远端肾小管酸中毒

1、远端肾小管酸中毒被定义为高氯血症性、阴离子间隙正常的代谢性酸中毒，并在肾小球滤过率正常或中度降低的情况下伴有尿液H⁺排泄障碍。

2、根据病理生理基础，肾小管酸中毒（Rnal tubular acidosis，RTA）最初被分为四种类型^[1-3]。电解质紊乱，即低钾血症或高钾血症是区别各型RTA的关键特征。

（1）远端Ⅰ型RTA或经典RTA（又被称为远端肾小管酸中毒（Distal renal tubular acidosis，DRTA）），其特征是尿液净排酸量减少以及无论酸中毒程度如何尿液pH值均不降低^[1-6]。

（2）近端Ⅱ型RTA的特征是存在显著的碳酸氢根（HCO₃^-）丢失，但当血浆HCO₃^-（通过影响HCO₃^-的滤过）低于某个阈值时，仍保留了肾脏降低尿液pH值的能力^[1-3]。

（3）Ⅲ型RTA描述的是HCO₃^-丢失，同时还伴有严重酸中毒时尿液pH值降低障碍^[2-3]。

（4）Ⅳ型RTA的概念是由Sebastain等人^[4]引入的，特指继发于醛固酮减少所致的高钾血症相关的酸化缺陷类型。还有一种非继发于醛固酮减少的高钾型DRTA^[5-7]。这种类型也被称为电压依赖性RTA，可用来解释造成钾离子和氢离子分泌减少的假设机制^[5]。

1、概述DRTA患者的远端肾小管酸化

（1）一般认为引起DRTA的肾单位部位是远曲小管末端和集合管。这些肾单位节段中的α-闰细胞负责分泌酸，而β-闰细胞分泌碳酸氢盐（图1）。在α-闰细胞中，尿液的酸化通过顶端细胞膜表面的能量依赖性质子分泌介导，主要是H⁺-三磷酸腺苷（5'-Adenylate triphosphate，ATP）泵介导，H+/K+-ATP泵起次要作用^[8-11]。基底膜侧的Cl^--HCO₃^-交换将碳酸氢盐转运回血液，通过带3型蛋白（又名阴离子交换蛋白1，anion exchanger，AE1）介导，该蛋白对于通过顶端细胞膜的H⁺-ATP质子泵和H⁺/K⁺-ATP泵持续泌酸过程同样至关重要（图1）。

（2）DRTA的发病是肾脏α-闰细胞对尿液的正常酸化功能发生障碍，这可因参与尿液酸化全部过程中的任何一种转运蛋白功能障碍引起。（图1）。不论全身酸中毒的程度如何，DRTA患者的尿液pH值一般都在5.5以上^[1-5,12-13]（图2）。由于远端小管H⁺分泌功能受损，不仅无法最大限度地降低尿液pH值，而且更重要的是，可导致通过铵和其他缓冲剂（统称为可滴定酸）形式排泄的酸也显著减少^[12-14]。肾脏整体功能通常得到较好的保留，肾小球滤过率正常或接近正常，因此氨的形成不受肾单位减少的限制。事实上，DRTA相关的低钾血症能够促进近端小管中氨的形成，这可能为代谢性酸中毒提供一定程度的代偿作用，但据所知，这一观点尚未得到正式的评估。即使尿液呈碱性，尿液中碳酸氢盐的含量也不多，对DRTA患者尿液净排酸量的总体减少贡献很小。随着时间的推移，尿液净排酸量的减少导致高氯血症性代谢性酸中毒的发生，这是DRTA的标志。Kurtz等人^[15]认为尿液中氨排泄的减少与肾静脉氨输送增加以及尿素循环中伴随的HCO₃^-消耗有关。这在一定程度上是由于当质子分泌减少时，集合管中的pH值相对较高^[15]。

（3）远端肾单位的α-闰细胞维持尿液的正常酸化，当其分泌H⁺减少时，通常会导致铵根离子（NH₄⁺）和可滴定酸的排泄障碍^[17-22]（图1）。β-闰细胞对碳酸氢盐的分泌增加理论上也可能导致尿液净排酸量减少，但迄今为止，尚未证实由该机制导致的DRTA病例。这可能是由α-闰细胞顶端膜上异常的AE1介导的，而不是通过位于基底外侧膜正常的AE1介导（图1）。

（4）应该注意的是，α-闰细胞的泌H⁺速率受到相邻主细胞中Na⁺转运速率的影响，主细胞直接参与Na⁺重吸收和K⁺分泌，但不参与H⁺分泌。在皮质集合管中，主要的细胞类型是主细胞^[9-11]。皮质集合管中通常存在管腔内负电位差，这一般是由于活跃的Na⁺重吸收产生的，有利于H⁺、K⁺的分泌^[23-27]。已经证实消除皮质集合管（Cortical collecting tubule，CCT）管腔负电位可抑制H⁺、K⁺的分泌^[23-27]。相反，髓质集合管分泌H⁺并不与Na⁺转运相耦联^[27-29]。根据这些观察结果提出假设，即可以利用仅增强钠依赖性酸化的方法，通过体内CCT来评估酸化程度^[30]。

（5）呋塞米和其他袢类利尿剂提供了评估CCT钠依赖性酸化的工具。有理由推断这种方法比硫酸钠更实用，而硫酸钠是钠依赖性酸化的强力刺激物^[30]。第一，袢利尿剂通过抑制髓袢升支粗段的氯化钠（NaCI）重吸收，增加了Na⁺向集合管的输送。第二，通过增加皮质集合管对Na⁺的重吸收，可以产生有利的跨管电位差（管腔内负电位），从而增强了H⁺和K⁺的分泌。这一假设要求阿米洛利完全或部分抑制袢利尿剂对皮质集合管酸化以及K⁺分泌的刺激作用^[23]。众所周知，阿米洛利是一种Na⁺重吸收抑制剂，从而抑制皮质集合管中的酸化和K⁺分泌^[23]。第三，呋塞米对集合管的酸化过程没有发挥任何直接的作用^[31]。阿米洛利可以抑制袢利尿剂对尿液pH值和尿液酸排泄的刺激作用，这一发现支持了袢利尿剂通过促进CCT钠依赖性酸化的理论（图3）。这在正常受试者^[30]和慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）患者（伴或不伴有高钾型DRTA）中均已得到证实^[32-35]。这也在选择性醛固酮缺乏症患者和肾上腺切除的大鼠中得到证实，表明钠依赖性酸化不依赖于、或者至少部分不依赖于醛固酮^[33]。

（6）阿米洛利对钠依赖性酸化的阻断揭示了完整的管腔膜上皮钠通道（Epithelial sodium channel，ENaC）活性对维持最佳远端肾小管尿酸化功能的重要性。Na⁺向CCT的远端输送对于保持最佳H⁺分泌，从而预防/减轻代谢性酸中毒同样非常重要。这一点在一个患者的病例报道中得到了证实，该患者自行使用大剂量的泻药诱发了代谢性酸中毒，存在重度容量不足以及严重的肾脏钠潴留^[36]。在这个病例中，通过每日输注氯化钠来纠正容量不足，以增加肾单位远端Na⁺输送，在没有使用碱化治疗的情况下就纠正了代谢性酸中毒^[36]（图4）。然而要注意的是，在DRTA患者中，试图通过增强DRTA患者的钠依赖性酸化的代价是极大地增加了K⁺的排泄（因为此时H⁺分泌障碍），从而造成K⁺流失导致严重的低钾血症。

2、遗传性或原发性DRTA的发病机制

DRTA的发生可能是原发遗传性的，也可能是获得性的，继发于各种肾脏疾病、全身性疾病或药物引起的肾小管损伤。通常在儿童中发现的DRTA是原发性的或遗传性的。因为这些患儿通常会成功地接受碱化疗法，所以他们的发育正常，一般也被视为成年患者。目前，已在α-闰细胞的转运体中识别出导致遗传性DRTA的突变。这些突变包括H⁺-ATP泵的β1和α4亚基、AE1和胞质碳酸酐酶Ⅱ（Cytoplasmic carbonic anhydrase Ⅱ，CAⅡ）（33，38，43）。

（1）CAⅡ基因突变

1）通过催化CO₂水合产生H⁺和HCO₃^-，胞质CAⅡ在细胞内将进入肾小管细胞的CO₂转化生成这两种离子的过程中发挥了关键作用（图1）。事实上，导致遗传性DRTA的第一个缺陷就是由先天性胞质碳酸酐酶（Cytoplasmic carbonic anhydrase，CA）缺乏引起的^[37]。CAs是锌金属酶，可催化CO₂与水可逆性的结合形成H⁺和HCO₃^-。在15种已知的CA中，CAⅡ的分布最广，催化活性最高^[38]。CAⅡ、胞质碳酸酐酶Ⅳ（Cytoplasmic carbonic anhydrase Ⅳ，CAⅣ）和胞质碳酸酐酶Ⅻ（Cytoplasmic carbonic anhydrase Ⅻ，CAⅫ）在人类肾脏中表达^[38]。在肾脏中，CAⅡ存在于近端小管、髓袢降支细段、髓袢升支粗段，以及皮质集合管和髓质集合小管的闰细胞中^[39]。

2）已经在几个家族中识别出了许多导致RTA的不同突变。这些遗传方式为常染色体隐性遗传^[40]。CAⅡ突变可导致CAⅡ缺乏，这可以在循环红细胞中进行测量^[41]。已经在几个不同种族背景的人群中报道了CAⅡ缺乏，包括阿拉伯人、意大利人、德国人、法国人、西班牙人和非裔美国人^[41]。存在血缘关系是CAⅡ突变家族的共同特征^[42-43]。

3）据报道超过70%的病例来自阿拉伯半岛^[42-43]。在突尼斯和阿尔及利亚的患者中进行的一项研究，将所有受影响患者的血缘追溯到了10世纪定居在那里的古老阿拉伯赫拉尔部落。CAⅡ缺乏可导致隐匿性混合性近端-远端（Ⅲ型）RTA^[44]。在某些病例中报道了DRTA占主导地位^[45-47]。

4）1972年首次报道了一种常染色体隐性遗传综合征，症状包含骨硬化症、RTA和脑钙化^[48-49]。但该疾病的病因一直处于未知状态，直至1983年，Sly等人证实CAⅡ缺乏是该病的主要缺陷^[37]。Whyte等人^[45]调查了3位在婴儿期就出现骨硬化症的姐妹。虽然骨硬化症已自行缓解，但在青春期，其中2人出现基底神经节钙化。随后确诊为RTA。Whyte等人^[45]认为酸中毒可能促使骨硬化症自行缓解。

（2）V-ATP酶基因突变

1）V-ATP酶是一种广泛分布的多亚基复合物，介导ATP驱动的质子跨膜载体转运^[50-51]。它们可分为640 kDa的外围结构域（V1）和240 kDa的膜相关整体结构域（V0）^[51-53]。外围结构域负责水解ATP，整体结构域负责传递质子。大多数亚基由多基因表达为多个转录变体，这些多基因存在组织和细胞的特异性表达模式^[50]。V-ATP酶在不同器官的几种特异性细胞膜上具有非常高的表达密度，包括肾脏、内耳、附睾和骨骼^[52]。

2）据报道，与人类疾病有关的亚基分别是V1结构域的B亚基和V0结构域的a亚基。“a”亚基有四个亚型（a1到a4），B亚基有两个亚型（B1和B2）^[52]。表达在数量有限的组织（例如肾脏组织）中的异构体是B1（ATP6V1B1）和a4（ATP6V0A4）。在肾脏中，V-ATP泵位于α-闰细胞的顶端细胞膜和β-闰细胞的基底外侧膜上（图1）^[53]。

3）DRTA通常存在隐性遗传，分别编码闰细胞的特异性B1和a4亚基的ATP6V1B1和ATP6V0A4基因突变与早发性DRTA病例相关^[20-21,53]。许多DRTA和神经性耳聋患者存在编码H⁺-ATP泵B1亚基的ATP6V1B1基因突变^[20]。ATP6V1B1基因也在牙间细胞和内淋巴囊上皮细胞中表达，这也解释了该基因突变引起的DRTA相关的听力障碍；听力障碍是双侧的、不对称的以及进行性发展的，偶尔伴有听力传导障碍。

4）编码V-ATP酶116 kDa亚基的ATP6V0A4基因突变可引起散发性或常染色体隐性遗传的DRTA，不伴有感音神经性耳聋^[21]。对这些患者的13个听力正常的亲属进行了研究。发现他们在儿童早期就出现严重的代谢性酸中毒、低钾血症，但肾功能正常。据报道，他们的尿液pH值大于6.5。所有人都患有肾钙盐沉着症，除2人外，所有人都患有尿钙升高。通过对这些患者的随访，发现有些患者在晚年出现了听力下降。现在已经确认ATP6V0A4也在人的内耳中表达。因此，这些发现表明ATP6V1B1或ATP6V0A4的突变会导致听力障碍。

5）V-ATP酶的基因突变导致质子分泌受损的机制尚不完全清楚。免疫荧光可证实B1和a4亚基定位在α-闰细胞的顶端膜上^[52]。尽管质子泵的组件正常，但ATP6V1B1和ATP6V0A4突变会减弱质子泵的活性。已识别出产生高度破坏性的基因突变，这可能导致编码ATP6V1B1和ATP6V0A4蛋白的功能丧失。已将导致DRTA的几个突变定位到编码这些亚基的基因上^[20-21,53]。一些研究已描述了提前终止密码子、移码突变以及剪切位点突变，而在另一些研究中，也已鉴定出错义突变。在进化过程中保留的残基里发现了错义突变，预计这些残基会干扰V-ATP酶复杂装配过程中的亚基折叠或与相邻亚基的相互作用^[52]。

6）Yang等人证实，为应对酸化作用，突变体不会被整合到具有酶活性的部分V-ATP酶（V-ATPase）复合物中，以此阻止正常的组装，而是被输送到顶端细胞膜上抑制微粒体质子泵活性。在大鼠内髓集合管（Rat inner medullary collecting duct，IMCD）细胞中的GFP-B1融合蛋白含有DRTA相关错义突变（来自H⁺-ATP泵B1和31 kDa亚基）^[54]。在a4亚基羧基（COOH）末端R807Q和G820R的点突变中，Su等人^[55]发现G820R突变导致磷酸果糖激酶-1（Phosphofructokinase-1，PFK-1）与a4亚基的结合能力完全丧失，而不影响PFK-1活性，但R807Q突变则降低了a4亚基的产生，致使V-ATPase失活^[55]。后来证明a4亚基中的G820R突变可消除糖酵解酶PFK-1的结合能力，在不改变亚基丰度或其靶向性的同时减少了质子泵的耦联。在酵母上表达类似的DRTA相关的a4突变体R807Q，可以极大地减少V-ATPase蓄积或者活性的损失甚至完全丧失^[55]。因此，在DRTA患者中，由H⁺-ATP泵和糖酵解成分组成的中间代谢物的稳定性和功能可能会因所需的PFK-1结合力（G820R）降低或泵蛋白（R807Q）的丢失而受到损害^[55]。

（3）AE1突变

1）AE1是SLC4A基因的多肽产物，碳酸氢盐通过基底外侧膜转运回血液的过程受到闰细胞中AE1的影响（图1）。原发性DRTA可能是散发的、或常染色体显性或隐性遗传^{[17-19,47,56-59]}。最初，仅报道了AE1突变的显性遗传模式，但后来，Karet等人^[57]发现了常染色体隐性遗传家族。临床病史揭示了显性和隐性遗传患者之间的差异，这可能有助于筛查未来新发患者。有趣的是，AE1显性突变患者可以表现为完全的或不完全的DRTA^[18,59]。相比之下，常染色体隐性遗传患者总是表现为完全性DRTA。隐性遗传患者的发病年龄要小得多，通常在婴儿期就得到诊断。其低钾血症更严重，所有隐性遗传患者都表现出生长发育迟缓。所有患者均发现肾钙盐沉着症，即使是新生儿。相比之下，显性遗传患者则在年龄较大时才能得到确诊，并且在10岁以内的患者中没有一个存在肾钙盐沉着症的放射学证据。据报道的，常染色体AE1隐性突变与东南亚卵圆形细胞增多症导致的溶血性贫血有关^[58]。然而，AE1常染色体隐性突变中通常不存在溶血性贫血。

2）使突变蛋白质功能失调的分子机制可能涉及一系列缺陷，包括特定转运蛋白的内部整合到其错误靶向至细胞膜的过程（参见Batlle和Haque的研究）^[14]。AE1的突变通过两种类型的生物合成目标功能障碍，引起了DRTA^[14]。首先是共表达野生型等位基因的多肽产物被显性负抑制导致其在细胞内潴留。因此，第一个检测到的与DRTA相关的AE1错义突变（AER589H）存在于Madin-Darby犬肾（Madin Darby canine kidney，MDCK）细胞的内质网中，并阻止其转运到基底外侧膜^[60]。第二种与DRTA相关的显性AE1突变体被传递到细胞表面，但极性相反或失去极性。显性DRTA突变体AE1901X具有截短的C端细胞质尾区，它存在于顶端膜^[61]或存在于极化的MDCK细胞顶端膜和基底外侧膜^[62]，并通过将碳酸氢根和氢离子共同分泌到集合管中，有效地缩短了酸分泌过程。

3）导致DRTA最常见的隐性突变G701D，可以与伴侣糖蛋白相互作用，这种糖蛋白似乎可以挽救红细胞中的突变蛋白^[63]。闰细胞中不存在糖蛋白，这可能也解释了这种特定突变的细胞特异性表型^[64]。G701D或S773P等常染色体隐性突变型可以用突变蛋白的细胞内潴留来解释，而在杂合子患者中有足够的正常蛋白抵达细胞膜^[60]。错误折叠会导致蛋白功能受损和半衰期缩短，S773P隐性突变蛋白的错误折叠导致DRTA^[56]。

（4）DRTA变体

1）术语“不完全DRTA”是由Wrong和Davies引入的^[65]，是指在进行为期1天的氯化铵负荷试验时不能最大限度地降低尿液pH值，但又没有出现自发性酸中毒的患者。由于这些患者没有自发性酸中毒，有人提出他们存在尚未表现出临床症状的酸化缺陷，因此创造了“不完全DRTA”一词。最初由Wrong和Davies以及后来由其他研究者^[66-67]描述的3名患者似乎没有出现氨排泄减少，这就解释了为什么他们没有出现相关代谢性酸中毒的原因。

2）这种DRTA变体所对应的临床表现是肾结石的易感性，并且随着时间的推移可能从不完全性DRTA转变为完全性DRTA，但很少有相关的报道。事实上，不完全DRTA不是一个真正的疾病，而只是尿液酸化功能正常的一个变体形式。事实上，这一领域的大多数研究都缺乏正常对照组，目前还不清楚对照组是否能够按照急性酸负荷的标准使尿液酸化，在急性酸负荷时尿液pH值预计将降至5.3以下。由于不完DRTA和肾结石形成之间可能存在关联，因此人们对不完全DRTA重新产生了兴趣^[68-70]。

3）对罹患完全性DRTA患者的家族成员进行的低枸橼酸尿症筛查时，发现了不完全DRTA的病例^[71]。在可能有低枸橼酸尿症和肾结石形成的情况下，对不完全DRTA的筛查是有意义的。然而，这并不是说氯化铵试验是检测远端尿液酸化缺陷的最敏感试验。患者在碳酸氢盐负荷时无法增加尿液二氧化碳分压（pCO₂），而在全身酸中毒期间，患者的尿液pH值可以降低到5.3以下^[72-73]。除了这一例患者之外报告的这种远端酸化模式的所有患者都没有出现自发性代谢性酸中毒^[72-73]。许多人接受了锂治疗，并达到了没有进展为代谢酸中毒的治疗效果^[72]。因此，不完全DRTA的定义可以扩展至包括唯一可检测到的尿液酸化异常是，碳酸氢钠（NaHCO₃）负荷期间尿pCO₂不能正常增加（即超过60 mmHg）的患者。正常志愿者在碳酸氢盐负荷过程中尿液pCO₂可以增加至80 mmHg以上^[72-74]。然而，碳酸氢钠负荷试验耗时很久，应在专业的医疗机构进行，并密切关注血浆钠和渗透压，因为需要大量的碳酸氢钠才能将尿液pH值碱化至7.8或更高。

4）DRTA的另一个变体是合并多种近端RTA特征。在这些病例中，尽管存在严重的全身性酸中毒，但肾小管对滤过HCO₃^-的重吸收减少，以至无法最大限度地酸化尿液。在患有原发性DRTA的婴幼儿中，这种模式可能是一种暂时的现象，并不代表不同的遗传类型^[3]。同样地，现在认为同时具有近端RTA和DRTA的患者，其病因是遗传性CAⅡ的缺陷。

3、获得性DRTA的发病机制

（1）许多因素都与获得性DRTA相关，而DRTA通常伴有高血钾^[4-7]。与低血钾相关的获得性DRTA病因中，最常见的是自身免疫性疾病^[70,72-88]。干燥综合征（SjÖgren syndrome，SS）是获得性DRTA的一个重要病因，但很少伴有近端小管缺陷^[85]。实际上，SS可能是获得性低钾性DRTA的最常见病因。此外，不完全RTA也很常见，这种患者的血清电解质正常，但不能最大限度地降低尿液pH值^[78-79]。

（2）在迄今为止最大的相关研究中，纳入了130名SS伴肾脏损害的患者，95（73%）例发展为RTA，其中91例发展为DRTA（66例为完全性，25例为不完全性），4例发展为PRTA和范可尼综合征，9例患者出现低钾性麻痹。Bossini等人报道了60名SS患者中的完全性和不完全性DRTA^[76]。然而，只有12名患者进行了氯化铵（NH₄Cl）试验。最近，使用NH₄Cl、呋塞米和氟氢可的松（Furosemide and Fludrocortisone，FF）试验对57例SS患者进行了尿液酸化功能检测^[78]。完全性DRTA的患病率为5%（3/57），而不完全DRTA患病率为25%（14/57）。所有受试者在不同的时间分别使用了氯化铵和FF进行了尿液酸化试验，这两次试验至少间隔1周的时间。结果显示，与NH₄Cl试验相比，FF试验的阳性预测值和阴性预测值分别为46%和82%^[78]。

（3）这种慢性自身免疫性疾病的其他表现已经在成年SS患者中得到了很好的研究^[86]。由于它们在儿科患者中非常罕见，因此尚未对儿科患者的临床表现进行系统研究，其诊断和治疗通常是从成人治疗经验中推断出来的^[80]。在最近的一份报道中，确定了12例儿科病例：2例来自病例回顾，10例来自文献。RTA主要与原发性SS相关。腮腺肿胀是SS患儿最常见的表现，在一半病例资料中都记录了这种表现^[81]。RTA在SS患者始发时或长达9年后才检测到。令人印象深刻的是，92%的病例存在低钾血症。主要的组织病理学特点是间质性肾炎的弥漫性“肾小管病变”。已确诊的9例RTA患者中，其中4例（44%）为DRTA，2例（22%）为近端RTA，3例（33%）同时具有这两种特征。对于其他大龄儿童出现原因不明的RTA，应考虑到SS的可能^[81]。

（4）SS患者肾活检的典型表现为慢性间质性肾炎伴有局灶性或弥漫性淋巴细胞浸润^[82]。尽管SS患者RTA的发病机制尚不清楚，但已提出了免疫介导的肾脏泌酸细胞损伤的假设。一些文献报道认为，针对碳酸酐酶或酸碱转运蛋白的自身抗体参与了SS患者DRTA的发病机制。Cohen等人^[82]首次证明SS患者的集合管中缺乏H⁺-ATP酶。Defranco等人^[83]使用了针对H⁺-ATP酶的31 kD和56 kD肾脏特异性亚基的抗体，证实这些细胞膜上质子泵的完全缺乏。此外，针对闰细胞基底外侧膜中阴离子转运体（AE1）的抗体不会与患者的肾脏发生反应。在另一项针对46名SS患者（13名罹患RTA）的研究中，RTA患者的CAⅡ抗体水平显著升高^[84]。同一作者又报道，注射了人源化CAⅡ的小鼠产生了针对CAⅡ的抗体，并且出现了一种病理学上类似于SS的综合征，表现为唾液腺和肾脏的淋巴细胞及浆细胞浸润。当给予酸负荷时，这些试验动物无法酸化它们的尿液^[87]。然而，尚不清楚这些发现是致病性的还是继发于免疫介导的细胞损伤^[88]。

（5）肾移植受者在急性或慢性移植排斥期间也有类似的组织学表现，其特征是间质淋巴细胞浸润，因此这是V-H⁺-ATP酶损害的免疫学原因。已有大量文献报道肾移植后出现获得性DRTA^[89-91]。一项研究调查了肾移植受者肾小管中V-H⁺-ATP酶的表达情况，发现50%的受者该酶的染色减少^[92]。然而，该研究因为其纳入的患者人数较少，而且研究使用的是非特异性V-H⁺-ATP酶抗体，使得其研究结论不能得到认可。最近，在37名肾移植受者中发现，14名患有Ⅰ型DRTA，5名患者可归类为速率依赖型RTA，6名患有Ⅳ型DRTA，12名没有发生RTA；研究使用了针对V-H⁺-ATP酶G3亚基的多克隆抗体对肾脏进行免疫染色^[93]。V-H⁺-ATP酶表达的减少在Ⅰ型DRTA（21%）、Ⅳ型DRTA（25%）和速率依赖型RTA（21%）患者中类似。V-H⁺-ATP酶表达的减少主要与顶端位置有关，而与分布在细胞内介导囊泡酸化的V-H⁺-ATP酶无关。尽管所有肾移植患者的V-H⁺-ATP酶表达均有所下降，但只有部分受者出现DRTA的临床症状，这表明他们可能患有不完全DRTA^[93]。或者，染色的减少可能与任何酸化缺陷都无关。

（6）其他质子调节泵中的附加或单独缺陷也可能决定尿液酸排泄减少的程度。然而，尚未在大样本中证实移植受者AE1和CAⅡ的缺失^[93]。此外，免疫抑制治疗等相关的特定因素也可能参与其中。移植后DRTA与环孢素A或他克莫司的使用有关^[94-95]。Tanrisev等人^[96]对成人肾移植患者进行了评估：其中82名患者使用哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂（Mammalian rapamycin target protein inhibitor，mTORi），55名患者使用钙调磷酸酶抑制剂（Calcineurin inhibitor，CNI）。mTORi组RTA的发病率为35%，CNI组为42%。DRTA在两组中都很常见，并且受移植时间和移植物功能的影响^[96]。尚不清楚环孢素A的这种作用的潜在机制。亲环素A和B可催化肽基脯氨酰键的异构化，从而加速蛋白质折叠和寡聚化的缓慢步骤^[97]。

（7）β闰细胞向α闰细胞的转化机制严重依赖于细胞外基质蛋白（hensin）的沉积^[98]。β闰细胞在适应周围pH值降低的过程中，hensin蛋白沉积在β闰细胞的细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）。ECM中hensin的沉积需要广泛的聚合^[99]。为了避免易聚集的折叠中间体，富含脯氨酸的hensin片段通过缓慢进行的脯氨酰顺反式异构化反应使得单体聚合产生hensin蛋白的机制可能受益于肽基脯氨酰顺反式异构酶（Peptidyl prolyl CIS trans isomerase，PPI酶）的催化^[100]。Watanabe等人^[101]认为，环绕适应性β闰细胞的hensin蛋白聚合需要亲环素的PPI酶活性。环孢素（Cyclosporine，CsA）能够通过抑制PPI酶活性来阻止这种适应过程。CsA的这种抑制作用可能会在酸负荷期间引起DRTA。

（8）使用雷帕霉素的哺乳动物靶点（Mammalian target of rapamycin，mTOR）抑制剂的患者出现RTA的机制仍不清楚。

1）V-H⁺-ATP酶的功能是雷帕霉素复合物1（Mammalian target of rapamycin complex 1，mTORC1）靶标活化所必需的。mTOR是一种蛋白激酶，它使2个复合物mTOR1和雷帕霉素复合物2（Mammalian target of rapamycin complex 2，mTORC2）成核。V-ATP酶在mTORC1信号传导中的作用是独一无二的，在这过程中V-ATP酶直接参与该通路的信号传导，尽管尚不清楚其参与的具体机制^[102]。

2）最近的研究表明，编码结节性硬化症复合蛋白1t（uberous sclerosis complex，TSC1）的基因缺失，会导致集合管中mTORC1的结构性激活，与高钾血症和代谢性酸中毒的发生相关^[103]。mTORC1的激活导致内质网应激、柱状细胞损伤和集合管细胞去分化，同时失去水通道蛋白-2和上皮-间质转化样表型^[103]。此外，mTORC1通过调节ENaC、肾外髓质钾通道和Na⁺/K⁺-ATP酶的表达和/或活性，负向调节血清和糖皮质激素-诱导激酶1的表达，而这种激酶对集合管细胞功能至关重要^[104]。这可能与mTORC1激活诱导的醛固酮抵抗和高钾血症有关^[103]。

3）对于这些结果，无法确定这些电解质调节缺陷是由于管状去分化还是离子传输的主要变化所致。最近使用结构不同的竞争性mTOR激酶抑制剂（PP242和AZD8055）进行的另一项基于体内的研究，报道了显著的尿钠排泄，但无尿钾排泄^[105]。事实上，已经证明PP242大幅度抑制了孤立灌注交叉反应参照物（CCDs）中的Na⁺电流，但没有改变肾外髓质小电导钾离子通道（Renal outer medullary potassium channel，ROMK）的活性^[105]。最新的研究结果表明，mTOR可能通过mTORC2，优先调节ENaC功能，而不是调节ROMK通道相关的K⁺分泌途径^[105]。相比之下，Grahammer等人表明mTORC2缺乏显著的降低了ROMK活性，而ENaC活性仅轻度受损^[106]。在敲除远端肾小管段mTORC2的转基因小鼠模型中，研究者展示了mTORC2作为K⁺调控的关键调节因子这一细胞内在作用。K⁺水平的增加导致mTORC2表达和活性的上调。mTORC2反过来磷酸化蛋白激酶C-α亚基（Protein kinase C-α，PKCα），血清和糖皮质激素-诱导激酶1，从而调节质膜上的ROMK丰度和电流。需要对这些发现的临床对应情况进一步研究，因为它们与雷帕霉素的使用及其对血浆K⁺的影响有关。然而，众所周知，与使用钙调神经磷酸酶抑制剂相比，使用雷帕霉素与更低的血清K⁺水平相关^[107]。

4、DRTA中低钾血症的发病机制

（1）DRTA患者中常见的显著低钾血症的发生机制仍然是个谜^[108]。迄今为止，尚不清楚这种低钾血症的具体机制。通透性缺陷导致被动性K⁺分泌，类似使用两性霉素B时发生的那样，可以很容易地解释这一现象。两性霉素B最初被认为是低钾性DRTA的原因之一^[109]，并且Steinmetz和Lawson使用膀胱细胞作为人类集合管上皮细胞类似物，很快发现了酸化缺陷的机制^[110]。两性霉素B引起的离子通透性改变解释了它的一些肾毒性作用^[111-112]。血浆肾素活性和醛固酮水平在两性霉素B治疗期间不增加^[113]。所有上述细节表明，远端肾单位中肾小管细胞通透性的改变可能是两性霉素B引起肾脏钾流失的原因。

（2）众所周知，两性霉素B增加了阳离子的被动外流，这种作用极大地增加了K⁺分泌，使其在集合小管中的电化学梯度下降^[111]。与应用两性霉素B相关的尿液酸化功能受损，是由管腔膜被动的通透性增加和H⁺反向扩散增加引起的，而不是由主动转运缺陷引起的^[105,112]。由两性霉素B诱导的远端肾单位K⁺和H⁺离子“渗漏”可能是是低钾性DRTA的原因。然而，由于作为DRTA机制的通透性缺陷是应用两性霉素B所独有的，因此显然还需要其他理论来解释低钾血症^[108]。

（3）通常通过吸入（嗅探）接触甲苯也会导致高氯性代谢性酸中毒伴低钾血症，类似于两性霉素B诱导的 DRTA^[114-117]。与两性霉素B不同，甲苯即使在非常高的浓度下也不会导致龟膀胱标本中的质子反向回漏^[114]。吸入甲苯发生的大部分代谢性酸中毒可能是由马尿酸盐代谢产生的有机酸过量所引起的^[118]。事实上，在某些情况下，马尿酸的血浆浓度可以超过30 mg/mL，并在停止吸入甲苯后迅速下降；此时，代谢性酸中毒纠正，血浆K⁺增加^[114]。然而，这并不是说这些患者没有远端酸化功能缺陷。在一项研究中测量了碳酸氢盐负荷后的碱性尿液中的pCO₂，在接受研究的3名患者中并未观察到尿液pCO₂的正常增加，这证明肾脏集合管泌H⁺能力的下降^[114]。与DRTA一致的另一个发现是，代谢性酸中毒期间尿液pH值通常高于5.5，此外，其中一些患者的尿氨水平降低^[114]。

（4）然而在某些情况下，尿氨排泄量相对较高，这与DRTA不一致^[118]。这可能是因为在某些吸入甲苯情况下出现了短暂的DRTA，或者反映了在面对严重的代谢性酸中毒时，氨的排泄量没有充分增加。换句话说，如果不是轻度/可逆的远端酸化缺陷，在面对严重的代谢性酸中毒时，氨的排泄量会更高。在一项针对甲苯中毒患者的大型研究中，大多数患者（18/20）表现出一定程度的代谢性酸中毒和低钾血症，并伴有肾K⁺流失的证据^[117]。平均尿液pH值过高，提示DRTA^[117]。至于尿K⁺流失的原因，马尿酸盐排泄的同时需要同向排泄一个阳离子，这种阳离子可能是NH₄⁺、Na⁺或K^+[118]。因此，这种原因所致的K⁺排泄增加，可能是吸入甲苯时出现短暂低钾血症的部分原因。

（5）尚不清楚经典型或Ⅰ型RTA中低钾血症的确切原因。需要注意的是，低钾血症是遗传性DRTA的一个核心特征，而现在已知遗传性DRTA的分子机制，可定位于不直接参与K⁺转运的α闰细胞中的特定酸碱转运蛋白^[108]。因此，肾脏钾流失最有可能与通过主细胞中的ROMK通道、或通过β闰细胞中的maxi-K电压门控钾通道（BK通道）、或两者共同介导的K⁺分泌增加有关。

（6）Sebastian等人提出，DRTA患者有一定程度的钠流失，轻度的容量不足导致醛固酮水平升高并刺激集合管分泌K^+[119-120]。醛固酮分泌过多可能是钠流失的结果，在一些DRTA患者中偶见报道。然而，面对长期性的钾耗竭，醛固酮水平不太可能增加，因为长期缺钾会抑制醛固酮分泌。事实上，很少有研究报告严重低钾性DRTA患者的醛固酮数据。对于导致严重低钾血症的原因，需要考虑继发性醛固酮增多症以外的其他因素。早期的研究表明，碳酸氢钠或磷酸钠可改善低钾血症，但氯化钠无效^[121]。然而，后来发现用碱化疗法治疗代谢性酸中毒并不能纠正低钾血症^[120]。这并不奇怪，因为给予碳酸氢盐会促进K⁺分泌。另一个促进因素可能是这些患者发生的多尿症和肾钙盐沉着症。但仅凭这一点并不是一个令人满意的解释。

（7）一个最能解释低钾血症（但已被排除）的机制是肾K⁺/H⁺-ATP泵存在缺陷^[122]。肾K⁺排泄不仅取决于远端肾小管和皮质集合管活跃的K⁺分泌，而且还取决于，至少部分定位于外髓集合管上活跃的K⁺吸收^[123-124]。外髓集合管中K⁺保留的激活可防止进一步的K⁺流失，同时增强质子分泌。如果DRTA患者髓质集合管中K⁺/H⁺-ATP泵存在缺陷，预测会发生低钾血症和代谢性酸中毒。因此，这种缺陷性的机制可以很容易地解释RTA的经典特征。钒酸盐是一种非特异性H+/K+-ATP泵抑制剂，据报道，给予大鼠钒酸盐会产生低钾血症和代谢性酸中毒，这表明H⁺K⁺-ATP泵活性受损是导致低钾血症和酸中毒的机制^[122]。然而，这种解释并不能解释先前综述的发现，即闰细胞中酸碱转运蛋白的不同遗传缺陷与低钾血症相关的发现^[108]。此外，在DRTA患者中从未报道过编码H+/K+-ATP泵的基因缺陷。Simpson和Schwartz发表了一例婴儿低钾性DRTA的病例报告，并认为结肠H+/K+-ATP泵活性的不足或缺陷是其病理生理基础。然而，没有可用的基因探针来证实这一主张。在缺乏直接遗传分析情况下，H+/K+-ATP泵在导致DRTA和严重低钾血症中的作用仍然是一种未经证实的可能性。近端小管和髓袢升支粗段中可能存在K⁺重吸收减少，导致K⁺流失，但也没有证据支持这种机制。

（8）酸中毒本身是否在低钾血症的病因中起作用？低pH值可增加皮质集合小管中ENaC介导的Na⁺转运^[125]，并且刺激ENaC活性可导致K⁺分泌增强。此外，细胞内的pH值过低会抑制基底外侧膜Kir4.1/5.1钾离子通道^[126-127]，这可能会降低远端小管中的噻嗪类敏感型NaCl共转运子（Thiazide sensitive NaCl cotransporter，NCC）活性。这将增加皮质集合小管钠的转运并增加ENaC活性。对于低钾性DRTA患者，应用阿米洛利可能会减少K的补充剂量，这与DRTA中预先存在的ENaC活性增加一致，然而，没有证据能证明这一点。已知的是，尿液酸化和钾分泌明显依赖于集合小管中的钠转运，因此这一用可以被阿米洛利所抑制（图3）。钠转运的完整性或通过酸中毒刺激ENaC介导钠转运的增强可能会导致钾分泌增加，而H⁺的分泌仍然因导致DRTA的严重缺陷而受损。

（9）DRTA中低钾血症的发展可以认为是由于集合小管中电位差的增加（管腔负电压）所致钾分泌增强的结果。通常，H⁺分泌会减弱皮质集合小管中钠转运产生的负电压。在髓质集合管中，由于H⁺的分泌，管腔电压为正电压。DRTA患者不能分泌氢离子只会产生更有利于钾分泌的跨管梯度。根据这种观点，给予阿米洛利可以纠正低钾血症，但也可以通过减少H⁺分泌加重酸中毒，而导致DRTA的严重缺陷也抑制了H⁺的分泌。Guetin等人开展了一项有趣的研究为DRTA中钾、盐流失的可能机制提供了新见解。他们使用了Finberg的不完全性DRTA小鼠模型，该模型是由编码H⁺-ATP泵β亚基的ATP6V1B1基因断裂所致^[128]。在这个模型中，他们发现了肾脏丢失Na⁺、Cl^-、K⁺和水的证据，从而导致血容量不足、低钾血症和多尿^[129]。他们的研究数据认为皮质集合小管为钠流失的部位，因为顶端膜ENaC和顶端膜（pendrin蛋白）/Na⁺驱动的氯化物/碳酸氢盐交换活性都降低了^[129]。相比之下，髓质集合管中的ENaC活性显著增加，这表明皮质中存在局部抑制。为了解释这种差异，作者假设缺乏ATP6V1B1的β闰细胞通过旁分泌ATP/前列腺素E2（Paracrine ATP/ prostaglandin E2，ATP/PGE2）损害了相邻主细胞的功能，这些主细胞通常转运钠、水和钾。PGE2的产生在下调ATP6V1B1缺陷小鼠CCD的ENaC表达和功能中起主导作用^[129]。在集合管中，管腔ATP通过激活嘌呤能受体从而抑制ENaC依赖的钠离子转运^[130]。Guetin^[129]等人得出结论，β闰细胞是释放ATP的重要部位，它通过激活嘌呤能受体触发PGE2的局部产生和释放，并且β闰细胞可以通过旁分泌系统下调相邻主细胞中的ENaC。

（10）在一项研究中，在缺乏ATP6V1B1的小鼠中发现髓质ROMK和皮质BK通道的丰度增加^[129]。这有助于解释不完全性DRTA模型鼠中K⁺流失增加的原因，并且也可能与人类疾病有关。然而，作者提出了一个复杂的机制，即在这种ATP6V1B1缺乏的α闰细胞模型中，β闰细胞中相关的H⁺-ATP酶缺乏可通过激活钙偶联嘌呤能受体诱导PGE2的释放^[129]。有趣的是，使用吲哚美辛治疗48小时就改善了皮质集合小管中异常的ENaC调节，表明存在PGE2旁分泌信号传导紊乱，而阴离子交换转运蛋白（pendrin蛋白）的减少是质子泵功能障碍的直接结果。顶端膜ROMK通道在主细胞中表达，依赖ROMK通道的K⁺分泌取决于生电性Na⁺转运。K⁺分泌不太可能通过ATP6V1B1缺陷的皮质集合管中过度激活的ROMK发生，因为该段肾小管的ENaC活性降低。

（11）BK通道主要在闰细胞的顶膜中检测到（图1）。已知的是，由于BK通道的激活，高管腔内流速可促进K⁺分泌^[131]。因此，ATP6V1B1缺陷模型中，尿流量增加可能会激活BK通道和钾离子分泌。与该假设一致，突变小鼠中BK通道的表达增加，并且使用吲哚美辛引起的尿流量减少使BK通道的表达水平正常化，并减少了ATP6V1B1缺陷小鼠的尿K⁺排泄。综上所述，这些结果表明ATP6V1B1缺陷小鼠的肾K⁺流失可能部分是缘于尿流量增加激活β闰细胞中的BK通道。在RTA患者的肾活检中，检测BK和ROMK通道的表达将非常有用。