部分心房颤动呈现明显的家族聚集倾向,心房颤动患者的后代发生心房颤动的危险性大幅度地增加,高达39%的心房颤动患者具有阳性家族史。可见,遗传缺陷是心房颤动的潜在重要的易患因素之一。遗憾的是,长期以来遗传因素在心房颤动病因学中的地位始终被明显地忽视。令人欣喜的是,心房颤动分子遗传学研究成果已经成为心房颤动病因学研究领域中绚丽而迷人的风景线。
部分心房颤动呈现明显的家族聚集倾向,心房颤动患者的后代发生心房颤动的危险性大幅度地增加,高达39%的心房颤动患者具有阳性家族史。可见,遗传缺陷是心房颤动的潜在重要的易患因素之一。遗憾的是,长期以来遗传因素在心房颤动病因学中的地位始终被明显地忽视。令人欣喜的是,心房颤动分子遗传学研究成果已经成为心房颤动病因学研究领域中绚丽而迷人的风景线。
随着心房颤动遗传缺陷的识别和深在探索,特定人群中心房颤动的基因诊断乃至基于基因缺陷的个体化治疗已经不再遥远。已经发现的10个人类长QT综合征(LQTS)致病基因覆盖了大部分先天性LQTS的基础病因,这是分子遗传学给人类健康带来的无尽福祉。相信越来越多的心房颤动致病基因的发现,必将惠及世世代代特发性乃至更大范围的心房颤动人群。
1、心房颤动的易感基因座
1)易感基因座10q22-q24
1997年,Brugada等利用微卫星标记对西班牙3个心房颤动家系进行了全基因组扫描、基因分型、连锁分析和单倍型分析,把心房颤动易感基因定位在10号染色体10q22-q24区域,相当D10S1694与D10S1786两个遗传标记之间的11.3cM范围内,从而在世界上率先定位了第一个心房颤动易感基因座,揭示了家族性心房颤动可能是一种单基因病。
2)易感基因座6q14-q16
2003年,Ellinor等对美国的一个心房颤动家系进行了遗传分析。最后Ellinor及其同事将该心房颤动易感基因座定位在第6号染色体6q14-q16区域,相当D6S286-D6S1021间的25cM范围内。
3)易感基因座5p13
2004年,Oberti等发现了一个呈常染色体隐性遗传的心房颤动大家系,该家系的临床特点是不仅房颤发病早,有的在胎儿期即发生心房颤动,他们通过连锁分析将该家系的心房颤动易感基因定位在第5号染色体5p13区域,相当D5S1506-D5S1490间的7.76cM范围内。
4)易感基因座10p11-q21
2007年,中国同济大学课题组等通过微卫星全基因组扫描、遗传连锁分析和单倍体分析,发现了另外一个心房颤动易感基因座—第10号染色体10p11-q21区域,相当D10S578-D10S1652间的16.4cM范围内。
2、心房颤动的致病基因
1)致病基因KCNQ1
2003年,中国同济大学课题组等通过定位、克隆和功能反证,识别出第一个人类心房颤动的致病基因—KCNQ1,并发现了心房颤动的两个细胞电生理学机制(缓慢激活延迟整流钾离子通道KCNQ1-KCNE1或者背景钾离子通道KCNQ1-KCNE2功能获得性改变)。
2005年,Hong等对一新生心房颤动女婴进行了研究,发现KCNQ1基因V141M突变是导致其发生心房颤动的原因。
2007年,Otway等证明KCNQ1 R14C突变可以与环境因素相互作用,共同导致了心房颤动的发生。
2)致病基因KCNE2
2004年,中国同济大学课题组等证明KCNE2R27C突变可以启动或者维持心房颤动。
3)致病基因KCNJ2
2005年,中国同济大学课题组等证明KCNJ2V93I功能获得性突变是心房颤动的遗传基础之一。
4)致病基因KCNH2
2005年,Hong等对一心房颤动家系进行研究发现,位于第7号染色体7q35-q36上的KCNH2基因第1764位胞嘧啶核甘酸变为鸟嘌呤核甘酸(C1764G),相应的其所编码的钾离子通道亚基的第588位天冬酰胺被赖氨酸所替代(N588K)。N588K突变可同时引起心房颤动和短QT综合症,普罗帕酮可预防该家系心房颤动的发生。
5)致病基因KCNA5
2006年,Olson等在一例儿童时期即反复发生心悸、35岁确诊为孤立性心房颤动的先证者中发现了KCNA5基因E375X杂合突变,即第375位的谷氨酸被提前出现的终止密码子所取代,形成截短的Kv1.5通道蛋白:Kv1.5蛋白的S4-S6电压感受器、孔区和C端缺失,仅有N端和S1-S3跨膜区。抗心律失常药物治疗无效。细胞电生理研究证实E375X突变使KCNA5基因功能丧失,不能形成超速复极延迟整流钾通道电流IKur,而且对正常的Kv1.5通道的功能具有显著的抑制作用。进一步研究发现,突变导致Kv1.5通道功能受损,使得心房心肌细胞动作电位时程延长和早期后除极,增加心房对应激诱发的触发活动的易损性。Kv1.5通道功能受损与心房颤动易感性间的病理联系,也在小鼠模型这一模式生物水平得到了进一步证实。
6)致病基因Connexin40
2006年,Gollob等对15例特发性心房颤动患者的Connexin40基因进行了测序分析,发现4例患者有致病性突变,其中3例的突变仅见于心房心肌细胞(体细胞突变),1例的突变还见于外周血白细胞(源于生殖细胞)。进一步的功能分析显示,这些突变或通过影响所表达产物的定向运输,或通过影响缝隙连接通道的组装,或通过直接抑制缝隙连接通道的功能而导致心房颤动。由此可见,心房肌局部体细胞Connexin40基因突变在孤立性心房颤动的发生上可能具有更加普遍的意义。
7)其它致病基因
Ankyrin-B基因E1425G突变不仅导致心房颤动,而且还引起第4型长QT综合征。另外,钠离子通道基因SCN5A突变等也可导致心房颤动。