劉慧慧 單其俊

大量的研究發(fā)現(xiàn)，SCN5A基因的突變與多種心臟疾病有著密不可分的關(guān)系。筆者綜述SCN5A的結(jié)構(gòu)和功能及其在疾病中SCN5A突變潛在的病理生理的機(jī)制，以及SCN5A突變與相關(guān)心律失常等疾病在診斷和臨床部分治療上的相應(yīng)進(jìn)展。

1 SCN5A基因的結(jié)構(gòu)和功能

SCN5A基因是心臟鈉離子通道編碼基因的家庭成員，它編碼了心肌鈉離子通道的成孔離子傳導(dǎo)的α亞基。SCN5A是一個(gè)大組的基因，普遍存在于物種中，位于染色體3P21，有28個(gè)外顯子，編碼2 016個(gè)氨基酸，分子量為227 kD。鈉離子通道由SCN5A基因編碼，由一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的N-末端、C-末端及4個(gè)結(jié)構(gòu)上同源的結(jié)構(gòu)域(DⅠ-DⅣ)相互連接而成。每個(gè)領(lǐng)域包括6個(gè)跨膜片段(S1-S6)，通過(guò)細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)的回路相互連接。4個(gè)結(jié)構(gòu)域折疊成一個(gè)離子傳導(dǎo)的孔隙，S5和S6之間的細(xì)胞外的環(huán)即P環(huán)連成一片。據(jù)研究，P環(huán)調(diào)控離子的選擇性和滲透性。

2 SCN5A基因突變病理生理的機(jī)制

SCN5A編碼NaV1.5，即心肌鈉通道蛋白，NaV1.5指鈉通道家屬亞科1的成員5，此為電壓門(mén)控依賴性，門(mén)控被電壓轉(zhuǎn)變調(diào)控。NaV1.5優(yōu)先表達(dá)于心肌的閏盤(pán)，與其他一些蛋白相互作用，調(diào)節(jié)了生物合成、運(yùn)輸、細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，門(mén)控通道及NaV1.5蛋白的降解。SCN5A的突變會(huì)破壞NaV1.5的門(mén)控特性。心臟鈉離子通道中，Na+流從細(xì)胞外環(huán)境涌入心肌細(xì)胞，形成鈉離子內(nèi)向電流(INa)。INa是心房、心室、浦肯野肌細(xì)胞去極化的原因。當(dāng)膜去極化，從鄰近細(xì)胞觸發(fā)帶正電的S4片段向外移動(dòng)，導(dǎo)致通道的開(kāi)放(即快速激活)。Na+快速進(jìn)入細(xì)胞，即動(dòng)作電位去極化狀態(tài)(0期)。激活的同時(shí)伴隨著失活，分為快失活和慢失活。有3期復(fù)極化時(shí)，一小部分的NaV1.5會(huì)持續(xù)開(kāi)放或過(guò)早地再活化，分別平衡晚期鈉電流(INa-L)或窗電流。窗電流短暫發(fā)生于細(xì)胞膜充分去極化，再活化一些鈉離子通道。細(xì)胞膜在達(dá)到電壓之前，不可活化通道。在健康條件下，窗電流電壓范圍是窄的，在心臟電生理學(xué)起一個(gè)限制的作用。當(dāng)SCN5A突變時(shí)，NaV1.5的門(mén)控特性也發(fā)生著變化。據(jù)研究表明功能缺失的突變，會(huì)導(dǎo)致SCN5A更低的表達(dá)水平或產(chǎn)生NaV1.5蛋白的缺陷；而功能獲得性突變會(huì)導(dǎo)致更多的鈉離子通過(guò)異常通道門(mén)控而涌入心肌。這些基因的異常均會(huì)致相應(yīng)離子通道蛋白結(jié)構(gòu)和功能的異常，進(jìn)而導(dǎo)致各式的遺傳性疾病。

3 與SCN5A基因突變相關(guān)的疾病

SCN5A基因突變引發(fā)心律失常，可分為功能缺失突變與功能獲得性突變。功能缺失突變形成無(wú)功能通道或通道的快速失活；和(或)減弱鈉通道的快速失活的過(guò)程，以Brugada綜合征(Brs)為典型代表。病竇綜合征(SSS)部分由功能缺失SCN5A突變引起。功能獲得性突變引發(fā)通道功能減慢或加快，和“晚期鈉電流”增加，從而致使動(dòng)作電位時(shí)程延長(zhǎng)，以長(zhǎng)QT間期綜合征(LQTs)為典型代表。當(dāng)功能缺失突變?cè)黾雍凸δ塬@得性突變均出現(xiàn)時(shí)，即出現(xiàn)了重疊綜合征。

3.1SCN5A與Brs 1992年，Brugada兄弟初次報(bào)道了一組病例，被命名為Brs。其特點(diǎn)為典型的右心前區(qū)ST段抬高與室性心律失常相關(guān)。心電圖示右胸導(dǎo)聯(lián)(V1～V3)ST段抬高，伴或不伴右束支傳導(dǎo)阻滯，多形性室性心動(dòng)過(guò)速(簡(jiǎn)稱室速)或心室顫動(dòng)(簡(jiǎn)稱室顫)，反復(fù)發(fā)作心源性猝死或暈厥。1998年Chen等[1]檢測(cè)6個(gè)家系，發(fā)現(xiàn)SCN5A存在3種突變。即第21外顯子上堿基位點(diǎn)3 944的堿基C被T替換，色氨酸取代精氨酸(R1232W)和28外顯子5 009堿基C被T替換，蛋氨酸替代蘇氨酸(T1620M)。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)密碼子1 397處缺失1個(gè)堿基A，產(chǎn)生終止密碼子，致鈉通道缺失DⅢ/S6、DⅣ/S1-S6和羧基端部分。其中包含錯(cuò)義突變、插入突變、缺失突變。近年來(lái)，也有不少研究報(bào)道了Brs的出現(xiàn)與SCN5A其他堿基突變的關(guān)系。2006年梁鵬等[2]發(fā)現(xiàn)了與BrsSCN5A基因的三個(gè)新突變，即V95I、A1649V、delF1617。因而，他們大膽提出中國(guó)人Brs的突變位點(diǎn)與外國(guó)人的突變位點(diǎn)不同。2012年劉福強(qiáng)等[3]針對(duì)3例Brs患者，對(duì)他們進(jìn)行家系研究且明確分子遺傳學(xué)病因。發(fā)現(xiàn)1 192號(hào)密碼子第二位堿基由A置換G，致影響鈉通道蛋白。在此研究中還發(fā)現(xiàn)了R1192Q基因攜帶者人群，考慮與基因突變不全外顯有關(guān)。2017年陳燕玉等[4]報(bào)道了中國(guó)人Brs的SCN5A基因在第1 712位密碼子第1個(gè)堿基G→T改變，相應(yīng)編碼的氨基酸由甘氨酸(G)突變?yōu)榘腚装彼?C)，從而發(fā)現(xiàn)了新突變位點(diǎn),G1712錯(cuò)義突變導(dǎo)致NaV1.5通道功能損壞，降低INa的門(mén)控特性[5]，延遲激活或更快地失活。現(xiàn)如今基因診斷相關(guān)遺傳疾病的手段被廣泛應(yīng)用，國(guó)際上發(fā)現(xiàn)Brs的發(fā)病與20多個(gè)基因的突變有關(guān)，例如有編碼鉀通道、編碼鈣通道以及與其他心臟離子通道相關(guān)的基因。但在我國(guó)基本上多數(shù)的Brs的發(fā)生與SCN5A突變有關(guān)[6]，因此在我國(guó)疑為Brs的患者,首先排除篩選出SCN5A突變的可能性，這里也不排除有其他的基因或因素綜合作用導(dǎo)致。因此，應(yīng)用SCN5A基因突變致遺傳變異解釋所有的Brs有一定的局限性，在臨床決策中做相關(guān)基因咨詢以及分子診斷時(shí)，一些罕見(jiàn)的基因突變以及基因與基因的疊加效應(yīng)致Brs的情況下做出診斷需要更加謹(jǐn)慎[7]。

Brs極其兇險(xiǎn)，死亡率也高，疾病的預(yù)后較差。在Brs的診斷和治療方面仍是一個(gè)難題，科學(xué)家和臨床醫(yī)生做了大量的嘗試。眾所周知，Brs有其獨(dú)特的心電圖模式，分3型。然而，Ⅰ型最具典型性，對(duì)Brs的診斷具有診斷價(jià)值[8]。其特點(diǎn)為心電圖右心前導(dǎo)聯(lián)V1～V2呈穹隆形ST段抬高2 mm，隨之T波倒置，V1～V3未見(jiàn)等電位分離。在近些年，為了能夠更加快捷地找到典型的Brs心電圖波形，最先將心電圖右心前區(qū)導(dǎo)聯(lián)放置于胸前區(qū)的高位，運(yùn)用了12導(dǎo)聯(lián)的24 h心電監(jiān)測(cè)進(jìn)行篩查，同時(shí)在未見(jiàn)典型心電波形的情況下進(jìn)行藥物激惹試驗(yàn)[8]。在確診為Brs后，臨床上常植入埋藏式自動(dòng)轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(ICD)。經(jīng)過(guò)多年研究，SCN5A突變致NaV1.5通道功能損壞，從而導(dǎo)致INa的減少，而瞬時(shí)外向鉀電流(Ito)明顯增加，在心電圖上表現(xiàn)為J點(diǎn)抬高和ST段的抬高，此機(jī)制早已明確。針對(duì)Brs的病理生理機(jī)制提出了三種假說(shuō)[9]：①去極化假說(shuō)：右室流出道(RVOT)傳導(dǎo)緩慢可能與Brs心電圖和心律失常的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。②復(fù)極理論：右室心外膜電流平衡向外轉(zhuǎn)移可導(dǎo)致復(fù)極化異常。③神經(jīng)嵴遷移理論:Brs可能與胚胎學(xué)過(guò)程中神經(jīng)嵴的異常表達(dá)有關(guān)。SCN5A基因突變致家族遺傳性Brs通過(guò)基因敲除或是引入治療基因突變相關(guān)的質(zhì)粒誘導(dǎo)通道的正常表達(dá)等方法只是治療的一方面設(shè)想，想付諸臨床還需較長(zhǎng)的時(shí)間去深入探索。這樣的基因干預(yù)路線也是復(fù)雜的，畢竟Brs可能與其他基因或是基因與基因之間的疊加效應(yīng)有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。遂目前最簡(jiǎn)單看似易行的方式就是藥物治療替代ICD的治療。通過(guò)藥物減弱Ito電流，彌補(bǔ)基因突變導(dǎo)致的通道異常表達(dá)已被臨床廣泛應(yīng)用。但是理想的且立竿見(jiàn)影的藥物在臨床應(yīng)用中確實(shí)異常缺乏。目前應(yīng)用最多的是奎尼丁，是一種Ia類鈉通道阻滯劑，減慢動(dòng)作電位0相上升速度，延長(zhǎng)動(dòng)作電位時(shí)程，主要發(fā)揮對(duì)Ito的抑制作用。Valdivia等[10]相關(guān)研究顯示患者在植入ICD后，多次出現(xiàn)放電和暈厥事件，但加用奎尼丁后，ICD的放電次數(shù)減少。在后續(xù)的臨床研究中發(fā)現(xiàn)高劑量(900～1 500 mg/d)的奎尼丁對(duì)所有類型的Brs患者及電風(fēng)暴均有效，而低劑量(200～600 mg/d)的奎尼丁的應(yīng)用效果不如高劑量的使用情況[11]。其次是異丙腎上腺素的使用。異丙腎上腺素是β受體激動(dòng)劑，可以減少患者的迷走張力，增加鈣的電流，降低心內(nèi)膜與心外膜之間的電位梯度，增加心率，可以降低Ito的電流[12]，使升高的ST段恢復(fù)正常。磷酸二酯酶Ⅲ型抑制劑如西洛他唑的作用原理類似于異丙腎上腺素，增加內(nèi)向鈣的電流，使升高的ST段回落。臨床上使用這些藥物均可減少室性心律失常或ICD電風(fēng)暴的復(fù)發(fā)。目前藥物的循證醫(yī)學(xué)資料并不算十分充足，有相關(guān)報(bào)道提示受體阻滯劑在Brs的治療中是無(wú)效的，甚至可能是有害的[12]。丙比胺、美西律、4-氨基吡啶、克拉霉素的應(yīng)用[12]均在相關(guān)機(jī)制上抑制了Ito，且在一定程度上達(dá)到了治療Brs的作用。

3.2SCN5A與LQTs LQTs特點(diǎn)為QT間期延長(zhǎng)，ST-T易變，室性心律失常，暈厥和猝死的一組綜合征，該癥候具有家族遺傳性。細(xì)分LQTs，可分為十幾種，不同的LQTs其臨床表現(xiàn)不同，致病基因也完全不同[13]。遺傳性LQTs最多見(jiàn)為L(zhǎng)QT1、LQT2、LQT3。LQT1、LQT2與鉀電流相關(guān)，LQT1的致病突變基因是KCNQ1，LQT2致病基因是KCNH2。LQT3則主要與SCN5A突變相關(guān)，使平臺(tái)期非失活的鈉離子電流延遲，從而延長(zhǎng)動(dòng)作電位時(shí)程。LQT3各方面均不同于LQT1與LQT2。LQT3多發(fā)生于心率緩慢時(shí)，QT間期的延長(zhǎng)。QT間期反映了由鈉、鈣、鉀等不同的心臟離子電流協(xié)調(diào)的心室動(dòng)作電位的復(fù)極化。當(dāng)鉀電流減少(功能喪失)或鈉或鈣電流增加(功能增加)是由離子通道或相關(guān)蛋白突變引起時(shí)，動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，在12導(dǎo)聯(lián)心電圖上表現(xiàn)為QT延長(zhǎng)[14]。即有研究發(fā)現(xiàn)，由Na+的持續(xù)涌入，通過(guò)Na+-Ca2+交換致Ca2+超載，從而對(duì)心臟的收縮、舒張有不利的作用。在2016年，有作者報(bào)告一例LQTs的老年女性，父親及兒子均有猝死史。通過(guò)基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)攜帶SCN5A基因突變A1185T和AKAP9基因突變R3255G[15]。由于患者親屬均有猝死史的原因，因而推測(cè)A1185T突變攜帶者具猝死高風(fēng)險(xiǎn)。由于LQTs分型復(fù)雜，且仍然存在很多并未報(bào)道或是正在發(fā)現(xiàn)的與疾病相關(guān)的基因序列，這在診斷或是治療方面都存在一定的困難，這樣的變異性還有待于研究建立基因型-表型的關(guān)系，才可以用于臨床[14]。但是相比于Brs，基因測(cè)序在LQTs的診斷上更有重要的臨床意義，同時(shí)發(fā)現(xiàn)SCN5A的基因覆蓋度是最好的[16]，這對(duì)診治LQT3非常有幫助。結(jié)合相關(guān)心電圖以及電生理檢查，進(jìn)一步的基因檢測(cè)發(fā)現(xiàn)更多的基因以及堿基突變的位點(diǎn)，加強(qiáng)臨床醫(yī)生的診斷和早期的干預(yù)，同時(shí)針對(duì)心電圖正常且電生理證據(jù)不明朗時(shí)，基因的檢測(cè)結(jié)果顯得尤為重要。因此，在基因突變無(wú)癥狀的攜帶者中，基因的檢測(cè)能夠讓臨床醫(yī)生對(duì)LQTs患者的危險(xiǎn)分層、治療方案的制定、預(yù)后的判斷更有信心[17]。LQTs是基因突變性疾病，主要問(wèn)題在于基因。早在2007年便有文章敘述對(duì)先天性LQTs相關(guān)突變基因的克隆以及真核表達(dá)載體的構(gòu)建，并且取得了成功，對(duì)基因病致病機(jī)制的研究以及相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)和功能有較好的認(rèn)識(shí)，為基因的治療提供了有利的條件[16]。目前針對(duì)該病的治療手段有β受體阻滯劑、外科左側(cè)交感神經(jīng)節(jié)切除術(shù)、植入ICD、起搏器治療和基因治療。β受體阻滯劑能夠有效減少心血管事件，尤其是LQT1和LQT2[18]。在LQT3的患者中，使用β受體阻滯劑造成心率減慢，INa-L、動(dòng)作電位時(shí)程及跨膜離散度增大，可促進(jìn)早期后除極等觸發(fā)激動(dòng)，最終發(fā)生心臟事件，因此很少作為L(zhǎng)QT3的首選[19],聯(lián)合用藥時(shí)多使用非選擇性的且有鈉通道阻滯作用的β受體阻滯劑如心得安，較少使用選擇性阻滯劑如倍他樂(lè)克。臨床上多使用利多卡因、氟卡尼、雷諾嗪等相關(guān)藥物，目前藥物的使用還需要根據(jù)每個(gè)病人年齡、性別、QTc持續(xù)時(shí)間和之前的癥狀等來(lái)判斷[18]。針對(duì)SCN5A突變致LQTs的基因特異性治療還需要深入研究，且每個(gè)患者的治療效果也不盡相同。在LQTs中，反復(fù)發(fā)生心臟驟?；蚴菚炟实幕颊?，建議行心臟左側(cè)交感神經(jīng)節(jié)切除術(shù)。在服用了β受體阻滯劑后仍有癥狀者，多使用心臟起搏治療。2016年李國(guó)棟等[20]在研究中發(fā)現(xiàn)美托洛爾聯(lián)合心臟起搏器比單用心臟起搏器更好，疾病的發(fā)作頻率有所下降。在面臨高危人群時(shí)即QTc間期≥539 ms時(shí)只有植入ICD[21]。然而并未發(fā)現(xiàn)植入除顫器對(duì)LQTs的治療有十分有效的影響，除顫器的不恰當(dāng)放電更會(huì)導(dǎo)致惡性心律失常和其他惡性事件的發(fā)生。

4 其他SCN5A相關(guān)疾病

4.1SSS SSS由竇房結(jié)及其鄰近組織病變引起竇房結(jié)起搏及傳導(dǎo)功能的障礙。該綜合征多以老年人為主。有小鼠的模型發(fā)現(xiàn)SCN5A功能缺失的突變，正與SSS相關(guān)。2013年，張季謙等[28]的研究表明：SCN5A基因突變是導(dǎo)致竇房結(jié)起搏功能異常的主要原因。在兔子模型中研究外界環(huán)境對(duì)SSS的調(diào)節(jié),在基因測(cè)序中，發(fā)現(xiàn)位于SCN5A基因兩個(gè)位點(diǎn)(T220I和delF1617)異常使Na+電流減少，從而影響竇房結(jié)起搏功能。2009年相關(guān)中國(guó)南方漢族文獻(xiàn)[29]顯示D1819D多態(tài)位點(diǎn)也可能與SSS發(fā)生關(guān)聯(lián)，CC是保護(hù)基因型，C等位基因?yàn)楸Ｗo(hù)基因，T等位基因?yàn)橐谆蓟?。SSS的致病基因?qū)W難以用散在的病例探究清楚，而以一個(gè)家系為單位去探究可能是最好的模型。熊夢(mèng)婷等[30]于2015年報(bào)道了一家系SSS與SCN5A發(fā)病的關(guān)系，此家系涉及15名成員，對(duì)家系中成員遺傳基因進(jìn)行深入的研究，經(jīng)測(cè)序發(fā)現(xiàn)SCN5A外顯子17以及HCN4外顯子8的兩個(gè)同義突變。我們知道SSS是多見(jiàn)的，而家族性SSS則是非常少見(jiàn)的，因此，明確家族性SSS病因?qū)χ委熀皖A(yù)防SSS起著重要的作用。SSS多用阿托品、異丙腎上腺素、氨茶堿等藥物治療，當(dāng)緊急情況時(shí)，一般應(yīng)急處理時(shí)需起搏治療。近年來(lái)，中西醫(yī)結(jié)合的治療取得了較好的成效，研究發(fā)現(xiàn)麝香保心丸和氨茶堿合用治療SSS的效果比單用氨茶堿的效果更好[31]。因此，中西醫(yī)結(jié)合的治療還是值得提倡的。

4.2特發(fā)性心房顫動(dòng) 特發(fā)性心房顫動(dòng)(簡(jiǎn)稱房顫)也與多基因有關(guān)，其中與SCN5A功能缺失突變有一定的關(guān)聯(lián)。有相關(guān)研究推測(cè)相關(guān)機(jī)制：①通過(guò)延長(zhǎng)動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間，促進(jìn)早期去極化發(fā)生；②通過(guò)心臟舒張期間期增強(qiáng)Na+進(jìn)入心房肌，從而促進(jìn)延遲后去極化發(fā)生[32]。多基因突變與特發(fā)性房顫有關(guān)，如Mink38G[33]等位基因及ACE[34]基因I/D多態(tài)性。2012年劉川等[35]通過(guò)病例對(duì)照分析，發(fā)現(xiàn)SCN5A基因A1673G多態(tài)性與孤立特發(fā)性房顫有關(guān)，對(duì)房顫相關(guān)研究又有了一個(gè)深入的認(rèn)識(shí)。

4.3SCN5A重疊綜合征 近些年的研究表明，單個(gè)SCN5A基因突變可引起2個(gè)及以上疾病特征存在，即所謂的“SCN5A重疊綜合征”。在一個(gè)家系，發(fā)現(xiàn)同時(shí)表現(xiàn)為BrS、LQT3及DCM重疊。2015年高潔等[36]研究鈉通道重疊綜合征相關(guān)基因SCN5A在H9C2細(xì)胞中的表達(dá)，推測(cè)SCN5A突變可影響鈉通道而影響功能，從而致多個(gè)臨床表型。因此，當(dāng)多個(gè)遺傳性心臟病出現(xiàn)于同一病人時(shí)，我們需要仔細(xì)排查并考慮可能與SCN5A的突變有密切關(guān)系，在條件允許的情況下，讓病人做基因組測(cè)序和家族譜系的遺傳篩查。

5 結(jié)語(yǔ)

SCN5A突變與Brs、LQTs、DCM、SSS、特發(fā)性房顫等疾病的發(fā)生有一定的關(guān)聯(lián)。SCN5A突變影響鈉離子通道和相關(guān)蛋白的表達(dá)從而導(dǎo)致一系列的心臟離子通道病。如今通過(guò)基因測(cè)序和分子遺傳的手段診斷疾病，基因靶向治療和相關(guān)的替代療法來(lái)彌補(bǔ)基因缺陷的研究取得了一定的成果，在臨床上有助于提高醫(yī)生對(duì)疾病預(yù)防、診治、預(yù)后的認(rèn)識(shí)判斷，制定出更科學(xué)的管理策略。此外，科學(xué)家還應(yīng)進(jìn)一步闡明SCN5A相關(guān)疾病的遺傳結(jié)構(gòu)，識(shí)別可能影響SCN5A突變最終結(jié)果的新的遺傳和非遺傳因素。這些因素的識(shí)別有助于更好地了解SCN5A突變的臨床外顯率和表達(dá)率的變異性，并預(yù)測(cè)SCN5A突變載體的表型和疾病嚴(yán)重程度[37]。