【佳學基因檢測】從肺泡微石癥基因檢測多案例分析得出的基因檢測及健康維護
根據(jù)《呼吸系統(tǒng)的臨床表征及基因檢測需求》，肺泡微結(jié)石癥 (PAM) 是一種罕見的常染色體隱性肺病，由編碼鈉依賴性磷酸轉(zhuǎn)運蛋白 2B（NaPi-2b） 的SLC34A2基因變異引起。肺泡微石癥 (PAM) 的特征是肺泡中沉積磷酸鈣晶體。發(fā)病和臨床病程差異很大；一些患者無癥狀，而另一些患者則發(fā)展為嚴重的呼吸衰竭，癥狀負擔嚴重，生存率低下。在沒有采用基因解碼基因檢測的情況下，由于缺乏識別疾病的方法和意識、臨床表現(xiàn)輕微，廣泛存在誤診所情況。肺泡微石癥 (PAM) 可能未被正確識別并診斷。大多數(shù)患者的診斷記錄上沒有基因檢測結(jié)果，因為現(xiàn)在被醫(yī)生掌握的技術不包括通過基因檢測分析肺泡微石癥 (PAM) 。由于基因解碼技術的快速發(fā)展和認可，基因檢測可能成為診斷的首選工具，而不是侵入性方法?！稄姆闻菸⑹Y基因檢測多案例分析得出的基因檢測及健康維護》旨在詳述肺泡微石癥 (PAM) 基因檢測方面的重要知識。這一檢測準確性很高，幾乎所有接受基因檢測的患者都發(fā)現(xiàn)了SLC34A2中的罕見變異。到目前為止，至少有 68 名患者被鑒定出 34 種等位基因變異。其中大多數(shù)以純合狀態(tài)存在；然而，少數(shù)以復合雜合形式存在。大多數(shù)等位基因變異僅涉及單個核苷酸。一半的變異要么是無意義的，要么是移碼的，導致蛋白質(zhì)過早終止或 mRNA 衰減。目前尚無治愈 肺泡微石癥 (PAM) 的方法，唯一有效的治療方法是肺移植。治療主要是對癥治療，但對潛在病理生理學的更好理解有望導致有針對性的治療方案的開發(fā)。更多關于 肺泡微石癥 (PAM) 患者的標準化數(shù)據(jù)，包括覆蓋更大國際人群的基因診斷，將支持設計和實施有益于患者的臨床研究。進一步的基因表征和對分子變化如何影響疾病表型的理解有望在未來實現(xiàn)對該疾病的早期診斷和治療。
肺泡微石癥基因檢濁關鍵詞：
肺泡微結(jié)石癥；間質(zhì)性肺?。环吴}化；遺傳性疾??；先天性；SLC34A2變異；SLC34A2突變；SLC34A2；溶質(zhì)載體家族 34（磷酸鈉），成員 2 蛋白，人類
佳學基因檢測為什么安排特殊團隊進行肺泡微結(jié)石癥的基因檢測？
肺泡微結(jié)石癥 (PAM) (OMIM #265100) 是一種常染色體隱性肺病，肺泡內(nèi)會形成磷酸鈣結(jié)石（微結(jié)石）。1933 年，匈牙利醫(yī)生 Ludwig Puhr 首次診斷肺泡微石癥 (PAM) 并對基因進行命名命名。佳學基因通過基因解碼技術揭示并通過基因測序技太對該病進行分子診斷。該病是由SLC34A2基因（Entrez Gene ID 10568）的變異引起的，該基因編碼鈉依賴性磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白 2B，NaPi-2b。該蛋白屬于鈉轉(zhuǎn)運蛋白家族 SLC34，參與人體內(nèi)無機磷酸鹽 (Pi) 濃度和動態(tài)變化的正常化。根據(jù)《人體遺傳病的發(fā)病率及發(fā)病原因》，佳學基因收錄的肺泡微石癥患者達到并超過1200 例，大多數(shù)病例記錄來自亞洲和歐洲。既有家族性病例，也有散發(fā)性病例。據(jù)報道，幾乎所有患有 肺泡微石癥 (PAM) 的家族中，疾病的傳播方式可能是水平傳播（即通過非遺傳方式，如環(huán)境或行為因素）。在極少數(shù)垂直傳播（即從父母遺傳給子女）的情況下，通常存在近親結(jié)婚的情況。
簡單來說，如果父母含有導致疾病發(fā)生的基因突變，則可能通過遺傳傳給下一代。如果父母是近親結(jié)婚，可能會導致疾病遺傳給子女。如果沒有致病基因，則傳播都是水平的，是通過環(huán)境的共同影響，而使疾病的發(fā)生存在聚集性。在這種情況下，通過檢視環(huán)境，可以降提高家族成員的健康水平。《從肺泡微石癥基因檢測多案例分析得出的基因檢測及健康維護》將概述 PAM，重點放在導致疾病發(fā)生的基因突變。
現(xiàn)有肺泡微結(jié)石癥的診斷、臨床特征和治療
目前，肺泡微石癥 (PAM) 的診斷依據(jù)是典型的 X 射線外觀和在支氣管肺泡灌洗 (BAL) 液或肺活檢中檢測到特征性微結(jié)石。微結(jié)石由鈣質(zhì)同心層壓體組成，直徑通常小于 1 mm，主要由鈣和磷組成。其他伴隨特征包括肺間質(zhì)的炎癥、纖維化和鈣化。佳學基因研究了肺泡微石癥 (PAM) 的病理生理學。基因解碼發(fā)現(xiàn)，肺泡中微結(jié)石的沉積是由于降解的表面活性磷脂中的磷酸鹽積聚所致。正常情況下，磷酸鹽會通過位于肺泡 II 型細胞頂端膜的 NaPi-2b 運輸從肺泡腔中清除。當轉(zhuǎn)運蛋白不能正常工作時，就會導致肺泡腔內(nèi)磷酸鹽過量，進而導致細胞外鈣沉淀（圖1）。
圖 1.肺泡微石癥的基因解碼
佳學基因解碼揭示肺泡微石癥 (PAM) 的病理生理。肺泡中的肺泡 II 型細胞。頂端膜中的鈉磷酸鹽共轉(zhuǎn)運體 (NaPi-2b) 功能失調(diào)，導致細胞從肺泡空間吸收磷酸鹽減少，并因螯合作用而沉積磷酸鈣結(jié)石 (微石)
盡管佳學基因收集的肺泡微石癥 (PAM)病例發(fā)生在不同年齡段，但大多數(shù)患者是在 10 至 30 歲之間診斷出來的。許多患者是偶然診斷出來的，這懷與家族性健康檢查有關。呼吸困難、干咳、疲勞和胸痛是有癥狀患者的常見癥狀。氣胸、杵狀指、咯血、缺氧和發(fā)紺均也在病例中得到記錄 。肺功能通常正常或呈限制性模式。PAM通常進展緩慢，但也可能觀察到較輕或更具侵襲性的病程。通過X 射線進行胸透檢查通常很明顯，與臨床嚴重程度不成比例。胸部 X 光檢查通常顯示與鈣化相對應的沙粒狀圖案，以雙側(cè)基底區(qū)和中間區(qū)為好發(fā)區(qū)。高分辨率計算機斷層掃描 (HRCT) 上可見整個肺部分布著大量粟粒狀鈣化結(jié)節(jié)（圖 2）。X 線表現(xiàn)非常有特征性，對于具有典型 HRCT 表現(xiàn)的病例，無需進行肺活檢即可確診。
圖 2.肺泡微結(jié)石癥患者的HRCT示例
根據(jù)病例分析，肺泡微石癥 (PAM) 患者可出現(xiàn)肺外鈣化，這可能反映的是一種綜合征，而非一種局限性肺部疾病。盡管肺外表現(xiàn)的發(fā)生率尚不清楚，但可以合理地假設，這是一種常見的表現(xiàn)，因為SLC34A2在肺組織以外的組織中也有表達。
迄今為止，除肺移植外，尚無有效的治療方法。少數(shù)病例研究報告了雙膦酸鹽、羥乙膦酸鹽的有益作用，而其他一些病例研究則報告了該治療無益處。一般認為，使用全身性皮質(zhì)類固醇是無效的，盡管在少數(shù)病例中報告了癥狀改善。此外，治療性 BAL 已被證明無效，盡管在 1 例病例中描述了癥狀改善。缺氧患者應考慮補充氧氣治療。肺泡微石癥 (PAM) 的長期隨訪數(shù)據(jù)很少，因此預后未知。然而，目前的數(shù)據(jù)表明長期預后不良。吸煙、吸入鼻煙、反復肺部感染和寒冷天氣等多種環(huán)境因素都被認為會對疾病進程產(chǎn)生負面影響。監(jiān)于臨床治療方法的缺乏，通過基因檢測阻斷遺傳，避免后代發(fā)病，是對家庭健康的有效貢獻。
為什么有些人會罹患肺泡微石癥這種難治之癥？
SLC34A2：遺傳方面與基因檢測
SLC34A2位于 4 號染色體短臂 (4p15.2) 上。它包含 13 個外顯子，其中第一個外顯子似乎存在多個替代版本，均為非編碼版本。SLC34A2編碼一個由 690 個氨基酸組成的蛋白質(zhì) (NaPi-2b)。該基因在硬骨脊椎動物中高度保守，因此變體可能會對蛋白質(zhì)的功能產(chǎn)生影響。蛋白質(zhì)水平的表達主要在動物中進行研究。除了肺組織外，蛋白質(zhì)水平的表達也見于小腸、乳腺、肝臟、膽管和附睪等組織。此外，SLC34A2在不同癌癥類型的表面表達，并且是非小細胞肺癌中已知的ROS1 （ROS 原癌基因 1，受體酪氨酸激酶）融合伴侶。
鈉磷酸轉(zhuǎn)運蛋白 NaPi-2b
NaPi-2b ( NP_006415 ) 是轉(zhuǎn)運蛋白家族 SLC34 的成員，該家族包括蛋白質(zhì)亞型 NaPi-2a（由SLC34A1編碼）和 NaPi-2c（由SLC34A3編碼）。該蛋白質(zhì)家族對于維持人體內(nèi) Pi 穩(wěn)態(tài)至關重要，而其調(diào)節(jié)由腸道（NaPi-2b）和腎臟（NaPi-2a、NaPi-2c）介導。NaPi-2a 和 NaPi-2b 都是電生共轉(zhuǎn)運蛋白，化學計量為 3:1（Na + :P i ），而NaPi-2c 是電中性的，化學計量為 2:1（Na + :P i）。該家族任何成員的晶體結(jié)構(gòu)均尚未確定，甚至細菌同源物的晶體結(jié)構(gòu)也尚未確定。因此，目前對結(jié)構(gòu)和功能的認識主要基于用不同的生物物理和生化方法對野生型和設計變體進行的間接研究。推測真核轉(zhuǎn)運蛋白的 SLC34 組具有相同的跨膜 (TM) 拓撲結(jié)構(gòu)。預測的異構(gòu)體的拓撲模型由 12 個 TM 結(jié)構(gòu)域組成，其中包括兩個倒置重復區(qū)域、一個具有兩個 N-糖基化位點的大型胞外環(huán)和一個連接蛋白質(zhì)兩半的二硫鍵，以及位于細胞內(nèi)的 C 端和 N 端區(qū)域。推測 TM 結(jié)構(gòu)域 3–4 和 8–9 形成底物配位位點。重要的調(diào)控和靶向區(qū)域位于 C 端區(qū)域和 TM 結(jié)構(gòu)域 10 和 11 之間的區(qū)域。電性關鍵區(qū)域位于 TM 結(jié)構(gòu)域 4 和 5 之間。最近，以細菌二羧酸共轉(zhuǎn)運體 VcINDY 的拓撲結(jié)構(gòu)為模板，建立了人類 NaPi-2 的三維結(jié)構(gòu)模型。
NaPi-2b 表達的調(diào)控
NaPi-2b 的表達受多種因素調(diào)控。腸道中的表達取決于膳食 Pi 水平，當膳食水平降低時，腸道上皮中的表達水平會增加。有趣的是，肺泡 II 型細胞中 NaPi-2b 的表達似乎不受膳食磷酸鹽攝入的影響 。在腸道中，雌激素、維生素 D 3和代謝性酸中毒會上調(diào) NaPi-2b 的表達，而糖皮質(zhì)激素、表皮生長因子 (EGF) 和維生素 D 受體 (VDR) 缺乏時會抑制該表達。此外，地塞米松已被證明可以下調(diào) NaPi-2b 的 mRNA 表達，并降低大鼠培養(yǎng)的 II 型肺泡細胞對磷酸鹽的吸收。與此相反，研究發(fā)現(xiàn)，大鼠肺中的 NaPi-2b 不受維生素 D 類似物 ED-71（1α，25-二羥基-2β-（3-羥基丙氧基）維生素 D3）在 mRNA 水平上的調(diào)節(jié)。
肺泡微石癥 (PAM) 等位基因變異譜
2006 年，通過基因解碼確認SLC34A2基因變異 肺泡微石癥 (PAM) 的病因。此后，病例集中至少有 68 例患者（49 個家族）記錄了 34 種等位基因變異（圖 3，表1）。但是據(jù)佳學基因分析，目前僅約 5% 的患者接受過基因檢測。然而，在超過 95% 的受檢患者或家族中發(fā)現(xiàn)了SLC34A2的致病等位基因變異。在患有 肺泡微石癥 (PAM) 的三位兄弟姐妹中，外顯子 2 中的序列中報告了一種變異，根據(jù)《呼吸系統(tǒng)的臨床表征及基因檢測需求》，該序列并不位于SLC34A2的編碼區(qū)中。因此，本文不再對此變異進行進一步介紹。曾有遺傳學上無法解決的病例報道，也曾發(fā)表過關于少數(shù)不攜帶SLC34A2變異的患者的報道。其中一名患者僅報道了單個等位基因上的一個致病變異。此外，一名骨髓纖維化患者的細胞遺傳學研究顯示 4 號和 5 號染色體長臂發(fā)生重排；該患者隨后被診斷為 PAM。必須付出更多努力來闡明哪些基因變異導致了這些患者患病，因為所選的SLC34A2分析方法可能不夠充分。如果測序的基因區(qū)域僅限于編碼部分和內(nèi)含子-外顯子邊界，則內(nèi)含子或啟動子區(qū)域的變異可能會被忽視。此外，檢測更大的缺失需要另一種分析方法。通常基于全外顯子的基因解碼會識別并發(fā)現(xiàn)更多種類的基因突變，從而提高檢出率。
圖 4.肺泡微石癥患者的常見突變
文獻報道的 肺泡微石癥 (PAM) 患者SLC34A2等位基因變異。紅色小方塊表示發(fā)現(xiàn)單個變異的家族數(shù)量。窄框表示非編碼外顯子，寬框表示編碼外顯子。外顯子、內(nèi)含子和缺失未按比例繪制。除非另有說明，否則變異以純合形式存在
表 1.49 個家族/68 名患者攜帶SLC34A2致病變異及變異特性的總結(jié)
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ID
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等位基因狀態(tài) | 外顯子 | 核苷酸改變 | 蛋白質(zhì)變化 | 蛋白質(zhì)定位* | 致病性 |
| 計算機預測† | ||||||
| 1–6 | Hom | 1 | c.-6773_-6588del | p.? | 涉及啟動子區(qū)和例1 | NA |
| 7 | Hom | 2–6 | ∼ 5.5 kb deletion | p.? | N 端連接至小 IC 環(huán)路，TMD 4–5 之間 | NA |
| 8–9 | Hom | 3 | c.114delA | p.Asp39IlefsTer7 | N 端 | Yes |
| 10 | Hom | 3 | c.212_224del | p.Asn71IlefsTer27‡ | N 端 | NA |
| 11–16 | Hom | 3 | c.226C>T | p.Gln76Ter | N 端 | Yes |
| 17–18 | Hom | 4 | c.316G>C | p.Gly106Arg | TMD 1 | Yes |
| 19 | Het | 4 | c.316G>A | p.Gly106Arg | TMD 1 | Yes |
| Het | 11 | c.1238G>A | p.Trp413Ter | TMD 7 | Yes | |
| 20–21 | Hom | 5 | c.380-345_ c.523+659del | p.? | TMD 1–2 和 TMD 3 部分之間的小 EC 環(huán)路 | NA |
| 22 | Het | 5 | c.448G>A | p.Gly150Arg | TMD 2 | Yes |
| Het | Int. 5 | c.524-1G>C | p.? | 受體剪接位點 | Yes†† | |
| 23–24 | Hom | Int. 5-Ex. 6 | c.524-18_559del | p.? | TMDs 3–4 | NA |
| 25 | Hom | 6 | c.560G>A | p.Gly187Glu | TMD 4 | Yes |
| 26–28 | Hom | 6 | c.575C>A | p.Thr192Lys | TMD 4 | Yes |
| 29–31 | Hom | 6 | c.593T>C | p.Ile198Thr | TMD 4 | Yes§ |
| 32 | Hom | 7 | c.646G>T | p.Gly216Ter | 小型 IC 回路介于 TMD 4–5 l之間 | Yes |
| 33–34 | Hom | 8 | c.857_871delins19 | p.Ile286LysfsTer29 | 大型 EC 環(huán) | NA |
| 35 | Hom | 8 | c.893_897delTTGTC | p.Leu298GlnfsTer14 | 大型 EC 環(huán) | NA |
| 36 | Hom | 8 | c.906G>A | p.Trp302Ter | 大型 EC 環(huán) | Yes |
| 37–42 | Hom | 8 | c.910A>T | p.Lys304Ter | 大型 EC 環(huán) | Yes |
| 43 | Het | 8 | c.910A>T | p.Lys304Ter | 大型 EC 環(huán) | Yes |
| Het | 12 | c.1363T>C | p.Tyr455His | 小型 IC 環(huán)路介于 TMD 8–9 之間 | Yes | |
| 44–47 | Hom | Int. 9 | c.1048+1G>A** | p.? | 供體剪接位點 | Yes†† |
| 48 | Het | Int. 9 | c.1048+1G>A | p.? | 供體剪接位點 | Yes†† |
| Het | 12 | c.1390G>C | p.Gly464Arg | TMD 9 | Yes | |
| 49 | Hom | 10 | c.1136G>A | p.Cys379Tyr | TMD 6 | Yes |
| 50 | Hom | 11 | c.1238G>A | p.Trp413Ter | TMD 7 | Yes |
| 51–52 | Hom | 11 | c.1327delC | p.Leu443Ter | TMD 8 | Yes |
| 53–54 | Hom | 11 | c.1328delT | p.Leu443ArgfsTer6 | TMD 8 | Yes |
| 55 | Hom | Int. 11 | c.1333+1G>A | p.? | 供體剪接位點 | Yes†† |
| 56 | Hom | 12 | c.1342delG | p.Val448Ter | TMD 8 | Yes |
| 57–58 | Hom | 12 | c.1342_1361del | p.Val448LeufsTer209 | TMD 8 | NA |
| 59–60 | Hom | 12 | c.1390G>C | p.Gly464Arg | TMD 9 | Yes |
| 61–63 | Hom | 12 | c.1402_1404delACC | p.Thr468del | TMD 9 | Yes |
| 64 | Hom | 12 | c.1456C>T | p.Gln486Ter | 位于 TMD 9–10 之間的小型 EC 環(huán)路 | Yes |
| 65–66 | Hom | 13 | c.1493G>T | p.Gly498Val | TMD 10 | Yes |
| 67 | Hom | 13 | c.1653_1660del | p.Trp552AlafsTer80‡‡ | 位于 TMD 11–12 之間的小型 EC 環(huán)路 | NA |
| 68 | Hom | 1–13 | Whole gene deletion | NA | NA | NA |
btw.之間、Het復合雜合、EC細胞外、Hom純合、IC細胞內(nèi)、Id.患者識別、Int.內(nèi)含子、NA不適用、Ref.參考、TMD跨膜結(jié)構(gòu)域。* NaPi-2b 模型是通過將 NaPi-2b 疊加在大鼠 NaPi-2a 預測拓撲上而制成的，該模型經(jīng)過 Forster 等人 2013 年和 Virkki 等人 2007 年的修改，用于預測變體的蛋白質(zhì)位置（圖 5），†變體被預測為致病、可能或很可能通過以下至少一種方式造成損害或有害：Mutation Taster、PANTHER、Polyphen-2、PROVEAN 和 Human Splicing Finder。‡最初報告為 p.Asn71IlefsX25，§ PANTHER 預測：“可能是良性的”，l假定為電性關鍵區(qū)域，**最初報告為 IVS8 + 1G>A ，†† Human Splicing Finder 預測：“WT 受體/供體位點改變，很可能影響剪接”。‡‡最初報告為 p.Trp552AlafsTer109 。SLC34A2 DNA 參考序列：Ensembl 轉(zhuǎn)錄本 ID ENST00000382051.8（GRCh38.p13 組裝）
佳學基因?qū)χ霸趲追N標準計算預測工具中報告的等位基因變異進行了評估。所有可分析的變異均被至少一種預測工具預測為有害，這進一步支持了這些變異的致病性（表1）。已報告了五個較大的缺失，包括整個基因缺失、跨越外顯子 2-6 的缺失、包括外顯子 5 的缺失、跨越內(nèi)含子 5 最后部分和外顯子 6 前三分之一的缺失以及涉及啟動子和外顯子 1 的 186 個核苷酸的缺失。此外，在內(nèi)含子 5、9 和內(nèi)含子 11 中分別發(fā)現(xiàn)了三個剪接位點變異。剪接位點變異和較大的缺失最有可能導致蛋白質(zhì)功能喪失或截短，從而降低蛋白質(zhì)活性。大多數(shù)變異（15/34）要么是無義的，要么是移碼的（圖 5），導致蛋白質(zhì)過早終止或 mRNA 可能衰減，隨后沒有任何蛋白質(zhì)形成。這些變異分布在整個基因中。一半的錯義變異和一個框內(nèi)缺失位于蛋白質(zhì)中可能具有重要功能的區(qū)域，可能導致蛋白質(zhì)損傷（圖 5）。
圖 4.
肺泡微石癥 (PAM) 中報告的等位基因變異類型。剪接位點 9%（3 種變異）、無義 24%（8 種變異）、錯義 29%（10 種變異）、大片段缺失 15%（5 種變異）、框內(nèi)缺失 3%（1 種變異）和移碼 21%（7 種變異）
圖 5.
文獻中SLC34A2的等位基因變異體以 NaPi-2b 模型標記。剪接位點變異體和較大的缺失（c.-6773_-6588del、涉及外顯子 2-6 的 5.5 kb 缺失、c.380-345_ c.523+659del、c.524-18_559del 和整個基因缺失）未包含在圖中。所有變異體在圖中均以點顯示。淺藍色：錯義變異體，紅色：無義變異體，深藍色：移碼變異體，黃色：框內(nèi)缺失。紅色的跨膜 (TM) 結(jié)構(gòu)域（TM 結(jié)構(gòu)域 3-4 和 8-9）形成底物配位位點。在 TM 結(jié)構(gòu)域 4-5、10-11 之間的區(qū)域以及 C 末端區(qū)域發(fā)現(xiàn)了電性、調(diào)控和靶向區(qū)域。該模型是通過將人類 NaPi-2b 疊加在大鼠 NaPi-2a 預測的拓撲結(jié)構(gòu)上而形成的，并
外顯子 12 最常受到影響，幾乎三分之一 (10/34) 的等位基因變異位于外顯子 11-12 和內(nèi)含子 11 的 129 個核苷酸內(nèi)的同一基因組區(qū)域內(nèi)。兩個變異 (c.1402_1404delACC 和 c.1390G>C) 位于四個 3 核苷酸 (ACC) 串聯(lián)重復序列中或附近，這可能導致復制錯誤。此外，兩個等位基因變異 (c.316G>C 和 c.316G>A) 在蛋白質(zhì)水平上導致相同的變化 (p.Gly106Arg)，兩個變異 (c.1327delC 和 c.1328delT) 影響另一個氨基酸 (Leu443)。因此，氨基酸位置 106 和 443 可能代表 NaPi-2b 中致病變異的其他熱點。
在幾乎所有患者中，所鑒定的變異都處于純合狀態(tài)。僅描述了四例復合雜合狀態(tài)的變異（組合 c.316G>A 和 c.1238G>A、c.448G>A 和 c.524-1G>C、c.910A>T 和 c.1363T>C 以及 c.1048 + 1G>A 和 c.1390G>C）。引人注目的是，這些變異組合由一個錯義變異與另一個等位基因上的無義變異或剪接位點變異組成。其中一些變異此前已在幾名患者中被描述為純合狀態(tài)。報道稱，一名患者僅攜帶一種致病等位基因變異，僅憑這一點不太可能解釋該疾病的遺傳原因，因為 肺泡微石癥 (PAM) 被認為遵循隱性遺傳模式，并且從未在攜帶者中報告過患病。
到目前為止，大多數(shù)（22/34）等位基因變異僅在單個患者或一個家族中報道過。四種變異（c.226C>T、c.910A>T、c.1048 + 1G>A 和 c.1402_1404delACC）已在三至五個無親緣關系的患者/家族中描述（圖 3、表2）。到目前為止，c.226C>T 僅見于中東血統(tǒng)的患者，c.910A>T 見于中國患者，c.1048 + 1G>A 見于日本患者，c.1402_1404delACC 見于歐洲血統(tǒng)的患者。
表 2.SLC34A2變異患者的人口統(tǒng)計學、癥狀和吸煙狀況
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SLC34A2 variant
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Patients | Sex, Age (yrs.) in report*/at diagnosis | Origin | Cons | Symptoms | Smoking | Other |
| (Age at debut of symptoms) | |||||||
| c.-6773_-6588del† | 1 (uncle) | M, 34/25 | TUR | Yes | Gradual decrease in exercise tolerance and dyspnoea (25) | Yes | |
| 2 (sib 1/2) | M, 17/7 | Yes, not specified (7) | Yes | ||||
| 3 (sib 2/2) | M, 13/3 | Yes, not specified (3) | No | ||||
| 4 (sib 1/3) | M, 17/11 | No | No | ||||
| 5 (sib 2/3) | M, 15/9 | No | No | ||||
| 6 (sib 3/3) | M, 11/5 | No | No | ||||
| 5.5 kb deletion† | 7 | F, 56/56 | JAP | Yes | Progressive dyspnoea (−) | – | PH |
| c.114delA† | 8 | F, 20/9 | TUR | – | Growth retardation as child. No clinical findings at age 20 (9) | No | |
| 9 | F, 38/– | TUR | – | No | No | ||
| c.212_224del† | 10 | F, 58/58 | ITA | Yes | No | No | Sister with PAM |
| c.226C>T† | 11 | F, 35/– | TUR | – | Yes, not specified (29) | No | |
| 12 (twin 1) | F, 5/5 | CAN | Yes | No | – | Middle-Eastern desc | |
| 13 (twin 2) | F, 5/5 | No | – | ||||
| 14 (sib 1) | M, 11/11 | TUR | – | No | – | ||
| 15 (sib 2) | F, 4/4 | – | – | – | |||
| 16 (sib 3) | F, 4/4 | – | – | – | |||
| c.316G>C† | 17 | F, 27/3.5 | TUR | No | Fatigue, cough, and exertional dyspnoea as child (~ 2.5). Normal physical findings and exercise capacity at age 27 | No | |
| 18 | F, 43/43 | TUR | – | Exertional dyspnoea, cough (−) | – | Suspicious familial history of PAM | |
| c.316G>A‡ + c.1238G>A‡ | 19 | F, 39/22 | USA | Yes | Dyspnoea, chest pain (−) | No | |
| c.380-345_c.523+659del† | 20 (sib 1) | F, 40/40 | CHI | Yes | Progressive dyspnoea (37) | No | |
| 21 (sib 2) | F, (adult)§/ – | No | – | ||||
| c.448G>A + c.524-1G>C | 22 | M, 8/ – | CHI | No | No | – | |
| c.524-18_559del† | 23 | M, 1/1 | UGA | Yes | Progressive dyspnoea developing to severe respiratory distress and hypoxaemia (2 mos.) | – | Adopted |
| 24 | F, 16/16 | EAF | – | Recurrent dizziness, occasional cough upon physical stress and epigastric pain (−) | – | ||
| c.560G>A† | 25 | F, 9/5 | SPA | Yes | No | – | |
| c.575C>A† | 26 (sib 1) | M, 53/– | CHI | Yes | No | No | PH |
| 27 (sib 2) | M, 40/– | No | No | ||||
| 28 (sib 3) | F, 49/– | Dyspnoea, irritable cough (−) | No | ||||
| c.593 T>C† | 29 (sib 1) | M, 41/41 | LIB | – | No | No | |
| 30 (sib 2) | M, 23/23 | No | – | ||||
| 31 (sib 3) | M, 23/23 | No | – | ||||
| c.646G>T† | 32 | F, –/66 | ITA | – | Dyspnoea, cough, asthenia (−) | No | PH, PAM in relatives |
| c.857_871delins19† | 33 | F, – | JAP | Yesl | – | – | PAM in family members |
| 34 | F, 43/10 | JAP | – | Dyspnoea, anorexia (−) | – | Deceased | |
| c.893_897delTTGTC† | 35 | M, 38 | ISR | – | Exertional dyspnoea, cough, haemoptysis (35) | Yes | |
| c.906G>A† | 36 | F, 40/34 | FRA | No | Dyspnoea (−) | No | Moroccan desc., siblings with PAM |
| c.910A>T† | 37 (sib 1) | –, – | CHI | – | – | – | |
| 38 (sib 2) | –, – | – | – | ||||
| 39 | M, > 55/25 | CHI | Yes | Exertional dyspnoea, cough (33) | No | Sisters with PAM | |
| 40 | F, 42/20 | CHI | No | Exertional dyspnoea (in her 40s) | No | ||
| 41 (sib 1) | F, 52/– | CHI | Yes | Both sisters had recurrent cough, progressive dyspnoea (−) | No | ||
| 42 (sib 2) | F, 39/– | No | |||||
| c.910A>T‡ + c.1363T>C‡ | 43 | M, 43/43 | CHI | No | Dyspnoea, chest tightness (42) | Yes | PH |
| c.1048+1G>A† | 44 (sib 1) | F, – | JAP | Yes | – | – | Deceased |
| 45 (sib 2) | F, – (adult) | – | – | ||||
| 46 | M, - | JAP | Yes | – | – | PAM in family members | |
| 47 | F, – | JAP | – | – | – | Deceased, PAM in family members | |
| c.1048+1G>A‡ + c.1390G>C‡ | 48 | F, 28/27 | JAP | No | No | – | |
| c.1136G>A† | 49 | M, 54/46 | ITA | No | No | No | |
| c.1238G>A† | 50 | F, 37/– | USA | Yes | Dyspnoea, cough (−) | – | |
| c.1327delC† | 51 (sib 1) | F, 47/20 | NOR | No | Dyspnoea, chest pain, asthenia (−) | ES | PH, deceased |
| 52 (sib 2) | F, 52/23 | Dyspnoea, cough, chest pain, asthenia (−) | ES | ||||
| c.1328delT† | 53 | M, 24/– | TUR | – | Yes, not specified (21) | No | Deceased |
| 54 | F, 27/27 | MOR | Yes | Exertional dyspnoea, cough (22) | – | ||
| c.1333+1G>A† | 55 | M, 58/19 | USA | – | Dyspnoea, cough (−) | ES | PH |
| c.1342delG† | 56 | M, 39/– | TUR | – | Yes, not specified (26) | No | |
| c.1342_1361del† | 57** | –, – | – | – | – | – | |
| 58 | M, 9/1 | MOR | – | Acute respiratory episodes, decreased chest expansion, exercise-induced dyspnoea, chest pain (4 mos.) | – | Adopted | |
| c.1390G>C† | 59 (sib 1) | F, 14/5 | SPA | No | Both siblings had pneumonias and broncho-obstructive crises until age 4 yrs., asymptomatic hereafter | – | |
| 60 (sib 2) | M, 9/9 mos | – | |||||
| c.1402_1404delACC† | 61 | M, 32/16 | DEN | – | Dyspnoea, cough, chest pain, asthenia (−) | Yes | |
| 62 | M, 62/50 | DEN | No | Dyspnoea, asthenia (−) | Yes | ||
| 63 | F, 69/51 | USA | – | Dyspnoea, cough, asthenia (−) | ES | PH, Italian desc | |
| c.1456C>T† | 64 | F, 12/12 | TUR | Yes | No | – | Sister with PAM |
| c.1493G>T | 65 (sib 1) | M, 23/23 | BAR | No | Fever and productive cough of 2-day duration (23) | No | |
| 66 (sib 2) | F, 18/18 | No | – | ||||
| c.1653_1660del | 67 | F, 45/45 | UK | Yes | Dry cough (−) | – | |
| Whole gene deletion† | 68 | F, 20 | MOR | Yes | Exertional dyspnoea (−) | No |
SLC34A2變異患者的人口統(tǒng)計學和臨床??數(shù)據(jù)
總體而言，已報告的SLC34A2變異患者具有 肺泡微石癥 (PAM) 的典型特征，例如年齡、癥狀和臨床表現(xiàn)的多變性，盡管許多報告缺少詳細的臨床數(shù)據(jù)。表2總結(jié)了患者的人口統(tǒng)計學、癥狀和吸煙狀況。已報告的變異患者來自世界各地，大多數(shù)為成年人（圖 7）。年齡跨度為 9 個月至 69 歲，女性略多。63% 的家族中變異的存在是近親結(jié)婚的結(jié)果。這可能是低估，因為大約 40% 的家族中沒有關于近親關系的信息。
圖 6.
22 名患者在診斷時還是兒童，他們通常是在家庭環(huán)境中或偶然被診斷出來的，診斷幾乎完全基于 BAL 或活檢。約一半的兒童（9/19）沒有癥狀，肺功能正常（60% (9/15)）。所有兒童都報告有放射學異常，但只有大約一半的報告描述了鈣化。在包含年齡信息的報告中，68% (26/38) 的成年人有癥狀。幾乎 90% (22/25) 的成年人肺功能異常。所有報告的放射學發(fā)現(xiàn)都是 肺泡微石癥 (PAM) 的典型表現(xiàn)，約 20% (7/32) 的診斷僅基于放射學發(fā)現(xiàn)。
基因型-表型相關性
佳學基因進一步研究了肺泡微石癥 (PAM) 在基因型-表型相關性。探索人類SLC34A2變異影響的功能研究很少，而且沒有標準化的臨床分類標準。在佳學基因最近包括 14 名 肺泡微石癥 (PAM) 患者的報告中，發(fā)現(xiàn)疾病與變異嚴重程度之間存在關聯(lián)。盡管發(fā)現(xiàn)了關聯(lián)，但我們?nèi)詮娬{(diào)正確分類疾病和變異的挑戰(zhàn)，以及需要在大量患者中確認。目前僅發(fā)表了少數(shù)描述復發(fā)性變異患者和家族的病例報告（表1）。通常，很難比較病例報告中的臨床數(shù)據(jù)，因為描述不標準化。此外，患者的年齡差異很大，無癥狀的兒童和年輕人可能在以后的生活中出現(xiàn)癥狀，這使得這些患者的表型評估變得復雜。盡管數(shù)據(jù)稀缺，但吸煙可能與更嚴重的疾病有關。
SLC34A2變體的功能研究
在六名日本患者中發(fā)現(xiàn)的兩種SLC34A2變異（c.1048 + 1G>A (p.?) 和 c.857_871delins19 (p.Ile286LysfsTer29)）被發(fā)現(xiàn)在Xenopus laevis卵母細胞中表達時，會在鈉存在的情況下?lián)p害磷酸鹽的轉(zhuǎn)運。最近，我們的小組研究了之前在 肺泡微石癥 (PAM) 患者中報道的四種SLC34A2變異（c.910A>T (p.Lys304Ter)、c.1328delT (p.Leu443ArgfsTer6)、c.1402_1404delACC (p.Thr468del) 和 c.1456C>T (p.Gln486Ter)）。NaPi-2b 突變體構(gòu)建體在Xenopus laevis卵母細胞中表達，并通過32 Pi 攝取試驗研究了轉(zhuǎn)運功能。發(fā)現(xiàn)突變體無功能。有趣的是，之前對在非洲爪蟾卵母細胞中表達的大鼠和人類 NaPi-2a 的兩項研究包括與 c.1390G>C（p.Gly464Arg）和 c.1402_1404delACC（p.Thr468del）相同氨基酸位置的突變體，后來在 肺泡微石癥 (PAM) 患者中有所描述。使用取代半胱氨酸可及性方法 (SCAM) 或丙氨酸取代進行半胱氨酸氨基酸取代，發(fā)現(xiàn)了無功能突變體，除非將人類 NaPi-2b 中對應于 Thr467 的蘇氨酸替換為半胱氨酸。此外，在一個中國家族中發(fā)現(xiàn)的變異 c.575C>A (p.Thr192Lys) 在人類肺泡上皮細胞 (A549 細胞) 中進行了研究，結(jié)果顯示與正常對照相比，磷酸鹽轉(zhuǎn)運功能降低的跡象?？傮w而言，這些報告中的數(shù)據(jù)支持 肺泡微石癥 (PAM) 中 NaPi-2b 的潛在功能障礙。
PAM中的動物模型
已經(jīng)開發(fā)出幾種條件性Slc34a2敲除 (KO) 模型，并為失去活性 Na + 依賴性磷酸鹽轉(zhuǎn)運的可能補償機制提供了重要信息。一項使用肺上皮條件性 Slc34a2 KO 小鼠模型的研究表明，該小鼠呈現(xiàn) 肺泡微石癥 (PAM) 表型，并伴有進行性肺部放射學表現(xiàn)，包括微石積聚、炎癥和纖維化。Slc34a2 KO小鼠沒有表現(xiàn)出其他鈉磷酸鹽共轉(zhuǎn)運蛋白的明顯補償性上調(diào)。然而，在低磷飲食的 Slc34a2 KO 小鼠的肺泡 II 型細胞中發(fā)現(xiàn)鈉依賴性磷酸鹽轉(zhuǎn)運蛋白 Pit-1 (Slc20a1) 的表達略有增加。也有證據(jù)表明，在限制磷酸鹽飲食期間，小鼠的微石負擔有所減少。當測量鈣、磷酸鹽、總蛋白、SP-D 和飽和磷脂酰膽堿（肺表面活性劑的主要成分）的水平時，與正常小鼠相比， Slc34a2 KO 小鼠的 BAL 液中的所有參數(shù)均增加。此外，與對照小鼠相比，NaPi-2b 缺陷小鼠的血清 SP-D 和炎癥介導細胞因子 MCP-1（單核細胞趨化蛋白 1）更高，并且隨著微石沉積的進展而增加。將Slc34a2 KO 小鼠的微石滴入正常小鼠肺部一個月后，微鈣化完全清除，沒有任何炎癥或纖維化的跡象。這些小鼠的血清 MCP-1 水平在該時間段結(jié)束時達到基線，表明 MCP-1 是疾病負擔的潛在生物標志物。根據(jù)本研究的數(shù)據(jù)，作者得出結(jié)論，對肺部 NaPi-IIb 表達進行基因編輯可能是未來治療 肺泡微石癥 (PAM) 的一種有前途的治療策略。
目前對 肺泡微石癥 (PAM) 理解的差距
SLC34A2作為PAM致病基因的發(fā)現(xiàn)使我們對這種異質(zhì)性疾病的認識更近了一步，盡管其病理生理機制尚不清楚。
需要進一步研究，包括研究細胞和動物模型中SLC34A2的致病變異，以探索該疾病的基本機制。有必要研究潛在因素，包括可能的補償機制，例如肺泡 II 型細胞中其他轉(zhuǎn)運蛋白介導磷酸鹽，并應探索環(huán)境因素的可能參與。此外，應進一步評估少數(shù)沒有SLC34A2變異的患者，以確定其他遺傳原因。
除肺移植外，目前尚無治愈或有效治療 肺泡微石癥 (PAM) 的方法。無論是針對 肺泡微石癥 (PAM) 患者的變異特異性治療（例如全身或局部給藥，以增加肺部 NaPi-2b 的數(shù)量和功能），還是通過基因添加或基于成簇規(guī)律間隔短回文重復序列 (CRISPR) 的基因編輯進行的基因治療，均尚未進行測試。對于病情未達到晚期的患者，基因治療可能治愈患者，因為預計該療法將在受體細胞的整個生命周期內(nèi)持續(xù)存在。您可以推測，疾病負擔較重的患者可能無法從基因治療中獲得同等程度的益處。無論如何，需要詳細了解 肺泡微石癥 (PAM) 患者中發(fā)現(xiàn)的不同變異的分子后果，才能基于這些技術成功治療。
為了能夠制定分子分類，應該對更多患者進行基因檢測，并評估變異譜以獲得不同的功能和分布模式。探索和描述患者的變異并將這些發(fā)現(xiàn)與患者的仔細臨床特征進行比較至關重要。建議在病例報告中對患者數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)詳細描述，除了癥狀和臨床發(fā)現(xiàn)外，還應包括病程、病史、肺外鈣化的存在、家族史、血親關系、吸煙狀況和其他可能的誘因。確實希望有一個經(jīng)過驗證的疾病嚴重程度分類，這將有助于評估疾病負擔、對患者進行分層和開展研究。臨床研究也將受益于包含匿名臨床、遺傳和人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)的國際 肺泡微石癥 (PAM) 數(shù)據(jù)庫。
遺傳咨詢
建議對 肺泡微石癥 (PAM) 患者進行遺傳咨詢。這將為患者及其家人提供有用的信息，包括對其他家庭成員進行基因檢測的可能性，以及如果相關的話，進行產(chǎn)前/植入前基因診斷的可能性。在有遺傳學證據(jù)證明患有 肺泡微石癥 (PAM) 的大家族中，其他相關夫婦和家庭成員可以從遺傳咨詢中受益。雖然目前除了肺移植外沒有治愈方法或有效治療方法，但在兒童或青少年時期診斷可以進行早期家庭教育和遺傳咨詢。此外，可以更早地開始更密集的支持性護理，例如接種肺炎球菌和流感疫苗，并規(guī)劃未來的移植。
結(jié)論
肺泡微石癥 (PAM) 是一種罕見的遺傳性肺病，臨床病程各不相同。肺泡微石癥 (PAM) 的遺傳學，包括可能的基因型-表型關聯(lián)，仍有待探索。幾乎所有接受基因評估的患者都發(fā)現(xiàn)了SLC34A2的變異。到目前為止，至少有 68 名患者報告了 34 種等位基因變異，大多數(shù)變異僅在一名患者中描述。血親關系的發(fā)生率很高。我們建議對所有新病例進行徹底的系統(tǒng)臨床描述和基因調(diào)查。臨床分級系統(tǒng)將很有用，需要對變異進行臨床研究以及功能和實驗研究，以探索未來的治療策略。最后，由于SLC34A2變異患者的比例似乎非常高，因此在某些情況下，基因表征可能是侵入性檢查的首選診斷工具，尤其是在兒童診斷中。
