和CLCNKB雜合突變，兩個突變均來自母親，包括SCL12A3中的P.T60M突變和CLCNKB基因中的P.W391R突變。綜上所述，CLCNKB基因突變在GS中確實存在，但具體致病機制尚不明確，需要進一步研究探索其潛在的致病機制。

4 GS與NGS

NGS可以一次性檢測數(shù)百至數(shù)千種基因變異。NGS按照覆蓋測序范圍大小可以分為靶向目標(biāo)基因測序、全外顯子組測序、全基因測序。它以成本低、通量高、速度快的優(yōu)點在遺傳領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。NGS的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)測序技術(shù)的不足，使針對GS患者突變基因及基因致病性的研究得以廣泛而深入地開展。

Ashton等[30]應(yīng)用NGS對384例臨床疑似腎臟遺傳病患者及其16名家系成員進行了基因檢測，并對突變基因進行致病性分析。其中Bartter/GS患者174例，遠端腎小管性酸中毒76例，并在27個基因中共鑒定出269個不同的突變，可能致病性突變95個，致病性突變136個，未描述突變100個。此外，基因檢測修正了16例患者的臨床診斷。Hureaux等[31]對1 033例臨床疑似腎小管病變的患者進行了NGS檢測，結(jié)果顯示，臨床考慮診斷為GS的272例患者中有117例檢測到GS相關(guān)基因突變，并有42例患者通過NGS排除診斷。雖然NGS為GS診斷提供了便利，但也面臨諸多挑戰(zhàn)：①NGS對基因變異的解釋，尤其是意義未知的突變，需要更大的基因庫配合，有風(fēng)險評估不準(zhǔn)確的缺點；②雖然NGS存在諸多優(yōu)點，但并不適合所有疾病，也不能完全替代所有基因檢測方式，需要與多種檢測技術(shù)聯(lián)用，才能發(fā)揮更大的診斷價值。

5 小 結(jié)

GS的臨床診斷首先依靠臨床表現(xiàn)、實驗室檢查結(jié)果和家族遺傳病史。臨床表現(xiàn)需要與其余腎小管疾病進行鑒別，實驗室檢查結(jié)果會受到患者飲食及服用藥物的干擾。當(dāng)臨床高度懷疑患者為GS時，醫(yī)師可在保證患者安全性的前提下進行氯離子清除試驗。同時在條件充分時可進行基因檢測，基因檢測可以進一步明確GS突變基因及其致病性、完善表型-基因型的對應(yīng)關(guān)系、指導(dǎo)治療并提供遺傳咨詢。上述臨床診斷、實驗室診斷及基因診斷的結(jié)合可以使GS診斷更及時、準(zhǔn)確。但在氯離子清除試驗的安全性、突變基因的致病性、表型-基因型對應(yīng)關(guān)系及基因庫的完善等方面還需要深入研究，以使更多GS患者受益。