常染色体隐性遗传性多囊肾病(ARPK D)基因缺陷的研究进展江 雨 综述 周裕林 审校 (厦门市妇幼保健院分子诊断实验室,厦门 361003)摘 要:常染色体隐性遗传性多囊肾病(aut os omal recessive polycystic kidney disease,ARP DK)属于单基因遗传病,发病率在1/40000-1/20000,临床表现为肾脏集合系统囊样扩张并伴有不同程度的胆囊发育不全、胆管扩张以及肝门静脉周围纤维化。
由于临床上其相对发病率低、携带者多数早年夭折而不容易被诊断。
但近些年来,随着分子生物学技术在产前临床诊断中应用水平的不断提升,隐性遗传疾病ARPK D的基因结构也逐渐清明确。
本文就近年来ARPK D的最新研究进展做一综述。
关键词:多囊肾;ARPK D;基因缺陷中图分类号:R59612 文献标识码:A 文章编号:1006-9534(2007)02-0114-02 多囊肾病(p l oycystic kidney disease,PK D)是一组常见的单基因遗传病,根据遗传方式不同,PK D可分为常染色体显性遗传性多囊肾病(aut os omal dom inant polycystic kidney dis2 ease,ADP DK)和常染色体隐性遗传性多囊肾病(aut os omal recessive polycystic kidney disease,ARP DK)。
ADPK D多在成年后发病,其发病率为1/1000～1/400;ARPK D多见于婴儿和儿童,发病率在1/40000～1/20000[1],多数早年夭折,很少存活至成年。
由于ADPK D相较于ARPK D发病率高且较易被诊断,因此,目前的研究多集中前者。
但近些年来,随着分子生物学技术在产前临床诊断应用水平的不断提升,隐性遗传疾病ARPK D的基因结构也逐渐清明确。
本文就近年来ARPK D的最新研究进展做一综述。
1.临床症状ARPK D的主要特点为肾脏集合系统囊样扩张并伴有不同程度的胆囊发育不全、胆管扩张以及肝门静脉周围纤维化。
与ADPK D不同,ARPK D预后较差,75%的患儿在产后数小时到数天内死亡。
滤过新生儿期的患者15年的生存率为50%～80%[1],常伴肝脏病变。
新生儿及围产期出现症状的以肾脏表现为主,婴儿期或儿童期出现症状的以肝脏表现为主,大孩及成人患者少见。
主要临床表现为腹部肿块、尿路感染、尿浓缩功能下降及酸化功能减退。
90%患儿有高血压,发育不良。
出现肾衰时,有贫血、肾性骨病等尿毒症表现。
肝脏表现为肝肿大、脾机能亢进、食管静脉曲张、破裂出血等门脉高压表现。
患儿常有羊水过少以及难产史。
严重患儿在出生时出现呼吸障碍。
2.PHKD1基因虽然1994年Zerres等[2]就已将ARPK D的致病基因PKHD1(Polycystic kidney and hepatic disease1)定位于6号常染色体。
但直到2002年PKHD1才由两个小组同时、独立地克隆成功[3,4]。
Onuchic等[3]使用经典的定点克隆方法,证实PK DH1位于6p21,长度约为470kb至少包含86个外显子,转录的mRNA因为不同的拼接而从8.5-13kb不等,最长的开放阅读框(ORF)由67个外显子组成,编码的蛋白(命名为polyductin)由4047个氨基酸残基组成,包括一个靠近C 端的跨膜区、I PT(I g-like,Plexin Transcri p ti on fact or)区和P BH1(Parallel Beta-Helix1)重复区。
有几种转录产物所编码的蛋白缺少跨膜区,它们可能是分泌蛋白。
Polyductin属于一类新的蛋白质,与肝细胞生长因子受体以及p lexin具有相似的结构,而后者是一个超家族,与细胞的粘附以及组织的增殖和导向有关。
W and等[4]利用比较基因组学的方法得到PKHD1克隆。
PCK小鼠是一种ARPK D的动物模型,具有和人类相似的疾病表现,包括肾脏集合系统囊样扩张和肝脏病变等,W and小组利用小鼠基因组作图的强大优势,将小鼠的致病基因定位至第9号染色体,缩小至较小的候选区域,进而鉴别出Pck 基因,利用Pck基因的相关资料,他们很快得到了人类的同源基因。
对PKHD1的分析表明,最长的开放阅读框长12 222bp,由67个外显子组成,对应的蛋白他们称之为fibr ocys2 tin,蛋白产物包括多个I PT区域,一个跨膜区,64个可能的糖基化位点以及两个与T M F M2和DKF7相似的结构。
3.ARPKD的发病机制PHK D1基因的产物Polyductin/fibr ocystin具有明显的组织表达特异性。
它在肾脏大量表达,在胰腺、肝脏和肺脏有少量表达。
进一步的原位杂交分析表明PKHD1在老鼠形成中的肾脏、成熟肾脏的集合管、以及肝内胆管均表达,其他在生成过程中表达Pkhd1的器官还有大血管、睾丸、交感神经节、胰腺和气管,其中一些组织或器官的表达产物可能是特殊的拼接产物。
Polyductin是全新的蛋白,尚无已知的蛋白与其总体结构类似。
Polyductin的I PT区与肝细胞生长因子受体以及p lexin具有相似的结构,提示它可能作为一种受体而起作用。
日前还缺乏直接针对polyductin功能的研究。
PKHD1具有一个同源基因PKHDL1,它所编码的蛋白包括一段细胞外的信号肽,一个跨膜区和一段短的细胞内的羧基端,它的细胞外区与Polyductin的细胞外区具有同源性,具有和polyductin 类似的14个TI G区和两个T MF M类似区,研究表明PKHDL1编码蛋白是一种受体,可以启动一系列细胞内的信号传导,它在T淋巴细胞高丰度表达,可能作为一种受体在细胞免疫中起作用[5]。
4.基因突变的检测目前,PKHD1基因的突变检测存在3个限制因素:基因(下转第117页)[12]KC Y oon,KY Ahn,JH Lee,et al.L i pid-mediated delivery of brain-s pecific angi ogenesis inhibit or1gene reduces corneal neovasculariza2 ti on in an in viv o rabbit model[J].Gene Therapy,2005,12:617-624.[13]Kaur B,B rat DJ,Devi NS,et al.Vascul ostatin,a pr oteolytic frag2ment of brain angi ogenesis inhibit or1,is an antiangi ogenic and antitu2 morigenic fact or[J].Oncogene,2005May19,24(22):3632-3642.[14]Koh JT,Kook H,Kee HJ,et al.Extracellular frag ment of brain-s pecific angi ogenesis inhibit or1supp resses endothelial cell p r olifera2 ti on by bl ocking al phavbeta5integrin[J].Exp Cell Res,2004Mar 10,294(1):172-84.[15]M Friedlander,PC B r ooks,RW Shaffer,et al.Definiti on of t w o an2gi ogenic pathways by distinct al phav integrins[J].Science,1995, 270:1500-1502.[16]PC B r ooks,AM Montgomery,M Rosenfeld,et al.I ntegrin al phavbeta3antagonists p r omotetumor regressi on by inducing apop t osis of angi ogenic bl ood vessels[J].Cell,1994,79:1157-1164.[17]BP Eliceiri,DA Cheresh.The r ole of av integrins during angi ogene2sis:insights int o potential mechanis m s of acti on and clinical devel op2 ment[J].J Clin I nvest,1999,103:1227$1230.[18]Shiratsuchi T,N ishi m ori H,I chise H,et al.Cl oning and character2izati on of BA I2and BA I3,novel genes homol ogous t o brain-s pecific angi ogenesis inhibit or1(BA I1)[J].Cyt ogenet Cell Genet,1997, 79(1-2):103-8.[19]Kee HJ,Ahn KY,Choi KC,et al.Exp ressi on of brain-s pecificangi ogenesis inhibit or3(BA I3)in nor mal brain and i m p licati ons forBA I3in ischem ia-induced brain angi ogenesis and malignant gli oma [J].FEBS Lett,2004Jul2,569(1-3):307-316.[20]Kee HJ,Koh JT,Ki m MY,et al.Exp ressi on of brain-s pecific an2gi ogenesis inhibit or2(BA I2)in nor mal and ische m ic brain:involve2 ment of BA I2in the ische m ia-induced brain angi ogenesis[J].J Cereb B l ood Fl ow Metab,2002Sep,22(9):1054-1067.[21]Na m DH,Park K,Suh Y L,et al.Exp ressi on of VEGF and brains pecific angi ogenesis inhibit or-1in gli oblast oma:p r ognostic signifi2 cance[J].Oncol Rep,2004Ap r,11(4):863-9.[22]Yoshida Y,O shika Y,Fukushi m a Y,et al.Exp ressi on of angi osta2tic fact ors in col orectal cancer[J].I nt J Oncol,1999Dec,15(6): 1221-5.[23]Fukushi m a Y,O shika Y,Tsuchida T,et al.B rain-s pecific an2gi ogenesis inhibit or1exp ressi on is inversely correlated with vasculari2 ty and distant metastasis of col orectal cancer[J].I nt J Oncol,1998 Nov,13(5):967-70.[24]王志华,康熙雄,张智清,等.肠癌细胞BA I1基因表达的检测及其抗肿瘤作用[J].世界华人消化杂志,2003,6:834-836. [25]Hatanaka H,O shika Y,Abe Y,et al.Vascularizati on is decreasedin pul m onary adenocarcinoma exp ressing brain-s pecific angi ogenesis inhibit or1(BA I1)[J].I nt J MolMed,2000Feb,5(2):181-3.[26]Lee JH,Koh JT,Shin BA,et parative study of angi ostaticand anti-invasive gene exp ressi ons as p r ognostic fact ors in gastric cancer[J].I nt J Oncol,2001Feb,18(2):355-61.收稿日期:2006-07-03 (上接第114页)很大、存在很多的突变杂合子以及存在不同的转录本。