先天性腎發(fā)育不良與分子生物學(xué)之研究

1、先天性腎發(fā)育不良與分子生物學(xué)之研究_中醫(yī)學(xué)論文,論文集    始腎小球和腎小管、軟骨樣化生等。近年來(lái)通過(guò)應(yīng)用靶基因和原位克隆等分子技術(shù)對(duì)正常哺乳動(dòng)物腎臟發(fā)生分子調(diào)控機(jī)制之研究，對(duì)先天性腎發(fā)育不良之發(fā)病機(jī)理有了更多之了解。本文將對(duì)先天性腎發(fā)育不良之分子生物學(xué)研究近況作一討論，并對(duì)包括生長(zhǎng)因子在內(nèi)之幾種基因突變、轉(zhuǎn)錄調(diào)控障礙及表達(dá)變化與腎發(fā)良不良之關(guān)系進(jìn)行探討。      腎發(fā)育不良是腎臟未能進(jìn)行正常生長(zhǎng)發(fā)育形成之先天性疾病，過(guò)去對(duì)其發(fā)病機(jī)理了解甚少，隨著分子生物技術(shù)之發(fā)展和應(yīng)用，從分子學(xué)機(jī)理來(lái)闡明

2、腎臟之發(fā)生，從分子生物學(xué)水平對(duì)腎發(fā)育不良之發(fā)生有了較深入之認(rèn)識(shí)。本文就近期對(duì)此問(wèn)題之研究進(jìn)展作一介紹。1 腎發(fā)生與腎發(fā)育不良       正常哺乳類(lèi)腎臟位于間介中胚層，中胚層分化形成前腎導(dǎo)管，經(jīng)進(jìn)一步誘導(dǎo)形成中腎導(dǎo)管至輸尿管芽，在輸尿管芽誘導(dǎo)下，胚體尾端兩側(cè)之生腎素分化為后腎胚基，腎臟之胚胎發(fā)育正是由輸尿管芽和后腎胚基二部分完成之，前者逐步發(fā)育成腎盂、腎盞和集合管，后者發(fā)育成腎小管和腎小球，最后腎小管和集合管對(duì)接，構(gòu)成正常之腎單位。如果輸尿管芽和后腎胚基二部分不能按正常程度發(fā)育和實(shí)行對(duì)接即造成腎發(fā)育不良。腎發(fā)育不良

3、可以是部分性之，也可以是完全性之。多數(shù)類(lèi)型之腎發(fā)育不良伴有囊腫，提示發(fā)育不良之各種形式在形成中有共同機(jī)制。      臨床上常見(jiàn)之先天性腎發(fā)育不良包括多囊性、梗阻性腎發(fā)育不良以及與基因有關(guān)之腎發(fā)育異常。病理組織學(xué)重要特征是出現(xiàn)原始腎小管和化生軟骨。完全性單側(cè)腎發(fā)育不良，可表現(xiàn)為無(wú)癥狀。多數(shù)發(fā)育不良病例中，腎缺陷是雙側(cè)性之，提示基因突變?cè)谡ＤI發(fā)育中起重要作用。單側(cè)性疾病則可能是一種獲得性損傷所致，該損傷破壞了基因之正常表達(dá)，進(jìn)而影響了對(duì)腎成熟有重要意義之蛋白質(zhì)之產(chǎn)生。2 腎發(fā)育不良常見(jiàn)類(lèi)型2.1  先天多

4、囊性腎發(fā)育不良      多囊性腎發(fā)育不良（multiple cystic hypoplastic）是一種常見(jiàn)之完全性腎發(fā)育不良，多為單側(cè)病變（14-20%為雙側(cè)性），患腎失去正常形態(tài)，被不規(guī)則之大小囊腫所代替，腎臟功能喪失并常伴有輸尿管梗阻，是新生兒腹部包塊最常見(jiàn)之原因之一。      多囊性發(fā)育不良腎外型呈腎形結(jié)構(gòu)，多數(shù)病例伴有一個(gè)閉鎖之輸尿管。妊娠早期之多囊腎含有正常發(fā)育所必須之成份，包括未誘導(dǎo)之后腎胚基島和分支之輸尿管導(dǎo)管，在此階段腎單位各段已均可

5、鑒別出囊性改變1。生后多囊性發(fā)育不良腎之病理組織學(xué)變異包括原始腎小管之囊性改變、膨大且結(jié)構(gòu)破壞、具有明顯管周?chē)磻?yīng)之間質(zhì)、纖維肌環(huán)之形成、軟骨成分為標(biāo)志之組織轉(zhuǎn)化等。2.2 先天梗阻性腎發(fā)育不良       先天性尿路梗阻在解剖位置上常發(fā)生于輸尿管和膀胱之連接處，先天性后尿道瓣膜是嬰幼兒泌尿系統(tǒng)梗阻之重要原因。先天梗阻性腎之組織學(xué)特征與多囊性腎發(fā)育不良相似，包括腎單位各段如腎小球之囊性轉(zhuǎn)化、間質(zhì)膨大且結(jié)構(gòu)破壞、髓質(zhì)和直小血管顯著發(fā)育不全、發(fā)生管周?chē)w維肌環(huán)、多種形式之腎小球和發(fā)育之腎單位各段。與多囊性腎發(fā)育不良一樣

6、，先天梗阻性腎表現(xiàn)為一系列疾病，其程度與胚胎期尿流阻塞發(fā)生之時(shí)間有關(guān)2。表  伴有腎發(fā)育異常之綜合癥-綜合癥                           染色體遺傳形式-尖頭并指（趾）畸形（Aperts）     常染色體顯性 致窒息之胸廓營(yíng)

7、養(yǎng)不良              常染色體隱性 肥胖、生殖機(jī)能減退等              常染色體隱性 鰓-耳-腎               

8、          常染色體顯性 Campomelic發(fā)育異常               常染色體隱性 腦-肝-腎（Passarges）           常染色體隱性 Frynss  

9、                       常染色體隱性 Goemines                       X-連接

10、之 Goldston(遺傳性毛細(xì)血管擴(kuò)張)     常染色體隱性？ Hall-Pallsters                 散發(fā)之 Ivemarks                &#

11、160;      常染色體隱性 Marden-Walkers                 常染色體隱性 Mecket-Gruber                  

12、; 常染色體隱性 Mirandas                       常染色體隱性 Senlor-Lokens                  常染

13、色體隱性？ 三體染色體16-18（Edwards） 三體染色體13-15（Patau）  三體染色體21（Down） 結(jié)節(jié)性硬化                       常染色體顯性 Von Hippel-Lindau      

14、60;        常染色體顯性- 2.3 腎發(fā)育不良綜合癥      腎發(fā)育不良綜合癥是包括囊性發(fā)育不良等腎畸形在內(nèi)之遺傳性征候群（見(jiàn)表）?，F(xiàn)闡明一部分綜合癥其特異之基因和蛋白質(zhì)缺陷。發(fā)育不良表現(xiàn)型之外顯率呈現(xiàn)一個(gè)譜帶，提示有其他基因影響腎之最終表型。發(fā)育不良通常都包含多種器官，說(shuō)明缺陷之基因涉及正常器官發(fā)生之基礎(chǔ)。病理組織學(xué)發(fā)現(xiàn)，此類(lèi)綜合癥輕者可能出現(xiàn)巨囊形成（如結(jié)節(jié)性硬化），重者可能出現(xiàn)囊性發(fā)育異常和腎衰竭（Meckel-Gru

15、ber綜合癥）。3 腎發(fā)育不良分子生物學(xué)       目前之研究發(fā)現(xiàn)有多種基因與腎發(fā)育不良有關(guān)，如WT-1、Pax-2、GDNF、BF-2、BMP-7、PDGF、Wnt-4等基因在后腎胚基表達(dá)。Pax-2、c-ret、BMP-7、31等在輸尿管芽表達(dá)。當(dāng)這些基因缺乏或被破壞時(shí)，腎臟不能正常地發(fā)生與發(fā)育3。Sonnenberg等4用特異性抗體與放射標(biāo)記之補(bǔ)體RNA和DNA探針進(jìn)行研究，確定了多肽生長(zhǎng)因子、肝素結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)因子及它們之受體、細(xì)胞外基質(zhì)分子和細(xì)胞表面整合素等基因在腎發(fā)育中之特定表達(dá)位置。例如肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子主要

16、在后腎胚基因內(nèi)表達(dá)，而其受體c-met則在輸尿管胚芽上皮表達(dá)。這種多肽及其受體在兩種類(lèi)型細(xì)胞上之表達(dá)說(shuō)明輸尿管導(dǎo)管對(duì)后腎間質(zhì)之形成起誘導(dǎo)作用。Schuchardt等5通過(guò)應(yīng)用基因重組與制備純合子無(wú)效突變小鼠，發(fā)現(xiàn)一些影響腎發(fā)育之基因和多肽，如轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子-、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子-，根據(jù)所見(jiàn)到之最終表型推斷特定基因在正常腎發(fā)生中之作用。酪氨酸激酶體受體c-ret在分支輸尿管導(dǎo)管以及配體-神經(jīng)膠質(zhì)衍生之神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子上表達(dá)。當(dāng)小鼠c-ret基因被破壞時(shí)，導(dǎo)致全腎發(fā)育不良。轉(zhuǎn)錄因子基因編碼蛋白能與DNA結(jié)合，而且具備調(diào)控其它基因表達(dá)之功能。在哺乳動(dòng)物腎發(fā)育中，Wilms腫瘤基因WT-1及P

17、ax2均編碼轉(zhuǎn)錄因子，其表達(dá)形式影響腎細(xì)胞之分化6，7?；蛐跃C合癥與腎形成異常有關(guān)，表中所列出之疾病，有些綜合癥有遺傳性，有些用原位克隆技術(shù)已定位出特定之基因缺陷8。這些綜合癥在患病家族成員能發(fā)生顯著之表型變異。這種情況與在純合子無(wú)效突變小鼠所見(jiàn)之變異相似，即腎之最終表型取決于實(shí)驗(yàn)小鼠之基因背景。      腎發(fā)育不良之發(fā)生是幾種不同之基因缺陷，或是在胚胎發(fā)育期遇到致畸因子等多種基因調(diào)控障礙之最終結(jié)果。腎間質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化之過(guò)程以及輸尿管分支和生長(zhǎng)，是由一個(gè)復(fù)雜而龐大之基因體系來(lái)導(dǎo)向，有些基因是腎特異性之，有些是非特異之。某些生長(zhǎng)因子基

18、因，盡管它們?cè)谀I發(fā)生期表達(dá)活躍，但當(dāng)它們被破壞時(shí)并不影響腎之正常發(fā)育，這意味著發(fā)育腎正常表達(dá)之各種基因在功能上有重疊9。另一種可能性是這種正常表達(dá)形式之破壞在腎發(fā)育不良之發(fā)生發(fā)展中起一定作用，或者就是腎發(fā)育不良之起因。      后腎間質(zhì)缺陷可導(dǎo)致腎發(fā)育不良。另外，基因不適應(yīng)和錯(cuò)位表達(dá)，可能對(duì)腎發(fā)育不良起一定作用。臨床上有孤立之多囊性腎發(fā)育不良和梗阻性腎發(fā)育不良兩者并行存在之病例。先天性和實(shí)驗(yàn)性單基因突變均可導(dǎo)致囊性腎發(fā)育異常，這些基因突變可改變相互聯(lián)系。從理論上講，突變可影響：胚基增生和分化輸尿管導(dǎo)管分支所必需之肽和基質(zhì)蛋白之表達(dá)；

19、輸尿管導(dǎo)管對(duì)后腎胚基信號(hào)之反應(yīng)能力；輸尿管導(dǎo)管表達(dá)啟動(dòng)和維持后腎胚基上皮誘導(dǎo)所需蛋白之能力；后腎胚基對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行反應(yīng)之能力；輸尿管芽和后腎胚基細(xì)胞對(duì)信號(hào)之反應(yīng)能力10。      最近已經(jīng)分離出磷酸葡萄糖肌醇糖蛋白基因，簡(jiǎn)稱(chēng)GPC3基因。GPC3缺失與多囊性腎發(fā)育不良有關(guān)11。雖然單基因與多基因缺陷均可最終導(dǎo)致腎發(fā)育不良，但其表型可能決定于最初受影響之基因調(diào)控失調(diào)或表達(dá)改變，如先天性梗阻性和囊性腎發(fā)育不良12，13。多囊性發(fā)育不良腎，在囊性上皮和間質(zhì)中均有生長(zhǎng)因子基因之改變。在小鼠梗阻性發(fā)育腎中，血管緊張素和轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子呈過(guò)度表達(dá)1

20、4。研究證明，在后腎發(fā)育異常區(qū)，促進(jìn)小管上皮出現(xiàn)囊性改變之因子Pax2和Bcl-2同樣呈過(guò)度表達(dá)15，16。此研究可能會(huì)對(duì)各種形式腎發(fā)育不良之發(fā)病機(jī)制提供重要線索。參考文獻(xiàn)1 Matsell  DG,Bennett T, Armstrong RA, et al. Lab Invest,1996;74:883-8932 Evans MI, Sacks AJ, Johnson MP, et al. Obstet

21、 Gyecol,1991;77:545-5503 Lipschutz JH. Am J Kind dis,1998;31(3):383-3974 Sonnenberg E, Meyer D, Weidner KM, et al. J Am Soc Nephrol,1995:5:6285 Schuchardt A, Dagati V, pachnis 

22、;V, et al.Devlopment,1996;122:1919-19296 Pelletier J, Schclling M, Buckler AJ, et al. Genes Dev,1991;5:1345-13567 Dressler GR，Deutsch U, Chowdhury K,et al.Development,1990;109:787-7958 Pilia G,Hughes-Benzie RM, Mackenzie A, et al. Nature Genet,1996;12:241-2479 Schmidt C, Bladt F, Goedecke S,&#