原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓培訓(xùn)課件

1、原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓原發(fā)性高血壓(essential hypertension, EH)是常見 的心血管疾病之一，也是歷史悠久、流行最廣、 危害最重、隱蔽最深的一種心血管疾病，與人類 死亡的主要疾病如心、腦、腎等疾病密切相關(guān) 心肌肥厚腦出血腎臟損傷2原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓原發(fā)性高血壓(essential hypertension,2002年我國高血壓人口達(dá)到1.6億, 18歲以上人群 城市患病率為19.3%，農(nóng)村為18.6%。與1991年 相比，患病率上升了31% 我國人群高血壓知

2、曉率為30.2%，治療率為 24.7%，控制率為6.1%，仍處于較差水平3原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓2002年我國高血壓人口達(dá)到1.6億, 18歲以上人群 EH的病因不明，目前認(rèn)為是在一定的遺傳 背景下由于多種后天因素如：血壓調(diào)節(jié)異常 RAS異常、高鈉、精神神經(jīng)因素、血管內(nèi)皮 功能異常、胰島素抵抗、肥胖 、吸煙、大 量飲酒等使血壓的正常調(diào)節(jié)機(jī)制失代償所 致 4原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓EH的病因不明，目前認(rèn)為是在一定的遺傳 背景下由于多目前研究發(fā)現(xiàn)數(shù)百種基因與EH發(fā)生相關(guān)，其中 絕大多數(shù)是核基因 血壓調(diào)節(jié)機(jī)制 候選基因 腎素-血管緊張素-醛固

3、酮系統(tǒng) 血管緊張素原;血管緊張素轉(zhuǎn) (RAAS) 換酶基因;腎素基因；醛固酮 合成酶基因；血管緊張素II受 體I兒茶酚胺/腎上腺素系統(tǒng) 腎上腺受體; G蛋白3亞單 位基因；兒茶酚胺合成酶基 因內(nèi)皮細(xì)胞功能 一氧化氮合酶基因；1內(nèi)收 蛋白細(xì)胞代謝 胰島素受體；高密度脂蛋白 受體 5原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓目前研究發(fā)現(xiàn)數(shù)百種基因與EH發(fā)生相關(guān)，其中 絕大多數(shù)是核既往研究還發(fā)現(xiàn)在EH的家族遺傳中，母系 遺傳發(fā)生率高于父系遺傳，人們逐漸開始 關(guān)注線粒體基因(Mitochondrial DNA, mtDNA)在原發(fā)性高血壓發(fā)病中的作用mtDNA翻譯、轉(zhuǎn)錄線粒體呼吸鏈中13 種

4、蛋白多肽，在氧化磷酸化及ATP的產(chǎn)生 中起著重要的作用6原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓既往研究還發(fā)現(xiàn)在EH的家族遺傳中，母系 遺傳發(fā)生率高于父mtDNA突變與Alzheimers病、視神經(jīng) 病、心肌病、糖尿病、腫瘤、耳聾等的發(fā) 生和發(fā)展密切相關(guān)既往研究發(fā)現(xiàn)，線粒體基因突變引起疾病 的患者同時伴有血壓升高，提示mtDNA突 變可能影響血壓的表型 Fuentes RM, et al. J Hum Hypertens. 2000 Jul;14(7):441-5. 7原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓mtDNA突變與Alzheimers病、視神經(jīng) 病新近Fram

5、ingham心臟研究通過遺傳分析發(fā)現(xiàn)35.2%高血壓家系遺傳受到線粒體遺傳的影響，母系遺傳對收縮壓的影響是約為5%, 對 舒張壓的影響約為4% Yang Q et al, J Hypertens. 2007 Oct; 25 (10): 2067-73.8原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓新近Framingham心臟研究通過遺傳分析發(fā)現(xiàn)35.2%高Watson在非洲裔美國人中的研究也證實，EH患者mtDNA上ND3基因、ND4基因、CO1基因以及16S rRNA基因的突變與該人群EH易患性明顯相關(guān) Watson B Jr. et al. Am J Kidney Dis. 200

6、1: 38(3):529-36.9原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓Watson在非洲裔美國人中的研究也證實，EH患者mtDNAWilson報道了一個高加索白人大家系，該家系許 多成員患有代謝缺陷癥，包括EH、高膽固醇血癥 及低鎂血癥。在患EH的38人中，母系成員有30 人，遠(yuǎn)高于非母系成員，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)mtDNA tRNAIle反密碼子上發(fā)生T4291C突變，該突變可 能與EH的發(fā)生相關(guān) Wilson FH, et al. Science. 2004, 12;306(5699):1190-4.10原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓Wilson報道了一個高

7、加索白人大家系，該家系許 多成 代謝缺陷大家系系譜圖，箭頭所指為先證者11原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 代謝缺陷大家系系譜圖，箭頭所指為先證者11原發(fā)性高血壓研究母系遺傳因素對代謝缺陷大家系血壓的影響 (A) 收縮壓；(B) 舒張壓 12原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓母系遺傳因素對代謝缺陷大家系血壓的影響 代謝缺陷大家系mtDNA突變分析。(A) 非變性凝膠電泳圖 (B) 測序圖譜 (C) 突變結(jié)構(gòu)示意圖13原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓代謝缺陷大家系mtDNA突變分析。(A) 非變性凝膠電泳圖 Schwartz對20名美國人

8、EH患者進(jìn)行全mtDNA測序分析，共發(fā)現(xiàn)了297個堿基改變，包括tRNA、rRNA的堿基置換。 Schwartz et al. Am J Hypertens (2004) 17, 629635 14原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 Schwartz對20名美國人EH患者進(jìn)行全mtDNA測序我們實驗室前期工作發(fā)現(xiàn)EH患者mtDNA 的變異頻率和密度高于正常血壓組，突變以堿基顛換和錯義突變?yōu)橹? 突變位點(diǎn)多為進(jìn)化過程中所要求的基因進(jìn)化保守區(qū)15原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓我們實驗室前期工作發(fā)現(xiàn)EH患者mtDNA 的變異頻率和密度高近期我們實驗室對約200

9、0名中國人EH患者 進(jìn)行mtDNA突變分析，發(fā)現(xiàn)約5%EH患者 血壓異?？赡芘cmtDNA 突變有關(guān) 16原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓近期我們實驗室對約2000名中國人EH患者 進(jìn)行mt EH大家系系譜圖，箭頭所指為先證者 通過家系調(diào)查和線粒體功能檢測，我們發(fā)現(xiàn)了一系列具有典型的母系遺傳特征的家系，其中包括一個中國漢族大家系 17原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 EH大家系系譜圖，箭頭所指為先證者 通過家系調(diào)查和線 該家系母系成員中高血壓患病率高達(dá)55.6%，非 母系成員高血壓患病率為15.6% (P=0.002)，兩者 相比具有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異 成

10、員 血壓正常者 高血壓者 合 計 母 系 12 (44.4%) 15(55.6%) 27 非母系 65(84.4%) 12(15.6%) 77 合 計 77 27 104 EH大家系母系成員與非母系成員EH發(fā)病率比較18原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 該家系母系成員中高血壓患病率高達(dá)55.6%，非 代 次 發(fā)病年齡(歲) 收縮壓(mmHg) 舒張壓(mmHg) II 60.2 6.2 175.5 15.0 80.0 11.5 III 46.3 5.8 137.2 16.4 90.6 10.1 IV 23.3 2.9 127.1 18.2 87.9 11.5 V - 100

11、.0 5.0 66.7 2.9 EH大家系各代母系成員之間發(fā)病年齡、血壓的比較 該家系母系成員中EH發(fā)病年齡有遺傳早發(fā)現(xiàn)象19原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 代 次 發(fā)病年齡(歲) 收縮壓(mmHg) 舒mtDNA突變分析：A為測序圖譜；B為tRNAIle二級結(jié)構(gòu)示意圖 20原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓mtDNA突變分析：A為測序圖譜；B為tRNAIle二級結(jié)構(gòu)通過建立永生細(xì)胞系進(jìn)行體外研究，我們發(fā)現(xiàn) 攜帶A4263G突變者淋巴細(xì)胞倍增時間明顯延長 ControlA4263G 永生淋巴細(xì)胞系倍增時間21原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性

12、高血壓通過建立永生細(xì)胞系進(jìn)行體外研究，我們發(fā)現(xiàn) 攜帶A42突變細(xì)胞系倍增時間的延長可能與電壓依 賴性陰離子通道(VDAC)與Bax的表達(dá)增高 以及兩者的結(jié)合增加，進(jìn)而導(dǎo)致線粒體內(nèi) 鈣及膜電位的降低有關(guān) 22原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓突變細(xì)胞系倍增時間的延長可能與電壓依 賴性陰離子通道原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓培訓(xùn)課件 tRNAIleA4316T患者的系譜圖，箭頭所指為先證者 tRNAGlnU4343C患者的系譜圖，箭頭所指為先證者24原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 tRNAIleA4316T患者的系譜圖，箭頭所指為先證者

13、 tRNAMetU4454C患者的系譜圖，箭頭所指為先證者25原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 tRNAMetU4454C患者的系譜圖，箭頭所指為先證者2 Zongbin Li, et al. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2008; 367:906-911 tRNAIleA4295G患者的系譜圖，箭頭所指為先證者26原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 Zongbin Li, et al. Biochemica tRNAIleA4295G患者的測序圖及tRNAIle結(jié)構(gòu)示意圖27原

14、發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 tRNAIleA4295G患者的測序圖及tRNAIle結(jié)構(gòu) tRNAIle在不同種屬間的同源性分析28原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 tRNAIle在不同種屬間的同源性分析28原發(fā)性高血壓研究 我們的研究還發(fā)現(xiàn)，與未發(fā)生mtDNA突變 的EH患者相比，發(fā)生突變EH患者的平均 發(fā)病年齡顯著提前 tRNAIle突變的原發(fā)性高血壓患者發(fā)病特征 29原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 我們的研究還發(fā)現(xiàn)，與未發(fā)生mtDNA突變 的 mtDNA突變對EH患者的血生化、血常規(guī)及心臟的結(jié)構(gòu)和功能都產(chǎn)生顯著的影響，不同的

15、突變對它們的影響不同 tRNAGln突變的EH患者的血生化特征 30原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 mtDNA突變對EH患者的血生化、血常規(guī)及心臟的結(jié)構(gòu)和功能 tRNALys突變的EH患者的血生化特征 31原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 tRNALys突變的EH患者的血生化特征 31原發(fā)性高血 tRNAMet突變的EH患者的心臟特征 32原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 tRNAMet突變的EH患者的心臟特征 32原發(fā)性高血壓 tRNALys突變的EH患者的心臟特征 33原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 tRN

16、ALys突變的EH患者的心臟特征 33原發(fā)性高 通過既往研究以及我們實驗室近期的實驗結(jié) 果可以看出，線粒體DNA突變不但參與了原 發(fā)性高血壓的發(fā)病，還與其進(jìn)展密切相關(guān) 小 結(jié) 糾正線粒體DNA突變導(dǎo)致的能量代謝和活性 氧生成與清除障礙，可能會為原發(fā)性高血壓的 有效防治提供新的作用靶點(diǎn) 34原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 通過既往研究以及我們實驗室近期的實驗結(jié) 果可以看 致 謝衷心感謝參與并配合該課題順利完成的所有EH患者和志愿者！35原發(fā)性高血壓研究的新進(jìn)展線粒體基因突變在原發(fā)性高血壓 致 謝衷心感謝參與并配合該課題順利完成的 解放軍總醫(yī)院老年心血管病研究所 王士雯 教授 趙玉生 教授 盧才義 教授 朱海燕 博士 李