产前诊断是指运用各种无创或有创的诊断技术，预测胎儿出生前是否存在遗传性疾病或者是先天性畸形。胎儿泌尿系统畸形是产前诊断中较为多见的一种先天畸形，有着较高的发生率。研究胎儿泌尿系畸形是当前促进优生优育的关键问题。本文以既往文献研究为基础，总结胎儿泌尿系统畸形的发生、分类及产前诊断相关技术，以提高产前诊断准确率。
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先天性泌尿系畸形是常见的胎儿畸形，在各个系统畸形中占比约15%～20%，其中高达10%的畸形属于双侧肾脏畸形，可能对胎儿是致命性的威胁[1]。一些肾脏畸形则是与染色体异常相关，如多囊肾、马蹄肾等。随着临床诊断检验技术的不断发展，超声技术的不断提高，产前诊断中胎儿畸形检出率明显升高，其中泌尿系畸形检出率亦随之上升[2]。当前临床上产前泌尿系畸形以超声作为主要手段，辅以核磁共振(MRI)、脐血或胎儿尿液生化分析、染色体核型分析等方法，准确率得到显著提高。近年来应用染色体微阵列分析技术(chromosome microarray analysis，CMA)及二代测序技术(next generation sequencing，NGS)获取胎儿DNA中的基因缺失片段或致病基因，评估胎儿畸形严重程度，不仅提高了诊断的准确度，也为临床遗传咨询也提供了有效的信息[3]。本文就产前诊断泌尿系畸形的影响因素、分类以及相关诊断手段作一综述，具体如下。
胎儿宫内发育是一个有序的、连续的过程。泌尿生殖系统发育有着一定的发育规律，在胚胎第三周末，体节外侧的中胚层开始向泌尿生殖系统发育，经过原肾、中肾、后肾，其中原肾完全退化，中肾主要发育成输尿管芽，后肾则最终成为体内永久的肾。孕周6～9周，肾脏在盆腔发育并逐渐上升到腰部。此期，膀胱开始经由泄殖腔发育而来。在胎儿18周，肾单位基本发育成熟，形成肾小管、肾小球、输尿管、膀胱以及尿道。肾单位的形成，表示开始有尿液的形成。在上述发育环节的任何一个若出现发育异常及受阻，都可能形成泌尿系畸形[4]。
在正常出生的婴儿中，单侧肾缺如发生率约为1/1 000，双侧肾缺如的发生率约在1～3/10 000[1]。在孕中期(20周左右)，若超声发现肾窝空虚，羊水过少，膀胱中亦无尿液生成，则要高度怀疑"双肾缺如"的可能[9]。肾缺如一般有明确的家族史及遗传倾向，如果父母一方有单侧肾缺如病史，则胎儿发生双侧肾缺如的概率增加到1/100[1]。另外，肾缺如的诊断需慎重，无论单侧或双侧的"肾缺如"，需仔细查找腹腔和盆腔，观察腹主动脉的分支血管，切勿遗漏任何"异位肾"，也不要把增大的肾上腺误认为是"小肾脏"[10]。
肾囊性病变包括多种类型。目前常用的Potter分类法[11]将肾囊性病变分为常染色体隐性多囊肾即婴儿型( autosomal recessive polycystic kidney disease，ARPKD)、多囊性发育不良肾(polycystic kidney dysplasia，MCDK)、常染色体显性多囊肾即成人型( autosomal dominant polycystic kidney disease，ADPKD)。①常染色体隐性遗传型多囊肾，即Potter Ⅰ型主要是由于6号常染色体PKHD1基因缺陷所致。在超声声像图中可表现为双侧肾脏呈对称性增大，最大可以是正常肾脏的10倍。超声声像图显示肾脏髓质部分回声呈弥漫性增强，肾皮质部分为低回声。该类型合并有肾外表现，如羊水过少，甚至出现因羊水过少导致的胎儿肺脏发育不全、腹部机能不足以及脸部变性的Potter综合征，致死率较高[12]。②多囊性发育不良肾即PotterⅡ型，该类型多为妊娠早期胎儿存在严重泌尿系梗阻，如输尿管闭锁，出现同侧后肾退化，肾实质丧失。残留集合管扩张成大小不等的囊泡，再经由原始发育不良的组织分割，最终形成外观如葡萄串样的形态。③常染色体显性遗传多囊肾即Potter Ⅲ型，该类型多有家族史。当前关于其致病基因的研究，发现常染色体显性遗传型有2种致病基因，位于16号染色体上的PKD1基因(80%～85%)及位于4号染色体上的PKD2基因(15%～20%)，均具有临床异质性和外显延迟性。超声声像图中，表现为双肾增大伴有肾实质回声增强[13]。
胎儿肾积水是指肾盂增宽伴或不伴肾盏扩张，是常见的胎儿泌尿系畸形。当肾盂前后径(anteroposterior diameter , APD)符合下述任何一条者时可诊断肾积水：①孕周<33周，APD≥5 mm；33周以后，APD≥7 mm；②APD/肾脏前后径>0.28；③肾盏扩张[14]。2010年美国胎儿泌尿学会(Society of Fetal Urology , SFU)根据孕33周后APD值将胎儿肾积水分为3级：APD 7～9 mm为轻度，APD 9～15 mm中度，APD>15 mm为重度[15]。
胎儿肾积水也分为生理性积水和病理性积水两种。其中65%是生理性肾积水，随着胎龄增长，积水自然消退[16]。病理性肾积水，按照积水原因不同，种类较多，较为常见的有：肾盂输尿管连接部梗阻、膀胱输尿管反流等。其他病因包括巨输尿管、多囊性肾发育不良、输尿管囊肿、后尿道瓣膜、异位输尿管、梅干腹综合征等。
异位肾是肾脏位置异常，表现为一侧或双侧肾区内未见肾脏。超声检查可见肾上腺"平卧征"表现，一侧或双侧肾区未见肾脏回声，而在腹腔其他部位可以探及肾脏回声，多见于盆腔[17]。当超声检查在肾区未见肾脏时，应仔细检查其他部分如盆腹腔以及胸腔，看是否存在异位肾，避免误诊为肾缺如[9]。在诊断异位肾中，寻找肾蒂血管具有良好的定位和识别作用。异位肾诊断还需要同游走肾进行鉴别。游走肾多见于右侧，肾被腹膜包裹而肾蒂松弛，能在腹部范围移动，有的甚至降到下腹部或骨盆内，或跨过中线到对侧腹部。一般异位肾多合并其他系统的畸形，如心血管、消化系统以及中枢神经系统等，而游走肾无相关合并症[18]。
根据其肾脏形态而得名，是双侧肾脏形态发生异常，不是正常的单独平行的状态，双侧肾脏下级向中线延伸并最终相连，呈现明显的"U"字形，形如马蹄。马蹄肾多为染色体异常所致，比如16号染色体16p13.11微缺失[19]。
重复肾是指一个肾内有两个肾段，两个集合管系统。一般分为3型：①发育型，重肾发育好，实质厚；②积水型，重肾外形增大，肾盂扩张积水，肾实质变薄，似肾积水改变，可同时伴有输尿管扩张积水；③发育不良型，肾体积明显缩小，肾实质少，部分囊泡状[20]。超声声像图上，典型的重复肾有三大特点：①双肾盂伴上肾盂扩张，病变肾脏有上下两个互不相通的肾盂，且多数是上肾盂扩张；②输尿管扩张，盆腔内可见扩张迂回的输尿管；③输尿管囊肿，表现为一球状囊泡，突向膀胱腔内，甚至突向尿道或阴道。但并非所有的重复肾都兼具上述几种表现[17]。重复肾在产前检查的诊断有一定难度，尤其是不合并肾盂扩张或轻度扩张的重复肾产前极易漏诊。发现双肾盂及输尿管囊肿时重复肾的可能性极大。
膀胱出口梗阻最常见的原因是后尿道瓣膜，其发病存在性别差异，仅男性胎儿可发生。一般在前列腺尿道的远端出现后尿道瓣膜。瓣膜是尿道黏膜皱褶形成，可出现粘连、发育异常，导致尿液流出受阻。超声声像图可见双侧肾积水，双侧输尿管可扩张，膀胱壁增厚，膀胱增大，膀胱呈现特殊的"钥匙孔"征，但早期检查难以发现。该类型扩张部分可合并心脏结构异常，羊水过少[17]。
虽然禁止非医学需要的胎儿性别鉴定，胎儿外生殖器也并不是产前超声筛查的要求项目，但产前超声检查时对胎儿外生殖器的观察还是非常必要的。程度较重的尿道下裂或者性别发育异常(disorder of sex development，DSD)均可以通过孕中期超声检查发现。产前超声胎儿尿道下裂的特征性表现为：①阴茎短小弯向腹侧，末端变钝；②阴茎背侧包皮增厚呈头巾状；③严重病例可表现为由短阴茎和裂开阴囊所形成的"郁金香征"；④彩色多普勒超声于胎儿排尿瞬间可观察到胎儿尿道开口，尿流呈扇形而非线形[21]。
胎儿泌尿系畸形的产前诊断对于优生优育具有重要的意义。目前产前诊断泌尿系畸形的方法，大体可分为三类：第1类是采用特殊仪器检查，如超声、磁共振，此类属于形态学水平[17,24]；第2类采用母体血，间接诊断胎儿先天性疾病，因孕期少量胎儿血细胞、游离DNA可通过胎盘进入母血循环，该发现使应用母体血检测胎儿先天畸形成为可能[25]；第3类是直接获取胎血、羊水或胎儿组织来诊断胎儿疾病。按产前诊断技术分，前两类属于无创诊断，最后一种为有创诊断[3,26]。
早在20世纪80年代，产前超声就能诊断一部分的泌尿系统畸形[27]，一般产前超声为二维超声，近年来三维超声亦开始逐渐广泛应用胎儿泌尿系畸形的筛查。Akgun等[27]研究报道彩色超声多普勒超声检查可明确大部分胎儿泌尿系畸形的诊断，其敏感性高达83.8%。2014年，英国的一项回顾性研究也证实了超声在胎儿泌尿系畸形的准确性也高达88.8%[28]。目前，超声被公认为安全无创的胎儿泌尿系畸形产前诊断技术。临床上也常以羊水量及肾皮质厚度作为衡量胎儿泌尿系畸形严重程度的指标[1]。但是超声检查也有一定的局限性。比如当双肾发育不全时，肾上腺可能形似正常的肾形态，此时，二维超声检查易将肾上腺误认为肾脏。而且，当孕妇肥胖、存在子宫畸形、羊水过少、多胎等情况时，超声往往不能清晰显示，诊断的准确性亦受影响。此时，需要超声结合磁共振、染色体检查等综合评估，以期做出准确的产前诊断[18]。
磁共振良好的软组织对比，可很好显示肾脏形态、大小及位置，有无发育、位置异常。在MRI中可以显示输尿管走行，明确输尿管有无扩张、囊肿、异位开口，以及显示膀胱形态大小。与超声相比，磁共振能更好地显示肾脏的结构与功能，这个优势在羊水过少的病例里更为突出[24]。Gupta等[29]在一项大样本研究中发现在B型超声诊断泌尿系畸形的胎儿中，进一步行MRI检查，70.4%的病例所得结果与B型超声完全一致，约有25.9%的病例，MRI额外发现了B型超声遗漏的一些诊断。而且，通过比较正常胎儿与泌尿系畸形胎儿的肺部MRI影像，可以明确胎儿泌尿系畸形的严重程度。因为正常胎肺因有羊水充盈而清晰显影，而严重的泌尿系畸形胎儿，往往合并羊水过少，导致胎肺不能显示或显示不清[30]。
目前，胎儿肾功能的评价主要通过胎儿尿液的分析，健康胎儿肾脏产生低渗尿，当肾损害引起肾小管功能障碍时产生等渗尿。因此，胎尿钠、氯离子浓度和渗透压升高提示肾脏受损严重[31,32,33]。早在1985年，Glick等[34]通过测定泌尿系畸形胎儿的尿电解质变化，证实了上述观点。之后，也有多家临床中心做过类似研究，但因为通过胎儿肾盂或膀胱穿刺提取尿液本身可能引起胎膜早破、宫缩甚至流产等并发症，胎儿尿液电解质各项指标数据范围较大，尚未有统一标准，电解质的变化也只能反映肾小管而非肾小球功能，意义比较局限等原因，当前以胎尿电解质如钠、氯离子浓度和渗透压评估肾功能的方法一直未被广泛采用[1]。
血清β2微球蛋白(β2-MG)及胱抑素C(CyC)因不能通过胎盘屏障，不受母体代谢影响，故而被认为其用于评价肾功能的应用价值较电解质高[35]。Morris等[36]在对比了产前产后胎儿肾功能后发现，胎儿血清β2-MG及CyC对评估肾功能异常有80%以上的敏感性和特异性。Spaggiari等[37]也提出以胎儿血清β2-MG >5 mg/L作为评判肾功能不良的指标。但因为检测的特殊性，以上数据均只限于各自的实验室研究，尚未得到广泛认可。
近年来，尿调节蛋白(Tamm-Horsfall protein，THP)对胎儿肾脏功能的评估也广受关注[38]。THP被认为是与肾脏生理机能密切相关的一种蛋白，可有效预防泌尿系感染，在各种不同的泌尿系疾病中有不同水平的表达。Askenazi等[39]发现急性肾功能损害的病例里，THP的含量水平较低。为此，Batchelder等[40]在超声引导下，抽取了29例孕中期羊水及胎儿尿液标本，结果显示THP的含量与肾功能呈正相关。THP水平越低，随访的胎儿肾功能越差。这就证实，THP也可以作为评价胎儿肾功能的标志。
希望今后随着蛋白组化技术的发展，检测技术的规范化，胎儿血清各项指标以及尿液的生化成分分析能为胎儿肾功能的分析及产后肾功能的预测提供更大的临床价值。
近几年，遗传学和分子生物学的飞速发展也使我们对胎儿泌尿系畸形的分子诊断方面日益突破。基于遗传因素的胎儿泌尿系畸形的研究也越来越受到广泛关注。下面以无创、有创两种诊断技术加以分述。
①无创产前分子诊断技术 自从1997年Lo等[25]发现母体血中存在胎儿游离DNA(cffDNA)后，无创性产前检测(non-invasive prenatal testing, NIPT)越来越受临床推崇。目前，cffDNA结合二代测序技术(NGS)应用于染色体非整倍体(21、18、13三体)的筛查已经广泛用于临床。通过多中心的研究结果显示21三体、18三体、13三体以及性染色体的检出率分别为99.3%、97.4% 、78.9%以及96.2%；假阳性率分别为0.16%、0.15%、0.41%以及0.3%[41]。而且，此方法也能诊断一部分的拷贝数变异，目前在国际上比较受认可的有22q11.2微缺失(DiGeorge)、1p36微缺失、Cri-du-chat、Prader-Willi、Angelman、Jacobsen、Langer-Giedion和Wolf-Hirschhorn等各类综合征[42]。但因各中心提取纯化cffDNA的方法尚未标准化，检测结果受cffDNA浓度及实验室水平影响较大，各临床中心检测结果价值参差不齐，NIPT对产前诊断的价值也广受争议。因此，虽然NIPT对非整倍体尤其21-三体是非常好的筛查手段，但对于染色体小片段缺失和重复异常、性染色体异常，NIPT的临床筛查效率和阳性检测率要低得多[43]。比如Petersen等[44]用NIPT对Prader-Willi综合征和22q11.2微缺失综合征进行临床验证，其阳性预测值分别仅为14%和21%。因而，现阶段，NIPT应用于临床，仅作为产前筛查而非诊断手段。也正因为如此，NIPT对产前诊断的价值尚有很大提升空间。随着标本提取的规范化及检测深度的增加，相信NIPT应用于产前诊断的准确度和广度都有望进一步提高。
②有创产前分子诊断技术 目前产前诊断泌尿系畸形的有创诊断方法主要包括孕早期(孕11～14周)的绒毛膜穿刺活检、孕中晚期(孕16周以后)的羊水穿刺细胞培养或脐静脉穿刺(孕中晚期)。有创检查因其可导致流产、胎膜早破、早产等并发症，临床应用比较慎重，一般作为无创检查阳性病例的确诊手段。2012年，德国的一项回顾性研究结果显示绒毛穿刺活检、羊水穿刺及脐静脉穿刺后，两周内流产率分别为1.1%、0.4%、0.4%[45]。最近也有学者提出孕14～16周，用胎儿膀胱穿刺液细胞培养进行染色体分析，尤其适用于胎儿巨膀胱或羊水过少不易穿刺提取的病例[46]。用于检测染色体或基因异常的方法也多种多样。传统的分析技术可以检测大片段的染色体缺失或重复，如标准的核型分析技术和荧光原位杂交技术(FISH)。其分辨率介于500kb到5Mb之间。而<5Mb的小片段的拷贝数变异片段(copy number variants，CNVs)只能由高分辨率的全基因组微阵列分析技术(CMA)进行检测。该技术主要包括微阵列比较基因杂交技术(array-CGH)和单核苷酸多态性微阵列技术(SNP-arrays)。但以上两种均不能检测染色体平衡性改变，如点突变等。对于不明原因的疾病，遗传学常用流程是从CNV分析再到全外显子组测序(whole exome sequencing，WES)。WES技术检测范围覆盖基因组中的所有的编码区域[47]。虽然单独的泌尿系统畸形如肾积水、重复肾、肾缺如，染色体畸形的风险较低。如单纯的肾盂积水，染色体异常的风险约为1%～3%。而合并其他系统异常的病例比孤立性泌尿系统畸形里染色体核型异常的比例明显升高。因而，如果泌尿系畸形合并其他异常建议行染色体检查[48]。国内也有专家指出，对于孤立性的肾盂扩张和单侧肾缺如没有必要进行染色体分析，但对于多囊性发育不良肾以及单侧肾积水，是否行染色体检查尚存在争议[47]。但传统的染色体核型技术分析只能检测大片段的染色体缺失或重复，检测结果局限。因而，很多超声诊断泌尿系畸形的病例，染色体核型结果往往是阴性的。而此时，全基因组微阵列分析技术(CMA)能弥补传统核型分析的不足，利用CMA技术能检测出小片段的拷贝数变异(CNVs)，进一步明确异常片段的大小、性质、来源及片段内所含基因，为产前咨询和胎儿预后评估提供更准确的遗传学依据[47]。2012年一项大样本多中心研究，提示孤立性泌尿系畸形染色体微缺失检出率为14.5%，较正常人群检出率的0.2%明显升高，而包括泌尿系畸形在内的多发畸形病例，染色体微缺失的检出率甚至达到22.5%，这表明肾脏畸形是致病基因不平衡的表现方式[26]。在各个中心的研究中，17q12微缺失是公认的可导致泌尿系畸形的基因异常。比如，2017年，Jiang等[49]对1 370名染色体核型正常的孕妇进行CMA检测，结果显示3例为17q12微缺失，缺失长度1.4～1.6MB不等，该3例孕中后期超声均提示为包括肾囊肿、肾回声增强以及肾积水等多种表现的泌尿系畸形。Gilboa等[50]也在CMA检测结果为17q12微缺失的病例中，后期超声诊断中证实了肾脏回声增强、肾发育不良等各种泌尿系畸形。Jones等[51]甚至提出所有B型超声筛查发现肾脏回声增强的病例都需要做CMA检查明确有无存在17q12微缺失的建议。之后有学者发现22q11.2、1q21.1、1p31-p32、11q22.1-q25、18q11.2等片段微缺失或微重复均可导致包括泌尿系统在内的多种畸形[52,53,54,55,56]。正因为如此，有学者提出，CMA可以取代传统核型分析技术应用于产前结构异常的胎儿中。当然，CMA也有其局限性，比如其不能检测染色体平衡易位/倒位、组织嵌合体，也不是所有CMA均能检测三倍体(array-CGH)。所以，核型分析技术仍然需要用于临床以弥补CMA的不足[47]。目前，一般认为，单纯的胎儿泌尿系畸形如果母亲是高龄产妇，或者目前孕早中期妊娠筛查血清学异常以及产前检查显示合并有其他畸形的建议行基因检测以提供更多的遗传学依据指导妊娠[48]。已有大量的证据表明单个基因的受损可导致先天性泌尿系畸形的形成[57]。比如Humbert等[58]将全外显子组测序(WES)技术对双侧肾脏缺如的几个家系进行检测，在2个家系中发现了ITGA8基因突变。Madariaga等[59]研究证实，PAX2基因、HNF1B突变可导致各种综合征型和孤立性泌尿系畸形。还有Saisawat等[60]研究发现ITGA8和TRAP1基因，都证实与先天性泌尿系畸形有着紧密关联。国内，广州一研究中心对30例核型和CMA结果未见明显异常的先天性泌尿系畸形胎儿(7例为核心家系)进行WES检测，结果在4例胎儿样本中检测到致病性突变，检出率为13.3%(4/30)，检出致病基因为UMOD、NEK8、HNF1B和BBS2[47]。今后，随着全基因组测序技术(whole genome sequencing，WGS)的优化，WGS能检测所有变异，包括任何区域的片段缺失及其他染色体结构异常等，提高不明原因的胎儿泌尿系畸形的致病基因的检出率，有助于评估胎儿预后以及泌尿系畸形的进展，将是用于先天性结构畸形产前诊断的最好选择[61]。
宫内肾脏活检从1993年应用以来，在遗传性肾脏及梗阻性泌尿道疾病的诊断及预后方面有独特的作用。宫内肾脏活检有两种方法：针管负压抽吸法和带有弹簧装置的切割法。其中前者成功率较低，在临床应用受到了限制。切割法在成人取材的成功率高，但对母婴的损伤比针管负压抽吸法大，直到2001年Wapner等[62]才报道用此方法对怀疑先天性肾病胎儿进行宫内肾活检。目前常规的是采用18号活检针进行取材。需要注意活检术应在妊娠20周后进行，术前应行Dopple检查胎儿肾血管位置，避免误穿血管，术后注意压迫伤口及使用宫缩抑制剂。
产前检查对于胎儿畸形具备良好的诊断价值，能够及时发现胎儿生长发育中存在的异常情况，对于优生优育意义重大。产前超声检查是目前临床上应用最为广泛的产前检查手段，便于通过声像图了解胎儿的宫内行为、运动与血流动力学等，能够筛查胎儿的结构畸形，有效降低我国先天缺陷的出生率。但胎儿畸形属于动态形成的一个过程，且胎儿器官在生长发育过程中并不同步，且受到多种因素影响，孕周不同胎儿的泌尿系畸形诊断准确率各不相同，一定阶段的超声并不能显示出来。虽然，产前诊断方法多样，但对于能否用已有的产前检查数据指导终止妊娠尚无明确观点[63]。因此未来还需探索更多诊断胎儿泌尿系畸形的方法技术，结合多种手段加以综合评估，以便能找到合适的预测标记指导妊娠，评估预后以及有利于早期发现、早期干预。
所有作者均声明不存在利益冲突
