先天性長QT綜合征研究論文

1、先天性長QT綜合征研究論文 【關(guān)鍵詞】先天性長QT綜合征 先天性長QT綜合征(LongQTSyndrome，LQTS)是因編碼離子通道蛋白的基因突變導(dǎo)致心肌細(xì)胞膜離子通道功能障礙而引起的一組臨床綜合征，臨床上表現(xiàn)為QT間期延長、ST-T易變、多形性室性心動(dòng)過速、尖端扭轉(zhuǎn)性室性心動(dòng)過速(torsadedepointes，TdP)及發(fā)作性眩暈。目前已發(fā)現(xiàn)十個(gè)與LQTS相關(guān)的致病基因，分別是KCNQ1（KVLQT1）、KCNH2（HERG）、SCN5A、Ankyrin-B(ANK2)、KCNE1(MinK)、KCNE2(MiRP1)、KCNJ2、Cav1.2、Cav3、SCN4B、AKAP9、SNT

2、A1，將LQTS分為LQT110這10個(gè)亞型1，如表1。至今，在LQTS致病基因上共發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)500多個(gè)，而大部分是LQT1、LQT2和LQT3三型。根據(jù)遺傳特征臨床上分為兩種類型，一種是Romano-Ward(RWS)綜合征,體染色體顯性遺傳，臨床常見，不伴有先天性耳聾；另一種是Jervell-Lange-Nielsen(JLNS)綜合征，為體染色體隱形遺傳，伴有先天性神經(jīng)性耳聾。LQTS并非一個(gè)常見的臨床疾病，但由于該疾病發(fā)病突然、猝死率高、又多以青少年發(fā)病，近年來LQTS的分子生物學(xué)研究有了突破性的進(jìn)展，尤其闡明了基因型和表現(xiàn)型關(guān)聯(lián)性，為遺傳學(xué)研究成果應(yīng)用到個(gè)體化治療提供了一個(gè)典范，L

3、QTS已成為近年來心血管病領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。作者就此方面的研究進(jìn)展綜述如下。 1KCNQ與KCNE1 1.1KCNQ1與LQT1 (1)KCNQ1結(jié)構(gòu)與功能 1996年，Wang等2首先克隆了位于11p15.5的KCNQ1基因。它由16個(gè)外顯子組成，長約400kb，所有內(nèi)含子序列在受體剪接區(qū)有不變的AG序列，供體剪接區(qū)有不變的GT序列，編碼KVLQT1蛋白，即延遲整流鉀通道緩慢激活成分(slowlyactivateddelayedrectifierpotassiumchannel，IKs)的-亞單位，由6個(gè)跨膜片段(S16)、1個(gè)門區(qū)及細(xì)胞內(nèi)外的氨基(N-)和羧基(C-)末端組成1。(2)

4、KCNQ1作用機(jī)制：基因突變引起IKs的亞單位功能受損,IKs鉀外流量顯著減少，從而延長動(dòng)作電位時(shí)間(Actionperiodduration,APD)，心電圖上表現(xiàn)為QTc延長和尖端扭轉(zhuǎn)性室性心動(dòng)過速，導(dǎo)致LQTS1。KCNQ1突變有錯(cuò)義突變、無義突變、剪接突變、氨基酸缺失、移碼突變，大部分突變發(fā)生在跨膜區(qū)或細(xì)胞內(nèi)部分。表1先天性長QT綜合征基因亞型（略）注：Iks：緩慢激活延遲整流鉀電流，Ikr：快速激活延遲整流鉀電流，ICa2+：L型鈣電流，INa:鈉電流 國外的研究表明，其突變可能通過顯性負(fù)調(diào)控(KCNQ1突變型通過一種“毒性”作用干預(yù)正常野生型的功能)或功能喪失機(jī)制(只有突變型失去活

5、性)發(fā)揮作用的。 1.2KCNE1與LQT5 1997年Splawski等3首次將KCNE1基因作為第五個(gè)LQTS基因進(jìn)行報(bào)道。它在21q22.122.2，含有130個(gè)氨基酸，結(jié)構(gòu)中僅有一個(gè)跨膜區(qū)，有3個(gè)外顯子，2個(gè)內(nèi)含子位于5-UTR，內(nèi)含子的供體和受體剪接位點(diǎn)均有GT和AG1。MinK蛋白是一種功能性鉀通道，編碼Iks蛋白的亞單位。KCNE1基因的突變報(bào)道較少，僅占2%。 1.3KCNQ1與KCNE1的關(guān)系 KCNE1與KCNQ1共同表達(dá)形成Iks，KCNQ1編碼Iks亞單位和KCNE1編碼2亞單位。4個(gè)亞單位組成一個(gè)四聚體,構(gòu)成Iks的功能區(qū)。亞單位是亞單位的主要調(diào)節(jié)因子，是Iks通道的

6、整合蛋白。MinK蛋白是通過其羧基端片段和KVLQT1的門區(qū)相互作用而形成KVLQT1/MinK復(fù)合體，從而共同調(diào)節(jié)通道動(dòng)力學(xué)及提高通道復(fù)合體的穩(wěn)定性3。 MinK可改變Iks通道的離子選擇性以及對(duì)電壓的依賴性，從而調(diào)節(jié)后者的功能。盡管MinK能影響Iks通道的失活與開放，但它主要對(duì)KCNQ1的影響是使其通道激活的速度減慢10倍，而且MinK/KCNQ1作為整個(gè)通道的通透性大約增加3倍(與單一的KCNQ1相比)3。 MinK除了與KVLQT1組合外,還與HERG組合。因此MinK會(huì)產(chǎn)生LQT1和LQT2的表現(xiàn)型。 2KCNH2與KCNE2 2.1KCNH2 (1)KCNH2結(jié)構(gòu)與功能： LQT

7、2的致病基因?yàn)镠ERG(Human“ether-a-go-go”relatedgene)，位于7q3536，由4個(gè)亞單位組成，每個(gè)亞單位有6個(gè)跨膜片段，1個(gè)孔區(qū)及氨基和羧基末端，N和C末端均位于細(xì)胞內(nèi)，跨膜片段S5、S6及連接兩者的胞內(nèi)肽段共同構(gòu)成通道孔的結(jié)構(gòu)域，跨膜區(qū)與孔區(qū)是突變的好發(fā)位點(diǎn)。其編碼(rapidlyactivateddelayedrectifierpotassiumchannel，Ikr)的亞基,調(diào)控著IKr的功能和表達(dá),IKr是心室肌細(xì)胞動(dòng)作電位復(fù)極期中的主要外向電流4。 (2)KCNH2作用機(jī)制： HERG基因突變則導(dǎo)致IKr通道失活，電流減少或消失，引起心肌復(fù)極延長。目前

8、，基因庫中收錄的HERG突變共200種。 HERG突變涉及通道的各個(gè)區(qū)域。目前將HERG突變致LQT2的機(jī)制歸納為：合成異常；細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸異常；通道門控異常；通道離子選擇性異常。一種突變可通過4種機(jī)制中的一種或數(shù)種發(fā)揮作用。其中合成異常和細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸異常是HERG基因錯(cuò)義突變導(dǎo)致LQT2最常見致病機(jī)制。研究提示位于HERG通道螺旋或者折疊結(jié)構(gòu)域的氨基酸替代與通道蛋白在細(xì)胞內(nèi)的合成、修飾、成熟和運(yùn)輸異常相關(guān)5。 2.2KCNE2 (1)KCNE2與LQT6： KCNE2是LQT6的致病基因，定位于21q22.1。KCNE2編碼含123個(gè)氨基酸的MiRP1基因相關(guān)蛋白，MiRP1有2個(gè)N-相關(guān)的糖基化

9、位點(diǎn)，一條跨膜片段和2個(gè)蛋白激酶C介導(dǎo)的磷酸化位點(diǎn)，整個(gè)蛋白分子只有一個(gè)跨膜區(qū)即4969區(qū)域，推測(cè)只有一個(gè)跨膜片段。KCNE2編碼IKr亞單位。體外研究表明KCNE2能夠與Kv4.2(kv-電壓門控鉀通道)結(jié)合調(diào)節(jié)其門控動(dòng)力學(xué)。提示KCNE2不僅是IKr的亞基，它可能同樣作為瞬間外向鉀電流(Ito)的亞基調(diào)節(jié)其功能。KCNE2變異可引起心肌細(xì)胞動(dòng)作電位鉀離子流的改變而延長動(dòng)作電位的復(fù)極化。 2.3KCNH2與KCNE2的關(guān)系 MiRP1的主要功能是作為輔助亞單位與鉀通道的亞單位HERG一起形成完整的IKr通道，調(diào)節(jié)其整體的開放與失活動(dòng)力學(xué)，增加通道的穩(wěn)定性。 MiRP1與HERG共同形成的穩(wěn)定

10、的復(fù)合物與機(jī)體自然的Ikr通道在整體行為，對(duì)細(xì)胞鉀離子的敏感性，通道的失活速度及更為重要的抗心律失常藥物E-4031的反應(yīng)等諸多方面均完全相同6。而且盡管整個(gè)通道的通透行為，開放動(dòng)態(tài)均受到MiRP1的影響而改變，但是HERG通道開放的特性并沒有改變，除極時(shí)Ikr通道激活產(chǎn)生小的外向電流，然后快速失活，在復(fù)極時(shí)轉(zhuǎn)化為關(guān)閉狀態(tài)的速度緩慢，允許更多的離子流通過。 3SCN5A、Cav3和SCN4B LQT3的致病基因是SCN5A，定位于3p2124。由28個(gè)外顯子組成，編碼一長約2016個(gè)氨基酸的蛋白，該蛋白在細(xì)胞膜上形成4個(gè)結(jié)構(gòu)類似的同源結(jié)構(gòu)域(Domain,D-D)，每個(gè)區(qū)域由6個(gè)跨膜片段組成，

11、4個(gè)區(qū)共有24個(gè)片段。其中S5和S6片段之間的連接環(huán)構(gòu)成通道孔，通道孔具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其選擇性使Na+通過。S4片段為通道的電壓感受器，當(dāng)細(xì)胞膜電位除極時(shí)可使S4片段發(fā)生跨膜移動(dòng)，激活鈉通道產(chǎn)生鈉電流。該基因編碼心肌Na通道亞單位。 SCN5A的基因突變可改變鈉通道的正常結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變鈉通道的功能，并導(dǎo)致心律失常的發(fā)生。SCN5A突變主要通過以下遺傳機(jī)制引起心律失常：功能缺失性突變：使鈉通道失活延遲、形成無功能通道、鈉通道快速失活；功能獲得性突變：引起鈉通道失活減慢，及晚期鈉電流的增加。 至今，在SCN5A基因上已發(fā)現(xiàn)175個(gè)突變位點(diǎn)，其中75個(gè)位點(diǎn)引起LQT37。SCN5A突變致QT間期延長

12、機(jī)制：突變多數(shù)集中在與通道滅活相關(guān)的區(qū)域，突變使鈉通道失活延遲，2相的Na+電流持續(xù)不失活，使復(fù)極和動(dòng)作電位的時(shí)程延長。由于動(dòng)作電位時(shí)程的異常延長，使早期后除極及觸發(fā)活動(dòng)增加，并易誘發(fā)尖端扭轉(zhuǎn)型室速。研究表明鈉通道的失活延遲與心率減慢有關(guān)，因而LQT3患者多在心率緩慢或睡眠時(shí)發(fā)病。 Matteo等報(bào)道了致LQT9的基因Cav3，并證實(shí)它的發(fā)病機(jī)制通過改變INa。2007年Argelia等8首次報(bào)道了致LQT10的SCN4B突變基因，這兩型均與LQT3相似。 4ANK2 細(xì)胞膜錨蛋白基因ANK2定位于4q25q27。其功能是在心肌細(xì)胞橫管和肌質(zhì)網(wǎng)中將Na/Ca交換器、Na/KATP酶和三磷酸肌糖

13、受體(InsP3)有機(jī)地組合在一起。維持心肌細(xì)胞正常的收縮功能和Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。心臟多種細(xì)胞ANK2均有表達(dá)，例如心房、心室及心臟浦肯野氏纖維。因此,導(dǎo)致ANK2功能喪失的突變可能導(dǎo)致心臟傳導(dǎo)、心房律、心室律、竇房結(jié)和房室結(jié)多種功能的異常。ANK2突變首先在一個(gè)法國大家系中發(fā)現(xiàn)，Schott稱其為LQT4。但該家系受累家族成員與其他LQTS不同，Mohler等發(fā)現(xiàn)了ANK2突變患者表現(xiàn)為不同類型的心律失常包括心動(dòng)過緩、竇性心律失常、特發(fā)性室顫、CPVT和猝死，而并不均伴有QTc延長。說明ANK2功能異常代表了不同于典型LQTS的一組臨床病征。故導(dǎo)致一組不同于典型LQTS遺傳性心律失常綜合

14、征。 5KCNJ2 KCNJ2位于17q23，編碼內(nèi)向整流鉀通道Kir2.1亞單位。Kir2.1包括四個(gè)相同的KCNJ2編碼的亞單位。每個(gè)亞單位包括兩個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域(M1和M2)，M1和M2由一個(gè)約30個(gè)氨基酸的孔區(qū)環(huán)襻相連，環(huán)襻中央有孔區(qū)，孔區(qū)位于膜的細(xì)胞外側(cè)，這一區(qū)域含有鉀離子的識(shí)別序列“G-Y-G”。正是由于識(shí)別序列G-Y-G的存在決定了鉀通道的特異性離子選擇性。 目前已發(fā)現(xiàn)27個(gè)KCNJ2突變可引起Andersen綜合征(即LQT7)。Andersen綜合征中KCNJ2突變通過對(duì)Kir2.1通道的抑制作用引起復(fù)極化末期Ik1電流強(qiáng)度減少，從而延長了心肌細(xì)胞動(dòng)作電位和QT間期。Trista

15、ni等10發(fā)現(xiàn)Andersen綜合征患者雖然頻發(fā)室早與非持續(xù)性多形性室速等室性心律失常，卻很少發(fā)生TdP及室顫等影響血流動(dòng)力學(xué)的心律失常，與其他類型LQTS相比其暈厥及猝死發(fā)生率低。 6診斷與治療 6.1診斷 目前臨床的診斷標(biāo)準(zhǔn)是Schwartz評(píng)分系統(tǒng)，休息時(shí)測(cè)得的異常ECG是診斷的關(guān)鍵，詳細(xì)的家族史是必不可少的。Schwartz評(píng)分系統(tǒng)雖廣泛應(yīng)用，但未涉及基因信息，雖特異性高，但敏感性低。而最近NynkeHofman等研究發(fā)現(xiàn)篩查LQTS致病基因攜帶者，對(duì)患者僅測(cè)量QTc間期在保持較好特異性同時(shí)又有較高敏感性（但其前提是可對(duì)患者行進(jìn)一步DNA檢測(cè)以確認(rèn)是否有LQTS），以QTc=430ms

16、為判別標(biāo)準(zhǔn)11。 對(duì)于QTc處于臨界值的患者需進(jìn)一步做運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)以掌握較多的信息。研究發(fā)現(xiàn)腎上腺素激發(fā)試驗(yàn)可以非常精準(zhǔn)的發(fā)現(xiàn)潛在LQT1突變基因攜帶者12。 基因?qū)W檢查目前僅用于臨床上LQTS診斷已成立或具有強(qiáng)烈LQTS臨床背景家族及成員。對(duì)確診患者行基因測(cè)定和亞型分類可指導(dǎo)治療,但基因測(cè)試比較昂貴,目前國內(nèi)開展此工作的單位較少,尚難以近期廣泛推廣應(yīng)用。 6.2治療 LQTS治療主要是對(duì)癥治療，包括去處誘因、補(bǔ)充鎂鹽、異丙腎上腺素、受體阻滯劑、左側(cè)心交感神經(jīng)切除(Leftcardiacsympatheticdenervation，LCSD)、心臟起搏器和植入心臟除顫器(Implantableca

17、rdioverterdefibrillator，ICDs)。其藥物治療主要是受體阻滯劑，受體阻滯劑對(duì)以下幾種效果較好：(1)QTc500ms；(2)LQT1、LQT2；(3)18歲前有心臟事件發(fā)生13。對(duì)于無效患者目前僅能采取LCSD和ICDs，但這些治療與離子通道阻滯劑仍存在諸多問題。只有基因治療才能使遺傳性疾病根治成為可能，但仍有許多不足之處有待于進(jìn)一步研究。 綜上所述，隨著LQTS的分子生物學(xué)深入研究，對(duì)其基因型表現(xiàn)型關(guān)聯(lián)性的進(jìn)一步闡明，為建立個(gè)體化的特異基因治療和通道基因突變所進(jìn)行的特異治療提供廣闊前景。可預(yù)見，隨著研究的進(jìn)一步深入，會(huì)發(fā)現(xiàn)更多突變基因及突變位點(diǎn)，并對(duì)LQTS發(fā)病機(jī)制有

18、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，這對(duì)臨床診斷治療均有非常重要的意義。 【參考文獻(xiàn)】 1SplawskiI，ShenJ,TimothyKW,etal.SpectrumofmutationsinlongQTSyndromegenesKVLQT1,HERG,SCN5A,KCNE1andKCNE2.Circulation,2000,102(10):11781185. 2WangQ,CurranME,SplaswkiI,etal.Positionalcloningofanovelpotassiumchannelgene:KVLQT1mutationscausecardiacarrhythmias.NatGenet,1996

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