李翠蘭 李旭 郭保靜 王福軍 梁璐 蔣勇 高元豐 李蕾 胡大一 劉文玲

(1.北京大學(xué)人民醫(yī)院心內(nèi)科,北京 100044; 2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院小兒心臟中心心內(nèi)科,北京 100029; 3.湘西土家族苗族自治州人民醫(yī)院心內(nèi)科,湖南 吉首 416000; 4.首都兒科研究所小兒心臟病科,北京 100020; 5.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院心臟中心,北京 100020)

長QT綜合征(long QT syndrome,LQTS)是一種遺傳性離子通道病,以心電圖(electrocardiogram,ECG)上QT間期延長為特征,嚴重者可引起暈厥、心搏驟停和猝死,是引起青少年死亡的重要原因。據(jù)估計LQTS的發(fā)病率約為1/2 000[1]。至今已發(fā)現(xiàn)至少17個致病基因[2],但常見的是前3個:KCNQ1、KCNH2和SCN5A[3]。3個主要亞型中LQT1占30%～35%,LQT2占25%～30%,LQT3占5%～10%[4]。

LQT3型與編碼心臟鈉離子通道Nav1.5α亞單位的SCN5A基因的功能獲得性突變相關(guān)。人類基因組突變數(shù)據(jù)庫(Human Gene Mutation Database,HGMD)(http://www.hgmd.cf.ac.uk)中已經(jīng)列出的SCN5A變異有441個。已有數(shù)項研究[5-8]證實3個主要LQTS亞型存在很強的基因型-表型關(guān)系,與LQT1和LQT2相比,LQT3患者的致死性心臟事件發(fā)生率最高[9]。

SCN5A基因上的突變可以引起不同的病理生理表型,包括LQT3、Brugada綜合征和心臟傳導(dǎo)異常疾病[5]。由于參與國際LQTS注冊的患者中LQT3數(shù)量相對較少,使得有關(guān)LQT3患者基因型-表型關(guān)系的數(shù)據(jù)非常有限[10]。因此,筆者對6個攜帶SCN5A突變的中國LQT3家系進行了臨床表現(xiàn)、ECG特征和藥物治療效果的分析,旨在進一步探討中國LQT3患者不同基因突變與表型的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 研究對象

從參與本組注冊研究的LQTS患者中選擇了6例攜帶SCN5A突變的LQT3先證者 (L30、L139、L165、L198、L200和L207)?；颊叩脑\斷基于Schwartz評分標準[11],用新一代靶向技術(shù)和直接測序法或全外顯子組測序檢測到SCN5A基因上的突變。經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準,所有患者簽署知情同意書。

1.2 研究方法

基于個人和家族史、體格檢查和標準12導(dǎo)聯(lián)ECG的結(jié)果對入選者進行評估。QT間期選擇ECG上Ⅱ或V5導(dǎo)聯(lián)3～5個連續(xù)心跳的平均值進行測量。采用Bazett公式計算心率校正的QT間期(corrected QT interval,QTc),ECG參數(shù)由兩名心臟病學(xué)專家評估。詳細的病史包括臨床表現(xiàn)、心臟事件的觸發(fā)因素、家族史和對治療的反應(yīng)。根據(jù)危險分層制定治療策略。隨訪期間每6～12個月重復(fù)一次12導(dǎo)聯(lián)ECG檢查。對攜帶特定突變的先證者及其受累親屬進行突變型和表型分析。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

所有統(tǒng)計分析均采用SPSS v25.0軟件(IBM,阿蒙克,紐約,美國)進行。連續(xù)變量以均值±標準差或中位數(shù)(四分位數(shù)間距)表示。基于數(shù)據(jù)分布類型使用配對t檢驗或韋爾奇t檢驗對連續(xù)變量進行比較。P值均來自雙側(cè)檢驗,P<0.05被認為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

在6個不相關(guān)的家系中發(fā)現(xiàn)了5個SCN5A突變(V411M由兩個家系攜帶,delD1790、R1644H、F1473S和P1332L分別由一個家系攜帶),見表1。其中,R1664H為純合突變,其他為雜合突變。delD1790是碼內(nèi)缺失突變,而其他4個是錯義突變。4個突變位于鈉通道蛋白胞內(nèi)區(qū)域或跨膜片段上,1個位于通道蛋白的C末端區(qū)域(圖1)。

表1 6例LQT3先證者的突變匯總

圖1 SCN5A通道拓撲結(jié)構(gòu)及LQT3各個突變所處位置

2.1 L200和L207家系的突變型和臨床特征

在2例無關(guān)先證者(L200和L207)身上,發(fā)現(xiàn)了同一個SCN5A上的雜合錯義突變V411M。L200患者是1例13歲女孩,QTc為558 ms,在8歲時首次出現(xiàn)暈厥,此后反復(fù)發(fā)作。12導(dǎo)聯(lián)ECG顯示,靜息時有竇性心動過速,這在LQT3中不太常見?？诜牢髀蒣7.14 mg/(kg·d)]和美托洛爾緩釋片(71.25 mg/d)治療,在隨訪期間仍有暈厥發(fā)作,大概每年兩次。24小時動態(tài)ECG顯示平均心率和峰值心率分別為85次/min和140次/min。美西律劑量隨后增加到9.52 mg/(kg·d),最近半年沒有發(fā)生心臟事件。

L207患者是1例10歲男孩,6歲開始暈厥發(fā)作,被診斷為LQTS,QTc為640 ms。24小時動態(tài)ECG也顯示竇性心動過速,平均心率為104次/min,峰值心率為143次/min。開始普萘洛爾治療,仍有暈厥復(fù)發(fā)。基因篩查發(fā)現(xiàn)突變后,改為美西律[6.98 mg/(kg·d)]、普萘洛爾[0.83～1.81 mg/(kg·d)]和鉀/鎂補充劑治療。24小時動態(tài)ECG上顯示平均心率和峰值心率分別為84次/min和121次/min,12導(dǎo)聯(lián)ECG的QTc為494 ms。在隨訪期間平均每年發(fā)作兩次暈厥,隨年齡增加逐漸減少。普萘洛爾劑量調(diào)整為2.11 mg/(kg·d),最近1年內(nèi)未發(fā)生心臟事件。

2.2 L198家系的突變型和臨床特征

先證者L198是1例7歲男孩,有反復(fù)暈厥病史,主要由情緒壓力或體育鍛煉引發(fā),5歲首發(fā)暈厥。12導(dǎo)聯(lián)ECG顯示類似LQT2型模式(低振幅頓挫T波),QTc最大為534 ms。病史記錄有室性心動過速發(fā)生。KCNH2基因檢測結(jié)果陰性,隨后在SCN5A上發(fā)現(xiàn)了致病變異P1332L突變。利多卡因試驗結(jié)果陽性,遂開始美西律[8.0 mg/(kg·d)]和普萘洛爾[2.5 mg/(kg·d)]治療,治療6周后QTc顯著縮短(478 ms)。在隨后的3年隨訪中,患者口服美西律和普萘洛爾治療,未發(fā)生心臟事件。

2.3 L165家系的突變型和臨床特征

先證者L165是1例通過體外受精方式受孕出生的9月齡女孩。因反復(fù)夜間暈厥而首次住院,12導(dǎo)聯(lián)ECG上QTc為640 ms,在動態(tài)ECG上記錄到尖端扭轉(zhuǎn)型室性心動過速(torsade de pointes, TdP)。全基因檢測結(jié)果提示患者攜帶一個新發(fā)SCN5A錯義突變(F1473S)。服用美西律[12.5 mg/(kg·d)]和普萘洛爾[2.5 mg/(kg·d)]后,患者仍每月出現(xiàn)1～2次暈厥,并伴有TdP反復(fù)發(fā)作。連續(xù)ECG記錄的QTc范圍為461～575 ms。美西律劑量調(diào)整為15.6 mg/(kg·d),仍未能控制心臟事件發(fā)作,在2.5歲時因電風暴而死亡。

2.4 L139家系的突變型和臨床特征

先證者L139為1例8歲男童,既往有暈厥發(fā)作史。從1歲開始,該患者在睡眠或休息時出現(xiàn)心臟事件,ECG上有頓挫或倒置T波,有明顯的暈厥家族史(祖母和妹妹都有因情緒引起的暈厥發(fā)作)。隨訪期間,患者的姐姐13歲時在睡眠中發(fā)生了猝死。根據(jù)ECG特點,開始時懷疑患者是LQT2型,但KCNH2基因檢測結(jié)果陰性?；颊叻闷蛰谅鍫?后改為美托洛爾緩釋片)聯(lián)合起搏器(AAI模式)以預(yù)防因心動過緩引起的TdP。后來通過全外顯子組測序,鑒定出一個SCN5A基因上的純合錯義突變R1644H。利多卡因試驗顯示心前導(dǎo)聯(lián)的倒置T波明顯改善(圖2),QTc由532 ms縮短至445 ms(利多卡因給藥后5 min),提示利多卡因試驗結(jié)果陽性。據(jù)此,用美西律代替β受體阻滯劑,美西律[8.45 mg/(kg·d)]可將QTc從開始時的536 ms縮短到9個月隨訪時的421 ms。在1年的隨訪中,患者沒有發(fā)生任何心臟事件,ECG也基本正常。

注:A圖為利多卡因試驗前ECG上心前區(qū)導(dǎo)聯(lián)倒置T波,B圖為利多卡因試驗后3 min T波異常明顯改善,C～E圖為美西律治療后2周、6周和9個月后T波異常的進行性改善。

2.5 L30家系的突變型和臨床特征

先證者L30為1例23歲女性,表現(xiàn)為心悸和QTc延長(522 ms)。其母也有同樣癥狀,ECG顯示T-U復(fù)合波?；蚝Y查在SCN5A上中發(fā)現(xiàn)了一個碼內(nèi)缺失雜合突變c.5468_5470delGAC(p.1790delAsp),簡寫delD1790。由于患者無癥狀,故未給予藥物治療。隨訪20年無暈厥,但QTc仍延長(515 ms)。

本研究入選6例LQT3患者(3男/3女),中位年齡7.5歲(9月齡～23歲)。首次心臟事件發(fā)生時的中位年齡5.5歲(9月齡～22歲)。入組前,5例患者有癥狀(3例暈厥,2例記錄到TdP)。心臟事件常在休息或睡眠時發(fā)生。平均QTc為(571±55)ms。在4例患者中觀察到典型的LQT3型的ECG模式,而攜帶P1332L或R1644H突變患者的ECG模式與LQT2相似(圖3)。攜帶V411M突變的患者有竇性心動過速。治療方案包括β受體阻滯劑、美西律和/或心臟起搏器。6例患者隨訪11年(7～20年)。5例患者至少在過去半年內(nèi)無心臟事件發(fā)生,平均QTc為(468±34)ms,與基礎(chǔ)QTc相比顯著縮短(P=0.01),F1473S突變患者死于電風暴,delD1790患者從未發(fā)生暈厥。6例患者臨床特征匯總見表2。

表2 6例LQT3患者的臨床特征

圖3 6例LQT3 先證者的V1～V6 導(dǎo)聯(lián)ECG

3 討論

LQT3是一種罕見的LQTS亞型,多數(shù)臨床癥狀嚴重,但限于病例數(shù)少,相關(guān)報道并不多。本研究選取了6例攜帶SCN5A基因突變的中國LQTS家系,比較了臨床表現(xiàn)、病程、治療方案和遺傳特征,發(fā)現(xiàn)LQT3患者發(fā)生心臟事件的風險隨突變所處位置和首發(fā)癥狀出現(xiàn)的年齡而不同。這些發(fā)現(xiàn)拓寬了中國LQT3患者的基因型-表型譜,也提示對LQT3這種惡性亞型采取危險分層和積極治療的重要性。

SCN5A通道是由4個同源結(jié)構(gòu)域組成的跨膜蛋白,每個結(jié)構(gòu)域包含6個跨膜片段(S1～S6)。LQT3相關(guān)變異多數(shù)位于跨膜結(jié)構(gòu)域的DⅢ/DⅣ連接區(qū)域和S3-S5/6片段[12]。本研究在6例LQT3先證者身上發(fā)現(xiàn)了5個不同的突變,其中4個在上述結(jié)構(gòu)域,1個在C末端。在兩個無關(guān)家庭中均發(fā)現(xiàn)了V411M突變,提示V411M可能是引起LQT3的熱點突變。

V411M突變位于Nav1.5通道的S5-S6孔區(qū)(圖1)。既往研究[13]提示,孔區(qū)突變發(fā)生致死性心律失常事件的風險比其他突變高得多。此外,Yokoyama等[14]報告,當先證者攜帶孔區(qū)變異時,美西律可能無法防止其發(fā)生心臟事件,盡管可以將QTc縮短到正常范圍。與此類似,兩個攜帶該突變的先證者在服用美西律后QTc縮短,但仍出現(xiàn)暈厥。LQT3患者經(jīng)常表現(xiàn)為靜息時心動過緩[15],但V411M攜帶者即使在開始使用β受體阻滯劑后也會出現(xiàn)竇性心動過速[14,16]。本研究結(jié)果與這些觀察結(jié)果一致,表明這些效應(yīng)可能是突變特異性的。

已有研究[17-18]發(fā)現(xiàn),LQT3的ECG特征為晚發(fā)、尖峰或雙相T波,除2例分別攜帶P1332L和R1644H突變的患者外,本研究大多數(shù)突變攜帶者都有上述特征。P1332L和R1644H攜帶者表現(xiàn)出不典型的ECG模式,與LQT2模式不易區(qū)分,因此建議臨床醫(yī)生不要僅局限于根據(jù)ECG特點來尋找靶向突變。

P1332L突變位于DⅢ結(jié)構(gòu)域的S4-S5連接(圖1)。有研究證明,P1332L在體外試驗中顯示出電流衰變的時間延遲,這與攜帶該突變的LQTS患者表型一致[19-20]。有趣的是,本研究的先證者在ECG上顯示出在LQT2患者中最常見的頓挫T波。Zareba[21]強調(diào),年齡是影響LQTS基因突變對應(yīng)ECG表現(xiàn)的因素之一。LQTS患兒的特征性ECG表現(xiàn)低于成人。鑒于LQT1和LQT3患兒的頓挫T波非常常見,不宜根據(jù)T波切跡來區(qū)分兒童LQT2型與其他亞型。多項研究[19,22-23]表明P1332L是一個美西律敏感突變。本研究中攜帶該突變的患者對美西律治療有效,與前述研究結(jié)果一致。

F1473S突變位于DⅢ-DⅣ胞內(nèi)連接環(huán)上(圖1)。F1473S通過增加持續(xù)鈉電流和鈉窗電流機制導(dǎo)致LQT3患者的QT間期延長[24]。該突變的功能研究顯示,美西律不能降低持續(xù)鈉電流,同時增加峰值電流。在計算機模擬研究中,通過將實驗獲得的數(shù)據(jù)引入到模型來評估美西律對動作電位的影響,顯示鈉窗電流的重新激活,延長了動作電位[24]。然而,潛在的機制仍然未知。免疫染色顯示美西律增加了突變通道在細胞膜表面的表達。膜定位改善可能在這種機制中發(fā)揮作用。先前的一項研究[25]發(fā)現(xiàn),Nav1.5第三結(jié)構(gòu)域電壓敏感區(qū)域(DⅢ-VSD)的激活與美西律對通道的抑制之間存在很強的相關(guān)性。F1473S位于DⅢ-DⅣ胞內(nèi)連接環(huán)上,突變可能會改變電壓敏感區(qū)的動力學(xué)和對美西律的反應(yīng)。對上述研究[24]中的患者,美西律不僅未能改善癥狀,還可能惡化臨床狀態(tài),導(dǎo)致院內(nèi)死亡。本研究中攜帶相同突變患者盡管使用了足量的美西律和普萘洛爾聯(lián)合治療,在隨訪期間仍發(fā)生了死亡,原因可能與之相同。

R1644H突變位于DⅣ-S4跨膜片段細胞內(nèi)表面。功能研究[26-27]表明,該突變會損害快鈉通道的失活,引起持續(xù)的非失活鈉電流。有趣的是,攜帶這種突變的LQT3患者表現(xiàn)為基底部寬大的倒置T波,這并不是典型LQT3的特點。這種差異背后的機制可能是等位基因累加效應(yīng)或遺傳修飾因子(尚未知)。此外,美西律似乎可以很好地平衡R1644H突變的內(nèi)向電流[28],正像在本研究患者中觀察到的美西律可以使患者的ECG完全正?；?圖3)。

delD1790突變位于C末端(圖1)。C末端突變與較低的心臟事件頻率相關(guān)[6]。在本研究的患者中也觀察到了類似的現(xiàn)象。

最近有研究[29]表明,部分嬰兒猝死綜合征是由LQTS引起的。發(fā)病年齡與致死性心律失常的風險有關(guān)。通過對胎兒心磁圖綜合數(shù)據(jù)的回顧,提示有一種LQT3引起的胎兒嚴重表型,死亡率很高[30]。Horigome等[31]基于新生兒樣本的研究表明,LQTS的3個主要亞型中表現(xiàn)為早發(fā)惡性LQTS的多為LQT2和LQT3患者,而最易發(fā)生致死性心律失常的年齡段為0～2日齡。另一項分析了33例LQT3患者的報告[32]也提示,那些在出生后第1年就發(fā)生心臟事件的人比無癥狀的人風險更高。本研究中有1例死亡,患者在嬰兒期即有致死性心律失常發(fā)生,提示對這些特別惡性的LQT3亞型應(yīng)實施積極的治療策略。

4 局限性

由于疾病的罕見性,本研究中先證者有6例,有關(guān)基因型-表型關(guān)系的結(jié)果需要在更大的家系以及更多的患者中去進一步確認。與其他類似的臨床遺傳學(xué)研究類似,筆者也未對突變進行功能驗證研究。盡管存在這些局限性,筆者的數(shù)據(jù)仍表明LQT3患者的特定基因突變與表型存在相關(guān)性。

5 結(jié)論

在大多數(shù)基因檢測陽性的LQT3患者中觀察到典型的LQT3型ECG ST-T波模式。美西律對預(yù)防大多數(shù)LQT3患者致死性心律失常都非常有效。V411M突變與竇性心動過速有關(guān),并且可能是熱點突變位點。攜帶P1332L突變的LQT3患者表現(xiàn)出類似LQT2型ECG模式,對美西律治療敏感。攜帶F1473S突變的患者在出生后第1年即發(fā)生心臟事件,2.5歲時發(fā)生猝死。在攜帶R1644H純合錯義突變的患者中,觀察到基底部寬大的倒置T波,美西律可使這種ECG正?；Ｎ挥贑末端的delD1790突變引起致死性心臟事件的風險較低。LQT3患者發(fā)生心臟事件的風險隨突變所處位置和首發(fā)癥狀出現(xiàn)的年齡而不同,對那些特別惡性的LQT3亞型在危險分層后應(yīng)實施積極的干預(yù)策略。

致謝感謝仇曉亮(現(xiàn)在美國耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院工作)在讀碩士研究生期間參與本研究的部分患者調(diào)查及基因篩查工作