圍產(chǎn)期心肌病基因組學(xué)相關(guān)研究進(jìn)展

董婷 胡英

(南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬鼓樓醫(yī)院婦產(chǎn)科，江蘇 南京211000)

1937年Gouley等首先報(bào)道了7例產(chǎn)婦在分娩前一個(gè)月出現(xiàn)擴(kuò)張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)的表現(xiàn)，心力衰竭癥狀一直持續(xù)到分娩之后，其中的4例患者死亡，尸檢發(fā)現(xiàn)心室腔明顯擴(kuò)大，伴有大面積心肌壞死和纖維化，這些不同于以往的尸檢結(jié)果[1]。此后陸續(xù)有關(guān)于妊娠相關(guān)心力衰竭的臨床病例報(bào)道。很多名詞被用來(lái)描述這種臨床現(xiàn)象，包括“產(chǎn)后心臟病”“產(chǎn)后心肌病”“Meadows綜合征”“Zaria綜合征”等[2-4]。1971年，Demakis等[5]首次提出圍產(chǎn)期心肌病(peripartum cardiomyopathy，PPCM)的概念，并沿用至今。目前，臨床上將PPCM定義為妊娠晚期或產(chǎn)后5個(gè)月內(nèi)，出現(xiàn)急性左室收縮功能障礙，并除外其他心力衰竭原因[6]。PPCM患者心功能大多在確診后12個(gè)月左右才可完全恢復(fù)，在此期間存在難以逆轉(zhuǎn)的心力衰竭、惡性心律失常甚至是心源性猝死等風(fēng)險(xiǎn)。在PPCM的發(fā)病率方面，各個(gè)國(guó)家地區(qū)報(bào)道并不相同，比如南非的發(fā)病率約1/1 000孕次[7]，而丹麥則約為1/10 000孕次[8]。一項(xiàng)涉及全球43個(gè)國(guó)家的流行病學(xué)研究提示，不同人種之間PPCM的發(fā)病率無(wú)差異[9]。PPCM的發(fā)病機(jī)制尚未明確，目前認(rèn)為與妊娠狀態(tài)下后負(fù)荷減少、心輸出量增加以及循環(huán)血容量升高有關(guān)[10-11]。

基因?qū)用妫钤缬?963年已證實(shí)PPCM存在家族遺傳性[12]。此后的研究提示PPCM和DCM存在相似的遺傳學(xué)特點(diǎn)。比如心血管頂級(jí)期刊Circulation雜志發(fā)表了一項(xiàng)90例DCM和10例PPCM患者的基因圖譜比對(duì)研究，結(jié)果提示一部分PPCM屬于DCM的早期臨床過(guò)程[13]。該結(jié)果可以理解為，一部分PPCM患者的基因表型與DCM重合，PPCM可能是DCM的一種特殊表現(xiàn)形式。近十年來(lái)，圍繞DCM、PPCM等心肌病開(kāi)展了大量基因組學(xué)研究，這些研究結(jié)果為進(jìn)一步了解PPCM發(fā)病機(jī)制提供了基因方面的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)圍繞PPCM相關(guān)基因(表1)，進(jìn)行系統(tǒng)性綜述。

表1 PPCM相關(guān)基因

1 肌營(yíng)養(yǎng)不良相關(guān)基因DMD和LAMP-2

DMD和LAMP-2是最早發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)PPCM可疑致病基因，這兩種基因均與肌營(yíng)養(yǎng)不良有關(guān)。DMD的報(bào)道時(shí)間更早，在2001年的一項(xiàng)個(gè)案報(bào)道中，描述了一位孕晚期(36周)PPCM孕婦，通過(guò)基因測(cè)序發(fā)現(xiàn)其攜帶突變的DMD基因，但是該患者此前并未出現(xiàn)杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良的相關(guān)表現(xiàn)[14]。此后也有PPCM產(chǎn)婦被發(fā)現(xiàn)攜帶DMD突變基因的個(gè)案報(bào)道[15]。這些結(jié)果提示DMD基因不但可以引起杜氏肌營(yíng)養(yǎng)不良，也是PPCM的潛在危險(xiǎn)因素。DMD屬于X染色體基因，絕大多數(shù)攜帶DMD突變的女性并無(wú)癥狀，僅少數(shù)可進(jìn)展為心肌病，在上述個(gè)案報(bào)道中，該患者PPCM的發(fā)生是否與DMD基因突變直接相關(guān)，尚無(wú)后續(xù)進(jìn)一步研究證實(shí)。LAMP-2基因突變最早也見(jiàn)于PPCM患者的個(gè)案報(bào)道[16]。LAMP-2屬于X染色體基因，LAMP-2突變后可導(dǎo)致Danon病，表現(xiàn)為心肌和骨骼肌營(yíng)養(yǎng)不良。DMD和LAMP-2基因突變均可造成心肌功能障礙，但致病機(jī)制不同，前者主要導(dǎo)致心肌萎縮、間質(zhì)支撐蛋白減少，促使心室壁變薄和心室腔擴(kuò)大；后者主要導(dǎo)致心肌細(xì)胞自噬功能障礙、氧化應(yīng)激和鈣超載加重等，促使心肌病變[17-18]。上述兩種基因突變大多出現(xiàn)于個(gè)案報(bào)道，缺乏大樣本量試驗(yàn)篩查研究。

2 肌原纖維節(jié)相關(guān)基因

Morales等[19]分析了4 110例DCM患者數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括45例PPCM患者，通過(guò)基因測(cè)序可見(jiàn)MYH6、MYH7、SCN5A、TNNT2、MYBPC3和PSEN2基因均出現(xiàn)突變。MYH6是心肌發(fā)育過(guò)程中的重要基因，主要參與調(diào)節(jié)左心室結(jié)構(gòu)和功能。下調(diào)MYH6表達(dá)后可造成小鼠房間隔缺損，而MYH6等位基因突變后可抑制心肌肥厚[20]。與MYH6不同，MYH7和MYBPC3更多報(bào)道于肥厚型心肌病。郭家隆等[21]對(duì)51例無(wú)血緣關(guān)系的肥厚型心肌病患者進(jìn)行人類(lèi)全外顯子基因測(cè)序，發(fā)現(xiàn)MYBPC3和MYH7分別占總突變例數(shù)的45.8%和20.8%。由此可見(jiàn)，這兩種基因突變率很高，與肥厚型心肌病密切相關(guān)。MYBPC3基因突變位點(diǎn)研究更為深入，劉小平等[22]對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)3例家族性DCM患者及20例家系成員進(jìn)行致病基因篩查，發(fā)現(xiàn)3例DCM患者和1例未發(fā)病家系成員存在MYBPC3基因的p.Ser236Gly和p.Arg215Cys位點(diǎn)變異。MYBPC3基因編碼蛋白既調(diào)控心肌收縮，也調(diào)節(jié)心肌電信號(hào)傳導(dǎo)。MYBPC3基因突變可導(dǎo)致細(xì)胞骨架和肌小節(jié)收縮蛋白異常，使肌纖維收縮傳遞失常，難以形成有效的肌肉收縮。同時(shí)，MYBPC3蛋白還可以通過(guò)影響肌絲蛋白對(duì)鈣離子的敏感性調(diào)節(jié)心肌收縮[23]。PSEN2參與認(rèn)知功能，但未見(jiàn)其他心肌病相關(guān)報(bào)道?？紤]到上述基因突變混雜出現(xiàn)在不同的心肌病中，特異性較低，后續(xù)的相關(guān)報(bào)道也偏少。

3 肌節(jié)蛋白編碼基因

TTN主要編碼肌聯(lián)蛋白，后者源自M線，并沿肌球蛋白纖維伸展，通過(guò)肌節(jié)的A帶，最后到達(dá)Z線，主要作用是保持肌球蛋白纖維在心肌收縮和舒張時(shí)位于肌節(jié)的中心位置[24]。在一項(xiàng)納入312例DCM患者的研究中發(fā)現(xiàn)超過(guò)25%的DCM患者攜帶TTN突變[25]。TTN是人體第二大長(zhǎng)鏈基因，存在許多基因多態(tài)性表達(dá)，目前為止關(guān)于PPCM患者TTN基因突變方面的研究有兩項(xiàng)。最早是2014年van Spaendonck-Zwarts等[26]收集18例PPCM患者進(jìn)行測(cè)序分析，結(jié)果提示55%的PPCM患者出現(xiàn)TTN突變，且出現(xiàn)TTN突變的PPCM患者預(yù)后更差。此后Biteker[27]進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，納入了172例PPCM患者，分析43種DCM相關(guān)基因的表達(dá)差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2/3的PPCM患者出現(xiàn)TTN基因的截?cái)嗤蛔?，且絕大部分突變位點(diǎn)在TTN基因的A段，出院后1年隨訪結(jié)果提示出現(xiàn)TTN基因截?cái)嗤蛔兊腜PCM患者左心室泵血功能恢復(fù)程度明顯更差。該研究進(jìn)一步豐富了TTN基因突變?cè)赑PCM發(fā)病中的理論基礎(chǔ)。

4 PPCM相關(guān)單核苷酸多態(tài)性

單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism，SNP)是指單個(gè)核苷酸變異所導(dǎo)致的DNA序列多態(tài)性改變，是人類(lèi)可遺傳變異中最常見(jiàn)的一種，占所有已知多態(tài)性的90%以上[28]。Horne等[29]針對(duì)71例PPCM患者，分為兩輪進(jìn)行全基因組SNP測(cè)序，發(fā)現(xiàn)12號(hào)染色體p11.22附近的甲狀腺旁腺激素樣激素(parathyroid hormone-like hormone，PTHLH)基因的rs258415在PPCM患者中表達(dá)陽(yáng)性率明顯增加，存在PTHLH-rs258415的患者出現(xiàn)PPCM的風(fēng)險(xiǎn)增加4.96倍，這些結(jié)果說(shuō)明PTHLH-rs258415可作為一種特異性SNP，作為PPCM的診斷和預(yù)警。Sheppard等[30]納入了97例PPCM患者，分析鳥(niǎo)苷酸結(jié)合蛋白β3亞基(guanine nucleotide-binding proteins β3 subunit，GNB3)基因的SNP-C825T與左室射血功能之間的關(guān)系，結(jié)果提示GNB3-C825T的TT表型分布存在明顯種族差異(黑人患者多于白人患者)，該SNP與產(chǎn)后6個(gè)月、12個(gè)月心功能恢復(fù)不佳明顯相關(guān)。上述兩種SNP的具體分子機(jī)制作用尚無(wú)深入研究。

5 熱休克蛋白家族相關(guān)基因與PPCM

需要注意的是，23%左右的PPCM患者攜帶上述心肌病相關(guān)突變基因，因此仍有一大部分PPCM患者的基因突變未明確[10]。其他突變基因也值得關(guān)注，尤其是HSP相關(guān)基因。HSP是一類(lèi)結(jié)構(gòu)上高度保守的多肽，多以分子伴侶的形式輔助蛋白質(zhì)正確折疊、修復(fù)壓力作用破壞的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)以及維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等[31]。HSP目前已知有6個(gè)家族，已有的研究提示小分子HSP(HSPB5、HSPB6和HSPB7等)和PPCM相關(guān)性最大。HSPB6基因p.Ser10Phe是目前為止最早也是唯一發(fā)現(xiàn)的PPCM相關(guān)HSP突變基因。臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)部分PPCM患者HSPB6基因p.Ser10Phe位點(diǎn)突變，且攜帶該突變基因的PPCM患者死亡率極高[32]。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明HSPB6p.Ser10Phe位點(diǎn)突變后可降低HSPB6的熱應(yīng)激抵抗能力，進(jìn)而削弱心肌保護(hù)作用[33]。而體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明突變HSPB6p.Ser10Phe位點(diǎn)可導(dǎo)致小鼠心力衰竭[34]。考慮到妊娠高動(dòng)力循環(huán)狀態(tài)下，HSP對(duì)于心臟功能調(diào)節(jié)保護(hù)的重要作用，HSP家族中基因突變導(dǎo)致HSP蛋白功能障礙與PPCM的發(fā)生值得深入研究，類(lèi)似如已知心肌保護(hù)分子伴侶的HSPB5、HSPB7和HSPD1等小分子HSP基因?qū)?huì)成為今后研究的熱點(diǎn)。

6 小結(jié)與展望

隨著基因檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，逐步發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)了一系列PPCM相關(guān)的突變基因，這些結(jié)果為PPCM的致病機(jī)制提供了新的理論依據(jù)。從這些基因組學(xué)研究中可見(jiàn)PPCM、DCM等不同心肌病之間存在重復(fù)的突變基因，不同心肌病之間的基因組學(xué)差異需要進(jìn)一步深入研究?？紤]到妊娠狀態(tài)下激素水平波動(dòng)和血流動(dòng)力學(xué)改變，HSP家族作為心臟應(yīng)激防御功能方面的重點(diǎn)分子，HSP基因與PPCM的關(guān)系可能是今后的研究熱點(diǎn)。深入研究解析PPCM的基因?qū)W有助于進(jìn)一步了解PPCM的發(fā)病機(jī)制，做好早期診斷、治療干預(yù)和預(yù)后評(píng)估工作。