胱氨酸尿症：遗传方面、小鼠模型和新的治疗方法

Sahota A, Tischfield JA, Goldfarb DS, Ward MD, Hu L. Cystinuria: genetic aspects, mouse models, and a new approach to therapy. Urolithiasis. 2019 Feb;47(1):57-66. doi: 10.1007/s00240-018-1101-7. Epub 2018 Dec 4. PMID: 30515543; PMCID: PMC6592844

胱氨酸尿症是一种胱氨酸转运的遗传性疾病，其特征在于尿液中胱氨酸的排泄过多，肾脏中胱氨酸结石复发，膀胱中也较小。男性通常比女性受到更严重的影响。这种疾病可能导致许多患者的慢性肾脏疾病。胱氨酸转运蛋白（b0,+） 是由 rBAT（由 SLC3A1 编码）和 b 组成的异二聚体0,+AT（由SLC7A9编码）亚基由二硫键连接。胱氨酸尿症的分子基础非常详细，这些信息现在被用于定义基因型-表型相关性。目前胱氨酸尿症的治疗方法包括增加液体摄入量以增加胱氨酸溶解度，以及对更严重的病例给予硫醇药物。然而，由于不良反应，这些药物的患者依从性较差。因此，有必要降低或消除与胱氨酸尿症治疗相关的风险。已经描述了四种胱氨酸尿症小鼠模型，这些模型为评估胱氨酸尿症新疗法的安全性和有效性提供了资源。我们正在评估一种基于胱氨酸类似物抑制胱氨酸晶体生长的胱氨酸结石治疗新方法。我们正在进行的研究表明，胱氨酸二酰胺可有效预防胱氨酸尿症Slc3a1敲除小鼠模型中胱氨酸结石的形成。除了晶体生长外，结石形成还需要晶体聚集。患有胱氨酸尿症的雄性和雌性小鼠具有相当水平的结晶尿，但很少有雌性小鼠形成结石。鉴定抑制雌性小鼠胱氨酸晶体聚集的因素可能有助于深入了解胱氨酸尿症患者疾病严重程度的性别差异。

胱氨酸尿症是一种胱氨酸转运的遗传性疾病，其特征在于尿液中胱氨酸的排泄过多，肾脏中胱氨酸结石复发，膀胱中也较小。男性通常比女性受到更严重的影响。这种疾病可能导致许多患者的慢性肾脏疾病。胱氨酸转运蛋白（b0,+） 是由 rBAT（由SLC3A1 编码）和 b 组成的异二聚体0,+AT（由SLC7A9编码）亚基由二硫键连接。胱氨酸尿症的分子基础非常详细，这些信息现在被用于定义基因型-表型相关性。目前胱氨酸尿症的治疗方法包括增加液体摄入量以增加胱氨酸溶解度，以及对更严重的病例给予硫醇药物。然而，由于不良反应，这些药物的患者依从性较差。因此，有必要降低或消除与胱氨酸尿症治疗相关的风险。已经描述了四种胱氨酸尿症小鼠模型，这些模型为评估胱氨酸尿症新疗法的安全性和有效性提供了资源。我们正在评估一种基于胱氨酸类似物抑制胱氨酸晶体生长的胱氨酸结石治疗新方法。我们正在进行的研究表明，胱氨酸二酰胺可有效预防胱氨酸尿症Slc3a1敲除小鼠模型中胱氨酸结石的形成。除了晶体生长外，结石形成还需要晶体聚集。患有胱氨酸尿症的雄性和雌性小鼠具有相当水平的结晶尿，但很少有雌性小鼠形成结石。鉴定抑制雌性小鼠胱氨酸晶体聚集的因素可能有助于深入了解胱氨酸尿症患者疾病严重程度的性别差异。

关键词：胱氨酸尿症，胱氨酸，转运缺陷，小鼠模型，晶体生长抑制剂，治疗学

介绍

在本综述中，我们总结了关于胱氨酸尿症的既定知识;提供患者如何看待其疾病的观点;强调当前治疗方式的局限性;概述在理解基因型和表型之间关系方面的进展;描述我们从胱氨酸尿症小鼠模型中学到的知识;提出了一种基于抑制胱氨酸晶体生长的治疗新方法;最后，强调胱氨酸晶体聚集是未来研究的主要领域。

胱氨酸尿症

运输缺陷

胱氨酸尿症（OMIM #220100）是胱氨酸和二元氨基酸鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸（COLA）在肾近端小管转运的一种遗传性疾病[1-7]。在四种氨基酸中，胱氨酸是最不溶性的，它可以在尿路中结晶，导致胱氨酸结石形成。可乐运输车（b0,+）是由rBAT（由SLC3A1编码，位于染色体2p16.3上）和b组成的异二聚体0,+AT（由SLC7A9编码，位于染色体19q13.1上）亚基由二硫键连接。

胱氨酸尿症是一种慢性疾病，其特征是尿液中胱氨酸排泄过多（>400mg/d，而正常受试者为<30mg/d），肾脏和膀胱发生胱氨酸结石（程度较小）[8-10]。它分别占成人和儿童尿路结石的1-2%和6-8%[11，12]，使其成为儿科人群尿石症最常见的遗传原因。小肠也存在同样的缺陷，但这被认为影响不大，因为氨基酸主要以小肽的形式被吸收[13，14]。

流行

据估计，全球胱氨酸尿症的患病率为1/7，000，差异很大，从利比亚裔以色列犹太人的1/2，500（由于创始人效应）到瑞典的1/100，000不等[2，3，8]。美国人群的患病率估计为1/10，000，提示约有33，000例受累者[15]。然而，真正的患病率可能更高，因为一些受累个体不会形成结石或形成结石的频率太低，以至于无法诊断为胱氨酸尿症[8]。

临床表现

虽然结石可形成于任何年龄，但胱氨酸尿症的结石形成最常见于出生后20年内，约50%的患者在出生后10岁时形成第一块结石，25%-40%的患者在青少年时期形成结石[2，8，16，17]。约75%的患者会出现双侧结石[8]。通常通过确认结石成分为胱氨酸来诊断。胱氨酸尿症患者的兄弟姐妹应通过在尿液中加入硝普钠来测定尿胱氨酸进行筛查，尿中出现过量胱氨酸时会变成红色/紫色。

男性通常比女性受累更严重，结石数量更多[2]。平均而言，未经治疗的患者每年会经历一块新结石，并每三年接受一次外科手术以去除结石。到中年时，胱氨酸尿症患者平均需接受7次外科手术[18]。一项纳入16例患者的纵向研究显示，初次就诊后接受早期药物治疗的患者复发率最低，且往往维持肾功能，强调及时评估代谢的重要性[19]。

肾脏疾病

高达70%的胱氨酸尿症患者可发生CKD，这可能导致ESRD[16，18]。在一项收集了 442 例胱氨酸尿患者数据的回顾性研究中，27% 的患者估计肾小球滤过率 （eGFR） 低于 60 mL/min/1.73m2，提示一定程度的 CKD。高血压在这项研究中也很常见，28.6%的患者患有高血压[20]。双侧结石也可能增加急性肾损伤的风险，尤其是在儿童中。有人建议，输尿管结石所致急性肾衰竭的幼儿应进行胱氨酸尿检测[21]。与草酸钙结石形成者相比，胱氨酸尿症患者更可能出现血清肌酐水平异常，且行肾切除术的风险更高[15，22]。

胱氨酸尿症基因型

胱氨酸尿症基因型分为A型或B型，A型是由SLC3A1突变引起的，B型是由SLC7A9突变引起的。A亚组和B亚组的临床症状相似，基因型和表型之间没有明显的相关性，但如下所述，基因型和表型之间的关系现在开始被描绘出来。SLC3A1杂合子没有明显的表型，但SLC7A9杂合子在尿液中排泄不同水平的COLA[2，23]。这些后一种患者中很少有结石，但如果尿量低或动物蛋白摄入高，他们可能更有可能这样做。

A型和B型基因型的百分比似乎与人群有关，但分布可能因各种研究中不可避免的少量患者样本而出现偏差。在西班牙人群中，SLC7A9突变占优势，但在其他欧洲人群（英国，法国，东欧）中报告的SLC3A1突变百分比更高（55-75%），并且在美国人群中发现平均分布。大约 2% 的患者每个基因的至少一个拷贝都有突变，但仅当任一基因的两个拷贝都异常（AAB 型或 ABB 胱氨酸尿症）时才会形成结石。尚未发现突变，或仅在约5%的胱氨酸尿患者中发现1个突变等位基因[5，16，17，24，25]。迄今为止，在人类基因突变数据库中，SLC3A1中已鉴定出241个突变，SLC7A9中发现了159个突变，包括两个基因的非典型病例，在人类基因突变数据库（HGMD® Professional 2018，http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php，2018年11月12日访问）http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php，2018年11月12日访问）[26]。

当前治疗方式的局限性

胱氨酸尿症的药物治疗包括通过增加尿量和pH值来增加胱氨酸溶解度。过度利尿是预防胱氨酸结石形成的最重要因素，但这需要>4L/d的水摄入和>3L/d的尿量[2，6，23]，这在幼儿中很难实现。胱氨酸溶解度随pH值增加而增加，但仅在大于7.0时增加，难以长期维持，并可能诱发磷酸钙结石的形成[27]。使用硫醇Dpenicillamine和硫普罗宁是受累最严重患者的选择[6，28]。这些巯基药物分别将胱氨酸转化为半胱氨酸-青霉胺或半胱氨酸-硫普罗宁的更易溶性的混合二硫化物。这两种药物都需要使用高剂量（1-2 g/天），并且与过敏和毒性有关，限制了它们的使用。

尽管采取了预防措施，但大多数胱氨酸尿症患者最终需要多次手术进行结石治疗。手术选择包括体外冲击波碎石术（ESWL），但胱氨酸结石对ESWL有一定的耐药性，可能需要多轮治疗，并伴有肾损伤的风险[29]。患者对饮食治疗的依从性通常较差;巯基药物有多种副作用;反复手术干预可导致肾功能不全。因此，目前针对胱氨酸尿症的治疗是不够的。

临床试验

硫醇药物D-青霉胺和硫普罗宁是胱氨酸尿症标准治疗方案的一部分，但它们有显著的副作用，包括过敏反应、皮肤病、肝脏异常、肾病综合征和血液疾病[30]。目前正在进行临床试验，旨在减少与胱氨酸尿症治疗相关的副作用。这些药物包括布西拉明，一种由硫普罗宁（NCT02942420);托伐普坦，一种增加尿量（NCT02538016);和α-硫辛酸，一种营养补充剂，已被证明可以增加胱氨酸溶解度，在胱氨酸尿症的Slc3a1敲除小鼠模型中（NCT02910531) [31]. 最近完成的两项临床试验涉及测量胱氨酸过饱和度作为胱氨酸结石复发的预测指标（NCT02120105）以及胱氨酸结合硫醇药物的剂量与尿液中胱氨酸浓度之间的关系（NCT02125721).早期的一项试验涉及九种亚洲印度草药的混合物，统称为胱氨酸酮，并未降低胱氨酸尿症患者的尿胱氨酸水平或结石负荷（NCT00381849) [32]。

生活质量问题

多项研究评估了胱氨酸结石患者与非胱氨酸结石形成者或普通公众的健康相关生活质量问题[33-35]。使用兰德医学调查表36（SF-36），一种自我报告生活质量测量的通用表格，Modersitzki等人[33]指出，在214名胱氨酸结石形成者和81名非胱氨酸结石形成者的样本中，前一组患肾结石的时间更长，结石发作明显多于后一组，并且所有结石形成者， 无论结石类型如何，HRQoL评分均低于美国一般人群。在Parr等人的SF-36调查[34]中，基于14例患者的样本量，与一般人群相比，胱氨酸尿症与更高的手术干预率和较低的QoL相关。此外，患者报告说，药物治疗无效或耐受性差，至少部分是由于可用药物的不良副作用。在Streeper等人的研究中[35]，在12例胱氨酸结石形成者和90例混合钙结石患者的样本中使用疾病特异性威斯康星结石生活质量（WISQOL）问卷，与非胱氨酸结石形成者相比，胱氨酸结石患者的WISQOL评分较低，HRQoL评分较低。总的来说，这些研究强调了改善胱氨酸尿症患者的医疗管理以降低发病率和手术干预的重要性。

相关疾病

胱氨酸尿症通常表现为肾脏系统疾病，但已有几例患者报道胱氨酸尿症与神经系统、肌肉、线粒体或其他异常相关。这些症状包括2p21缺失综合征、HCS和非典型HCS[36-38]。2p21缺失综合征的特征是中度至重度精神运动性迟缓和呼吸链复合物I，III，IV和V的活性降低.HCS患者具有全身性肌张力低下，生长迟缓和轻微的面部变形特征。非典型 HCS 的表型与经典 HCS 相似，但伴有轻度至中度智力低下，仅呼吸链复合物 IV 的活性降低。这些患者的基因组改变包括涉及SLC3A1和一个或多个其他基因的连续基因缺失，不同综合征的严重程度反映了缺失的基因数量。缺失跨越2p21缺失综合征中的SLC3A，PREPL，C2orf34和PPM1B;SLC3A1，PREPL和C2orf34在非典型HCS中的应用;以及HCS 中的 SLC3A1和PREPL。

最近在19q13.1微缺失综合征患者中报道了涉及SLC7A9的连续基因缺失[39]。该综合征的临床特征包括面部畸形、外胚层发育不良、生长迟缓、神经系统特征和泌尿生殖系统异常。患者尿液中胱氨酸和赖氨酸水平升高，但没有尿路结石。在一个等位基因中发现了跨越19个基因（包括SLC7A9）的5.81 Mb缺失，另一个SLC7A9等位基因具有点突变。SLC7A9缺失已被提示，但尚未验证，在几例尿液中COLA水平升高但仅在SLC7A9的一个等位基因中发现突变的患者。一名患有智力低下、共济失调和COLA排泄过多但无肾结石的韩国男孩在SLC7A9中存在杂合突变（G173R）。他的母亲和妹妹也存在相同的突变，但对SLC7A9和SLC3A1的广泛分析并未发现该患者的第二个突变。父亲的DNA无法进行测试。第二个突变可能是从父亲遗传的SLC7A9的连续基因缺失[40]。

1例COLA排泄升高但无尿路结石且小脑、脑干和脑萎缩的日本患者SLC7A9存在杂合突变（P482L），再次提示第二次突变可能是大缺失[41]。在SLC7A9和先天性肌病的近亲家庭中，由于SLC7A9和先天性肌病的点突变，在患有胱氨酸尿症的近亲家庭的两个姐妹中发现了纯合点突变（F4976L）。RYR1位于染色体 19q13.1 上 5 Mb 区域中SLC7A9的端粒，从而解释了这两种疾病之间的关联。在测序区域中未发现缺失或插入，提示这两种情况的共同发生是由于父母双方遗传了相同的单倍型[42]。

最近的调查结果

基因型-表型相关性：

在蛋白质水平上分析遗传改变及其功能效应可以预测疾病的临床病程，以及识别影响临床结果的修饰遗传、表观遗传或环境因素。这种方法已被证明用于Lesch-Nyhan病[43]和ATP结合盒转运蛋白A3（ABCA3）缺乏症[44]等疾病。如前所述，SLC3A1中的241个突变和SLC7A9中的159个突变列在人类基因突变数据库中。观察性研究通常未发现胱氨酸尿症的特异性基因型-表型相关性[16，45]，但对74例患者的遗传数据的初步分析显示，与所有其他突变组合相比，SLC3A1中存在至少1个错义突变与较低的尿鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸水平相关，但与胱氨酸水平无关[17]。

现在正使用各种计算方法更详细地探索胱氨酸尿症基因型与表型之间的关系[46-48]。例如，b 的计算机建模0+AT（由SLC7A9编码）表明p.Arg171Trp和p.Arg333Trp等突变位于转运膜通道末端附近，它们可能影响膜稳定性[48]。计算预测可以：（i）更好地理解基因型-表型关系;（ii） 促进开发新的诊断标志物;（iii）最终导致个性化治疗选择[46，47]。妊娠 22-33 周的超声扫描发现一些患有胱氨酸尿症的胎儿存在高回声结肠 （HEC）。对有或没有HEC的新生儿的DNA序列分析表明，只有SLC3A1或SLC7A9内突变更严重的患者才会出现HEC，这表明基因型与表型之间存在另一种关系[49]。

SLC7A13 和单纯性胱氨酸尿症：

早期关于对照受试者和胱氨酸尿症患者输注赖氨酸和精氨酸的研究表明，肾脏中存在两种胱氨酸转运系统：胱氨酸尿症患者存在缺陷的低容量系统，以及这些患者完整的高容量系统[50]。另外三条证据线支持胱氨酸存在第二种转运蛋白。首先，非典型胱氨酸尿症见于英国家庭和德国家庭，其中先证者有高胱氨酸尿症，但鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸排泄量不伴而增加[51，52]。二、主要的COLA转运蛋白（b0,+）位于近端肾小管的S1段，但rBAT的表达最为丰富，而b的表达0,+至少在S3细分市场中含量丰富，表明该细分市场中存在rBAT的另一个伴侣[53，54]。第三，在Slc7a9基因敲除小鼠中[55]，胱氨酸的排泄分数为11%，表明胱氨酸通过未表征的转运蛋白重吸收[56]。直到最近，这种运输机的性质仍然难以捉摸。AGT1（由SLC7A13编码）现已被确定为s3段中rBAT的伴侣[57]。SLC7A13突变是否是孤立性胱氨酸尿症的原因仍有待确定。

鼠标型号

敲除和点突变模型

迄今为止，已经描述了四种胱氨酸尿症小鼠模型。这些分别是 A 型的Slc3a1敲除（外显子 1 缺失）、诱导突变 （D140G） 和自发突变 （E383K），以及 B 型 （表1) [31，55，58–60]。AB型胱氨酸尿症（Slc3a1和Slc7a9双杂合小鼠，Slc3a1+/−Slc7a9+/−）的模型也是通过杂交具有诱导突变的Slc3a1小鼠和Slc7a9基因敲除小鼠（表1) [61]. 我们最近将Slc3a1敲除小鼠的生化和组织病理学发现与其他三种小鼠模型进行了比较（Sahota等人，提交）。我们的研究结果总结如下。

表 1.Slc3a1和Slc7a9突变小鼠。

突变小鼠的胱氨酸结石形成在生命的前两个月内很明显，在很大程度上复制了相应的人类胱氨酸尿症表型。与野生型小鼠相比，具有两个Slc3a1突变拷贝的小鼠（无论它们是如何产生的）排泄的COLA水平显着更高，但杂合子小鼠的氨基酸排泄量与野生型小鼠的氨基酸排泄量没有区别[60]。Slc7a9基因敲除小鼠也显示出COLA排泄升高，Slc7a9杂合子显示这些氨基酸的排泄中等但显着[55]。如前所述，已有少数罕见AB型胱氨酸尿症患者的报道，但这些患者实际上有一个基因的两个突变拷贝和一个基因（基因型AAB或ABB）的突变拷贝[6，17，24]。4%的双杂合子小鼠显示胱氨酸结石形成，提示可能存在二基因遗传[61]。

疾病严重程度的性别差异

与女性相比，男性胱氨酸尿症受累更频繁、更严重，结石形成更早，结石数量更多[3]。这种表型特征在胱氨酸尿症的Slc3a1小鼠模型中也很明显。Slc3a1诱导突变的雌性小鼠存在微晶尿，但与雄性相比，这些小鼠结石形成延迟或外显率降低[60]。在具有自发突变的Slc3a1小鼠模型中，男性和女性的尿液中均存在胱氨酸晶体，但尿石症主要影响男性[59]。在Slc3a1敲除小鼠中，雌性尿液样本中晶体的晶体数量和大小分布与雄性相似，但仅在少数雌性小鼠中检测到膀胱结石，然后仅在18个月大后检测到（Sahota等人，提交）。

相比之下，Slc7a9基因敲除小鼠未发现结石形成的性别差异[55]。这些小鼠从一个月大开始形成结石，雄性/雌性比例约为1：1，并且在动物的整个生命周期中都保持了这一比例。与Slc3a1基因敲除雌性相比，Slc7a9基因敲除雌性疾病严重程度增加的基础尚不清楚，但可能是由于不同小鼠品系之间胱氨酸晶体聚集的差异（见未来方向）。

遗传和环境因素

胱氨酸尿症患者的表型变异性很大，即使在具有相同突变的家族中也是如此，这表明基因或环境因素的改变有助于表型[62]。这些影响在胱氨酸尿症的小鼠模型中也很明显。我们已经表明，Slc3a1敲除雄性和雌性小鼠有结晶尿，但只有约60%的雄性小鼠在16周龄时形成结石，只有少数雌性小鼠在18个月时形成结石（Sahota等人，提交）。在另一项研究中[55]，大约82%的Slc7a9敲除小鼠在1月龄时有结晶尿，42%有胱氨酸结石，但大约2%在1岁之前没有结石。这些发现表明修饰基因或表观遗传效应影响胱氨酸尿症表型，但迄今为止尚未发现这种影响。饮食对各种小鼠模型中结石形成倾向的贡献也尚未得到充分评估。

血浆中的COLA缺陷

胱氨酸尿症患者的血浆COLA水平通常较低，原因是这些氨基酸在尿液中排泄过多，但这种丢失可以通过吸收寡肽在很大程度上得到补偿[13，14]。在胱氨酸尿症小鼠模型中也观察到较低的血浆水平COLA存在，但这是性别和菌株依赖性的。与野生型小鼠相比，我们在Slc3a1敲除雄性和雌性小鼠中分别观察到较低水平的COLA和较低水平的OLA（Sahota等人提交）。Slc7a9基因敲除小鼠血浆胱氨酸和赖氨酸水平降低30%，但其他二元氨基酸没有观察到差异[55]。另一方面，在具有诱导或自发突变的Slc3a1小鼠中，血浆OLA水平在不同基因型之间没有差异，表明突变动物可以完全补偿这些氨基酸的尿液损失[60]。

肾脏疾病

胱氨酸尿患者的CKD可能由复发性结石、反复泌尿系统干预或梗阻性尿路病引起[2，63]。在胱氨酸尿症小鼠模型中，胱氨酸结石形成主要发生在膀胱中，但肾脏组织病理学存在年龄和应变依赖性变化，这可能是由于梗阻性尿路病引起的。在3个月大时，Slc3a1敲除雄性血浆中的肌酐和血尿素氮水平与野生型雄性相似（Sahota等人提交）。此外，在这个年龄的肾脏病理学没有变化，但在5个月及以后观察到进行性的变化，包括肾小管萎缩和肾小管间质性肾炎。在4月龄时，具有自发突变的Slc3a1小鼠在小管中具有胱氨酸管型，与皮层中的局灶性炎症细胞浸润有关[59]。在诱导突变的Slc3a1小鼠中，胱氨酸结石导致3月龄时囊性盆腔扩张以及肾皮质和髓质萎缩[60]。4月龄及以上含结石的Slc7a9基因敲除小鼠的肾脏表现为严重的肾小管和盆腔扩张、肾小管坏死和慢性间质性肾炎或肾小管透明液滴[55]。

胱氨酸结石形成的主要部位

如上所述，人类和小鼠胱氨酸尿症之间有许多相似之处，但两个物种结石形成的初始部位不同。胱氨酸尿症患者主要见于肾脏和输尿管结石[64]，膀胱胱氨酸结石罕见[65，66]。另一方面，小鼠最初在膀胱中形成胱氨酸结石，但随着老年雄性小鼠膀胱梗阻的进展，在上尿路也观察到结石[55，59，60]。膀胱也是其他胱氨酸尿症动物形成胱氨酸结石的主要部位[67]。在包括Slc3a1突变小鼠在内的动物模型中，雌性膀胱结石病的患病率和/或严重程度低于雄性，这归因于雌性尿道较短[68]。观察到Slc7a9−/−雄性和雌性小鼠膀胱结石的患病率大致相等[55]表明，尿液中促进或抑制晶体聚集的成分也可能是导致结石形成倾向的因素（见未来方向）。

新疗法的评估

小鼠模型的可用性为评估胱氨酸尿症新疗法的安全性和有效性提供了资源。Font-Llitjós等人[69]描述了一种评估硫醇药物D-青霉胺在Slc7a9敲除小鼠模型中的治疗效果的方案。如下所述，我们正在评估一种基于胱氨酸类似物抑制胱氨酸晶体生长的治疗胱氨酸尿症的新方法，并且我们已经证明了该方法在Slc3a1敲除小鼠模型中的实用性[70-73]。我们还证明，在该模型中，α硫辛酸可抑制胱氨酸结石生长[31]。

抑制胱氨酸晶体生长作为胱氨酸尿症的治疗方法

胱氨酸结石难以通过药物或手术治疗，严重病例的药物治疗仅限于两种硫醇药物，这些药物由于不良反应而患者依从性较差[6，28]。高复发率和需要多次治疗可导致肾功能进行性下降[2，20，74]。因此，有必要降低或消除与胱氨酸尿症治疗相关的风险。

Ward及其同事描述了一种干扰结石形成过程最早阶段的策略，即抑制晶体生长[71，75-77]。使用实时原位原子力显微镜（AFM）和本体结晶研究，他们证明低浓度的胱氨酸模拟物，如胱氨酸二甲酯（CDME），与胱氨酸晶体表面上的首选位点结合，从而在体外延缓这些晶体的进一步生长[76]。这伴随着晶体尺寸的急剧减小以及晶体习性的改变。该策略为胱氨酸尿症的治疗提供了一种创新方法。

作为原理证明，我们评估了CDME作为胱氨酸晶体生长抑制剂治疗胱氨酸尿石症Slc3a1敲除小鼠模型中胱氨酸尿石症的有效性[73]。我们的研究表明，在CDME存在的情况下，结石负荷减少了50%，与未经治疗的小鼠结石相比，形成的结石尺寸更小，数量更多。这与CDME抑制胱氨酸晶体生长的假设一致。然而，使用CDME作为进一步药物开发的基础存在局限性，因为该化合物是一种酯，并且预计它会被肠道和血浆酯酶水解成胱氨酸，从而限制了其生物利用度。Hu及其同事设计并合成了一系列胱氨酸二酰胺，与CDME相比具有更高的稳定性和生物利用度。迄今为止合成的最有效的抑制剂之一是胱氨酸双（Nʹ-甲基哌嗪），代号为LH708，已被证明可有效抑制Slc3a1敲除小鼠胱氨酸结石的形成[70，72，78]。迄今为止，我们的研究强烈支持评估这种新型化学实体及其类似物作为胱氨酸尿症的潜在治疗方法。

未来方向

尿液中胱氨酸晶体的存在是胱氨酸结石形成的必要条件，但不是充分条件。女性胱氨酸尿患者的尿胱氨酸浓度略高于男性，但肾结石发生频率较低[79]。因此，患者临床表型的严重程度不能仅用尿胱氨酸排泄量的差异来解释[80]。Masotti等报道，基于LCMS分析，在外源性添加胱氨酸水平增加的情况下，胱氨酸在女性样本中的溶解度明显高于男性样本[81]。这与尿液中嘌呤核苷（腺苷、鸟苷和肌苷）和香草扁桃酸 （VMA） 的水平呈负相关，这些成分的较低水平有利于胱氨酸溶解度。Slc3a1敲除雌性小鼠尿液中的胱氨酸晶体水平与敲除雄性小鼠相似，但只有少数雌性在18个月大时形成胱氨酸结石。另一方面，Slc3a1敲除雄性小鼠在6-8周龄形成胱氨酸结石（Sahota等人提交）。

除了晶体成核和生长外，结石形成还需要晶体聚集[82-85]，但调节胱氨酸晶体聚集的因素尚不清楚。晶体聚集的作用对于草酸钙结石已经确立[85-87]，这表明聚集对胱氨酸结石的形成也很重要。对胱氨酸尿症患者和不同小鼠胱氨酸尿症小鼠模型的尿液样本进行代谢组学和蛋白质组学分析，可以鉴定尿液中促进或抑制胱氨酸晶体聚集的成分。这些发现可能有助于更好地了解胱氨酸尿症患者疾病严重程度的性别差异。