原发性醛固酮增多症遗传学研究进展

谢利芳，欧阳金芝，母义明

解放军总医院，北京 1008531内分泌科；2门诊部干部诊疗科

原发性醛固酮增多症遗传学研究进展

谢利芳1，欧阳金芝2，母义明1

解放军总医院，北京 1008531内分泌科；2门诊部干部诊疗科

原发性醛固酮增多症（primary aldosteronism，PA）是一种常见的、可治愈的继发性高血压的原因之一，主要由醛固酮瘤（aldosterone-producing adenoma，APA）或特发性醛固酮增多症（idiopathic hyperaldosteronism，IHA）引起，只有小部分的PA是家族性醛固酮增多症（familial hyperaldosteronism，FH）。基因组学技术的发展，使得人们逐步阐明了与APA、IHA和FH发生有关的部分异常基因。本文主要描述了与PA有关的异常基因，以期为PA分型诊断和继发性高血压的治疗提供新的方向。

原发性醛固酮增多症；醛固酮瘤；钾离子通道；体细胞突变

网络出版时间：2015-04-03 09:23 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20150403.0923.001.html

原发性醛固酮增多症（primary aldosteronism，PA）是一种常见的、可治愈的继发性高血压的原因之一，约占所有高血压的10%，占难治性高血压的20%［1］。PA主要是以肾上腺皮质自主分泌醛固酮过多为特征，部分患者伴有低钾血症。其病因主要是特发性醛固酮增多症（idiopathic hyperaldosteronism，IHA）和醛固酮瘤（aldosterone-producing adenoma，APA），约占PA的90%。其他如原发性单侧肾上腺皮质增生症、肾上腺皮质癌、异位产醛固酮肿瘤和家族性醛固酮增多症约占PA的10%。近年来，随着PA检出率的提高，人们对PA的研究越来越深入。在血压控制水平相当的情况下，与原发性高血压相比，PA具有更高的心血管系统疾病发病率和死亡率［2］。目前研究发现，基因编码的离子通道KCNJ5、CACNA1D和调节胞内离子平衡的ATPases的体细胞突变与APA的发生密切相关，而在家族性醛固酮增多症Ⅲ型（familial hyperaldosteronism typeⅢ，FH-Ⅲ）中发现了KCNJ5的种系突变。阐明其分子遗传学机制，为PA早期诊断和及时干预提供了方向。本文对醛固酮的生物合成、调节及原发性醛固酮增多症各个亚型（散发性和家族性）最新的遗传学进展做一综述。

1　醛固酮的生物合成和调节

醛固酮产生于肾上腺皮质被膜下球状带（zona glomerulosa，ZG），在精密的调控环控制下维持肾电解质平衡。胆固醇是合成醛固酮的原料，在类固醇生成急性调节蛋白的作用下，将胆固醇由线粒体膜外向膜内转运，经一系列酶的催化后，最终生成醛固酮。醛固酮主要参与血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）和K+诱导的Ca2+信号传导途径，同时，AngⅡ和K+也是醛固酮生物合成的主要调节因子［3］。AngⅡ通过AngⅡ1型受体和K+使ZG细胞膜电位去极化后，刺激内质网内三磷酸肌醇依赖的Ca2+的释放，促使电压依赖的Ca通道开放。K+通道在PA的发病机制中起至关重要的作用，因为它是ZG细胞膜电位的关键调节器，是胞外K+的传感器。胞外K+浓度的增加、胞内K+浓度的降低和Na+/K+ATPase或者K+通道的抑制都可使细胞膜去极化，促使Ca2+浓度增加，电压依赖的Ca通道开放，刺激醛固酮生成。

2　原发性醛固酮增多症散发形式（APA和IHA）的遗传学特征

1955年Conn第一次描述了PA。之后Choi等［4］突破性地报道了在APA患者中存在KCNJ5基因突变，开启了PA基因学方面的研究。随着新一代高通量测序技术的运用，目前在PA患者中已证实了KCNJ5［4］、CACNA1D［5］和ATPases（ATP1A1和ATP2B3）基因［6］的体细胞突变，且基因突变与活化的Ca2+信号通路有关，最终产生高水平醛固酮和肾上腺细胞增殖（腺瘤或增生）。

KCNJ5基因定位于11q24.3，是G蛋白活化的内向整流型钾离子通道家族的一员（G protein coupled rectifying potassium channel 4，GIRK4），也称Kir3.4［7-8］。Kir3.4主要在ZG细胞表达，目前发现多种疾病可能和该基因异常有关。Choi等［4］在22例APA患者瘤体细胞中发现，8例患者存在KCNJ5基因G151R和L168R突变，突变患者年龄均较小（4例患者年龄＜35岁）。突变的KCNJ5基因可能降低了离子通道选择特异性，胞膜发生去极化，触发Ca2+内流，Ca2+信号传导途径激活，使醛固酮表达增多和ZG细胞增殖。亚洲人群APA患者中同样也发现KCNJ5基因G151R和L168R的突变，且突变的APA患者中KCNJ5 mRNA表达水平明显高于非突变患者，体现了G151R和L168R突变的普遍性，无种族和地域差异［9］。体外实验发现，将突变的KCNJ5基因转染到人肾上腺皮质细胞后，醛固酮合酶基因CYP11B2 mRNA水平表达上调，醛固酮产生增多，故推测KCNJ5突变可能是PA发病机制之一［10-11］。

另有学者运用全外显子测序技术在大规模、多中心的研究中发现，APA患者中ATPase基因家族的两个成员发生了体细胞突变：编码Na+/K+ATPaseа 1亚单位的ATP1A1基因和细胞膜钙转运体的ATP2B3（PMCA3），约占APA患者的6.8%［6］。ATPase基因主要表达于肾上腺细胞，调节钠、钾、钙离子的平衡。体外功能研究发现，ATP1A1突变者表现为泵活性丢失和钾离子亲和力明显降低；与非突变者相比，突变者多为男性，伴有更高醛固酮水平和低钾血症，然而ATPase基因突变与PA发病机制的确切关系仍需进一步研究［6］。

最新研究发现，在APA中存在电压依赖的C型钙通道（CACNA1D）的基因突变。目前报道的2位患者均以早发高血压、醛固酮增多症和脑瘫为特征［5，12］。第1位患者出生时即有高血压，1个月时表现为双侧心室肥大、高醛固酮血症、高ARR值和低钾血症；伴有癫痫发作、明显脑瘫、复杂的神经肌肉异常。患儿无早发高血压和癫痫的家族史，使用钙通道阻滞剂后能使血压降至正常。遗传分析表明，CACNA1D的8B外显子发生了种系突变，G403A发生了错义突变［5，12-13］。第2位患者出生时诊断为脑瘫和复杂癫痫；5岁时表现为高血压、高醛固酮和低肾素活性；8岁时发现低钾血症。CT扫描未发现肾上腺异常，患儿无早发高血压和癫痫家族史。遗传分析发现，患者发生了I770M突变。既往报道在APA中CACNA1D突变率约为9.3%，突变者的腺瘤体积较小［13］。CACNA1D种系突变可能通过增加胞内Ca2+的浓度后激活钙信号传导途径，增加醛固酮浓度。由于CACNA1D表达广泛，患者临床表现复杂且影响到多个系统，目前仍很难确定CACNA1D突变与PA表型之间的关系。

特发性醛固酮增多症（idiopathic hyperaldosteronism，IHA），简称特醛症，是PA最常见的病因，IHA引起的高血压必须使用药物控制。目前对IHA遗传学分子机制的研究较少，主要集中在CYP11B2基因异常方面。编码CYP11B2的基因定位于8q24，对生理醛固酮的产生是必须的。Mulatero等［14］比较了90例IHA、38例APA和72例原发性高血压患者，发现CYP11B2基因的3个多态性位点（C-344T、K173R及Intron2w/c）可影响醛固酮合酶的表达和活性，推测其可能增加IHA的发病风险。郭瑞敏等［15］研究发现，携带CYP11B2基因TT/KK/TC/GC基因型的PA患者患IHA的可能性增加。体外研究证实［16］，敲除含有双孔结构域微弱内向整流钾离子通道相关的酸敏感钾通道TASK基因小鼠可引起醛固酮分泌增多，临床表现为高醛固酮、低肾素和高血压，且高醛固酮水平不能被盐水负荷试验所抑制，提示该基因异常可能与IHA的发病有关。

3　家族性醛固酮增多症（familial hyperaldosteronism，FH）的遗传学特征

PA患者大部分是散发的，其中家族性PA占全部的1% ～5%。目前遗传性PA主要有3种：FH-Ⅰ、FH-Ⅱ和FH-Ⅲ［12，17］。

3.1 家族性醛固酮增多症Ⅰ型 FH-Ⅰ即糖皮质激素可抑制性醛固酮增多症（glucocorticoid-remediable aldosteronism，GRA），1966年Sutherland等［18］首次进行报道，是常染色体显性方式遗传。虽然FH-Ⅰ只占PA的1%，却是单基因病高血压最常见的病因。其临床特征主要有严重早发高血压、高杂合类固醇18-羟皮质醇和18-氧皮质醇，双侧肾上腺增生或肾上腺腺瘤［19］。目前FH-Ⅰ分子病因学机制已明确，主要是两种较高同源性基因（编码醛固酮合酶的基因-CYP11B2和编码11β羟化酶的基因-CYP11B1）的非对等交换形成嵌合基因有关［20］。在FH-Ⅰ中，醛固酮的合成受ACTH的调节，不受AngⅡ调节，这形成了醛固酮合成分泌的昼夜节律模式，并且与皮质醇的生成节律相平行［21］。

3.2 家族性醛固酮增多症Ⅱ型 1991年Gordon等［22］首次报道了FH-Ⅱ。FH-Ⅱ不是因为CYP11B1/CYP11B2基因嵌合体形成，不能用糖皮质激素治疗。在成年PA患者中，FH-Ⅱ占总数的1.2% ～ 6%［23-25］，也是一种常染色体显性方式遗传的疾病［21，26］。FH-Ⅱ患者主要以PA家族史为特征，但在同一个家族内，可能具有不同的PA亚型（如APA或IHA）。既往研究报道，FH-Ⅱ从临床特征和生化检查方面很难与散发的PA区别开来，故诊断主要依靠是否有PA家族史［23-24］。

FH-Ⅱ的遗传背景目前仍不清楚。有报道称在部分FH-Ⅱ家系中发现了7p22位点基因异常，而在另一些家系中未发现此现象。目前仍未证实在7p22区域哪些基因序列发生异常［27-29］。近期，Mulatero等［30］在46名FH-Ⅱ型患者中发现了特异的KCNJ5基因突变，且有2位是来自同一个家庭的KCNJ5的种系突变，这表明部分FH-Ⅱ可能是由散发的PA患者家族性聚集引起的。FH-Ⅱ确切的病因学机制仍需大样本的临床实验及体外研究验证。

3.3 家族性醛固酮增多症Ⅲ型 FH-Ⅲ首次在一位父亲和两个女儿家系中发现，3人均表现为严重的抵抗性高血压、低钾血症、醛固酮增多症、高水平的杂合类固醇18-羟皮质醇和18-氧皮质醇，且醛固酮的产生不能被地塞米松抑制。患者双侧肾上腺增生需要行双侧肾上腺切除术以控制血压，术后病理也证实肾上腺皮质的显著增生［31］。

目前FH-Ⅲ的遗传背景已经清楚，认为主要是由KCNJ5基因的T158A突变所致［4］。转染T158A突变的肾上腺皮质细胞HAC15后，表现为Na+流入细胞质增加，Ca+内流增多，钙信号传导途径激活和醛固酮的合成增加。而使用硝苯地平和钙调蛋白抑制剂能降低T158A突变型的醛固酮产生，进一步证实了钙离子在此综合征中的病理生理作用［32］。随后，Scholl等［33］研究发现了一个新的突变位点G151E，患者以易控制的早发高血压、无明显的肾上腺增生为特征，功能试验证实G151E具有较强的钠离子传导性，可导致细胞的快速死亡，这限制了肾上腺增生和腺瘤的形成，患者的生存率一般较低。

4　展望

研究PA发病机制，能更好地为PA的分型诊断和治疗提供方向，可使约10%的高血压患者获益。尽管已发现的KCNJ5基因异常主要存在于APA和FH-Ⅲ中，对更为常见的PA患者，如FH-Ⅱ和IHA，仍需去明确其遗传性状和基因组学变化。目前研究发现的基因突变是通过钙离子内流增加，触发钙离子信号转途径，增加醛固酮的分泌，然而钙信号传导途径中是否有其他因子的改变尚不清楚，是否还有下游信号基因突变增加胞内钙离子释放或者增强下游信号传导，仍值得更深入的研究。

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Genetics advances in primary aldosteronism

XIE Lifang1， OUYANG Jinzhi2， MU Yiming1
1Department of Endocrinology；2Department of Outpatient Officer Consultation Room Chinese PLA General Hospital， Beijing 100853， China
Corresponding authors: OUYANG Jinzhi. Email: ouyangjinzhi@medmail.com.cn； MU Yiming. Email: muyiming@301hospital. com.cn

Primary aldosteronism （PA） is the most common and curable form of secondary hypertension which is primarily caused by either aldosterone-producing adenoma （APA） or by idiopathic hyperaldosteronism （IHA）. Only a tiny part of PA patients are familial hyperaldosteronism （FH）. Recent advances in genome technology have allowed researchers to unravel part of the genetic abnormalities of APA， IHA and FH. In this review， we mainly describe the genetic abnormalities associated with PA and may offer a new direction for diagnosis of PA and treatment in secondary hypertension.

primary aldosteronism； aldosterone producing adenoma； potassium channels； somatic mutations

R 322.5

A

2095-5227（2015）07-0759-04

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.07.031

2015-02-02

国家自然科学基金面上项目（81170732）

Supported by the National Natural Science Foundation of China （81170732）

谢利芳，女，在读博士，医师。研究方向：肾上腺醛固酮瘤发病机制研究。Email: apple19820707@163.com

欧阳金芝，女，主任医师，副教授。Email: ouyangjinzhi @medmail.com.cn；母义明，男，主任医师，教授，博士生导师。Email: muyiming@301hospital.com.cn