刘竹枫，张碧丽

肾性尿崩症（nephrogenic diabetes insipidus，NDI）分为先天性和获得性两大类。先天性肾性尿崩症（congenital nephrogenic diabetes insipidus，CNDI）是一组遗传异质性单基因疾病，较少见，约占所有肾性尿崩症的10%，其发病机制主要是由于垂体后叶分泌的抗利尿激素（antidiuretic hormone，ADH，又称精氨酸加压素，arginine vasopressin，AVP）的受体或受体后信号转导途径缺陷，导致肾远端小管及集合管对AVP 反应不敏感或无反应［1］。约90%CNDI 为抗利尿激素受体2（arginine vasopressin receptor 2，AVPR2）基因突变所致，该基因为X 连锁隐性遗传，其余10%由水通道蛋白2（Aquaporin 2，AQP2）基因突变所致，为常染色体显性或隐性遗传［2］。近年来，CNDI基因突变的遗传及分子机制成为该领域研究的热点，也为该病的基因及分子水平上的诊断和治疗提供了依据和可能性。本文对CNDI的研究现状作一综述。

1 流行病学

CNDI 发病率很低，国内尚鲜见流行病学资料，国外报道AVPR2基因突变所致X 连锁CNDI，大约250 000 例男性中有1 例发病，在日本大约有400 例患X 连锁CNDI［3］。加拿大的一项研究显示，在魁北克出生男婴的X 连锁CNDI 发病率约为8.8/100 万，约50%AVPR2基因突变患者家系中可发现女性携带者，而另一半患者为新发突变［4］。AQP2基因突变所致CNDI的发病率比AVPR2低10%～20%，而在近亲婚配的家系发病率明显增加［1］。

2 发病机制

2.1 AVP 在肾脏的抗利尿机制 AVP 是调节机体水平衡的重要激素。生理状态下，当机体缺水后血容量下降，血浆渗透压升高，位于下丘脑的垂体后叶素分泌AVP 增多，通过血液循环到达肾脏，AVP 与位于肾集合管基底膜外侧的主细胞上的AVPR2受体结合，激活G 蛋白耦联受体（G protein-coupled receptor，GPCR）转导途径及下游的腺苷酸环化酶（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）产生级联效应，增加了细胞内cAMP的浓度从而激活蛋白激酶A（protein kinase A，PKA），使细胞内贮存囊泡池中的AQP2磷酸化，易位到主细胞膜顶膜，发挥水的重吸收作用，实现尿液浓缩［1］。水分被足够重吸收后，AQP2重新进入细胞内，水重吸收减少。正常的情况下，AVPR2基因及AQP2基因位点产生突变造成远端肾单位对AVP 的抗利尿作用不敏感或无反应，导致尿液浓缩功能障碍发生CNDI。

2.2AVPR2基因突变致X 连锁CNDI 的发病机制AVPR2基因位于染色体Xq28，由3 个内含子和2个外显子组成，是典型的7次跨膜螺旋GPCR，编码一个含有371个氨基酸的蛋白。AVPR2基因突变导致X 连锁CNDI，临床上男性患者常见，而杂合子女性患者由于X染色体的失活偏倚出现不同的临床表型，临床表现多样，多饮、多尿的程度可有明显不同［5］。

AVPR2基因突变导致的X 连锁CNDI 的位点在逐渐增加，目前共发现280 多种AVPR2基因突变［5］，中国已发现32 个AVPR2突变，以错义突变为主，占29个，和国外文献报道相近［6］。

根据基因序列分析及亚细胞分类将AVPR2基因突变分为5 类：第1 类突变干扰了正确的转录、mRNA加工与翻译，产生了截短蛋白质，这些蛋白通常被迅速降解；第2类突变最为常见，AVPR2基因的错义突变或插入、缺失产生了全长蛋白，使蛋白错误折叠，虽然保持了内在的功能，但由于内质网的质控机制与蛋白酶体降解的靶向性，使错误折叠蛋白被滞留在内质网内，不能在细胞膜表面正常表达；第3类突变导致了血浆中膜表达受体与Gs 蛋白结合能力的下降，从而导致磷酸化途径激活减弱，影响了与Gs 蛋白的耦联；第4 类突变导致了对AVP 亲和力减低，突变虽然没有影响AVPR2在细胞膜上的正常表达，但是与AVP结合能力下降；第5类突变被误传到不同亚细胞器中，突变基因可能编码合成正常的受体蛋白，但在细胞内错误定位，不能在细胞膜上正常表达［7-8］。此外，AVPR2突变也会发生“功能增益”，这些突变受体过度增加了对AVP 的亲和力，导致肾源性的抗利尿激素分泌紊乱［9］。

2.3AQP2基因突变致常染色体显性/隐性遗传CNDI的发病机制AQP2基因定位于染色体12q13，由4个外显子和3个内含子组成，该基因编码一个含有271个氨基酸的蛋白质。由6个跨膜结构域、5个环和细胞内的N 端和C 端连接而成。丝氨酸256（Ser256）磷酸化对于依赖CAMP 调节的AQP2胞吐作用非常重要，体内和体外实验均证实了S256 和S269 在AQP2膜表达的重要作用［10］。仅有约10%CNDI表现为AQP2突变导致的常染色体遗传。

目前已发现65个AQP2基因突变［11］，中国发现6种AQP2突变［6］，均以常染色体隐性遗传为主。多表现为纯合突变或复合杂合突变，大部分的错义突变影响了AQP2 蛋白跨膜区的氨基酸，导致蛋白错误折叠，使AQP2蓄积在内质网内。动物实验证实，有一些突变蛋白凭借过度表达、强制运输或易位表达到细胞膜表面，发挥较弱的水重吸收作用，证实了AQP2的构象仅发生了微小变化，说明AQP2亚细胞异常定位导致CNDI 而非功能缺失［12］。由于大多数突变体仍然保持水通道功能，寻找协助突变体从内质网逃离的药物成为研究的方向和热点。

少数的突变为常染色体显性遗传，是由于突变影响了蛋白质的羧基端，即C 端，该部位包含有AQP2转运和存储的调控序列，是AQP2磷酸化和向顶端运输的关键区域，导致突变体被滞留在高尔基体中，或误入溶酶体、基底膜，丧失了AQP2水通道作用［13］。

2.4 未知基因 日本一项研究显示，62 例符合CNDI 临床表型的患者中有7 例未发现明确的致病基因，提示除了AQP2和AVPR2外可能有其他未知的基因参与［14］。

3 临床表现

3.1 主要临床表现及并发症 CNDI 临床以肾脏排出大量低渗尿液及继发性多饮为特点［15］。尿液浓缩障碍在出生后即可出现，在生后1周症状逐渐明显，出现易激惹、呕吐、便秘、发热、喂养困难、生长障碍等非特异症状，严重的成人患者每日可排出15～20 L的低渗尿。泌尿道扩张是CNDI常见并发症，持续的多尿可并发巨形膀胱、神经源性膀胱、输尿管积水、肾积水等合并症［5，16］。智力减退是CNDI 严重的并发症，长期反复脱水与高血钠可能造成持久的脑细胞器质性损害，使患者出现精神异常与发育障碍等［17-18］。如果早期诊断及治疗，智力减退可极少发生，但是由于持续多饮和频繁排尿，CNDI 患儿的心理健康会受到严重影响。

3.2 不完全型CNDI 由于CNDI 患者病变部位在AVP受体和受体后部位，故大多数X连锁CNDI患者在禁水加压素试验（large doses of AVP or desmopressin，DDAVP）后，尿量及尿渗透压均不发生明显变化。然而，少数CNDI患者在禁水试验或外源性注射AVP后，尿液浓缩能力明显增加［19］。这种残存的尿浓缩能力可能是为了防止严重高渗脱水的发生，严重缺陷患者易感。迄今，所有已证实为AVPR2基因错义突变患者中，仅有17 例不完全型X-CNDI表型［19-20］。在大多数AQP2突变引起常染色体显性遗传的CNDI，因AQP2突变尚存对AVP 反应的能力，从而导致不严重的浓缩缺陷。除了基因缺陷外，老龄化也是不完全型CNDI 的原因，可能由于AQP2和尿素转运体的下调导致最大尿浓缩能力降低［21-22］。

4 诊断

4.1 临床诊断 CNDI 患者主要表现为高钠脱水和低比重尿，禁水试验可初步判定患者是否是尿崩症，DDAVP 试验可以帮助临床医生区分神经性尿崩和肾性尿崩，即给予外源性AVP 或去氨加压素后，尿渗透压变化不明显或升高不超过50%，诊断NDI［23］。CNDI在NDI中仅占约10%，应慎重排除继发性NDI。

4.2 基因诊断 因CNDI 很少见并有显著异质性，同时存在下列原因使临床诊断造成困难。（1）临床上存在一些不完全型CNDI，仅靠DDAVP 试验不能很好地区分。（2）因失活偏倚导致临床症状轻微甚至无症状的X 连锁CNDI 的杂合子女性患者。（3）没有明确家族史的散发病例。（4）AVPR2及AQP2基因突变致CNDI 临床表型可无差别。这时基因诊断显得尤为重要，通过检测AVPR2和AQP2不仅可以早期明确诊断，使患者得到及时治疗，防止出现智力障碍、发育落后等严重并发症，并为家族性病例提供遗传学帮助及为突变基因携带的成年女性提供产前筛查。

5 治疗现状及潜在的治疗策略

5.1 治疗现状 目前的主要治疗目的是限制尿量而非针对病因治疗。主要方法是补液同时联合低盐、低蛋白饮食防止脱水。药物治疗常用利尿剂和非甾体抗炎药。单一用药效果不佳，目前不作为首选［17］。

5.1.1 噻嗪类利尿剂 氢氯噻嗪通过抑制远曲小管对Na+的重吸收，使尿量减少。近期研究发现，氢氯噻嗪可减少锂诱导NDI 小鼠近端小管对Na+的重吸收，减少尿量，同时促进AQP2在小鼠集合管上皮细胞的表达［24］。氢氯噻嗪3 mg/（kg·d）联合严格的限钠饮食可减少40%的尿量［25］。氢氯噻嗪［2～4 mg/（kg·24 h）］联合阿米洛利［0.3 mg/（kg·24 h）］，能使患者尿量降低50%，耐受性较好，减少低钾血症的发生，是目前推荐的临床一线用药［26］。氢氯噻嗪联合吲哚美辛也可以达到相似的效果，但应注意胃肠道等不良反应的发生［27］。

5.1.2 非甾体抗炎药 非甾体抗炎药可能通过抑制水通道蛋白从细胞膜表面脱离，发挥抗利尿作用［26］。Dayal等［28］进行了3年的观察，对2例CDNI患儿给予口服吲哚美辛治疗，0.75～1.2 mg/（kg·d），每日3次，患儿脱水症状及生长发育明显改善，1例患儿2年后停药，治疗并随访6.5年，患儿耐受良好，无不良反应发生。对于不能耐受吲哚美辛的患儿，可考虑使用选择抑制环氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX2）抑制剂。对于脱水的患儿，两者在应用时有潜在的致急性肾功能衰竭的风险［2］，故不宜长期单一应用COX2抑制剂治疗。

5.2 CNDI 的潜在治疗策略 对于NDI 的治疗研究目前主要集中于3 方面：（1）修复错误折叠蛋白，使其恢复正常的蛋白结构并从滞留的内质网中脱离，进而正确定位到细胞膜表面［7］。（2）直接作用于滞留在内质网中错误折叠的受体蛋白发挥作用［7］。（3）不通过AVPR2介导，直接激活AQP2［3］。

5.2.1 化学伴侣 研究表明，化学伴侣如甘油、二甲基亚砜可以使错误折叠蛋白从内质网中脱离，恢复正常的膜表达［29］。但是，少数基因突变没有导致完全丧失功能，其他的分子也可以重建正确的折叠蛋白，而有一些基因突变因缺失、插入、剪接、重排而导致功能丧失，这两种情况在临床治疗选择上难以区分［7］。另一个纠正突变基因的方向是对体细胞胚胎或进行胚胎基因组编辑，但伦理上存在巨大争议［30］。

5.2.2 非肽类AVPR2拮抗剂——药物伴侣 非肽类AVPR2拮抗剂具有细胞膜可渗透性，可以进入到细胞与内质网中的Ⅱ类突变受体结合，稳定它们的构象，一旦内质网质量控制机制被绕过，突变体AVPR2可以逃离内质网，在高尔基体中实现成熟糖基化，在细胞膜表面表达［31］。AVPR2选择性拮抗剂包括SR121463、VPA-985、OPC31260、OPC41061、SR49059和YM087［7，31］。大部分药物伴侣具有内在的拮抗活性，目前的研究均旨在发现这些功能，一项新的研究将验证这些化合物在野生型AVPR2 蛋白表达的细胞内是否起着激动剂或拮抗剂的作用，而不具有拮抗特性的可能是对治疗产生干预的化合物［32］。药物伴侣也存在一定局限性：（1）AVPR2 拮抗剂的作用取决于AVPR2 突变类型和突变位点［31］。（2）药物伴侣对AVPR2 的亲和力，拮抗剂与AVP 在与AVPR2 结合时存在竞争关系。（3）AVP 与AVPR2 的结合诱导了细胞间的相互作用，引起了受体细胞内移，加速了降解［33］。

5.2.3 非肽类AVPR2 激动剂 非肽类AVPR2 激动剂是小分子物质，其特征是具有相对高的疏水性，使它们能够通过细胞膜，与经典的肽激动剂相比更易被肠道吸收［31］。这些可渗透性激动剂能够结合被困在内质网中的AVPR2 突变体，也可通过cAMP 信号通路直接激活细胞内AVPR2 突变体。激动剂OPC51803、VA999088和VA999089可激活内质网中7 个AVPR2 突变体中的6 个，诱导AQP2 向顶膜移位，发挥抗利尿作用［34］。非肽类AVPR2 激动剂MCF14、MCF18、MCF57 有重新折叠效应，可促进AVPR2 突变基因L44P、A294P、R337 的修复和膜表达，增加cAMP信号转导［35］。总之，非肽类AVPR2激动剂具有独特的高选择性优势［36］，不需要内源性AVP对非肽类化合物的置换。在细胞内直接激活内质网被困受体及cAMP 信号转导途径激活突变体，而不增加蛋白酶体降解，不诱导受体蛋白的成熟。

5.2.4 非AVPR2 介导的信号通路 在过去的几年中，一些研究试图绕过AVPR2 信号缺陷恢复AQP2在顶膜的表达。目前的研究分为两种，一是提高胞浆cAMP浓度，二是cAMP独立通路的激活。

5.2.4.1 提高cAMP 浓度 （1）β3-肾上腺素受体（β 3-AR）：研究显示β3-AR在大多数表达AVPR2的肾单位也有表达，包括髓袢升支粗段、皮质和髓质集合管。体外实验显示，β3-AR能选择性刺激BRL37344激动剂，提高细胞内cAMP 水平，促进AQP2 在集合管质膜顶膜的蓄积［37］。（2）分泌素受体（secretin receptor，SCTR）：研究证实SCTR 在鼠的表达AQP2的集合管主细胞的基底膜上也有表达。分泌素可诱导细胞内cAMP的浓度增高，从而促进AQP2的膜表达，提高尿液浓缩能力［38］。（3）降钙素受体（calcitonin receptor，CTR）：研究证实同一肾单位段CTR和AVPR2受体的定位是相似的，CTR可能会产生类似AVP 的水重吸收效应，CTR 通过增加cAMP促进细胞内的AQP2 转运和在细胞顶膜的表达［39］。（4）前列腺素受体：前列腺素E2（PGE2）和类前列腺素E2受体（EP2）可通过不同途径增加AQP2磷酸化和向顶膜的转运作用［40］。前列腺素受体亚型4（the prostaglandin E receptor subtype 4，EP4）通过上调cAMP 信号通路使小鼠肾脏集合管细胞的AQP2 表达增加，使X连锁CNDI大鼠尿渗透压增加65%［41］。

5.2.4.2 cAMP 依赖性信号通路的激活 已有很多的治疗策略旨在研究不通过AVPR2介导，直接激活cAMP信号通路，包括：环磷酸鸟苷（cGMP）途径的激活（如西地那非）、表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂（厄洛替尼）、AMP活化蛋白激酶（AMPK）激活剂（二甲双胍）、他汀类药物、过氧化物酶体增殖物激活受体γ型（PPARγ）激动剂（罗格列酮）。

（1）选择性PDE抑制剂（西地那非）：西地那非可增加cGMP 水平，促进AQP2 在细胞顶端膜的表达。Assadi等［42］应用西地那非治疗1例X连锁CNDI的男性患儿，与传统治疗相比可显著减少尿量，增加尿渗透压，他们还发现AQP2的尿排泄增加，提示cGMP还可以增加AQP2的表达。（2）EGFR抑制剂（厄洛替尼）：锂诱导NDI大鼠实验中，EGFR抑制剂厄洛替尼模拟AVP介导的AQP2磷酸化，增加了AQP2在肾集合管主细胞上的膜表达，使尿量明显减少，尿渗透压升高［43］。并且发现它不同于cAMP、cGMP和PKA激活途径，未导致PKA 的磷酸化，推测存在一个未知的激酶在厄洛替尼作用下被激活，为CNDI的治疗提供了新的方向。（3）AMPK 激活剂（二甲双胍）：二甲双胍是刺激AMPK催化亚基的口服降糖药。研究发现，AMPK 在肾髓质表达，能同时磷酸化AQP2和尿素转运体，促进大鼠髓内集合管细胞水的重吸收，推测AMPK 可能是一种新的代偿性刺激途径，二甲双胍可作为治疗X-NDI 的新方向［44］。（4）他汀类药物：体外实验表明洛伐他汀可以通过抑制AQP2内吞作用，促进肾细胞顶膜AQP2 的蓄积［45］。在一组保留肾功能的高胆固醇血症患者研究队列中，辛伐他汀治疗使尿AQP2 显著增加，尿量减少，尿渗透压增加。这个效应也在用他汀类药物长期治疗的患者中得以维持至少1 年［46］。（5）PPARγ 激动剂（罗格列酮）：一项研究表明，罗格列酮诱导了剂量依赖性的AQP2 向顶膜的易位，并不依赖于细胞内cAMP 升高、PKA 激活和AQP2磷酸化，而是与钙离子内流有关［47］。但是罗格列酮有导致尿潴留、水肿、心力衰竭的倾向，是否能安全应用于临床治疗CNDI有待进一步研究。

综上，随着CNDI 分子生物学的发展，发病机制的阐明，产生了很多针对病因的新型治疗手段，根据CNDI 的类型不同，治疗的靶点和策略也有所不同，但应用于临床的安全性和有效性尚需进一步评估。