编辑推荐:
本文综述了囊性纤维化(CF)患者肾脏并发症的新进展,提出 CF 相关肾脏疾病概念及早期防治意义。
囊性纤维化相关肾脏疾病 —— 新出现的发病率及疾病修饰因素
囊性纤维化(Cystic fibrosis,CF)是一种常染色体隐性遗传的多系统疾病,由囊性纤维化跨膜传导调节因子(Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR)基因突变所致。CF 影响外分泌上皮组织,在气道和胰腺表现出最具破坏性的表型,全球约有 20 万人受其影响。
自 1938 年 Dorothy Anderson 医生首次描述 CF 以来,随着 CFTR 基因的克隆以及 CF 修饰疗法的发展,CF 患者的预期寿命显著延长,CF 已逐渐成为一种慢性成人疾病,出现了许多长期的肺外表现和年龄相关的合并症,其中慢性肾脏病(Chronic kidney disease,CKD)作为一种新出现的挑战,正受到越来越多的关注。
1. CF 患者的肾脏并发症
CF 患者存在多种肾脏并发症,如急性肾损伤(Acute kidney injury,AKI)、淀粉样变性、肾结石、IgA 肾病(IgA nephropathy,IgAN)和糖尿病肾小球病变等。
早期研究中,尸检发现部分 CF 患者存在系统性淀粉样沉积,但多在出现临床可检测的淀粉样变性前因其他 CF 并发症死亡。后来的肾脏活检研究表明,AA 淀粉样变性和糖尿病肾小球病变曾是常见诊断,不过近期研究中,急性肾小管损伤和 IgAN 成为更常见的诊断结果,且多数患者伴有慢性改变,部分进展为 CKD 或肾衰竭。
CKD 在 CF 患者中的患病率随年龄增长而增加,是老龄化 CF 人群的新发病症。研究显示,CF 患者中 CKD 的年龄调整患病率约为普通人群的两倍,55 岁以上人群中患病率高达 19%。CF 患者肾脏疾病意识逐渐增强,提出了 CF 相关肾脏疾病(CF-associated kidney disease,CFKD)这一术语。
CF 相关糖尿病(CF-related diabetes,CFRD)是 CF 患者最常见的非肺部合并症,影响超过 50% 的成年 CF 患者。CFRD 患者的微血管并发症与 1 型糖尿病患者相似,但白蛋白尿患病率更高,提示存在其他影响肾脏功能的 CF 相关因素。
此外,CF 患者还存在高钙尿症、肾钙化和肾结石等肾脏疾病表现。高钙尿症和肾钙化在 CF 患儿中较为常见,肾结石的发生率是普通人群的三倍,且发病不受年龄限制,但这些表现的发病机制尚不清楚。
2. CF 患者肾脏并发症的风险因素
CFTR 在肾脏发育过程中有着复杂的表达模式。在人类和动物模型中,CFTR mRNA 和蛋白在除肾小球外的大多数肾单位节段均有表达。研究发现,CFTR 可能在调节肾单位数量或禀赋方面发挥作用,CFTR 功能障碍会改变肾单位禀赋,增加 CKD 发病风险。
CFTR 分布于近端小管(Proximal tubule,PT)细胞的顶端内体,在低分子量(Low molecular weight,LMW)蛋白的内吞摄取中起作用。CF 患者存在 LMW 蛋白尿,CFTR 基因敲除小鼠的研究表明,CFTR 功能障碍会导致 LMW 蛋白摄取受损,进而引起铁缺乏和维生素 D 缺乏等问题。
肾脏皮质集合管和连接小管的 B 型闰细胞(B-type intercalated cells,BIC)在酸碱平衡调节中起重要作用,CFTR 功能障碍会损害 BIC 中 pendrin 介导的 HCO3-分泌,使患者易患代谢性碱中毒,还可能导致肾 Ca2+丢失和高钙尿症。
CF 患者由于 CFTR 功能丧失,会出现慢性或反复的 Na+经汗液丢失,导致血管内容量减少,激活肾素 - 血管紧张素 - 醛固酮系统(Renin–angiotensin–aldosterone system,RAAS)。RAAS 的激活会促进肾脏纤维化,增加 CKD 发病风险。
肾毒性药物暴露在 CF 患者 CKD 发病机制中的作用尚不清楚。尽管严格监测治疗,但氨基糖苷类药物使用后,普通人群和 CF 患者中肾毒性和 AKI 的发生率均为 10 - 25%。关于氨基糖苷类药物使用与 CKD 的关系,不同研究结果存在差异,其肾毒性机制复杂,不能完全解释 CF 患者对 CKD 的易感性。
CF 肺部疾病与肾脏功能之间存在关联,即肺 - 肾轴。研究发现,铜绿假单胞菌肺部感染与尿液肾脏损伤标志物(Kidney injury molecule,KIM) - 1 相关,肺部炎症和中性粒细胞浸润可能导致肾脏损伤,且这种关联独立于潜在混杂因素。
遗传因素也可能影响 CF 患者肾脏疾病的发生发展。虽然目前尚无全基因组关联研究(Genome-wide association studies,GWAS)确定与 CF 患者 CKD 相关的遗传修饰因子,但已有研究发现一些潜在的遗传修饰因子,如 TGF-β,它既是 CF 的负性遗传修饰因子,也是肾脏疾病的主要促纤维化介质。
3. 高效调节剂疗法(HEMT)对肾脏功能的影响
高效调节剂疗法(High-efficiency modulator therapies,HEMT)如 Trikafta,可改善 CF 患者的生活质量和预期寿命,但目前其对肾脏功能的影响尚未得到系统研究。
一项前瞻性单中心观察性研究评估了 Trikafta 三联疗法对 19 名成年 CF 患者肾脏功能的影响,结果显示在 7 个月的研究期间,患者的估计肾小球滤过率(Estimated glomerular filtration rate,eGFR)、尿总蛋白、白蛋白和 β2- 微球蛋白排泄均无显著变化,血清醛固酮水平和醛固酮 / 肾素比值显著下降,维生素 D 水平升高,而饮食钙摄入量减少。然而,该研究因患者选择、样本量小和随访时间短,结果的解释存在局限性。
4. 结语
随着 CF 患者预期寿命的延长,CKD 已成为影响 19% 的 55 岁以上 CF 患者的新发病症。CKD 和其他肾脏并发症的风险涉及肾脏中 CFTR 功能障碍、CF 肾外因素以及年龄相关的肾功能下降。
目前,建议广泛使用 CFKD 来定义 CF 患者的 CKD 和其他慢性肾脏并发症。早期识别和预防 CFKD 对于预防心血管疾病、改善 CF 患者生活质量至关重要。肾科医生和泌尿科医生在帮助降低 CF 患者发病率方面面临新的机遇和挑战,未来需要更多研究来应对这些挑战,持续改善 CF 患者的生活。
下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究
10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析!
欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书
单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析
下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》