先天性長QT綜合征相關(guān)突變基因

先天性長QT綜合征相關(guān)突變基因

【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、多形性室性心動過速、尖端扭轉(zhuǎn)性室性心動過速(torsadedepointes，TdP)及發(fā)作性眩暈。目前已發(fā)現(xiàn)十個與LQTS相關(guān)的致病基因，分別是KCNQ1、KCNH2、SCN5A、Ankyrin-B(ANK2)、KCNE1(MinK)、KCNE2(MiRP1)、KCNJ2、、Cav3、SCN4B、AKAP9、SNTA1，將LQTS分為LQT1～10這10個亞型［1］，如表1。至今，在LQTS致病基因上共發(fā)現(xiàn)突變位點500多個，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)用到個體化治療提供了一個典范，LQTS已成為近年來心血管病領(lǐng)域內(nèi)的一個研究熱點。作者就此方面的研究進展綜述如下。

1KCNQ與KCNE1

KCNQ1與LQT1

(1)KCNQ1結(jié)構(gòu)與功能

1996年，Wang等［2］首先克隆了位于的KCNQ1基因。它由16個外顯子組成，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α-亞單位，由6個跨膜片段(S1～6)、1個門區(qū)及細胞內(nèi)外的氨基(N-)和羧基(C-)末端組成［1］。(2)KCNQ1作用機制：基因突變引起IKs的α亞單位功能受損,IKs鉀外流量顯著減少，從而延長動作電位時間(Actionperiodduration,APD)，心電圖上表現(xiàn)為QTc延長和尖端扭轉(zhuǎn)性室性心動過速，導(dǎo)致LQTS［1］。KCNQ1突變有錯義突變、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)或細胞內(nèi)部分。表1先天性長QT綜合征基因亞型注：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)或功能喪失機制(只有突變型失去活性)發(fā)揮作用的。

KCNE1與LQT5

1997年Splawski等［3］首次將KCNE1基因作為第五個LQTS基因進行報道。它在～，含有130個氨基酸，結(jié)構(gòu)中僅有一個跨膜區(qū)，有3個外顯子，2個內(nèi)含子位于5’-UTR，內(nèi)含子的供體和受體剪接位點均有GT和AG［1］。MinK蛋白是一種功能性鉀通道，編碼Iks蛋白的β亞單位。KCNE1基因的突變報道較少，僅占2%。

KCNQ1與KCNE1的關(guān)系

KCNE1與KCNQ1共同表達形成Iks，KCNQ1編碼Iksα亞單位和KCNE1編碼β2亞單位。4個α亞單位組成一個四聚體,構(gòu)成Iks的功能區(qū)。β亞單位是α亞單位的主要調(diào)節(jié)因子，是Iks通道的整合蛋白。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會產(chǎn)生LQT1和LQT2的表現(xiàn)型。

2KCNH2與KCNE2

KCNH2

(1)KCNH2結(jié)構(gòu)與功能：

LQT2的致病基因為HERG(Human“ether-a-go-go”relatedgene)，位于7q35～36，由4個α亞單位組成，每個亞單位有6個跨膜片段，1個孔區(qū)及氨基和羧基末端，N和C末端均位于細胞內(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。其編碼(rapidlyactivateddelayedrectifierpotassiumchannel，Ikr)的α亞基,調(diào)控著IKr的功能和表達,IKr是心室肌細胞動作電位復(fù)極期中的主要外向電流［4］。

(2)KCNH2作用機制：

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，基因庫中收錄的HERG突變共200種。

HERG突變涉及通道的各個區(qū)域。目前將HERG突變致LQT2的機制歸納為：①合成異常；②細胞內(nèi)運輸異常；③通道門控異常；④通道離子選擇性異常。一種突變可通過4種機制中的一種或數(shù)種發(fā)揮作用。其中合成異常和細胞內(nèi)運輸異常是HERG基因錯義突變導(dǎo)致LQT2最常見致病機制。研究提示位于HERG通道α螺旋或者β折疊結(jié)構(gòu)域的氨基酸替代與通道蛋白在細胞內(nèi)的合成、修飾、成熟和運輸異常相關(guān)［5］。

KCNE2

(1)KCNE2與LQT6：

KCNE2是LQT6的致病基因，定位于。KCNE2編碼含123個氨基酸的MiRP1基因相關(guān)蛋白，MiRP1有2個N-相關(guān)的糖基化位點，一條跨膜片段和2個蛋白激酶C介導(dǎo)的磷酸化位點，整個蛋白分子只有一個跨膜區(qū)即49～69區(qū)域，推測只有一個跨膜片段。KCNE2編碼IKrβ亞單位。體外研究表明KCNE2能夠與(kv-電壓門控鉀通道)結(jié)合調(diào)節(jié)其門控動力學(xué)。提示KCNE2不僅是IKr的β亞基，它可能同樣作為瞬間外向鉀電流(Ito)的β亞基調(diào)節(jié)其功能。KCNE2變異可引起心肌細胞動作電位鉀離子流的改變而延長動作電位的復(fù)極化。

KCNH2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α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力學(xué)，增加通道的穩(wěn)定性。

MiRP1與HERG共同形成的穩(wěn)定的復(fù)合物與機體自然的Ikr通道在整體行為，對細胞鉀離子的敏感性，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］。而且盡管整個通道的通透行為，開放動態(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3p21～24。由28個外顯子組成，編碼一長約2016個氨基酸的蛋白，該蛋白在細胞膜上形成4個結(jié)構(gòu)類似的同源結(jié)構(gòu)域(Domain,DⅠ-DⅣ)，每個區(qū)域由6個跨膜片段組成，4個區(qū)共有24個片段。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，當細胞膜電位除極時可使S4片段發(fā)生跨膜移動，激活鈉通道產(chǎn)生鈉電流。該基因編碼心肌Na通道α亞單位。

SCN5A的基因突變可改變鈉通道的正常結(jié)構(gòu)，進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制引起心律失常：①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；②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個突變位點，其中75個位點引起LQT3。

對于QTc處于臨界值的患者需進一步做運動試驗以掌握較多的信息。研究發(fā)現(xiàn)腎上腺素激發(fā)試驗可以非常精準的發(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烈LQTS臨床背景家族及成員。對確診患者行基因測定和亞型分類可指導(dǎo)治療,但基因測試比較昂貴,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。

治療

LQTS治療主要是對癥治療，包括去處誘因、補充鎂鹽、異丙腎上腺素、β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(Implantablecardioverterdefibrillator，ICDs)。其藥物治療主要是β受體阻滯劑，β受體阻滯劑對以下幾種效果較好：(1)QTc≥500ms；(2)LQT1、LQT2；(3)18歲前有心臟事件發(fā)生［13］。對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一步研究。

綜上所述，隨著LQTS的分子生物學(xué)深入研究，對其基因型表現(xiàn)型關(guān)聯(lián)性的進一步闡明，為建立個體化的特異基因治療和通道基因突變所進行的特異治療提供廣闊前景。可預(yù)見，隨著研究的進一步深入，會發(fā)現(xiàn)

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