离子通道KCNJ5、ATP1A1、ATP2B3和CACNA1D突变在原发性醛固酮增多症发病中的作用

Primary aldosteronism (PA) is a common cause of secondary hypertension. Recently, foreign researchers have indicated that PA might be a channelopathy. Mutated KCNJ5, ATP1A1, ATP2B3 and CACNA1D channels are associated with the pathogenesis of PA. Clinical profile and biochemical characteristics of the mutations in Chinese patients with PA remain unclear. We have reported that the prevalence of somatic KCNJ5 mutations in Chinese PA patients is much higher than that in other populations. The KCNJ5 mutation which lies near the selectivity filter could enhance aldosterone release. KCNJ5 mutations are the most frequent genetic alteration in Chinese patients with aldosterone-producing adenoma. Somatic mutations in ATP1A1, ATP2B3 and CACNA1D genes are present in a few cases of aldosterone-producing adenomas. In this study, we aim to investigate the clinical and biochemical characteristics associated with somatic mutations, and explore the functional properties of somatic mutations on aldosterone synthesis through molecular biology technology. Moreover, the influences of some compounds or drugs aiming at different targets on aldosterone synthesis are also studied. The findings would contribute to our understandings of the association between mutated ion channels and PA, and explore a targeted therapy for PA patients.

原发性醛固酮增多症（primary aldosteronism, PA），是一种常见的继发性高血压。近期，国外学者推测PA可能是一种离子通道病，部分PA患者发病是由KCNJ5、ATP1A1、ATP2B3和CACNA1D通道突变导致的。而目前关于中国PA人群中的离子通道突变情况仍较缺乏研究。我们前期工作证实中国PA人群中，KCNJ5通道突变率远高于国外人群，且KCNJ5通道临近选择性滤器的突变可引起醛固酮产生增加，可能为我国醛固酮腺瘤患者的主要致病基因。ATP1A1、ATP2B3和CACNA1D离子通道突变的发生率较低。本研究将结合分子生物学技术，对中国PA人群致病基因的突变特征进行鉴定，验证是否影响醛固酮产生和机制；通过筛选作用于不同靶点的化合物或药物，探讨其对于醛固酮产生的影响。本项目将有助于我们深入理解离子通道突变与PA发病之间的联系，为将来PA的靶向治疗打下坚实的理论基础。

近期，国外学者原发性醛固酮增多症推测PA可能是一种离子通道病，部分PA患者发病是由KCNJ5、ATP1A1、ATP2B3和CACNA1D通道突变导致的。本研究将结合分子生物学技术，对中国PA人群致病基因的突变特征进行鉴定，验证是否影响醛固酮产生和机制。由于其它基因突变的患者人数较少，我们仅选取了82例（46例男性和36例女性）进行了肾上腺腺瘤切除手术患者，同时有完整的肾上腺静脉采血AVS和KCNJ5基因测序的数据。其中33例G151R和25例L168R体细胞热点突变。G151R突变患者的血钾水平更低、腺瘤更大。同时，L168R突变更多见于女性，术前血醛固酮PAC和醛固酮肾素比值ARR更高，血浆肾素活性PRA水平更低，血钾浓度更低，腺瘤更大。对侧抑制患者的KCNJ5基因突变发生率是80%。对侧抑制指数小于1.0和大于1.0的两组比较，KCNJ5基因热点突变的发生率有显著统计学差异。与野生型相比，L168R突变患者的非优势侧的PAC/PCC比值显著下降，且G151R和L168R患者的单侧指数更高。G151R和L168R组患者的对侧抑制程度更明显。单侧指数和对侧抑制指数的曲线下面积AUC分别是0.746和0.724。单侧指数的理想节点是10.0。对侧抑制指数的理想节点是0.7。另外，KCNJ5基因体细胞突变新位点（145-147delETEinsK）可引起细胞上清液中醛固酮水平增加、细胞内醛固酮合成酶CYP11B2基因表达上调。使用血管紧张素II刺激时，结果也很显著。野生型通道可表现为显著的内向电流，细胞膜表现为负电位，同时去除细胞外氯化钠对结果无显著影响。但是，145-147delETEinsK位点可引起细胞膜发生去极化，细胞膜负电位绝对值降低。并且当去除细胞外氯化钠后，细胞膜恢复超极化状态。另外，与野生型细胞相比，细胞内钙离子浓度也会出现显著增加。总的来说，KCNJ5基因突变型与临床表现存在显著关联，且突变热点患者的AVS相关参数与野生型显著不同。无论是否应用血管紧张素II刺激，KCNJ5基因体细胞突变新位点（145-147delETEinsK）可引起醛固酮产生增加。钾通道选择性丧失、钠离子内流增加、细胞膜去极化和钙离子内流参与了整个过程。该研究为探索PA的新的治疗方法提供了理论基础。