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關(guān)鍵詞： 遺傳性疾��；心肌病 肥厚性
摘 要 家族性肥厚型心肌病是常染色體顯性遺傳性疾病，單一責(zé)任等位基因突變即可致病。近十年來使用微衛(wèi)星基因標(biāo)記技術(shù)，在該病家系中發(fā)現(xiàn)了7種致病責(zé)任基因，致病機(jī)制有“肽類毒劑”和“無效等位基因”兩種學(xué)說。作者對責(zé)任基因的定位、肌原纖維節(jié)中突變蛋白的致病機(jī)制作一綜述，并分析突變基因型與其表型的關(guān)系，以利于疾病的診斷和治療。
家族性肥厚型心肌病(FHCM)是以心肌肥厚、病理組織心肌纖維肥大、排列紊亂為特征的遺傳性疾病，系常染色體顯性遺傳，單一責(zé)任等位基因突變即可致病。約占肥厚型心肌病的80%，臨床表現(xiàn)有不同的基因表型，患者可有呼吸困難、心悸、眩暈等癥狀，嚴(yán)重者可致心臟衰竭、休克和猝死，亦有少數(shù)健康年輕人以猝死為唯一表現(xiàn)。年死亡率約3%～5%。疾病外顯與年齡相關(guān)，少數(shù)具有突變基因的家系成員疾病可終生不外顯。正是由于FHCM基因表型具有多樣性和一定程度的不可預(yù)測性，使目前臨床上缺乏肥厚型心肌病敏感的診斷標(biāo)準(zhǔn)。近十年來，致病責(zé)任基因的發(fā)現(xiàn)，使我們對FHCM病因、發(fā)病機(jī)制、診斷和治療有了新的認(rèn)識。
1 連鎖分析和致病基因的確定
80年代末期，SSLPs技術(shù)的應(yīng)用和基因連鎖分析軟件的開發(fā)，使許多遺傳性疾病家系的DNA位點(diǎn)定位于特定的染色體上，繼之發(fā)現(xiàn)致病基因。至今，已有9個不同染色體上FHCM的DNA位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)并已確定7個不同的責(zé)任基因［1～5］。需要指出的是一個FHCM和預(yù)激綜合征(WPW)伴隨遺傳家系，DNA位點(diǎn)定位于7號染色體長臂3區(qū)(7q3)［6］；另一個心尖部肥厚型心肌病(FAHCM)和WPW伴隨遺傳家系DNA位點(diǎn)定位于19p13.2-q13.2，尚未發(fā)現(xiàn)其致病基因［5］(見表1)。
表1 家族性肥厚型心肌病(FHCM)致病基因的定位
序號 疾病 染色體DNA位點(diǎn) 基因和蛋白名稱 發(fā)現(xiàn)時間 肌原纖維節(jié)定位
1 FHCM 11q11-12 β-肌凝蛋白重鏈(β-MHC) 1990［1］ 粗絲
2 FHCM 15q2 α-原肌凝蛋白(α-Tm) 1994［2］ 細(xì)絲
3 FHCM 1q31 肌鈣蛋白結(jié)合原肌凝蛋白亞單位(TnT) 1994［2］ 細(xì)絲
4 FHCM 3p 肌凝蛋白必需輕鏈(MELC) 1996［3］ 粗絲
5 FHCM 12q23-24.3 肌凝蛋白調(diào)節(jié)輕鏈(MRLC) 1996［3］ 粗絲
6 FHCM 11p11.2 肌凝蛋白結(jié)合C(MyBPC) 1996［4］ 粗絲C區(qū)
7 FHCM 19p13.2-q13.2 肌鈣蛋白抑制亞單位(TnI) 1997［5］ 細(xì)絲
8 FHCM+WPW 7q3 ? ?［6］ ?
9 FAHCM+WPW 19p13.2-q13.2 ? ?［5］ ?
2 基因型與基因表型的關(guān)系2.1 概念 一個基因某個DNA位點(diǎn)上的兩個等位基因決定了個體的基因型，即如果某個基因有n對等位基因，則可能有n(n+1)/2個基因型。任何DNA位點(diǎn)上基因突變都可能形成異常的基因型�；虮硇褪侵缚捎^察到的與某個基因表達(dá)有關(guān)的任何生物化學(xué)、細(xì)胞或臨床上的特性，基因型多于基因表型。疾病外顯率是指當(dāng)攜帶某一疾病基因時，患者具有某種基因表型(特性或?qū)嶒?yàn)室檢查陽性結(jié)果)的百分率。
2.2 FHCM突變基因型 β-MHC是最早發(fā)現(xiàn)的FHCM的致病基因，目前已報道的40多個錯義突變，即蛋白中只有單個氨基酸被替換；只發(fā)現(xiàn)為錯義突變的還有：α-Tm 3個(Ala63Val,Asp175Asn,Glu180Gly)［2,10］；MELC 2個(Arg154His,Met149Val);MRLC 3個(Glu22Lys,Ala13Thr,Pro94Arg);TnT 2個(Arg145Gly,Lys206Gln)。令人感興趣的是TnT,MyBPC除分別有7個、5個錯義突變外，尚有缺失、插入、重復(fù)等突變，可使表達(dá)序列提前出現(xiàn)終止碼，產(chǎn)生相應(yīng)的截短蛋白。目前僅報道1例因TnT內(nèi)含子15供體位點(diǎn)G1→A突變，使外顯子15缺失(39 bp),產(chǎn)生截短的TnT。導(dǎo)致MyBPC截短蛋白的突變有9例：791插入G、955缺失CT［7］、內(nèi)含子30供體位點(diǎn)G5→C突變致外顯子30缺失(140 bp)［8］、內(nèi)含子20受體位點(diǎn)A2→G突變致后面外顯子21缺失(160 bp)等。
根據(jù)現(xiàn)有資料，Hugh等估計不同基因突變在導(dǎo)致FHCM中的比例，β-MHC為30%～40%,TnT和MyBPC各為15%，α-Tm約5%，MELC和MRLC則低于1%，其余基因25%～35%。
2.3 突變基因型與基因表型的關(guān)系 FHCM患者有不同臨床表現(xiàn)，如心肌肥厚程度、猝死機(jī)率、壽命長短等。等位基因異質(zhì)性(相同基因中多個突變點(diǎn)均可單獨(dú)致病)和非等位基因異質(zhì)性(有多個基因均可單獨(dú)致病)可解釋這些不同的基因表型。首先，不同基因突變之間，臨床表現(xiàn)可有較明顯的差別。TnT突變患者盡管只有中度、甚至無明顯心肌肥厚，但較β-MHC突變患者有更大的猝死危險性且預(yù)后不良；MyBPC突變患者發(fā)病與年齡相關(guān)，疾病外顯率不完全且預(yù)后良好；而抑制亞單位(TnI)突變患者則表現(xiàn)為心尖部心肌肥厚；MELC突變后表現(xiàn)為中部左心室肌肥厚，嚴(yán)重者心臟收縮時，將左心室分為遠(yuǎn)、近端兩個腔；盡管MRLC突變者具有相似改變，但疾病外顯率較低。此外，已證明β-MHC中不同突變的疾病外顯率和存活率有所差別［9］。有人試圖用電荷改變假說來解釋不同β-MHC突變的臨床表現(xiàn)，但Arg430GLu突變患者45歲時死亡率為45%，而具有相同電荷改變的Arg430Trp患者猝死危險性不大［10］，至今，尚不明確基因型(特別是等位基因異質(zhì)性基因型)與臨床表現(xiàn)的對應(yīng)關(guān)系，某一特定基因突變的表型仍具有相當(dāng)程度的不可預(yù)測性。
3 FHCM發(fā)病機(jī)制
至今尚不清楚FHCM的詳細(xì)致病機(jī)制，但有兩種學(xué)說：①突變基因表達(dá)出異常蛋白，作為“肽類毒劑”干擾正常蛋白的功能，稱為“顯性負(fù)作用。［11］。②突變基因作為“無效等位基因”，不能表達(dá)或表達(dá)的蛋白不穩(wěn)定，不能摻入肌絲結(jié)構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)蛋白絕對數(shù)量缺乏［12］。目前大多數(shù)學(xué)者支持“肽類毒劑”學(xué)說，以下按照突變基因在肌節(jié)中表達(dá)出的結(jié)構(gòu)和功能蛋白分別闡述致病機(jī)制。
3.1 肌凝蛋白 由成對的肌凝蛋白重鏈，必須輕鏈和調(diào)節(jié)輕鏈基因共同表達(dá)組成。β-MHC為帶球形頭部的棒狀結(jié)構(gòu)，人心肌肌凝蛋白球形頭部的三維結(jié)構(gòu)尚不清楚。已發(fā)現(xiàn)β-MHC錯義突變多集中在靠近頭部的5個區(qū)［13］，其中一個區(qū)與MELC分子結(jié)合區(qū)相連接。Tohtong［14］發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因果蠅的MRLC突變可使肌纖維激活反應(yīng)有所喪失；在體外實(shí)驗(yàn)中，β-MHC Arg403Gln錯義突變在骨骼肌中表達(dá)后，證明提純的肌凝蛋白絲滑動速度降低80%，減少了能量輸出［15］。Straceski報道［16］unc54 MHC錯義突變基因能夠在線蟲中表達(dá)出穩(wěn)定多肽，并能摻入肌絲結(jié)構(gòu)，干擾正常肌原纖維節(jié)裝配，這是支持“肽類毒劑”假說的有力證據(jù)。問題在于Nishi等［17］報道一個日本家系16歲男孩同時有錯義突變和無意義突變；男孩父親系FHCM患者只有錯義突變；而母親和外祖母未患FHCM，只有無意義突變。推測錯義突變致病，無意義突變結(jié)果為隱性基因表型。
3.2 肌鈣蛋白 由3個亞單位組成，即結(jié)合肌凝蛋白亞單位(TnT)、結(jié)合鈣亞單位(TnC)、抑制亞單位(TnI)。在肌小節(jié)細(xì)絲中肌鈣蛋白與Tm和肌動蛋白共同形成絞鏈樣結(jié)構(gòu)［18］。目前發(fā)現(xiàn)的Tm,TnI基因突變數(shù)量較少且均為錯義突變，未深入研究其致病機(jī)制。但Watkins等［19］報道可產(chǎn)生截短蛋白的TnT內(nèi)含子15供體位點(diǎn)G1→A突變，其克隆有該突變cDNA的CMV載體能夠在鵪鶉的成心肌細(xì)胞-肌小管系統(tǒng)中表達(dá)，經(jīng)抗體染色觀察細(xì)絲，發(fā)現(xiàn)截短蛋白聚集在肌小管，繼之摻入肌原纖維節(jié)，并且體外蛋白功能研究證明截短蛋白的鈣激活收縮力顯著降低。結(jié)果亦支持“肽類毒劑”假說。令人遺憾的是未對該突變FHCM患者進(jìn)行心肌活檢，以獲得截短蛋白的證據(jù)。
3.3 肌凝蛋白結(jié)構(gòu)C 是細(xì)胞內(nèi)免疫球蛋白超極家族中的一員，分子量為141 KD，具有結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白的雙重功能。心臟組織中MyBPC異構(gòu)體不在其它組織中表達(dá)。全蛋白有10個功能區(qū)，第10區(qū)能與肌凝蛋白結(jié)合，第8～10區(qū)能與肌聚蛋白(Titin)結(jié)合［20］,當(dāng)突變導(dǎo)致MyBPC截短蛋白時，很容易改變或全部丟失最末端8～10區(qū)，造成結(jié)構(gòu)和功能損害，因此多數(shù)學(xué)者肯定“肽類毒劑”機(jī)制。令人驚奇的是1997年Rottbauer等［8］對內(nèi)含子31供體位點(diǎn)G1→A突變FHCM家族患者進(jìn)行心肌活檢，使用MyBPC抗體鑒定蛋白質(zhì)，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)預(yù)料的截短蛋白(靈敏度為當(dāng)截短蛋白為正常蛋白量1.5%時即可檢出)。這無疑對“肽類毒劑”機(jī)制提出挑戰(zhàn)。因此要明確致病機(jī)制，深入進(jìn)行MyBPC心肌表達(dá)動物實(shí)驗(yàn)和獲得更多患者活檢心肌異常蛋白的臨床證據(jù)就顯得尤為重要。
4 FHCM基因診斷、治療展望
使用SSLPs和連鎖分析技術(shù)，首先從已知的9個染色體DNA位點(diǎn)中確定待測家系的候選基因，然后測定核苷酸序列，鑒定出基因型，是定性準(zhǔn)確的診斷方法。7個不同基因突變之間的臨床表現(xiàn)有所差別，有助于快速篩選致病基因。同時，基因型的確定可使我們明確家系中的陽性患者，特別是對疾病尚未外顯的患者進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)護(hù)，達(dá)到有效地防治目的。
基因治療是指將正�；蜣D(zhuǎn)入有基因突變的體細(xì)胞中，使之合成具有正常功能的蛋白產(chǎn)物。目前尚處于發(fā)展階段，許多技術(shù)難點(diǎn)有待攻克，希望在將來有所突破。
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