COL4A3基因新突变致常染色体隐性遗传Alport综合征一家系

COL4A3基因新突变致常染色体隐性遗传Alport综合征一家

系

杨阳;肖继红

【摘 要】目的 探讨Alport综合征COL4A3基因突变谱.方法 采用目的基因富集

高通量测序技术,检测1例Alport综合征患儿、父母及2个妹妹的COL4A3基因

Exon27、Exon48,对发现的变异基因位点进一步以PCR扩增直接正反向测序验证.

结果 检测COL4A3基因发现2个新的剪接位点改变,c.1928-2A＞T杂合变

异;Exon48:c.4280G＞T(p.G1427V)杂合变异,该突变可导致Alport综合征.结论 发

现Alport综合征Ⅳ型胶原a3链的COL4A3基因的新突变,该发现丰富了引起

Alport综合征的COL4A3基因的突变谱.

【期刊名称】《临床儿科杂志》

【年(卷),期】2015(033)012

【总页数】4页(P1006-1008,1026)

【关键词】Alport综合征;常染色体隐性遗传;Ⅳ型胶原;COL4A3基因

【作 者】杨阳;肖继红

【作者单位】厦门大学附属第一医院福建医科大学教学医院儿科 福建厦门

361003;厦门大学附属第一医院福建医科大学教学医院儿科 福建厦门361003

【正文语种】中 文

Alport 综合征（alport syndrome，AS）是以肾脏进行性损害为主，伴耳聋和眼

部异常的遗传性疾病，并可导致终末期肾衰竭。直到20世纪90年代，其致病基

因才相继被定位和克隆。目前认为，AS的主要发病机制与肾小球基底膜

（glumerular basement membrane，GBM）Ⅳ型胶原a3、a4、a5链的基因突

变有关，其中Ⅳ型胶原蛋白a3和a4 （COL4A3和COL4A4）的突变被发现可以

引起呈常染色体隐性或显性遗传的AS。现报告一家系COL4A3基因的新突变致

AS。

患儿女，12岁，因反复肉眼血尿24 d，于2013年9月就诊于厦门大学附属第一

医院儿科。患儿入院前24 d无明显诱因出现肉眼血尿，无其他伴随症状。入院体

格检查：全身无水肿，血压98/61 mmHg，心、肺、腹部均无异常。患儿父母和

2个妹妹（年龄最小10岁，最大38岁）血压均正常，无肾脏病家族史，父母非

近亲婚配。入院实验室检查：尿常规红细胞15 562/μl，白细胞62.7/?l，尿潜血

3+，尿蛋白2+；尿三杯为全程血尿，尿红细胞形态为正形红15%，异性红 85%；

24 h尿蛋白定量0.60 g。血胆固醇5.78 mmol/L，三酰甘油0.81 mmol/L，高

密度脂蛋白胆固醇1.55 mmol/L，低密度脂蛋白胆固醇3.86 mmol/L；补体C3

0.738 g/L，补体C4 0.199 g/L；抗链球菌溶血素O 25 IU/ml；白蛋白43 g/L。

血尿素6.2 mmol/L，血肌酐 45 μml/L；免疫功能正常；出凝血时间正常；中段

尿培养未见细菌生长。双肾B超正常，胡桃夹试验阴性。患儿父母及2个妹妹的

尿常规及尿沉渣镜检均正常，血肌酐均正常。患儿及2个妹妹电测听检查及眼睛

的裂隙灯及眼底检查均为正常。全家查胱抑素-C均正常。入院后给予阿魏酸哌嗪

片、复方芦丁片改善肾微循环及维持血管弹性，降低血管脆性及通透性，患儿仍持

续肉眼血尿，故行肾穿刺活检术。肾活检病理报告：光镜、免疫荧光检查为局灶增

生性肾小球肾炎（图1）；电镜检查不除外AS，建议IV型胶原染色（图2）。临

床诊断：①局灶增殖性肾小球肾炎；②AS待排除。

将患儿、其父母和2个妹妹的血标本送北京大学第一医院儿科研究所行遗传性肾

脏病基因检测。检测基因为COL4A3 -6基因。采用目的基因富集的高通量测序技

术检测，对发现的变异的基因位点进一步PCR扩增COL4A3 基因Exon27、

Exon48，直接测序验证。检测结果经2次PCR扩增，正反向测序证实，Sanger

测序技术验证。

经检测，在患儿中发现2个新的COL4A3基因的剪接位点改变，c.1928-2A＞T

杂合变异，Exon48：c.4280G＞T（p.G1427V）杂合变异，这两个突变可导致

AS。患儿父亲和患儿小妹c.1928-2A＞T变异；患儿母亲和患儿大妹c.4280G＞T

（p.G1427V） 杂合变异。c.4280G＞T（p.G1427V）变异，导致IV型胶原a3

链胶原区第1427位甘氨酸被缬氨酸替代；而IV型胶原a5链胶原区得甘氨酸是形

成三螺旋结构所必需的，胶原区的甘氨酸替代通常被认为是有致病意义；c.1928-

2A＞T突变位于经典剪切位点有致病性。考虑上述两个突变有致病性。

目前已经证实有6种基因（COL4A3、COL4A4、COL4A5、CFHR5、MYH9、

FN1）突变可以引起遗传性肉眼血尿［1］。在持续性血尿患者，尤其是儿童患者

中，AS较常见，占11%～27%［2］。AS是一种以血尿和进行性肾功能减退为

主要临床特征的遗传性肾病，常伴发神经性耳聋和视觉缺陷。其由于编码Ⅳ型胶原

a3-6链的基因突变而导致Ⅳ型胶原结构异常，基底膜损伤，发病率为1∶5 000～

1∶10 000。AS已被证实有3种遗传方式：X连锁显性遗传、常染色体隐性及常

染色体显性遗传。其中，X连锁显性遗传最常见，占80%～85%，因COL4A5突

变或COL4A5和COL4A6两个基因突变所致［3、4］。常染色体隐性遗传由2

号染色体上COL4A3或COL4A4基因突变引起。每个基因约包括48～53个外显

子。

Ⅳ型胶原蛋白是基底膜的主要成分，可由6种a链组成，包括al、a2、a3、a4、

a5和a6。a1和a2形成的杂合三聚体a1（IV）a2（IV），广泛分布于各类基底

膜，而三聚体a3（IV） a4（IV） a5（IV）仅出现在肾脏、肺、睾丸、耳蜗及眼

中。Ⅳ型胶原蛋白a3和a4（COL4A3和COL4A4）的突变被发现可以引起呈常

染色体隐性或显性遗传的AS，由于编码Ⅳ型胶原a3、a4链COL4A3和（或）

COL4A4基因突变所致，使相应编码产物表达异常或缺失，从而不能构建正常的

Ⅳ型胶原网状结构而发病［5］，这两个基因突变引起AS的频率约15%。

COL4A3和COL4A4基因是由1个7S域的N端、有特征性甘氨酸-X-Y修饰的三

链螺旋胶原域和1个带有羟基端非胶原球状域（NC1域）组成［3］。常染色体隐

性遗传患者COL4A3/COL4A4基因突变可呈纯合、复合杂合或杂合，常染色体显

性遗传患者COL4A3基因突变可呈杂合、COL4A4基因突变可呈纯合或杂合

［6］。有研究表明，家族性镜下血尿和薄基底膜肾病中约40%存在

COL4A3/COL4A4基因杂合突变［7］。尽管已有一定的COL4A3/COL4A4致病

突变被发现（目前发现AS和薄基底膜肾病中超过10 00个基因突变，其中近300

个COL4A3/COL4A4基因突变，756个COL4A5基因突变［8］），但还有很多

的COL4A3/ COL4A4突变有待发现，而鉴定更多的COL4A3/ COL4A4突变对于

AS的基因诊断，以及对COL4A3/ COL4A4蛋白功能的理解，阐明AS发病的分

子机制具有重要意义。该病例发现c.1928-2A＞T突变位于经典剪切位点，故致病

性比较明确，而c.4280G＞T（p. G1427V） 杂合变异，使胶原区的甘氨酸替代影

响三螺旋结构的形成，故致病性也比较明确，虽然未作功能预测但对诊断无太大影

响。该病例发现的新突变丰富了COL4A3基因引起AS的突变谱，有助于开展AS

的基因诊断，同时对该剪接位点突变引起AS的进一步研究，将促进对AS发病分

子机制的认识，以及COL4A3基因突变型和AS临床表现关系的理解。

由于常染色体隐性遗传散发和不连续传递的特点，本症常常被漏诊、误诊。近期从

AS数据库中发现，在中国南方AS误诊率是13%，其中系膜增生性肾小球肾炎

（26.9%）及局灶节段性肾小球硬化（19.2%）最常被误诊［9］。本例患儿家族

中父母及2个妹妹无肉眼血尿典型表现，病程中尚未完善肾穿术电镜、光镜检查

诊断不明确。而患儿肾穿活组织检查后诊断为“局灶增殖性肾小球肾炎”。肾脏病

理、光镜检查可见间质大量泡沫细胞，免疫荧光检查阴性，电镜基底膜厚薄不均，

致密层结构崩解、撕裂、分层，上皮细胞足突广泛融合，呈典型AS改变。根据其

父、母、妹临床表现，可以推测患者为常染色体隐性遗传性AS，后期完善基因检

测得以明确诊断。患儿父母、两个妹妹均无肉眼血尿病史，然而查外周血基因组

DNA均存在基因突变。因此，病因不明的血尿患者，除了肾脏病理光镜检查，注

意电镜的检查，排除遗传性肾脏疾病，如发现有提示AS的电镜改变，建议尽早完

善基因检测，以免漏诊、误诊。AS患者进行基因突变检测亦可帮助明确家系成员

发病风险。研究证实，目前采用全外显子测序技术可暴露COL4A3/ COL4A4突变

及解决肾脏疾病家庭的诊断问题［10］。

目前文献报道的常染色体隐性遗传的临床表型分析发现，具有基因突变的家系中个

体依突变杂合程度不同，病情轻重多不相同。先证者如果为纯合突变，于30岁左

右可发展至慢性肾衰竭失代偿期，并伴有神经性耳聋及眼部典型病变。家系中有致

病突变杂合子的成员临床表现均为镜下血尿，而肾功能正常［11］。有研究表明，

不同年龄组的肾脏临床表现存在差异，7～13岁年龄组可见孤立性血尿型、血尿

合并蛋白尿型、肾病综合征型及肾功能不全型，以肾病综合征型为主［12］。本

例患儿12岁，存在血尿及蛋白尿，系第二种类型。本例家系临床表现与其他已报

道的COL4A3 基因新突变致常染色体隐性遗传AS相比，相同点为先证者首发症

状为最常见的血尿合并非肾性蛋白尿，符合女性患者出现肾功能不全率低的特点，

且起病年龄、终末期肾衰的发病时间较晚、听力损害及眼部病变无征兆；不同点为

持续的肉眼血尿、无水肿、尿少，非近亲婚配子女，而其他的多为镜下血尿。

AS缺乏有效的病因治疗。近20年来，研究者利用AS大鼠模型研究药物介入、基

因疗法及干细胞疗法。尽管干细胞疗法在AS大鼠模型可延缓肾病病程进展，这些

方法仍需进一步精化［13］。对于AS出现终末期肾病的患者，有效治疗措施之一

是实施肾移植手术。小样本临床观察显示短期他克莫司治疗能改善AS患者的蛋白

尿及低白蛋白血症，其长期疗效有待进一步观察［14］。迄今，尚无药物可以改

善AS患者组织基底膜中Ⅳ型胶原的损伤。目前对AS患者实施基因治疗还有一段

距离［15］

［8］ Savige J，Ars E，Cotton RG，et al. DNA variant databases improve

test accuracy and phenotype prediction in Alportsyndrome ［J］. Pediatr

Nephrol. 2014，29（6）：971-977.

［9］ Yao XD，Chen X，Huang GY，et al. Challenge in pathologic

diagnosis of Alport syndrome：evidence from correction of previous

misdiagnosis ［J］. Orphanet J Rare Dis ，2012，7：100.

［10］ Lin F，Bian F，Zou J，et a1. Whole exome sequencing reveals novel

COL4A3 and COL4A4 mutations and resolves diagnosis in Chinese families

with kidney disease ［J］. BMC Nephrol，2014，15：175.

［11］ 侯平，陈育青，丁嘉祥，等. 常染色体隐性遗传Alport综合征一家系

COL4A3及 COL4A4基因突变分析 ［J］. 中华肾脏病杂志， 2005，21（11）：

649-653.

［12］ 何旭，刘光陵，夏正坤，等. 47例Alport综合征临床与病理分析 ［J］.

中华儿科杂志，2008， 46（12）：914-918.

［13］ Katayama K，Nomura S，Tryggvason K，et a1. Searching for a

treatment for Alport syndrome using mouse models ［J］. World J

Nephrol，2014 ，3（4）：230-236.

［14］ 姚小丹，陈欣，黄高渊，等. 他克莫司治疗Alport综合征的近期疗效

［J］. 肾脏病与透析肾移植杂志，2011，20（4）：338-341.

［15］ 王芳，丁洁. Alport综合征的研究新进展 ［J］. 中国医师进修杂志，2006，

29（6）：1-4.

【相关文献】

［1］ Deltas C，Pierides A，Voskarides K. Molecular genetics of familial hematuric

diseases ［J］. Nephrol Dial Transplant，2013，28（12）：2946-2960.

［2］ Piqueras AI，White RH，Raafat F，et al. Renal biopay diagnosis in chidren

presenting with haematuria ［J］. Pediatr Nephrol，1998，12（5）：386-391.

［3］ Zhou J，Leinonen A，Tryggvason K. Structure of the human type Ⅳ collagen

COL4A5 gene. ［J］. J Biol Chem，1994，269（9）：6608-6614.

［4］ Barker DF，，Zhou J，et al. Identification of mutations in the COL4A5

collage gene in Alport syndrome ［J］. Science，1990，248（4960）：1224-1227.

［5］ Hudson BG，Tryffvason K，Sundaramoorthy M，et a1. Alport’s syndrome，

Goodpasture’s syndrome ，and type Ⅳcollagen ［J］.N Engl J Med，2003，348（25）：

2543-2556.

［6］ 王芳，丁洁. 从相关基因突变再看Alport综合征和薄基底膜肾病 ［J］. 肾脏病与透析肾移植

杂志，2004，13（4）：366-368.［7］ Papazachariou L，Demosthenous P，Pieri M，et

a1. Frequency of COL4A3/COL4A4 mutations amongst families segregating glomerular

microscopic hematuria and evidence for activation of the unfolded protein response.

Focal and segmental glomerulosclerosis is a frequent development during ageing ［J］.

PLoS One，2014，9（12）：e115015.