终末期肾脏疾病遗传易感性研究进展
慢性肾脏病(CKD)已经成为一个重要的公共健康问题。西方和我国的数据均表明，成年人中，CKD患病率超过了10%。
由CKD所导致的终末期肾脏疾病(ESRD)患者也在逐年增长，同时CKD患者还容易出现各种并发症，造成严重的社会经济负担。
对于特定病因CKD患者的遗传背景已经有了大量的研究(如IgA 肾病、系统性红斑狼疮、高血压、糖尿病等)。目前越来越多的研究开始关注CKD进展到一定阶段，慢性化的共同通路，即CKD进展机制的研究。
既往研究证实遗传因素参与多种CKD的进展，对于ESRD的发生，遗传因素起重要作用。
肾小球滤过率(GFR)作为反应肾功能最重要的指标，其本身也受遗传因素的影响，而这些与GFR相关的遗传因素也可能影响ESRD的进展。
近年来，单个候选基因的研究及其荟萃分析，以及全基因组关联分析(GWAS)广泛应用于CKD、ESRD 患者，发现了多个与ESRD和估算肾小球滤过率(eGFR)相关的易感基因。
本文总结与ESRD发病及进展相关的易感基因，并探讨这些易感基因在预测ESRD的发生及疾病进展中的作用。
一、遗传因素对ESRD易感性的影响
1.候选基因关联研究(candidategene association study):
候选基因关联研究是以疾病的已知发病机制或者之前由连锁分析确定的疾病相关区间为基础进行特定基因的多态性研究的分析方法。
在基于候选基因关联分析中，与ESRD相关的候选基因研究主要集中在肾素-血管紧张素系统(RAS)相关基因(包括血管紧张素原基因、血管紧张素转化酶基因等)、免疫识别相关基因(包括HLA 及其受体等)细胞因子或炎症因子等。
(1)肾素-血管紧张素系统基因:既往较多研究证实血管紧张素转化酶的插入或缺失(ACEI/D)与ESRD发生相关。最近相关的荟萃分析也显示，ACE的D等位基因及DD基因型与糖尿病肾脏疾病所致的终末期尿毒症相关(OR值分别为:OR=1.32，OR=1.67)。
血管紧张素AGTM235T 基因多态性的荟萃分析显示，AGTM235T基因的T等位基因及TT基因型与高加索人群的ESRD发生相关。
(2)炎症及免疫相关的基因:Doxiadis等研究证实，HLA-A*02-B*05-DR*05是IgA 肾病进展至ESRD患者的易感单倍型，OR值高达2.99，而表达单倍型HLA-A*01-B*08-DR*03、HLA-A*03-B*07-DR*02、HLA-A*02-B*07-DR*02的患者发展为ESRD的过程较慢。
Prakash等以印度512 例ESRD患者和512名健康者为研究对象，采用PCRSSP方法检测杀伤性免疫球蛋白样受体(KILLER)以及HLA 相关基因。
研究显示，KIR2DS1-HLAC2，KIR2DS2-HLAC1，KIR3DS1-HLA-BW4和终末期尿毒症相关。与炎症相关的候选基因关联分析，Kim等以290例韩国非糖尿病肾脏疾病ESRD患者和289 名健康者为研究对象，研究白细胞介素17(IL-17)及其受体基因的13个SNP，结果发现IL-17Ers10137082*C、IL-17RArs4819554*A等位基因与非糖尿病肾脏疾病导致的终末期尿毒症有关。
Jimenez等以48个与免疫及炎症相关的SNP为候选基因，回顾性分析276例ESRD患者及288 例健康对照者，发现有4个SNP(IL-4Rrs1801275)，细胞趋化因子(CCL2rs4586)，信号转导和转录激活因子(STAT4rs301640)，一氧化氮合酶3基因(NOS3rs7830)与ESRD患者关联。
(3)a辅肌动蛋白4(ACTN4)基因:ACTN4，a辅肌动蛋白和足细胞病变是相关的基因，Bostrom等以96例非裔美国人非糖尿病肾脏疾病ESRD患者和96名健康者为研究对象，对ACTN4基因19个外显子进行直接测序，发现有1个SNP(rs10404257)与非糖尿病肾脏疾病ESRD患者相关联。
(4)尿调节蛋白(UMOD)基因:Reznichenko等以1142例ESRD患者和1184例对照者为研究对象，发现UMOD基因rs12917707(G/T)的T等位基因可以减少ESRD发生风险，是ESRD患者的保护基因。
2.全基因组关联研究(GWAS):
近年来，全基因组范围的扫描为ESRD遗传易感性研究带来了重大突破。GWAS是在一定人群中选择病例组和对照组，比较全基因组范围内所有SNP位点等位基因的频率在病例组与对照组之间的差异。
如果某个SNP位点的等位基因在病例组中出现的频率明显高于或低于对照组，则认为该位点与疾病间存在相关性。与以往的候选基因相关性研究不同，GWAS不需要在研究之前依据那些尚未充分阐明的生物学基础来假设某些特定的基因或位点与疾病相关联。
(1)家族性ESRD患者全基因组扫描的连锁分析:2005年以非洲裔美国人为研究对象，563例各种病因所致ESRD受累患者，采用多点非参数的连锁分析，研究显示:9q34.3，4p15.32，1q25.1与非洲裔美国人ESRD患者相关联。
(2)非肌性肌球蛋白重链9(nonmusclemyosinheavychain9，MYH9)基因:该基因位于染色体的22q位置，编码相对分子质量约为224000的非肌性肌球蛋白重链ⅡA(nonmusclemyosinheavychainⅡA，NMMHC2 ⅡA)。
Kao等在1372例ESRD患者(糖尿病ESRD患者703例，非糖尿病肾脏疾病ESRD患者669例)，806 例对照，利用GWAS研究发现，MYH9基因的变异与非洲裔美国人非糖尿病肾脏疾病所致的ESRD明显相关。
Nelson等为了缩小该基因位点与ESRD 相关性的范围并进一步研究其突变位点，对该基因79个位点进行密集绘图，对象为非裔美洲人，患局灶性节段性肾小球硬化(FSGS)，免疫缺陷病毒相关的肾脏疾病、高血压导致的终末期肾脏疾病(HIVAN)、健康对照共2496例。
研究证实该基因内含子13，14，15，长约5.6kb范围内rs5750250，rs2413396，rs5750248位点与上述肾病有明显相关性。上述研究发现MYH9基因与各种非糖尿病肾脏疾病所致的ESRD关联，Freedman等研究MYH9 基因与非裔美洲人2型糖尿病(Type2DiabetesMellitus，T2DM)-ESRD是否关联。
以227例T2DM不合并糖尿病肾脏疾病患者，751例T2DM-ESRD，925 名健康对照为研究对象。结果发现MYH9与T2DM-ESRD相关。分析T2DM-ESRD与T2DM 组，MYH9 基因的E1单倍型SNPsrs4821480，rs2032487，rs4821481与T2DM-ESRD相关。我国北京地区研究发现MYH9基因多态性与IgA肾病发病不相关，但与IgA肾病肾功能的进展显著相关。
(3)APOL1 基因:MYH9 基因与各种病因所致ESRD显著相关。Tzur等对MYH9 基因进行精密测序，结果并没有发现可以引起该基因功能改变的突变位点，因此再次对MYH9基因及其附近的1.55Mbp范围内，共7479SNPs位点，核苷酸的位置34000000~35550000(NCBI36)进行测序及关联分析，发现APOL1基因的最后1个外显子与MYH9基因比邻，位于MYH9基因的3'末端，与MYH9 基因高度连锁不平衡，该位点与ESRD有很强关联的信号。
最新的研究提示，Ciulio等在非洲人群(205例非洲家族性FSGS，180 例正常人为对照组)作为研究对象，发现APOL1的最后1个外显子与FSGS显著相关，最强的信号是2个位点组成的单体型rs73885319(S342G)和rs60910145(I384M)，命名为“G1”，其中G1单体型在FSGS的分布频率为52%，正常对照组占18%(P=1.07×10-23)。
进一步选用大样本资料，1030例高血压所致的ESRD者，1025名地域匹配的非裔黑种人，其研究结果同样显示，APOL1基因的rs73885319(S342G)和rs60910145(I384M)与ESRD 显著相关。
这种遗传易感性是正性选择的结果(非洲人群对布氏罗得西亚锥虫感染抵抗，但对FSGS易感)，但是欧裔和亚裔人群缺乏此基因多态性，且其具体参与肾脏病发病机制尚不清楚。
二、与eGFR相关的易感基因
近年来，广泛开展的GWAS研究发现了多个与eGFR相关的位点。Köttgen等应用GWAS关联分析在4名欧洲祖先人群进行研究，(发现阶段19877例个体，其中2388例CKD患者，验证阶段共21466例个体，1932例CKD 患者)。
研究发现UMOD与CKD的发生相关，UMOD、SHROOM3、GATM/SPATA5L1与eGFR水平相关，同时UMOD基因rs12917707(G/T)的T 等位基因会降低CKD的发生风险。
Köttgen等再次在高加索人群中同样采用GWAS研究发现阶段共67093例高加索人群，有23个SNP位点与患者eGFR水平相关，进一步在22982例样本中进行验证，发现有13个SNP位点与CKD相关，分别为(LASS2、GCKR、ALMS1、TFDP2、DAB2、SLC34A1、VEGFA、PRKAG2、PIP5K1B、ATXN2、DACH1、UBE2-Q2和SLC7A9)，有7个SNP与eGFR相关(CPS1、SLC22A2、TMEM60、WDR37、SLC6A13、WDR72、BCAS3)。
Chambers等同样对欧洲祖先九个群体进行GWAS研究，23812例人群中发现有5条染色体(2p12-p13、4q21、6q26、17q23、19q13)共109个SNP位点与这些个体的血肌酐水平相关。
在每个基因中选择P值最小，关联信号最强的SNP位点在16626例样本中进行验证，发现4个SNP位点与患者血肌酐水平显著相关(rs10206899、rs3127573、rs8068318、rs4805834)，其中rs10206899、rs4805834同时还与CKD发病相关。
而位于4q21染色体上的SHROOM3基因的rs9992101与rs1731921高度连锁不平衡，多态性与血肌酐水平显著相关(P=5.9×10-9)。
2011年，Boger等利用Köttgen的研究结果(16个与eGFR相关的SNP位点)，前瞻性研究其与CKD或ESRD的相关性。包括26308例欧洲祖先无CKD的个体，随访时间7.2年。
其结果显示，2122例新发CKD患者[eGFR<60ml·min-1·(1.73m2)-1]。在这16个位点中，有11个位点与CKD发生有关(UMOD、PRKAG2、ANXA9、DAB2、SHROOM3、DACH1、STC1、SLC34A1、ALMS1/NAT8、UBE2Q2 及GCKR)，有6 个位点(UMOD、PRKAG2、ANXA9、DAB2、DACH1、STC1)与eGFR 水平相关。
Cristian 等进行了GWAS研究的荟萃分析，5个欧洲独立样本人群的荟萃分析，结果有29个SNP位点与患者eGFR水平相关，对这29个SNP位点进行重复验证，发现COL22A1(位于8 号染色体)，SYT1(位于12 号染色体)和GABRR2与eGFR水平相关。
三、遗传学的研究结果与ESRD发病和进展的预测
对于某种特定的CKD患者(如IgA肾病)，Gharavi等对GWAS 研究结果在其他8个不同地区、种族人群进行验证，包括亚洲、欧洲以及非洲人群，并在12个不同种族人群85个地区共10755个人群进行荟萃分析得出7个SNP位点是预测IgA肾病疾病风险的最佳模型，分别为(rs6677604、rs9275224、rs2856717、rs9275596、rs9357155、rs1883414、rs2412971)。
在糖尿病肾脏疾病的研究中，Ma等以1172 例汉族糖尿病无肾功能受损的患者为研究对象，研究蛋白激酶C-β(PKC-β)的18个SNP位点与患者发生ESRD是否关联。随访时间7.9年，90 例患者(占7.7% )进展至ESRD。
有4个SNP位点与ESRD关联，其中rs3760106的T等位基因，rs2575390的G等位基因与ESRD关联的信号最强(HR:2.26)，具有4个风险等位基因的患者与有0或1个风险等位基因者相比，发生ESRD的风险增高6倍。
我们对ESRD患者的研究结果显示，RAS系统多个基因的多态性交互作用增加ESRD的风险。然而对于不同病因导致的ESRD发病风险估计，需要更多大样本、前瞻性研究，才可能建立起预测ESRD的模型。
我们期望可以基于更多的研究，包括ESRD患者的GWAS研究，并进行前瞻性随访，找到预测ESRD发病及进展相关的易感基因。
