肥厚型心肌病的病因及研究进展

首都医科大学附属北京安贞医院心脏外科 来永强 宋邦荣

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一种最常见的遗传性心脏病，属染色体显性遗传。临床表现为心肌肥厚，尤其是室间隔的非对称性肥厚、心律失常、运动耐量受损及猝死，是一种原发于心肌的疾病。分子遗传学研究发现，编码肌小节结构蛋白的基因突变是肥厚型心肌病的根本病因，数个基因中的一个发生突变即可致病。

HCM有显著的家族聚集性，家族性发病者占全部病例的50%。目前已证实13个基因400多个位点的突变与HCM的发病有关，其中有11种是编码肌小节结构蛋白的基因。与基因突变有关的肥厚型心肌病在分子水平上是一种“肌小节疾病”，编码肌小节蛋白的基因突变是肥厚型心肌病形成的分子基础。

目前纵观国内外相关文献，对已经发现的HCM相关致病基因列举如下：

1．心脏肌钙蛋白I基因(TNNI3)：TNNI3的基因突变被认为是较少见的HCM病因，近年来报道了数个该基因突变，主要表现为心尖部肥厚。基于这种形态学改变，心尖部肥厚型心肌病患者，TNNI3的基因突变有可能为主要的遗传学病因，而且某些突变在一些同时患有HCM和预激综合症（WPW）的患者中出现。

2．心脏肌钙蛋白T基因(TNNT2):各种TNNT2基因缺陷(错义突变、剪接信号突变、小片段缺失)导致的HCM约占所有HCM的15%。定位于染色体1q32，约17kb，由17个外显子组成，目前已经发现了TNNT2的30种不同的突变。cTnT包括几个功能结构域，1个N末端的磷酸化区，1个位于9～12外显子之间的原肌球蛋白结合域。

3.β-肌球蛋白重链基因(MYH7)：编码β肌球蛋白重链(β-MyHC)位于染色体14q11.2-q13含有40个外显子，其中38个参与表达编码1935个氨基酸残基的蛋白质。其中MYH7基因是肥厚型心肌病的最主要的致病基因。该基因定位于14号染色体长臂1区1带和2带之间，其编码的肌球蛋白分为球状头部区S₁、头杆结合S₂和杆状尾部区，头部区包含ATP酶活性位点和与肌动蛋白结合位点以及与必须链(ELC，essentiallightchain)结合的界面，是肌球蛋白的重要功能区域。MYH7突变引起的HCM临床特征通常表现为：发病早、心肌肥厚程度重、外显率高以及猝死率高等恶性表型。MYH7突变占所有HCM病例35%～50%。

4．肌球蛋白结合蛋白C基因(MYBPC3):MYBPC参与肌节蛋白的结构和功能，研究显示其突变可致HCM。编码肌球蛋白结合蛋白C(MyBP-C)位于染色体11P11.2，含有35个外显子，表达1173个氨基酸残基的蛋白质。MYBPC3突变在HCM中所占比例为20%～25%。心肌肌球蛋白结合蛋白属细胞内球蛋白超家族，与肌球蛋白结合位点位于C8～C10结构域。结合了MyBP-C的肌凝蛋白和肌联蛋白，有更加稳定的肌小节结构。心肌肌球蛋白结合蛋白在C1、C2结构域之间有1个特有的N末端模序，作为cAMP依赖的蛋白激酶以及钙调蛋白依赖的蛋白激酶的作用位点。磷酸化心肌特定的模序调节心肌收缩力，故MyBP-C不仅参与心肌结构的维持，还参与细胞内信息传递，影响肌丝的舒缩运动。

目前研究较多的为以上4种蛋白质，但也有文献指出A-原肌球蛋白基(TPM1)，

肌球蛋白轻链1基因(MYL3)，肌球蛋白轻链2基因(MYL2)，A-心肌肌动蛋白基因(ACTC)，巨丝蛋白基因(TTN)，心脏肌钙蛋白C基因(TNNC1)的突变也会造成肥厚型心肌病的发生。

目前的研究不仅仅局限于肌小节基因的研究，也有许多对编码非肌小节蛋白基因突变的研究：

（1） 肌肉LIM蛋白基因(CRP3)：编码肌肉LIM蛋白(MLP)突变可致MLP结合到肌动蛋白功能下降。最新研究表明，CRP3是HCM的一个新的致病基因。其致病机制可能为MLP与其配体-肌动蛋白相关锚定蛋白(N-RAP)和肌动蛋白形成三重复合体的功能下降，从而使N-RAP表达增高致心肌肥厚。

（2） 钾离子电压门控通道(KCNQ4)：基因定位于染色体1p34，其1个缺失突变可导致HCM及先天性耳聋。1.2.3腺苷单磷酸激活的蛋白激酶C-2调节亚单位(PRK2AG2)基因定位于7q22-23该基因的1个点突变，是引起HCM和家族性沃-帕-怀综合症(Wolff-Parkinson White syndrome)的病因。

（3） 线粒体基因：编码异亮氨酸及甘氨酸tRNA的线粒体基因也与HCM有关。

除了上述的几种基因外，细胞信号通路也逐渐成为人们研究的热点。

随着细胞分裂周期的研究在肿瘤细胞及果蝇上的研究越来越透彻。一些在动物模型上面的研究揭示了许多与心肌肥厚有关的重要介质，如mitogen-activated protein kinase(MAPK)，而对于信号通路来说，如calcineurin nuclear factor of activated T cells(NFAT) and insulin-like growth factor-I(IGF-I)-phosphatidylinositol 3-kinase(PI3K)–AKT/protein kinase B(PKB)–mammalian target of rapamycin(mTOR)，这些通路通过cyclin-dependent kinase-7(CDK7)和CDK9来调控转录，并且通过激酶调控的II型组蛋白去乙酰化酶在动物模型身上也影响心肌的肥厚。因此，从细胞信号通路上去研究和分析肥厚性心肌病的发病机制也是一种新的途径。

目前研究出的信号通路有很多，其中研究比较透彻的有如下几种：

1)MAPK信号传导途径。

MAPK信号通路包括一系列逐次激活的激酶并最终导致p38，c-Jun N-末端激酶(JNK)及ERKs的二元磷酸化并激活。MAPK信号通路的逐渐激活首先是通过心肌细胞的G-protein-coupled receptors（GPCRs）开始的，之后是酪氨酸激酶受体，丝氨酸/苏氨酸激酶受体，cardiotrophin-1及如牵拉等外界压力。它们激活p38、JNKs和ERKs每个细胞内多磷酸化位点，它包括大量的可以导致心肌细胞基因表达的再编码。

2）MST信号通路

MST信号通路在低等到高等动物中都非常保守，主要成员包括MST1/2、WW45、LATS1/2和Mob1，该通路最初在果蝇中被发现，其同源蛋白在果蝇中分别是Hippo、Sav、Wts和Mats。研究发现在果蝇中Hippo信号通路参与调控器官大小和发育，MST1在哺乳动物的发育过程中具有与Hippo相同的功能。

YAP蛋白是MST通路的主要靶点。YAP基因首先是在果蝇实验中引起人们的注意，果蝇中的YAP基因，又称为Yorkie(Yki)，其编码的蛋白是一个转录因子，可以在转录水平调节参与细胞增殖与细胞周期调控的基因的转录从而促进细胞分裂和细胞生存。Hippo通路中任何一个蛋白发生变异或者Yki基因的过量表达将会引起果蝇眼睛或者翅膀细胞的过量生长。

哺乳动物的YAP基因作为MST通路的下游效应分子，可以被Lats磷酸化，从而从细胞核迁移到细胞质中，失去活性。在哺乳动物的心脏组织中，主要存在的是YAP2。所以在一定程度上，Lats2对心肌细胞产生的影响可能是由于YAP2产生的直接表型。

3）PI3K/Akt信号通路。

多项研究证实PI3K/Akt在心肌肥厚过程中起重要作用。以往的研究表明Akt-mTOR-S6K通路在调控果蝇和小鼠器官生长和体积大小中起重要作用，转基因和基因敲除的小鼠的研究也表明这条通路能够调节心脏大小和心脏功能。

这些明确的通路通过在细胞膜与神经内分泌信号的整合并且向细胞内的靶蛋白继续传递信号，其影响包括转录，蛋白合成及蛋白的稳定。对这些信号通路的研究，有助于我们从新的药理学活着基因治疗学方面去治疗肥厚性心肌病。