以大量蛋白尿起病的PLCE1基因突变致终末期肾病家系分析及文献复习

PLCE1 mutation-induced end-stage renal disease presenting with massive proteinuria: a family analysis and literature review

摘要

目的 总结PLCE1基因突变致终末期肾病的临床和基因变异特征。方法 回顾性分析一家系3例PLCE1基因突变患儿的临床和遗传学特征，并对PLCE1基因突变致遗传性肾病病例进行文献复习。结果 先证者8岁男性，表现为肾病综合征、慢性肾脏病4期，肾活检为局灶性节段性肾小球硬化，肾移植术后2年5个月，尿蛋白持续阴性，肾功能正常。全外显子组测序发现2个致病杂合变异c.961C>T和c.3255＿3256delinsT，其中c.3255＿3256delinsT为新发突变。家系筛查显示父母无肾脏受累，5位同胞中，1位胞兄于4岁时因终末期肾病死亡；7岁胞妹有蛋白尿和双侧髓质海绵肾，随访1年尿蛋白转阴；3岁胞弟肾移植后因重症肺炎死亡。文献复习共纳入45例PLCE1基因突变致遗传性肾病患者，主要临床表型为肾病综合征（87%,39/45），肾脏病理以局灶性节段性肾小球硬化为主（57%,16/28）。未见热点突变位点。结论 PLCE1基因复合杂合突变可导致疾病迅速进展至终末期肾病，肾移植效果良好，家系筛查对早期诊断至关重要，髓质海绵肾可能为该基因突变的新表型。[中国当代儿科杂志，2025,27 (5):580-587]

Abstract

Objective To summarize the clinical and genetic characteristics of end-stage renal disease caused by PLCE1 gene mutations. Methods A retrospective analysis of the clinical and genetic features of three children from a family with PLCE1 gene mutations was conducted, along with a literature review of hereditary kidney disease cases caused by PLCE1 gene mutations. Results The proband was an 8-year-old male presenting with nephrotic syndrome stage 4 chronic kidney disease. Renal biopsy showed focal segmental glomerulosclerosis. Two years and five months after kidney transplantation, the patient had persistent negative proteinuria and normal renal function. Whole-exome sequencing identified two pathogenic heterozygous variants: c.961C>T and c.3255_3256delinsT, with c.3255_3256delinsT being a novel mutation. Family screening revealed no renal involvement in the parents, but among five siblings, one brother died at age of 4 years from end-stage renal disease. A 7-year-old sister presented with proteinuria and bilateral medullary sponge kidney, with proteinuria resolving after one year of follow-up. A 3-year-old brother died after kidney transplantation due to severe pneumonia. The literature review included 45 patients with hereditary kidney disease caused by PLCE1 gene mutations. The main clinical phenotype was nephrotic syndrome (87%, 39/45), and renal pathology predominantly showed focal segmental glomerulosclerosis (57%, 16/28). No mutation hotspots were identified. Conclusions Compound heterozygous mutations in the PLCE1 gene can lead to rapid progression of the disease to end-stage renal disease, with favorable outcomes following kidney transplantation. Family screening is crucial for early diagnosis, and medullary sponge kidney may be a novel phenotype associated with these gene mutations.

关键词

终末期肾病 / 肾移植 / 髓质海绵肾 / PLCE1基因 / 儿童

Key words

End-stage renal disease / Kidney transplantation / Medullary sponge kidney / PLCE1 gene / Child

局灶性节段性肾小球硬化（focal segmental glomerulosclerosis, FSGS）是一组以局灶性和节段性肾小球硬化以及足细胞广泛融合为特点的病理综合征，是终末期肾病（end-stage renal disease, ESRD）的重要原因。尽管其发病机制尚未完全阐明，但已有研究表明，遗传因素在其发病中起重要作用^［1］。截至2024年9月，已鉴定出导致FSGS的基因有60余种，且数目在不断增加 ^［2］。磷脂酶Cε1（phospholipase C epsilon-1, PLCE1）基因突变早在2006年即被报道与FSGS有关。近年来，PLCE1基因中不断有新的致病位点被发现，然而，由于病例数有限，其临床表现与基因型之间的相关性仍有待进一步研究^［3-6］。本研究总结一家系中3例PLCE1基因复合杂合突变患儿的临床特征、家系情况及基因变异特点，并复习相关文献，为此类患儿的诊治提供依据。

1 资料与方法

1.1　研究对象

回顾性选取2022年2月在中山大学附属第一医院小儿肾脏风湿病中心住院的PLCE1基因突变致ESRD患儿及其家系作为研究对象。本研究通过中山大学附属第一医院伦理委员会批准（伦审［2021］137号），所有样本的采集均得到了患儿父母的知情同意。

1.2　资料收集

通过查阅门诊及住院病历并结合电话随访，收集患儿临床资料，包括起病年龄、性别、家族史、临床表现、体格检查、实验室检查（血常规、尿常规、基础代谢、肝肾功能等）、肾脏彩超及肾脏活检结果，同时记录治疗方案及随访信息。

1.3　基因测序和构建蛋白模拟模型

征得家属同意后，抽取先证者外周血2 mL，置乙二胺四乙酸抗凝管混匀，行全外显子组基因检测。患儿父母和同胞兄弟姐妹进行Sanger测序验证。使用AlphaFold数据库（https://alphafold.ebi.ac.uk/）查询PLCE1基因的野生型三维模型Q9P212。同源模型获得的数据使用PyMOL进行可视化（https://pymol.org/2/），预测基因变异对蛋白质结构的影响。

1.4　文献复习及文献检索策略

在中国知网、万方数据知识服务平台以及PubMed数据库中，以“PLCE1”“phospholipase C-ε1”“磷脂酶Ｃε1”“PLCE1基因”为关键词进行检索，检索时间为建库至2024年12月31日，筛选PLCE1基因突变导致遗传性肾病相关研究文献及病例，仅纳入儿童患者以及儿童期起病的成人患者，排除PLCE1基因良性变异、突变导致肿瘤性疾病，或重复报道病例。

2 结果

2.1　临床资料

先证者，男性，8岁，因排泡沫尿1年余，血肌酐升高1月余于我院住院。入院后查24 h尿蛋白定量3.564 g（参考值：0~0.12 g/24 h），血白蛋白19.6 g/L（参考值：39~54 g/L），总胆固醇9.6 mmol/L（参考值：3.1~5.7 mmol/L），血尿素氮24.2 mmol/L（参考值：2.9~8.6 mmol/L），血肌酐166 μmol/L（参考值：27~66 μmol/L），基线估算肾小球滤过率28.2 mL/（min·1.73 m²）［参考值：90~120 mL/（min·1.73 m²）］。心脏彩超示主动脉窦增宽，左房左室增大，微量心包积液。肾活检示FSGS（图1A），肾小管上皮细胞小片状萎缩（约40%），肾间质小片状纤维化伴单个核细胞浸润；小动脉及细动脉管壁稍增厚；免疫荧光可见8个肾小球，免疫球蛋白M、补体C3、补体C1q均呈渗出样阳性沉积；电镜表现为足突广泛融合（图1B）。眼科检查及听力筛查正常。先证者诊断为肾病综合征、慢性肾脏病4期。经肾脏替代治疗2个月后于我院行同种异体肾移植手术。随访至患儿移植术后2年5个月，尿蛋白持续阴性，肾功能正常。

先证者家系谱见图2。先证者大哥（Ⅲ-1）因ESRD于4岁时去世（起病年龄不详）。五妹（Ⅲ-5）5岁时筛查发现尿蛋白+，肾功能正常，双肾B超提示双侧髓质海绵肾（medullary sponge kidney, MSK），随访1年，尿蛋白阴性至弱阳性。六弟（Ⅲ-6）3岁时筛查发现尿蛋白2+，筛查后2个月迅速进展至ESRD，经过8个月的透析治疗后接受肾移植手术，术后2 d肾功能恢复正常，术后1个月尿蛋白转阴并持续阴性。术后予他克莫司、麦考酚钠（后改为吗替麦考酚酯）、泼尼松抗排斥治疗，移植术后4个月因移植肾血栓形成、血肌酐升高，行“移植肾动脉球囊成形术+人工动静脉瘘修补术”，术后血肌酐下降。移植2年后因“重症肺炎”死亡。先证者父母及其他家系成员无临床表型。

2.2　基因测序结果

全外显子组测序结果显示，先证者PLCE1基因存在4处杂合突变，分别为2号外显子上的无义突变c.961C>T、4号外显子上的错义突变c.1682G>A和c.1660G>A、9号外显子上的移码突变c.3255_3256delinsT。其中c.961C>T（p.R321X）、c.1682G>A（p.R561Q）遗传自父亲，c.3255_3256delinsT（p.K1085Nfs*8）、c.1660G>A（p.D554N）遗传自母亲。根据美国医学遗传学与基因组学学会（American College of Medical Genetics and Genomics, ACMG）指南^［7］，c.961C>T和c.3255_3256delinsT判定为致病性变异（表1）。

2.3　氨基酸空间结构分析

PyMOL软件进行可视化分析变异位点对PLCE1蛋白三级结构的影响，结果见表2。与野生型PLCE1蛋白结果相比，c.961C>T使第321位精氨酸突变为终止密码子，导致蛋白质截断，蛋白构象发生改变（图3A~B）。c.3255_3256delinsT使第1 085位赖氨酸突变为天冬酰胺，发生移码突变，导致蛋白质截断，蛋白构象发生改变（图3C）。c.1682G>A使第561位精氨酸突变为谷氨酰胺，氢键数量减少，可能会改变蛋白构象（图3D）。c.1660G>A使第554位天冬氨酸突变为天冬酰胺，氢键数量减少，可能会改变蛋白构象（图3E）。

2.4　文献复习

根据本研究设定的文献检索策略，共检索到11篇PLCE1基因突变致遗传性肾病相关研究文献。其中英文文献9篇，中文文献2篇，共计报道38个家系，涉及45例患者，患者以婴幼儿为主（60%，27/45），79%（27/34）为婴幼儿期起病（含3岁）。临床表型主要为肾病综合征（87%，39/45），多数病例（71%，20/28）7岁内（含7岁）进展至ESRD。肾脏病理以FSGS为主（57%，16/28）。突变类型涵盖无义突变、移码突变及错义突变，多分布于8（18%，6/34）、2（15%，5/34）和13（15%，5/34）号外显子。未见热点突变位点。病例分布于14个国家或地区，其中我国13例。45例患者具体变异信息详见表3。

3 讨论

PLCE1基因编码的蛋白磷脂酶Cε1为磷脂酶C同工酶，其在足细胞内表达丰富，可催化膜磷脂水解产生第二信使分子肌醇1,4,5三磷酸和二酰基甘油，起着调节足细胞的增殖、迁移和分化作用^［20］。PLCE1基因突变是激素耐药型肾病综合征的常见遗传因素^［21］，多中心研究显示，在中国儿童遗传性肾脏病数据库（www.ccgkdd.com.cn）收录的1 001例患儿中，PLCE1基因是导致中国儿童激素耐药型肾病综合征的5个常见突变基因之一^［10］。因此，对于初发激素耐药的儿童肾病综合征患者，尽早完善PLCE1相关基因检测极其重要。

PLCE1基因突变可能包括一系列组织学表型，从严重的、早发的弥漫性系膜硬化症（diffuse mesangial sclerosis, DMS）到FSGS^［3］。绝大多数PLCE1基因突变患儿对激素及免疫抑制剂无反应，但也有病例报道显示少数患者对钙调磷酸酶抑制剂类药物治疗有效^［22-23］，具体机制尚未明确，推测PLCE1基因突变导致的肾病存在特定的治疗时间窗，在时间窗内给予钙调磷酸酶抑制剂类药物可能可以部分弥补基因突变导致的功能缺陷^［11］。PLCE1基因突变导致的肾病不同病理类型预后不一，病理表现为DMS者平均起病年龄较病理表现为FSGS者早，进展为ESRD更快^［8］。

本例患儿青少年期起病，并迅速进展为ESRD，肾活检病理表现为FSGS，疾病进展过程与既往报道^［8］相符。患儿PLCE1基因中c.961C>T使第321位氨基酸由精氨酸突变成终止子，导致基因的截短突变而丧失功能，其致病性在既往文献^［8］中已有报道。其余3个新发突变位点中，c.3255_3256delinsT导致移码突变使蛋白质截断，且该家系中携带PLCE1基因c.961C>T（p.R321X）和c.3255_3256delinsT（p.K1085Nfs*8）复合杂合突变的家系成员均出现肾脏受累的表现，因此认为该复合杂合突变是此家系中患者出现临床表型的原因。PLCE1基因突变的临床表型还存在家族内异质性。本研究中，尽管家系中有2名同胞弟妹和先证者具有相同突变位点，但表现出不完全相同的临床过程。这种家族内异质性提示，PLCE1基因突变的临床表现不仅取决于突变类型，还可能与表观遗传学或其他修饰基因或环境因素的影响有关。其机制有待进一步探讨。

本研究首次发现1例携带PLCE1基因突变的患儿表现为MSK。MSK是一种罕见的先天性肾脏畸形，通常表现为肾髓质集合管的囊性扩张。既往研究认为MSK主要与RET基因突变相关^［24］，但本研究中携带PLCE1基因突变的胞妹表现为双侧MSK，提示PLCE1基因突变可能与该表型相关。这一发现扩展了PLCE1基因突变的临床表型谱，提示PLCE1基因不仅在足细胞功能中起重要作用，还可能影响肾小管发育。未来的研究应进一步探讨PLCE1基因突变与MSK之间的分子机制，以及PLCE1基因在肾小管发育中的具体作用。

本研究中，先证者和其胞弟均接受了肾移植治疗，术后肾功能恢复正常，尿蛋白持续阴性，这与既往研究结果^［9］一致，表明肾移植是PLCE1基因突变相关ESRD的有效治疗手段。然而，肾移植后仍存在一定的并发症风险。本研究中，胞弟在肾移植后因“重症肺炎”死亡，提示PLCE1基因突变患者在接受肾移植后仍需密切监测感染等并发症。此外，肾移植后的长期预后仍需进一步研究。

本研究存在以下局限性：首先，本研究为回顾性分析，可能存在选择偏倚，样本量相对较小，难以得出明确结论。其次，缺乏功能实验验证新发现突变位点的致病性。此外，家族内异质性的机制尚未完全阐明，未来需通过全基因组测序或表观遗传学分析进一步探索。

综上所述，本研究报道了3例PLCE1基因复合杂合突变患儿及其家系情况，发现了新致病突变位点，并首次报道了PLCE1基因突变可能与髓质海绵肾相关。这一发现扩展了PLCE1基因突变的临床表型谱，为PLCE1基因在肾小管发育中的潜在作用提供了新的研究方向。肾移植在PLCE1基因突变相关肾病中的疗效良好，但术后并发症仍需密切监测。未来的研究应进一步探讨PLCE1基因突变的分子机制及其特异性治疗策略。

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基金资助

广东省基础与应用基础研究项目(2021A1515110197)

国家重点研发计划(2022YFC2705100)