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编号:10289807
常染色体显性遗传的薄基底膜肾病与COL4A3/COL4A4基因连锁*
http://www.100md.com 《肾脏病与透析肾移植杂志》 1999年第6期
     作者:张承英 朱世乐 章友康

    单位:北京医科大学第一临床医院肾内科(北京,100034) 朱世乐 章友康现在武警总医院肾内科 张承英

    关键词:薄基底膜肾病;连锁分析;遗传基因

    肾脏病与透析肾移植杂志990403 摘 要 目的:运用2号染色体上与COL4A3/COL4A4基因紧密连锁的微卫星标志PAX3及D2S401,对9个薄基底膜肾病家系进行基因连锁分析,并对薄基底膜肾病患者COL4A4基因上文献报道的一个点突变进行研究。方法:PCR扩增9例薄基底膜肾病患者及其家系成员2号染色体上的微卫星标志PAX3及D2S401,10%聚丙烯酰胺凝胶电泳后银染分析结果,运用PPAP软件计算Lod score值;PCR扩增9例薄基底膜肾病患者COL4A4基因上文献报道的G→A(Gly→Glu)的点突变,Alul酶切后分析结果。 结果:3个家系的薄基底膜肾病与2号染色体上的COL4A3/COL4A4基因连锁,座位间的Lod score值为3.10,θ=0.00,未在9例薄基底膜肾病患者COL4A4基因上发现文献报道的Alul酶切位点。 结论:常染色体显现遗传的薄基底膜肾病与位于2号染色体上的COL4A3/COL4A4基因连锁,未在9例薄基底膜肾病患者COL4A4基因上发现文献报道的G→A(Gly→Glu)的点突变。
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    AUTOSOMAL DOMINANT THIN BASEMENT MEMBRANE NEPHROPATHY

    WAS LINKED WITH COL4A3/COL4A4 GENE

    Zhang Chengying,Zhu Shile,Zhang Youkang

    Department of Nephrology,The First Teaching Hospital,Beijing Medical University,Beijing,100034

    OBJECTIVE We performed genetic analysis on 9 pedigrees of Thin Basement Membrane Nephropathy by using microsatellite markers PAX3 and D2S401 closely linked with COL4A3/COL4A4 gene located on chromosome 2,and by studying one point mutation in COL4A4 gene of 9 TBMN by digesting PCR products with restriction enzyme.
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    METHODOLOGY Genomic DNA was extracted.Highly polymorphic microsatellite markers (PAX3 and D2S401)closely linked with COL4A3/COL4A4 gene located on chromosome 2 were amplified using PCR.Nine TBMN families were analyzed.One DNA fragment with possible point mutation was PCR amplified and was digested with restrictive enzyme Alul.

    RESULTS Three of the 9 TBMN families were linked with COL4A3/COL4A4 gene located on chromosome 2(lod score=3.1,θ=0.00).No Alul locus was found in COL4A3/COL4A4 gene in 9 TBMN,and no G→A(Gly→Glu)point mutation was detected.
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    CONCLUSION Autosomal dominant TBMN was linked with COL4A3/COL4A4 gene on chromosome 2.

    Key words thin basement membrane nephropathy linkage analysis genetic gene

    薄基底膜肾病(Thin basement membrane nephropathy,TBMN)是以持续性镜下血尿为主要表现的一种遗传性肾病,肾活检超微结构检查肾小球基底膜(GBM)弥漫性变薄为该病唯一重要的病理学特征。研究表明,TBMN约占肾活检病例的3.7%,单纯性血尿肾活检病例的11.5%[1],提示该病在临床上并不少见,而关于TBMN的发病机制研究甚少。1996年Lemmink[2]首次用基因连锁分析的方法证实TBMN与位于2q35-37的COL4A3/COL4A4基因连锁,并在COL4A4基因上发现一由G→A(Gly→Glu)的点突变,而Yamazaki[3]的研究表明TBMN并不与COL4A3基因连锁。国内尚无关于TBMN发病机制的报道。本研究试图通过基因连锁分析的方法对中国的TBMN进行研究,确定TBMN的相关基因,并对TBMN的发病机制进行初步探讨。
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    1 对象和方法

    1.1 TBMN诊断标准 ①临床,实验室检查(包括可疑患者的电测听和眼科检查)和病理学改变排除继发性肾小球疾病,泌尿外科疾病和Alport综合征属原发性肾小球疾病者。②GBM变薄范围≥80%;③GBM的平均厚度≤280nm(对照组GBM厚度的均值减去3倍标准差为限[1]

    1.2 研究对象 9例TBMN先证者为经肾活检超微结构检查及电镜照片GBM厚度测定证实为TBMN患者,所有家系成员均经过两次以上的尿沉渣红细胞位相检查及血压、血肌酐测定,凡尿沉渣红细胞计数≥3个/HP,诊断为血尿,家系成员中的血尿患者均认为系TBMN患者,绝大多数家系成员血压、血肌酐值正常(附表)。

    1.3 家系成员外周静脉血白细胞DNA提取 采用1988年Miller等[4]提出的盐析法。
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    1.4 基因连锁分析

    1.4.1 PCR扩增2号染色体的微卫星标志PAX3、D2S401 PAX3引物序列[5]:5′-CCC AGA TGC CTT CTT A-3′,5′-CAG GGA GAT GGC AGT T-3′。PCR反应体系:25μl反应体系含基因组DNA 200ng,dNTP 200 μmol/L,引物各10pmol,MgCl2 0.75 mmol/L,Taq DNA聚合酶1单位。PCR反应条件:94℃预变性5min;94℃ 1min,49℃ 1min,72℃ 1min,循环30次;72℃ 延伸10min。D2S401引物序列[6]:5′-CAG AAG TTG CAG AAC CAT-3′,5′-GGG AGA TTT GGA GAA ACA-3′。PCR反应条件:MgCl2 1.0 mmol/L,退火温度50℃,余同PAX3。

    1.4.2 10%聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)
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    附表 9例TBMN患者的家族史、临床表现、眼耳改变及肾脏病理改变 例号

    性别

    年龄

    家族史

    血尿

    蛋白尿

    肾功能

    眼、耳检查

    肾脏病理改变

    光镜

    免疫荧光

    电镜

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    女

    23

    有

    镜下血尿

    阴性

    正常

    无异常

    轻度系膜增生

    IgM+

    GBM弥漫性变薄(203.5±33.4nm)

    2

    女
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    53

    有

    肉眼血尿

    阴性

    正常

    无异常

    轻度系膜增生

    IgM+、IgA±

    GBM弥漫性变薄(228.9±48.5nm)

    3

    女

    38

    有
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    镜下血尿

    阴性

    正常

    无异常

    轻度系膜增生

    IgA±、FRA+

    GBM弥漫性变薄(191.5±26.5nm)

    4

    女

    36

    有

    镜下血尿

    阴性
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    正常

    无异常

    肾小球轻微病变

    阴性

    GBM弥漫性变薄(265.6±56.4nm)

    5

    女

    27

    有

    镜下血尿

    阴性

    正常

    无异常
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    轻度系膜增生

    IgM±、C3±

    GBM弥漫性变薄(231.7±29.1nm)

    6

    女

    15

    有

    镜下血尿

    阴性

    正常

    无异常

    轻度系膜增生

    IgM+~++
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    GBM弥漫性变薄(229.5±41.4nm)

    7

    女

    19

    有

    镜下血尿

    阴性

    正常

    无异常

    肾小球轻微病变

    阴性

    GBM弥漫性变薄(212.4±70.1nm)

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    女

    53

    有

    镜下血尿

    阴性

    正常

    无异常

    轻度系膜增生

    阴性

    GBM弥漫性变薄(179.1±23.1nm)

    9

    女
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    30

    有

    镜下血尿

    阴性

    正常

    无异常

    轻度系膜增生

    IgM±、IgA±

    GBM弥漫性变薄(253.8±24.0nm)

    1.4.3 银染并分析结果

    1.4.4 运用哈尔滨医科大学数学教研室研制的PPAP软件计算Lod score值[7]
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    1.5 基因突变研究

    1.5.1 PCR扩增2号染色体COL4A4基因上文献报道的一个点突变 引物序列[2]:5′-AAG GCC TCC CCG GAC TCC CA-3′,5′-ACC TGG AGG ACC AGG TAG C-3′。PCR反应条件:MgCl2 0.75 mmol/L,退火温度60℃。

    1.5.2 Alul酶切PCR产物 15μl反应体系含10×buffer 1.5μl,BSA(10μg/μl)0.15μl,Alul(10 U/μl)0.25μl,ddH2O 9.1μl,PCR产物4μl,混匀后37℃水浴过夜,次日加入3μl loading buffer终止反应。

    1.5.3 10%聚丙烯酰胺凝胶电泳

    1.5.4 银染并分析结果2 结果
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    2.1 基因连锁分析 3个家系的TBMN位于2号染色体上的COL4A3/COL4A4基因连锁,座位间的Lod score为3.1,θ=0.00(图1,图2)。家系1,先证者Ⅱ4。因镜下血尿经肾活检证实为TBMN,追踪其家系,发现其母亲Ⅰ2及四个姐妹Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3及Ⅱ6均有镜下血尿,尿沉渣红细胞位相检查为多型红细胞。找出此家系中与TBMN连锁的单体型为PAX3 PCR产物电泳的第二片段及D2S401 PCR产物电泳的第四片段。遗传了单体型(PAX3 2-D2S401 4)的Ⅰ2、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅱ3、Ⅱ4和Ⅱ6均为患者。先证者Ⅱ4之子未从母亲遗传到单体型(PAX3 2-D2S401 4),故未患病。Ⅱ2从生物学意义上不是Ⅰ1之女,但由于从母亲遗传到单体型(PAX3 2-D2S401 4),故也发病。家系2与TBMN连锁的单体型为(PAX3 1-D2S401 2),家系3与TBMN连锁的单体型为(PAX3 3-D2S401 5)。
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    图1 与2号染色体上COL4A3/COL4A4基因连锁的3个TBMN家系

    图2 家系1 D2S401 PCR产物电泳结果(硝酸银染色)

    M=PBR322/HaeⅢ

    2.2 基因突变研究 9例TBMN患者均无Alul酶切位点,没有发现文献报道的G→A(Gly→Glu)的点突变(图3)。

    图3 Alul酶切9例TBMN患者和2例正常人PCR产物后电泳结果

    9例TBMN患者和2例正常对照均无Alul酶切位点。M=PBR322/HaeⅢ,条带1~9为9例TBMN患者,条带10~11为2例正常对照
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    3 讨论

    肾小球基底膜的主要结构成分是Ⅳ型胶原,Ⅳ型胶原是由三条α链形成的一种三螺旋网状结构,目前已知构成Ⅳ型胶原的α链有6种,分别为α 1~6,编码6种α链的基因以头对头的方式分别位于3条不同的染色体上,其中COL4A1和COL4A2位于13号染色体,COL4A3和COL4A4位于2号染色体,COL4A5和COL4A6位于X染色体。1996年Lemmink首次用基因连锁分析的方法对一常染色体显性遗传的荷兰TBMN家系进行了研究,结果表明TBMN与位于2q35-37的COL4A3/COL4A4基因连锁,并在COL4A4基因上发现一由G→A(Gly→Glu)的点突变。由于甘氨酸在Ⅳ型胶原胶原区Gly-X-Y重复序列结构中是分子量最小的足以进入三螺旋结构中心的氨基酸,胶原区每三个氨基酸就有一个甘氨酸重复序列结构的出现,对于维持三螺旋结构的稳定性是很重要的,如果甘氨酸被体积更大的氨基酸如谷氨酸代替,必将影响Ⅳ型胶原三螺旋结构的稳定性。这是关于TBMN发病机制的首例报道,至今尚未见类似报道[2]
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    运用与2号染色体上COL4A3/COL4A4基因紧密连锁的微卫星标志PAX3和D2S401,本研究对9个TBMN家系进行了基因连锁分析,结果表明3个常染色体显性遗传家系的TBMN与位于2号染色体上的COL4A3/COL4A4基因连锁,座位间的lod score为3.1,θ=0.00,可确定连锁。本研究未在TBMN患者COL4A4基因上发现Lemmink报道的G→A(Gly→Glu)的点突变,分析可能有以下两方面的原因:① 研究的病例太少;② TBMN可能和Alport综合征(AS)相似,在多个位点存在着多种突变类型,故对于TBMN患者COL4A4基因上可能发生的突变,还应进行更深入的研究。

    本课题为国家自然科学基金资助项目(课题号 3970353)

    参考文献

    1 章友康,周蓉,王素霞等.薄基底膜肾病27例研究.中华内科杂志,1997,36:736
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    2 Lemmink HH,Nillesen WN,Mochiznki T et al. Benign familial hematuria due to mutation of the mutation of the type Ⅳ collagen α4 gene. J Clin Invest,1996,98:1114

    3 Yamazaki H, Nakagawa Y, Saito A et al. No linkage to the COL4A3 gene locus in Japanese thin basement membrane disease families.Nephrol,1995,1:315

    4 Miller SA,Dykes DD, Polesky HF.A simple salting out procedure for extracting DNA from human nucleated cells. Nucleic Acids Res,1988,16:1215
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    5 Wilcox ER, Rcvolta MN,Ploplis B et al. The PAX3 gene is mapped to human chromosome 2 together with a highly informative CA dinucleotide repeat. Hum Mol Genet,1992,1:215

    6 Spurer NK,Barthon H, Bashir B et al. Report of the third international workshop on human chromosome 2 mapping 1994.Cytogenet Cell Genet,1994,67:216

    7 郭政,李霞,何颖主编.医学遗传学与遗传流行病学数据分析.黑龙江科学技术出版社,1996.1-10

    (1999-07-26收稿,1999-10-13修回), 百拇医药