劉竹楓，張碧麗

腎性尿崩癥（nephrogenic diabetes insipidus，NDI）分為先天性和獲得性兩大類。先天性腎性尿崩癥（congenital nephrogenic diabetes insipidus，CNDI）是一組遺傳異質(zhì)性單基因疾病，較少見，約占所有腎性尿崩癥的10%，其發(fā)病機制主要是由于垂體后葉分泌的抗利尿激素（antidiuretic hormone，ADH，又稱精氨酸加壓素，arginine vasopressin，AVP）的受體或受體后信號轉導途徑缺陷，導致腎遠端小管及集合管對AVP 反應不敏感或無反應［1］。約90%CNDI 為抗利尿激素受體2（arginine vasopressin receptor 2，AVPR2）基因突變所致，該基因為X 連鎖隱性遺傳，其余10%由水通道蛋白2（Aquaporin 2，AQP2）基因突變所致，為常染色體顯性或隱性遺傳［2］。近年來，CNDI基因突變的遺傳及分子機制成為該領域研究的熱點，也為該病的基因及分子水平上的診斷和治療提供了依據(jù)和可能性。本文對CNDI的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 流行病學

CNDI 發(fā)病率很低，國內(nèi)尚鮮見流行病學資料，國外報道AVPR2基因突變所致X 連鎖CNDI，大約250 000 例男性中有1 例發(fā)病，在日本大約有400 例患X 連鎖CNDI［3］。加拿大的一項研究顯示，在魁北克出生男嬰的X 連鎖CNDI 發(fā)病率約為8.8/100 萬，約50%AVPR2基因突變患者家系中可發(fā)現(xiàn)女性攜帶者，而另一半患者為新發(fā)突變［4］。AQP2基因突變所致CNDI的發(fā)病率比AVPR2低10%～20%，而在近親婚配的家系發(fā)病率明顯增加［1］。

2 發(fā)病機制

2.1 AVP 在腎臟的抗利尿機制 AVP 是調(diào)節(jié)機體水平衡的重要激素。生理狀態(tài)下，當機體缺水后血容量下降，血漿滲透壓升高，位于下丘腦的垂體后葉素分泌AVP 增多，通過血液循環(huán)到達腎臟，AVP 與位于腎集合管基底膜外側的主細胞上的AVPR2受體結合，激活G 蛋白耦聯(lián)受體（G protein-coupled receptor，GPCR）轉導途徑及下游的腺苷酸環(huán)化酶（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）產(chǎn)生級聯(lián)效應，增加了細胞內(nèi)cAMP的濃度從而激活蛋白激酶A（protein kinase A，PKA），使細胞內(nèi)貯存囊泡池中的AQP2磷酸化，易位到主細胞膜頂膜，發(fā)揮水的重吸收作用，實現(xiàn)尿液濃縮［1］。水分被足夠重吸收后，AQP2重新進入細胞內(nèi)，水重吸收減少。正常的情況下，AVPR2基因及AQP2基因位點產(chǎn)生突變造成遠端腎單位對AVP 的抗利尿作用不敏感或無反應，導致尿液濃縮功能障礙發(fā)生CNDI。

2.2AVPR2基因突變致X 連鎖CNDI 的發(fā)病機制AVPR2基因位于染色體Xq28，由3 個內(nèi)含子和2個外顯子組成，是典型的7次跨膜螺旋GPCR，編碼一個含有371個氨基酸的蛋白。AVPR2基因突變導致X 連鎖CNDI，臨床上男性患者常見，而雜合子女性患者由于X染色體的失活偏倚出現(xiàn)不同的臨床表型，臨床表現(xiàn)多樣，多飲、多尿的程度可有明顯不同［5］。

AVPR2基因突變導致的X 連鎖CNDI 的位點在逐漸增加，目前共發(fā)現(xiàn)280 多種AVPR2基因突變［5］，中國已發(fā)現(xiàn)32 個AVPR2突變，以錯義突變?yōu)橹?，?9個，和國外文獻報道相近［6］。

根據(jù)基因序列分析及亞細胞分類將AVPR2基因突變分為5 類：第1 類突變干擾了正確的轉錄、mRNA加工與翻譯，產(chǎn)生了截短蛋白質(zhì)，這些蛋白通常被迅速降解；第2類突變最為常見，AVPR2基因的錯義突變或插入、缺失產(chǎn)生了全長蛋白，使蛋白錯誤折疊，雖然保持了內(nèi)在的功能，但由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的質(zhì)控機制與蛋白酶體降解的靶向性，使錯誤折疊蛋白被滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，不能在細胞膜表面正常表達；第3類突變導致了血漿中膜表達受體與Gs 蛋白結合能力的下降，從而導致磷酸化途徑激活減弱，影響了與Gs 蛋白的耦聯(lián)；第4 類突變導致了對AVP 親和力減低，突變雖然沒有影響AVPR2在細胞膜上的正常表達，但是與AVP結合能力下降；第5類突變被誤傳到不同亞細胞器中，突變基因可能編碼合成正常的受體蛋白，但在細胞內(nèi)錯誤定位，不能在細胞膜上正常表達［7-8］。此外，AVPR2突變也會發(fā)生“功能增益”，這些突變受體過度增加了對AVP 的親和力，導致腎源性的抗利尿激素分泌紊亂［9］。

2.3AQP2基因突變致常染色體顯性/隱性遺傳CNDI的發(fā)病機制AQP2基因定位于染色體12q13，由4個外顯子和3個內(nèi)含子組成，該基因編碼一個含有271個氨基酸的蛋白質(zhì)。由6個跨膜結構域、5個環(huán)和細胞內(nèi)的N 端和C 端連接而成。絲氨酸256（Ser256）磷酸化對于依賴CAMP 調(diào)節(jié)的AQP2胞吐作用非常重要，體內(nèi)和體外實驗均證實了S256 和S269 在AQP2膜表達的重要作用［10］。僅有約10%CNDI表現(xiàn)為AQP2突變導致的常染色體遺傳。

目前已發(fā)現(xiàn)65個AQP2基因突變［11］，中國發(fā)現(xiàn)6種AQP2突變［6］，均以常染色體隱性遺傳為主。多表現(xiàn)為純合突變或復合雜合突變，大部分的錯義突變影響了AQP2 蛋白跨膜區(qū)的氨基酸，導致蛋白錯誤折疊，使AQP2蓄積在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)。動物實驗證實，有一些突變蛋白憑借過度表達、強制運輸或易位表達到細胞膜表面，發(fā)揮較弱的水重吸收作用，證實了AQP2的構象僅發(fā)生了微小變化，說明AQP2亞細胞異常定位導致CNDI 而非功能缺失［12］。由于大多數(shù)突變體仍然保持水通道功能，尋找協(xié)助突變體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃離的藥物成為研究的方向和熱點。

少數(shù)的突變?yōu)槌Ｈ旧w顯性遺傳，是由于突變影響了蛋白質(zhì)的羧基端，即C 端，該部位包含有AQP2轉運和存儲的調(diào)控序列，是AQP2磷酸化和向頂端運輸?shù)年P鍵區(qū)域，導致突變體被滯留在高爾基體中，或誤入溶酶體、基底膜，喪失了AQP2水通道作用［13］。

2.4 未知基因 日本一項研究顯示，62 例符合CNDI 臨床表型的患者中有7 例未發(fā)現(xiàn)明確的致病基因，提示除了AQP2和AVPR2外可能有其他未知的基因參與［14］。

3 臨床表現(xiàn)

3.1 主要臨床表現(xiàn)及并發(fā)癥 CNDI 臨床以腎臟排出大量低滲尿液及繼發(fā)性多飲為特點［15］。尿液濃縮障礙在出生后即可出現(xiàn)，在生后1周癥狀逐漸明顯，出現(xiàn)易激惹、嘔吐、便秘、發(fā)熱、喂養(yǎng)困難、生長障礙等非特異癥狀，嚴重的成人患者每日可排出15～20 L的低滲尿。泌尿道擴張是CNDI常見并發(fā)癥，持續(xù)的多尿可并發(fā)巨形膀胱、神經(jīng)源性膀胱、輸尿管積水、腎積水等合并癥［5，16］。智力減退是CNDI 嚴重的并發(fā)癥，長期反復脫水與高血鈉可能造成持久的腦細胞器質(zhì)性損害，使患者出現(xiàn)精神異常與發(fā)育障礙等［17-18］。如果早期診斷及治療，智力減退可極少發(fā)生，但是由于持續(xù)多飲和頻繁排尿，CNDI 患兒的心理健康會受到嚴重影響。

3.2 不完全型CNDI 由于CNDI 患者病變部位在AVP受體和受體后部位，故大多數(shù)X連鎖CNDI患者在禁水加壓素試驗（large doses of AVP or desmopressin，DDAVP）后，尿量及尿滲透壓均不發(fā)生明顯變化。然而，少數(shù)CNDI患者在禁水試驗或外源性注射AVP后，尿液濃縮能力明顯增加［19］。這種殘存的尿濃縮能力可能是為了防止嚴重高滲脫水的發(fā)生，嚴重缺陷患者易感。迄今，所有已證實為AVPR2基因錯義突變患者中，僅有17 例不完全型X-CNDI表型［19-20］。在大多數(shù)AQP2突變引起常染色體顯性遺傳的CNDI，因AQP2突變尚存對AVP 反應的能力，從而導致不嚴重的濃縮缺陷。除了基因缺陷外，老齡化也是不完全型CNDI 的原因，可能由于AQP2和尿素轉運體的下調(diào)導致最大尿濃縮能力降低［21-22］。

4 診斷

4.1 臨床診斷 CNDI 患者主要表現(xiàn)為高鈉脫水和低比重尿，禁水試驗可初步判定患者是否是尿崩癥，DDAVP 試驗可以幫助臨床醫(yī)生區(qū)分神經(jīng)性尿崩和腎性尿崩，即給予外源性AVP 或去氨加壓素后，尿滲透壓變化不明顯或升高不超過50%，診斷NDI［23］。CNDI在NDI中僅占約10%，應慎重排除繼發(fā)性NDI。

4.2 基因診斷 因CNDI 很少見并有顯著異質(zhì)性，同時存在下列原因使臨床診斷造成困難。（1）臨床上存在一些不完全型CNDI，僅靠DDAVP 試驗不能很好地區(qū)分。（2）因失活偏倚導致臨床癥狀輕微甚至無癥狀的X 連鎖CNDI 的雜合子女性患者。（3）沒有明確家族史的散發(fā)病例。（4）AVPR2及AQP2基因突變致CNDI 臨床表型可無差別。這時基因診斷顯得尤為重要，通過檢測AVPR2和AQP2不僅可以早期明確診斷，使患者得到及時治療，防止出現(xiàn)智力障礙、發(fā)育落后等嚴重并發(fā)癥，并為家族性病例提供遺傳學幫助及為突變基因攜帶的成年女性提供產(chǎn)前篩查。

5 治療現(xiàn)狀及潛在的治療策略

5.1 治療現(xiàn)狀 目前的主要治療目的是限制尿量而非針對病因治療。主要方法是補液同時聯(lián)合低鹽、低蛋白飲食防止脫水。藥物治療常用利尿劑和非甾體抗炎藥。單一用藥效果不佳，目前不作為首選［17］。

5.1.1 噻嗪類利尿劑 氫氯噻嗪通過抑制遠曲小管對Na+的重吸收，使尿量減少。近期研究發(fā)現(xiàn)，氫氯噻嗪可減少鋰誘導NDI 小鼠近端小管對Na+的重吸收，減少尿量，同時促進AQP2在小鼠集合管上皮細胞的表達［24］。氫氯噻嗪3 mg/（kg·d）聯(lián)合嚴格的限鈉飲食可減少40%的尿量［25］。氫氯噻嗪［2～4 mg/（kg·24 h）］聯(lián)合阿米洛利［0.3 mg/（kg·24 h）］，能使患者尿量降低50%，耐受性較好，減少低鉀血癥的發(fā)生，是目前推薦的臨床一線用藥［26］。氫氯噻嗪聯(lián)合吲哚美辛也可以達到相似的效果，但應注意胃腸道等不良反應的發(fā)生［27］。

5.1.2 非甾體抗炎藥 非甾體抗炎藥可能通過抑制水通道蛋白從細胞膜表面脫離，發(fā)揮抗利尿作用［26］。Dayal等［28］進行了3年的觀察，對2例CDNI患兒給予口服吲哚美辛治療，0.75～1.2 mg/（kg·d），每日3次，患兒脫水癥狀及生長發(fā)育明顯改善，1例患兒2年后停藥，治療并隨訪6.5年，患兒耐受良好，無不良反應發(fā)生。對于不能耐受吲哚美辛的患兒，可考慮使用選擇抑制環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX2）抑制劑。對于脫水的患兒，兩者在應用時有潛在的致急性腎功能衰竭的風險［2］，故不宜長期單一應用COX2抑制劑治療。

5.2 CNDI 的潛在治療策略 對于NDI 的治療研究目前主要集中于3 方面：（1）修復錯誤折疊蛋白，使其恢復正常的蛋白結構并從滯留的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脫離，進而正確定位到細胞膜表面［7］。（2）直接作用于滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中錯誤折疊的受體蛋白發(fā)揮作用［7］。（3）不通過AVPR2介導，直接激活AQP2［3］。

5.2.1 化學伴侶 研究表明，化學伴侶如甘油、二甲基亞砜可以使錯誤折疊蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脫離，恢復正常的膜表達［29］。但是，少數(shù)基因突變沒有導致完全喪失功能，其他的分子也可以重建正確的折疊蛋白，而有一些基因突變因缺失、插入、剪接、重排而導致功能喪失，這兩種情況在臨床治療選擇上難以區(qū)分［7］。另一個糾正突變基因的方向是對體細胞胚胎或進行胚胎基因組編輯，但倫理上存在巨大爭議［30］。

5.2.2 非肽類AVPR2拮抗劑——藥物伴侶 非肽類AVPR2拮抗劑具有細胞膜可滲透性，可以進入到細胞與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Ⅱ類突變受體結合，穩(wěn)定它們的構象，一旦內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)量控制機制被繞過，突變體AVPR2可以逃離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在高爾基體中實現(xiàn)成熟糖基化，在細胞膜表面表達［31］。AVPR2選擇性拮抗劑包括SR121463、VPA-985、OPC31260、OPC41061、SR49059和YM087［7，31］。大部分藥物伴侶具有內(nèi)在的拮抗活性，目前的研究均旨在發(fā)現(xiàn)這些功能，一項新的研究將驗證這些化合物在野生型AVPR2 蛋白表達的細胞內(nèi)是否起著激動劑或拮抗劑的作用，而不具有拮抗特性的可能是對治療產(chǎn)生干預的化合物［32］。藥物伴侶也存在一定局限性：（1）AVPR2 拮抗劑的作用取決于AVPR2 突變類型和突變位點［31］。（2）藥物伴侶對AVPR2 的親和力，拮抗劑與AVP 在與AVPR2 結合時存在競爭關系。（3）AVP 與AVPR2 的結合誘導了細胞間的相互作用，引起了受體細胞內(nèi)移，加速了降解［33］。

5.2.3 非肽類AVPR2 激動劑 非肽類AVPR2 激動劑是小分子物質(zhì)，其特征是具有相對高的疏水性，使它們能夠通過細胞膜，與經(jīng)典的肽激動劑相比更易被腸道吸收［31］。這些可滲透性激動劑能夠結合被困在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的AVPR2 突變體，也可通過cAMP 信號通路直接激活細胞內(nèi)AVPR2 突變體。激動劑OPC51803、VA999088和VA999089可激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中7 個AVPR2 突變體中的6 個，誘導AQP2 向頂膜移位，發(fā)揮抗利尿作用［34］。非肽類AVPR2 激動劑MCF14、MCF18、MCF57 有重新折疊效應，可促進AVPR2 突變基因L44P、A294P、R337 的修復和膜表達，增加cAMP信號轉導［35］?？傊?，非肽類AVPR2激動劑具有獨特的高選擇性優(yōu)勢［36］，不需要內(nèi)源性AVP對非肽類化合物的置換。在細胞內(nèi)直接激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被困受體及cAMP 信號轉導途徑激活突變體，而不增加蛋白酶體降解，不誘導受體蛋白的成熟。

5.2.4 非AVPR2 介導的信號通路 在過去的幾年中，一些研究試圖繞過AVPR2 信號缺陷恢復AQP2在頂膜的表達。目前的研究分為兩種，一是提高胞漿cAMP濃度，二是cAMP獨立通路的激活。

5.2.4.1 提高cAMP 濃度 （1）β3-腎上腺素受體（β 3-AR）：研究顯示β3-AR在大多數(shù)表達AVPR2的腎單位也有表達，包括髓袢升支粗段、皮質(zhì)和髓質(zhì)集合管。體外實驗顯示，β3-AR能選擇性刺激BRL37344激動劑，提高細胞內(nèi)cAMP 水平，促進AQP2 在集合管質(zhì)膜頂膜的蓄積［37］。（2）分泌素受體（secretin receptor，SCTR）：研究證實SCTR 在鼠的表達AQP2的集合管主細胞的基底膜上也有表達。分泌素可誘導細胞內(nèi)cAMP的濃度增高，從而促進AQP2的膜表達，提高尿液濃縮能力［38］。（3）降鈣素受體（calcitonin receptor，CTR）：研究證實同一腎單位段CTR和AVPR2受體的定位是相似的，CTR可能會產(chǎn)生類似AVP 的水重吸收效應，CTR 通過增加cAMP促進細胞內(nèi)的AQP2 轉運和在細胞頂膜的表達［39］。（4）前列腺素受體：前列腺素E2（PGE2）和類前列腺素E2受體（EP2）可通過不同途徑增加AQP2磷酸化和向頂膜的轉運作用［40］。前列腺素受體亞型4（the prostaglandin E receptor subtype 4，EP4）通過上調(diào)cAMP 信號通路使小鼠腎臟集合管細胞的AQP2 表達增加，使X連鎖CNDI大鼠尿滲透壓增加65%［41］。

5.2.4.2 cAMP 依賴性信號通路的激活 已有很多的治療策略旨在研究不通過AVPR2介導，直接激活cAMP信號通路，包括：環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）途徑的激活（如西地那非）、表皮生長因子受體（EGFR）抑制劑（厄洛替尼）、AMP活化蛋白激酶（AMPK）激活劑（二甲雙胍）、他汀類藥物、過氧化物酶體增殖物激活受體γ型（PPARγ）激動劑（羅格列酮）。

（1）選擇性PDE抑制劑（西地那非）：西地那非可增加cGMP 水平，促進AQP2 在細胞頂端膜的表達。Assadi等［42］應用西地那非治療1例X連鎖CNDI的男性患兒，與傳統(tǒng)治療相比可顯著減少尿量，增加尿滲透壓，他們還發(fā)現(xiàn)AQP2的尿排泄增加，提示cGMP還可以增加AQP2的表達。（2）EGFR抑制劑（厄洛替尼）：鋰誘導NDI大鼠實驗中，EGFR抑制劑厄洛替尼模擬AVP介導的AQP2磷酸化，增加了AQP2在腎集合管主細胞上的膜表達，使尿量明顯減少，尿滲透壓升高［43］。并且發(fā)現(xiàn)它不同于cAMP、cGMP和PKA激活途徑，未導致PKA 的磷酸化，推測存在一個未知的激酶在厄洛替尼作用下被激活，為CNDI的治療提供了新的方向。（3）AMPK 激活劑（二甲雙胍）：二甲雙胍是刺激AMPK催化亞基的口服降糖藥。研究發(fā)現(xiàn)，AMPK 在腎髓質(zhì)表達，能同時磷酸化AQP2和尿素轉運體，促進大鼠髓內(nèi)集合管細胞水的重吸收，推測AMPK 可能是一種新的代償性刺激途徑，二甲雙胍可作為治療X-NDI 的新方向［44］。（4）他汀類藥物：體外實驗表明洛伐他汀可以通過抑制AQP2內(nèi)吞作用，促進腎細胞頂膜AQP2 的蓄積［45］。在一組保留腎功能的高膽固醇血癥患者研究隊列中，辛伐他汀治療使尿AQP2 顯著增加，尿量減少，尿滲透壓增加。這個效應也在用他汀類藥物長期治療的患者中得以維持至少1 年［46］。（5）PPARγ 激動劑（羅格列酮）：一項研究表明，羅格列酮誘導了劑量依賴性的AQP2 向頂膜的易位，并不依賴于細胞內(nèi)cAMP 升高、PKA 激活和AQP2磷酸化，而是與鈣離子內(nèi)流有關［47］。但是羅格列酮有導致尿潴留、水腫、心力衰竭的傾向，是否能安全應用于臨床治療CNDI有待進一步研究。

綜上，隨著CNDI 分子生物學的發(fā)展，發(fā)病機制的闡明，產(chǎn)生了很多針對病因的新型治療手段，根據(jù)CNDI 的類型不同，治療的靶點和策略也有所不同，但應用于臨床的安全性和有效性尚需進一步評估。