進(jìn)行性心臟傳導(dǎo)障礙性疾病分子遺傳和基因研究進(jìn)展

李華俊 潘小宏

進(jìn)行性心臟傳導(dǎo)障礙性疾?。╬rogressive cardiac conduction disease，PCCD）是一種以心臟房室傳導(dǎo)系統(tǒng)異常為特征的心律失常性疾病，是引起房室傳導(dǎo)阻滯的原因之一，部分患者在新生兒期即可發(fā)病，到青春期可能進(jìn)展為三度房室傳導(dǎo)阻滯，發(fā)生暈厥甚至猝死[1-2]。以往認(rèn)為PCCD 的病理基礎(chǔ)為心臟傳導(dǎo)組織纖維化變性，近來研究發(fā)現(xiàn)，家族性PCCD 是因?yàn)榫幋a參與心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)電信號(hào)的離子通道基因突變，離子通道功能發(fā)生障礙，導(dǎo)致心臟傳導(dǎo)阻滯的發(fā)生[1]。PCCD 患者可能伴有房間隔缺損等先天性心臟病，或者伴有擴(kuò)張性心肌病等非先天性結(jié)構(gòu)性心臟病，而更多的患者沒有基礎(chǔ)心臟疾病，為單純性PCCD[1-2]。Lenègre-Lev 病多為無基礎(chǔ)心臟疾病的PCCD 患者。如果一個(gè)家系中有2 個(gè)及以上的PCCD 患者，呈家族性進(jìn)行性心臟傳導(dǎo)障礙性疾病表現(xiàn)，就更有必要對(duì)該家系進(jìn)行遺傳學(xué)調(diào)查。本文對(duì)PCCD 相關(guān)致病基因和分子機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述。

1 PCCD 的遺傳流行病學(xué)研究

1901 年Morquio 首次注意到心臟傳導(dǎo)障礙的家族聚集現(xiàn)象。之后有報(bào)道不同家系心臟傳導(dǎo)阻滯在兩代及以上的家族聚集。1965 年Gazes 等[3]較為完整地報(bào)道某一家族四代人多發(fā)阿-斯綜合征和二度房室傳導(dǎo)阻滯，呈顯性遺傳。Gourraud 等[4]在法國(guó)西部進(jìn)行了大規(guī)模的遺傳流行病學(xué)研究，觀察到發(fā)病率巨大地域差異，在局部區(qū)域顯著增高，并由此發(fā)現(xiàn)了5 個(gè)PCCD 大家系，強(qiáng)烈提示了PCCD 的遺傳背景。Baruteau 等[5]觀察到兒童先天性非免疫性房室傳導(dǎo)阻滯的高度遺傳性。近70%不完全性房室傳導(dǎo)阻滯的患兒在出生后會(huì)逐漸進(jìn)展為完全性房室傳導(dǎo)阻滯，對(duì)患兒的父母進(jìn)行12 導(dǎo)聯(lián)心電圖篩查，發(fā)現(xiàn)患兒父母心臟傳導(dǎo)異常發(fā)生率高，包括P波增寬、PR 段延長(zhǎng)和QRS 波群增寬，表明心房?jī)?nèi)、房室間和心室內(nèi)傳導(dǎo)異常。與配對(duì)的健康對(duì)照組相比，患兒父母更容易出現(xiàn)傳導(dǎo)異常（主要是一度房室傳導(dǎo)阻滯、右束支傳導(dǎo)阻滯和心電軸左偏），估計(jì)獨(dú)立傳導(dǎo)障礙遺傳率為91%。

雖然一直有研究者報(bào)道呈家族聚集現(xiàn)象的心臟傳導(dǎo)阻滯病例，但是受制于分子生物學(xué)技術(shù)的局限，一直未發(fā)現(xiàn)致病基因。直到近20 年隨著分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，PCCD 的研究取得了革命性的突破。

2 心臟結(jié)構(gòu)正常的PCCD 分子遺傳和基因突變研究

2.1 SCN5A 基因 SCN5A 基因定位于染色體3p21，編碼心臟去極化期內(nèi)向鈉離子流通道Na1.5的α 亞基。SCN5A 基因突變引起心臟鈉離子通道功能異常，表型多樣，涵蓋無癥狀的攜帶者到致命性心律失常，包括PCCD、Brugada 綜合征、病態(tài)竇房結(jié)綜合征、心房靜止、家族性心房顫動(dòng)、擴(kuò)張性心肌病、長(zhǎng)QT 間期綜合征3 型和嬰兒猝死綜合征[6-7]。目前發(fā)現(xiàn)相關(guān)的SCN5A 基因突變位點(diǎn)達(dá)16 處，均能造成鈉通道功能低下甚至喪失。周熙惠等[8]根據(jù)發(fā)現(xiàn)的1 例中國(guó)人三代人心臟傳導(dǎo)阻滯家系SCN5A基因突變c2002T＞A（L1001Q）構(gòu)建突變表達(dá)載體，發(fā)現(xiàn)該突變未影響鈉通道蛋白的表達(dá)和轉(zhuǎn)運(yùn)，主要通過改變鈉通道門控特性引起鈉通道功能減弱進(jìn)而導(dǎo)致心臟傳導(dǎo)阻滯。SCN5A 基因突變減少心臟細(xì)胞除極時(shí)鈉離子內(nèi)流，降低0 相除極速度與峰值，加速失活，從而減慢傳導(dǎo)，導(dǎo)致心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的希浦系、心室內(nèi)和心房?jī)?nèi)不同程度的阻滯。心電圖表現(xiàn)為QRS 波群增寬、束支傳導(dǎo)阻滯、雙束支阻滯，進(jìn)而發(fā)展為完全性房室傳導(dǎo)阻滯[6-7]。

SCN5A 突變攜帶者容易表現(xiàn)為不同SCN5A 相關(guān)綜合征多重臨床表現(xiàn)，定義為“SCN5A 重疊綜合征”[7]，可表現(xiàn)為傳導(dǎo)延緩合并Brugada 綜合征、心房撲動(dòng)、長(zhǎng)QT 間期綜合征等心律失常。

2.2 SCN1B 基因 SCN1B 基因定位于染色體19q13，編碼Nav1.5 鈉離子通道相關(guān)β1 亞單位，參與調(diào)節(jié)心臟鈉離子通道的表達(dá)和功能，研究發(fā)現(xiàn)至少有3 種SCN1B 基因突變與傳導(dǎo)異常相關(guān)，分別是外顯子3 的c.259G ＞C 突變、外顯子3A 的c.536G＞A 突變和c.537G＞A 突變[9]。與對(duì)照組相比，上述3 種突變均能減少Nav1.5 介導(dǎo)的電流。

2.3 SCN10A 基因 SCN10A 基因定位于染色體3p22，編碼電壓門控鈉離子通道Nav1.8。幾項(xiàng)大型基因組研究發(fā)現(xiàn)，SCN10A 基因突變也與房室傳導(dǎo)阻滯有關(guān)，可能與SCN10A 的心臟增強(qiáng)子調(diào)節(jié)SCN5A 的啟動(dòng)子相關(guān)[10]。

2.4 TRPM4 基因 TRPM4 基因定位于染色體19q13，編碼心肌細(xì)胞鈣離子激活的非選擇性陽離子通道，介導(dǎo)細(xì)胞膜除極。突變個(gè)體細(xì)胞膜胞飲和離子通道穩(wěn)定發(fā)生變化，影響鈣離子介導(dǎo)的短暫內(nèi)向電流Iti，導(dǎo)致浦肯野纖維和心肌細(xì)胞傳導(dǎo)延緩甚至阻滯[11]。TRPM4 基因突變會(huì)導(dǎo)致進(jìn)行性家族性心臟傳導(dǎo)阻滯Ⅰ型、房室傳導(dǎo)阻滯和右束支傳導(dǎo)阻滯。至今已發(fā)現(xiàn)有18 種TRPM4 基因突變與臨床心臟傳導(dǎo)障礙有關(guān)[12]。Daumy 等[13]將從一法國(guó)四代PCCD 家系發(fā)現(xiàn)的新突變TRPM4-p.1376T構(gòu)建轉(zhuǎn)染HEK293 細(xì)胞系，膜片鉗研究發(fā)現(xiàn)離子流增加，Western 印跡法發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面TPRM4 通道表達(dá)增加。

2.5 連接蛋白 連接蛋白構(gòu)成低阻抗離子通道，形成縫隙連接，介導(dǎo)電偶聯(lián)和細(xì)胞間電交流。人類心臟的連接蛋白共有4 種亞型：Cx40、Cx43、Cx45 和Cx31.9，通過影響縫隙鏈接偶聯(lián)和鈉通道活性等多種機(jī)制影響傳導(dǎo)[14]。心臟連接蛋白表達(dá)的改變可導(dǎo)致傳導(dǎo)障礙，該假說由Makita 等晚近發(fā)表的研究首次證實(shí)[15]。研究者在一PCCD 家系中檢測(cè)到Cx40 編碼基因GJA5 發(fā)生基因突變（Q58L），導(dǎo)致Cx40-Q58L 蛋白在細(xì)胞膜附近彌散分布，無法正常形成縫隙連接，電導(dǎo)顯著降低[15]。

2.6 KCNK17 基因 KCNK17 基因定位于染色體6p21，編碼外向整流鉀離子通道TASK-4，而人類浦肯野纖維細(xì)胞表達(dá)TASK-4。最近研究報(bào)道了1 例伴有特發(fā)性心室顫動(dòng)的PCCD 患者，測(cè)序整個(gè)外顯子發(fā)現(xiàn)KCNK17 基因無義突變G884，也能影響傳導(dǎo)系統(tǒng)[16]。

2.7 KCNH2、KCNJ2 及KCNQ1 基因 KCNH2 定位于染色體7q35-7q36，由KCNH2 基因缺陷所致2 型長(zhǎng)QT 綜合征患者，延遲性整流鉀電流（Ikr）中快速激活成分抑制，可在長(zhǎng)QT 基礎(chǔ)上出現(xiàn)間歇性2∶1房室傳導(dǎo)阻滯[17]。KCNJ2 定位于染色體17q23，位點(diǎn)突變使內(nèi)向Ik1 減少，與多形性室性心動(dòng)過速或Anderson-Tawi 綜合征相關(guān)，表現(xiàn)為鉀敏感的周期性癱瘓、室性心律失常、發(fā)育異常，且多有房室傳導(dǎo)阻滯、束支傳導(dǎo)阻滯或室內(nèi)傳導(dǎo)延遲[18]。KCNQ1 基因定位于染色體11p15.5 上，編碼構(gòu)成慢激活延遲Iksα 亞基，它的S140G 突變引起房室傳導(dǎo)功能障礙從而表現(xiàn)為緩慢型心房顫動(dòng)。此外，在同樣的轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，也頻繁記錄到一度、二度、高度甚至或完全的房室傳導(dǎo)阻滯[19]。

2.8 CACNA1C 編碼L-鈣通道的CACNAIC 定位于染色體12p13.3，突變將導(dǎo)致一系列遺傳性心律失常，包括獲得性的8 型長(zhǎng)QT 綜合征（LQT8）和Timothy 綜合征，早期復(fù)極綜合征等。Timothy 綜合征的特點(diǎn)是多器官受累，包括發(fā)育畸形，L-鈣通道功能障礙，平臺(tái)期持續(xù)鈣離子內(nèi)流，動(dòng)作電位延長(zhǎng)，并且發(fā)現(xiàn)，患者體內(nèi)鈣通道可轉(zhuǎn)化為非選擇性的單價(jià)陽離子通道，其鈉離子內(nèi)流與鉀離子外流的峰值和持續(xù)時(shí)間均顯著增加，導(dǎo)致QT 間期延長(zhǎng)，間歇性二度房室傳導(dǎo)阻滯，心肌細(xì)胞內(nèi)鈣超載，T 波電交替，猝死風(fēng)險(xiǎn)高[20]。

3 伴有先天性心臟病的PCCD 分子遺傳和基因突變研究

某些心臟轉(zhuǎn)錄因子編碼基因不僅對(duì)傳導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)育，而且對(duì)心臟心腔分隔和形態(tài)形成都是必須的。因此相關(guān)基因突變導(dǎo)致進(jìn)行性心臟傳導(dǎo)障礙的同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致并發(fā)各種先天性心臟病。

3.1 NKX2-5 基因 NKX2-5 基因?qū)儆谕春谢騈K2 家族，定位于染色體5q34，只表達(dá)于心臟中，編碼ANF 轉(zhuǎn)錄因子激活物，進(jìn)而與GATA4 的C 末端相互反應(yīng)。NKX2-5 基因是心臟形態(tài)形成的重要調(diào)節(jié)因子之一，對(duì)心臟發(fā)育和心肌細(xì)胞影響明顯，4%的心血管畸形由該突變導(dǎo)致。該基因不同突變導(dǎo)致多種伴或不伴有傳導(dǎo)障礙的先天性心臟病，最常見的是房室間隔缺損和房室傳導(dǎo)阻滯，其它包括法洛四聯(lián)癥、大動(dòng)脈轉(zhuǎn)位、左心發(fā)育不良綜合征和右心室雙流出道等等。已發(fā)現(xiàn)的NKX2-5 基因突變有82種，其中基因突變C618T、C533T、C701T、498-499 insC 和insTCCCT701 可同時(shí)導(dǎo)致房間隔缺損和房室傳導(dǎo)阻滯。Perera 等[21]報(bào)道了一個(gè)家族三代多發(fā)猝死、惡性室性心律失常、PCCD 和房室間隔缺損等先天性心臟病，致病突變基因就是NKX2-5 基因。

3.2 TBX5 基因 TBX5 基因定位于染色體12q24，涉及中胚層分化。TBX5 蛋白正常表達(dá)對(duì)于上肢和心臟正常發(fā)育是必需的。TBX5 基因可導(dǎo)致Holt-Oram 綜合征，表現(xiàn)為上肢畸形和可表現(xiàn)為房室間隔缺損和（或）主動(dòng)脈縮窄，以及不同程度的傳導(dǎo)障礙的心臟異常[17]。已發(fā)現(xiàn)的并發(fā)房室間隔缺損和PCCD 的TBX5 基因突變類型有Arg237pro、His445FsX136 和12q24.1 位置11kb 重復(fù)[22]。

4 合并非先天性結(jié)構(gòu)性心臟病的PCCD 分子遺傳和基因突變研究

4.1 核纖層蛋白基因（LMNA） LMNA 定位于染色體1q21，全長(zhǎng)56.7kb，包含12 個(gè)外顯子，構(gòu)成細(xì)胞核纖層，和其他核膜結(jié)構(gòu)蛋白相互作用維持核膜穩(wěn)定[23]。LMNA 基因是擴(kuò)張型心肌病最常見的致病性基因之一，大約5%家族性擴(kuò)張型心肌病的致病基因是LMNA。突變還導(dǎo)致房室傳導(dǎo)阻滯，擴(kuò)張型心肌病伴PCCD 可能是LMNA 基因突變的首發(fā)甚至唯一的表現(xiàn)，在已發(fā)現(xiàn)的擴(kuò)張型心肌病伴PCCD 患者中，LMNA 基因突變攜帶者占30%[23]，其還可導(dǎo)致骨骼肌萎縮、早衰癥候群和代謝異常等多種疾病，統(tǒng)稱為核纖層蛋白病[24]。

4.2 PRKAG2 基因 PRKAG2 基因定位于7q36，編碼AMP 激活蛋白激酶（AMPK）γ2 調(diào)節(jié)亞基，突變表現(xiàn)為心室肥厚，心肌細(xì)胞內(nèi)糖原沉積損害傳導(dǎo)纖維可出現(xiàn)預(yù)激綜合征及傳導(dǎo)障礙[25]，心外常累及骨骼肌。通常臨床診斷PRKAG2 疾病需滿足左心室壁厚度＞3cm 且存在進(jìn)行性房室傳導(dǎo)阻滯，若不治療預(yù)后較差。

4.3 Ⅱ型溶酶體相關(guān)膜蛋白（LAMP2） 基因LAMP2 基因定位于染色體Xq24，突變可導(dǎo)致Danon病（Ⅰb 型糖原沉積?。憩F(xiàn)為進(jìn)行性肌營(yíng)養(yǎng)不良、智力障礙、心肌病——通常為左心室肥厚，少數(shù)表現(xiàn)為擴(kuò)張型心肌病或左心室致密化不全[26]。心電圖常表現(xiàn)為預(yù)激綜合征，或三度房室傳導(dǎo)阻滯，心房顫動(dòng)等[27]。尚無特效治療方法。

4.4 GLA 基因 GLA 基因位于染色體Xq22.1，F(xiàn)abry 病是由GLA 基因突變引起的溶酶體儲(chǔ)存障礙，導(dǎo)致α-半乳糖苷酶A 缺失，可累及多種系統(tǒng)，男性半合子發(fā)病率遠(yuǎn)高于女性，在女性中發(fā)病較晚，病癥較輕[28]。是否累及心臟是影響預(yù)后的主要因素，通常表現(xiàn)為心肌肥厚，心電圖常表現(xiàn)為V5、V6ST 段壓低、抬高或T 波倒置，結(jié)合磁共振提示心肌纖維化。早期傳導(dǎo)異常、自主神經(jīng)功能障礙與心臟傳導(dǎo)組織糖磷脂堆積、凋亡和空泡化而導(dǎo)致的變性有關(guān)?；颊咝穆墒С＃o息狀態(tài)下心動(dòng)過緩，變時(shí)性差。需要永久性起搏器植入。Fabry 病患者中約75%死于心血管問題，其中約60%為猝死[29]。

4.5 DES 基因 DES 基因位于染色體2q35，其編碼的肌間線蛋白是一種絲蛋白，負(fù)責(zé)連接、錨定細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)[30]。DES 基因錯(cuò)位突變致多種心肌病合并不同的心律失?；騻鲗?dǎo)障礙，伴或不伴骨骼肌病變。通常表現(xiàn)為限制性心肌病或擴(kuò)張型心肌病，合并嚴(yán)重的傳導(dǎo)阻滯需起搏器植入，部分患者以室性心律失常為主，需植入ICD 治療。

4.6 TNNI3K 基因 TNNI3K 基因位于染色體1p31.1，負(fù)責(zé)編碼調(diào)節(jié)心肌肌鈣蛋白Ⅰ與MAP 激酶（TNNI3K）間作用，在心臟中特異性表達(dá)，室間隔及心尖處轉(zhuǎn)錄水平較高，對(duì)心臟大體形態(tài)及肌小節(jié)形成均有一定影響[31]，影響心室重構(gòu)，引起心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)異常。

4.7 HCN4 基因 HCN4 基因位于染色體15q23-q24，編碼超級(jí)化激活陽離子電流（If）通道結(jié)構(gòu)蛋白，決定竇房結(jié)緩慢去極化過程，具有調(diào)節(jié)心臟起搏的功能。HCN4 突變可致竇房結(jié)功能障礙，包括病態(tài)竇房結(jié)綜合征、竇性心動(dòng)過緩、 病理性竇性心動(dòng)過速，早發(fā)心房顫動(dòng)、房室傳導(dǎo)阻滯、左心室心肌致密化不全、特發(fā)性室性心動(dòng)過速、心室顫動(dòng)[32]。

5 展望

心臟傳導(dǎo)涉及很多基因，目前發(fā)現(xiàn)的只是小部分。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)Irx3、Id2 和GATA6 基因異常與傳導(dǎo)功能障礙相關(guān)，但是目前尚未發(fā)現(xiàn)基因突變相關(guān)的臨床PCCD 病例[33]。因?yàn)閭鲗?dǎo)改變是相對(duì)緩慢的過程，基因檢測(cè)有助于更好的評(píng)價(jià)心臟傳導(dǎo)障礙進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)，從而決定合適行起搏器植入的最佳時(shí)機(jī)。不斷篩查家族性PCCD 患者的基因型，發(fā)現(xiàn)新的基因突變位點(diǎn)，充實(shí)PCCD 疾病基因庫是目前分子遺傳學(xué)的研究熱點(diǎn)。細(xì)胞生物學(xué)研究突變基因編碼蛋白和離子通道的功能變化，有助于揭示基因突變?nèi)绾螌?dǎo)致PCCD 發(fā)生的病理生理過程，幫助我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)心臟傳導(dǎo)系統(tǒng)的電生理機(jī)制。也使得以此為基礎(chǔ)進(jìn)行基因治療，干細(xì)胞移植和藥物治療成為可能。