二葉式主動脈瓣主動脈病變相關(guān)基因突變者的影像學特征與遺傳學分析

曲浥晨 李宜嘉 李玉琳 謝謹捷 崇 梅 李嶸娟 張 涵 王月麗 宋 礫 李 菁 楊 婭

二葉式主動脈瓣（bicuspid aortic valve，BAV）是最常見的先天性心臟?。?］。約40%的BAV患者會出現(xiàn)胸主動脈擴張［2］，而胸主動脈擴張是主動脈夾層或破裂發(fā)生的獨立危險因素，與患者的預后直接相關(guān)。既往研究［3］已明確包括FBN1、COL3A1等基因的突變均可導致主動脈病變，但尚不明確主動脈病變相關(guān)基因是否參與了BAV相關(guān)性主動脈病變的發(fā)生發(fā)展過程。本研究通過檢測主動脈病變相關(guān)基因突變是否參與了BAV相關(guān)性主動脈病變的發(fā)生，探討其在BAV相關(guān)性主動脈病變中的作用。

資料與方法

一、臨床資料

選取2014年4月至2016年6月在我院行Bentall手術(shù)的BAV患者8例，男7例，女1例，年齡28～71歲，平均（50±13）歲，排除主動脈病變家族史者。其中3例有高血壓病史，3例有吸煙史，1例患者血脂異常（甘油三酯1.75 mmol/L，高密度脂蛋白0.95 mmol/L），余患者實驗室檢查均無異常。本研究經(jīng)我院醫(yī)學倫理委員會批準，所有患者均簽署知情同意書。

二、儀器與方法

1.超聲檢查：使用GE Vivid 7、Vivid E 9或Phillip EPIQ 7 C彩色多普勒超聲診斷儀，M5S探頭，頻率1.7～3.3 MHz?；颊呷∽髠?cè)臥位，重點觀察BAV分型、主動脈瓣及其他瓣膜的功能、主動脈竇部及升主動脈最大徑、是否合并動脈瘤及其發(fā)生部位，是否合并主動脈夾層及左室功能情況。BAV分型依據(jù)Sievers分型［4］。超聲心動圖指標測量依據(jù) 2015版指南［5］，計算左室射血分數(shù)、左室舒張末期內(nèi)徑和主動脈有效瓣口面積，判斷主動脈瓣反流程度。于胸骨旁左室長軸切面舒張末期測量主動脈根部（瓦氏竇水平）和升主動脈管徑。當主動脈管徑＞40 mm或主動脈指數(shù)（主動脈管徑/體表面積）＞27.5 mm/m2，即診斷為主動脈擴張［6］。

2.基因檢測和分析方法：于手術(shù)麻醉前采集患者外周靜脈血2 ml，提取基因組DNA，包括家族性主動脈瘤及主動脈夾層（ACTA2，MYH11，PRKG1、MYLK、MFAP5、SMAD3及SMAD4）、馬凡綜合征（FBN1、LTBP2、TGFBR1，TGFBR2，COL1A2）、埃勒斯-當洛斯綜合征（CHST14、DSE、COL1A1，COL1A2，COL3A1，COL5A1及 COL5A2、B3GALT6），進行靶向目標測序，采用Sanger法檢測其是否具有突變。根據(jù)美國醫(yī)學遺傳學與基因組學學會2015版指南［7］，將結(jié)果在單核苷酸多態(tài)性數(shù)據(jù)庫、千人基因組計劃數(shù)據(jù)庫、外顯子測序計劃數(shù)據(jù)庫中進行檢索，利用突變評價軟件對突變的致病性進行預測及判定。基因變異命名根據(jù)人類基因組變異協(xié)會建議的規(guī)則描述。

3.一般臨床檢查：記錄患者的一般情況、相關(guān)病史及主動脈疾病或先天性心臟病家族史，測量患者血尿素氮、肌酐、空腹血糖、甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白及C-反應(yīng)蛋白水平。

結(jié) 果

一、一般臨床特征

8例患者年齡、身高、體質(zhì)量、血壓、實驗室檢查等一般臨床資料見表1。

二、突變基因分布與致病性預測結(jié)果

8例患者均檢測到主動脈病變相關(guān)基因的突變，其中4例為FBN1基因突變，2例為COL3A1基因突變，1例為MYLK基因突變（女性），1例為TGFBR1基因突變。8例患者的突變基因經(jīng)突變預測軟件預測后僅5號患者的FBN1基因突變被3個軟件預測為“良性”，2例COL3A1基因突變經(jīng)PROVEAN軟件預測為“良性”，而其余軟件預測為“可能致病”，余基因均經(jīng)3個軟件預測為“可能致病”。見表2。

表1 8例患者一般臨床特征

表2 BAV患者突變基因分布及致病預測結(jié)果

三、突變基因分布與超聲心動圖特征的關(guān)系

BAV患者突變基因分布及超聲心動圖特征見表3。8例患者中，除4號攜帶FBN1基因突變的患者為Sievers 0型BAV，余7例均為SieversⅠ型BAV，其中RL亞型6例，RN亞型1例。4例患者升主動脈管徑寬于主動脈根部，除5號患者（FBN1基因突變）外，余3例患者均合并重度主動脈瓣狹窄，其突變基因分別為MYLK、FBN1及COL3A1。4例主動脈根部寬于升主動脈的患者均合并重度主動脈瓣反流，其突變基因分別為FBN1、FBN1、COL3A1及 TGFBR1。見圖 1～3。2例 FBN1突變患者（2號和3號）的主動脈根部Z評分≥2，且其突變基因預測為“可能致病”，該2例患者補充診斷為馬凡綜合征。3例FBN1基因突變患者（2、3、4號）近段胸主動脈最大徑分別為73 mm、83 mm及84 mm，顯著高于其余基因突變患者。

表3 BAV患者突變基因分布及超聲心動圖特征

圖1 1號患者，女性，28歲，突變基因為MYLK rs1341622396；Sievers分型為Ⅰ-RN亞型

圖2 6號患者，男性，44歲，突變基因為COL3A1 c.2190A＞T（p.Glu730Asp）；Sievers分型為Ⅰ-RL亞型

圖3 3號患者，男性，49歲，突變基因為FBN1 c.2374T＞C（p.Cys792Arg）；Sievers分型為Ⅰ-RL亞型

討 論

FBN1、COL3A1及TGFBR1基因分別編碼前原蛋白、Ⅲ型膠原蛋白的pro-α1鏈及與TGF-β結(jié)合的跨膜蛋白，其突變可引起主動脈壁結(jié)構(gòu)破壞、彈性降低，并與馬凡綜合征、血管型埃勒斯-當洛斯綜合征、胸主動脈瘤-主動脈夾層及洛伊斯-迪茨綜合征等大血管疾病相關(guān)。而MYLK基因編碼肌球蛋白輕鏈激酶，該基因突變可導致攜帶者發(fā)生急性主動脈夾層或破裂的風險顯著增高［8］。

既往關(guān)于BAV相關(guān)性主動脈病變的發(fā)病機制主要有兩種［9］：①血流動力學理論認為，由二葉瓣所產(chǎn)生的異常湍流導致作用于主動脈壁的血流動力學應(yīng)力異常，Robicsek等［10］證實“功能正?！钡腂AV亦存在形態(tài)學狹窄，并產(chǎn)生偏心性湍流，使作用于升主動脈壁的血流剪切力不對稱，進而產(chǎn)生累及不同節(jié)段的主動脈擴張；②基因?qū)W理論認為，主動脈壁病變是主動脈瓣及主動脈壁發(fā)育異常的表現(xiàn)之一；與三葉式主動脈瓣者相比，BAV患者主動脈內(nèi)徑和硬化程度均增高，而升主動脈長軸應(yīng)變減低，同時上述改變與彈性蛋白基因變異相關(guān)［11］。

Milleron等［12］發(fā)現(xiàn)FBN1基因突變的BAV患者主動脈病變以根部擴張為主，本研究中3例“可能致病”的FBN1基因突變患者的胸主動脈最大徑顯著高于其他基因突變患者，提示FBN1基因突變可能在BAV相關(guān)性主動脈病變中有重要作用，為基因?qū)W理論提供了支持。但該3例FBN1突變患者主動脈病變并非均以根部擴張為主，提示單獨依據(jù)基因理論無法完整解釋疾病的發(fā)生發(fā)展。一項大型橫斷面研究［13］結(jié)果顯示BAV相關(guān)性主動脈擴張最常累及的節(jié)段為升主動脈，且與主動脈瓣狹窄和反流相關(guān)，而主動脈根部擴張僅與主動脈反流相關(guān)，其結(jié)果為血流動力學理論提供了依據(jù)。本研究中主動脈根部擴張為主的患者均合并重度主動脈反流，結(jié)果與上述研究一致。另外，Shan等［14］研究結(jié)果提示主動脈瓣功能的顯著改變可在一定程度上消除BAV不同亞型間存在的血流模式的差異。因此，本研究認為瓣膜功能異常所引起的血流動力學改變作用于基因變異相關(guān)的解剖結(jié)構(gòu)異常的主動脈壁，最終可導致BAV患者不同類型的主動脈病變。

綜上所述，基因變異相關(guān)的解剖結(jié)構(gòu)異常及主動脈瓣功能改變所引起的血流動力學變化可能共同導致了BAV患者不同類型的主動脈病變。