心脏性猝死相关疾病基因检测与心电学

郑炜平 陈海峰 陈锋 李峰 肖建敏 林开阳

心脏性猝死相关疾病基因检测与心电学

郑炜平 陈海峰 陈锋 李峰 肖建敏 林开阳

基因检测是继细胞学检测、酶学检测、免疫学检测之后第四代实验室生物学检测技术。与前三代实验室检测技术不同，基因检测可以在疾病的临床症状未发生之前进行早期诊断，为临床疾病尤其是致死性疾病的预防和治疗提供了有利的条件，也是未来基因治疗的前提。遗传性心脏离子通道病和遗传性心肌病是青少年心脏性猝死(sudden cardiac death，SCD)的主要病因，基因检测对心脏性猝死相关疾病诊断、预防和治疗有重要的医疗价值，但在临床中也需要注意基因检测的前提和条件。现对心脏性猝死相关疾病基因检测的应用及其与心电学的联系做简要阐述。

心脏性猝死；心律失常；基因检测

基因检测是利用DNA测序、定量PCR、基因芯片等方法，通过受检者的血液、组织、体液等生物学检材对受检者细胞中的DNA分子进行检测，分析其中所含致病基因、疾病易感性基因的一种检测方法。基因检测是继细胞学检测、酶学检测、免疫学检测之后第四代实验室生物学检测技术[1]。与前三代实验室检测技术不同，基因检测可以在疾病的表型没有发生改变之前进行早期诊断，为临床疾病尤其是致死性疾病的一级预防和早期干预治疗提供了有利的条件。

心脏性猝死(sudden cardiac death，SCD)是指由心脏原因导致的、急性症状出现1 h以内发生的、以意识丧失为特征的死亡，其形式和时间都在意料之外。在美国，每年有30万～40万例SCD发生[2-3]，我国约为54.4万[4]，数量远远高于欧美等发达国家。不同的年龄分层SCD的病因差异明显，急性冠脉综合征(acute coronary syndrome，ACS)、心衰是中老年人SCD的主要病因，遗传性心脏离子通道病和遗传性心肌病是青少年SCD的主要病因。

几乎所有的心血管疾病都与基因有关系，但并非所有疾病都有必要进行基因检测，很多疾病发生与否还与蛋白调控、环境影响、生活习惯等多种因素有关。就目前医疗水平而言，对于多基因共决定表型或突变位点过多、受环境因素影响较大、致病基因与疾病关联不十分明确的心血管疾病，基因检测优势并不明显。比如对于ACS而言，肌钙蛋白、N末端B型利钠肽原(N-terminal pro-B-type natriuretic peptide，NT-proBNP)、C反应蛋白、同型半胱氨酸、内脂素等传统意义上的生物学检测和研究对其治疗和发病机制探讨可能更具有临床意义。而对于遗传性心脏离子通道病和遗传性心肌病，基因检测较传统意义的生物学检测更有优势，甚至部分疾病可以直接作为诊断指标或作为SCD危险分层依据。同时，SCD相关疾病基因学检测与心电学关系也越来越紧密，可能成为心电学研究领域新的热点。

1 SCD相关疾病基因检测的历史与现状

1909年，摩尔根(Morgan)在孟德尔遗传定律的基础上提出：分离、自由组合、连锁交换的遗传学三大定律标志着细胞遗传学时代的到来。1944年艾弗里(Avery)确认DNA为遗传物质、1953年沃森(Watson)和克里克(Crick)提出DNA双螺旋结构模型、1969年尼伦伯格(Nirenberg)解译出全部遗传密码，代表着遗传学从细胞水平迈向分子水平。1973年，波伊尔(boyer)和科恩(Cohen)通过DNA重组构建大肠杆菌杂交质粒，标志着基因工程时代的到来。1984年基因芯片技术的问世使基因检测在临床上应用成为可能。2003年人类基因组计划完成对人类3.5万个基因30亿个碱基对的测序。目前已有GenBank、EMBL、DDBJ等庞大的基因数据库供临床和科研使用。基因检测的主要方法有：Southern印记、DNA测序、定量PCR、变性高效液相色谱(DHPLC)、基因芯片等[5]。其中基因芯片检测具有高通量、操作方便、检测时间短、检测费用相对较低的特点，适合在临床开展。SCD相关疾病的基因研究始于20世纪80年代末，1990年Geisterfer等[6]发现第一个与肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy, HCM)相关的致病基因MYH7，1995年 Curran等[7]发现第一个与长QT综合征(long QT interval syndrome, LQTS)相关的致病基因KCNQ1，这两项研究均发表在《细胞》杂志上，此后遗传性心脏离子通道病和遗传性心肌病基因的研究与检测引起广泛的关注。我国临床工作者在这个领域也进行了广泛而深入的研究，目前已发现与LQTS相关的13个致病基因和350个突变位点，其中第13个致病基因KCNJ5由我国学者发现并报道，其突变位点为Gly387Arg[8]，我国近10年也陆续报道了其他12个基因的47个突变位点。Brugada综合征目前发现12个致病基因，其中以SCN5A基因突变为主，我国目前报道了SCN5A基因的10个突变位点[9]。短QT综合征(short QT interval syndrome ，SQTS)目前发现6个致病基因[10]，我国报道了KCNH2基因的T618I突变位点[11]。这些研究提高了临床对基因诊断重要性的认识，目前相关指南或共识已将LQTS、儿茶酚胺敏感性室性心动过速(catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia ,CPVT)、致心律失常性右室心肌病(arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy, ARVC)、HCM等疾病的基因检测结果列入诊断或危险分层的指标[9-10, 12-13]。2011年美国心律学会/欧洲心脏节律学会共同发表了《遗传性心脏离子通道病与心肌病基因检测专家共识》，我国也颁布了《遗传性心脏离子通道病与心肌病基因检测中国专家共识》。

2 SCD相关疾病基因检测的意义与建议

遗传性心脏离子通道病和遗传性心肌病是由编码心脏离子通道的基因位点突变引起，可通过常染色体显性或隐性遗传、伴性遗传、线粒体遗传等方式遗传，以常染色体显性遗传为主。离子通道异常最终会导致心肌组织电生理活动异常，引起心律失常导致SCD。基因检测在这类疾病中有重要的临床意义。基因检测可以协助疾病的诊断，对于部分疾病可以作为确诊指标；基因检测可以作为某些疾病的危险分层依据；基因检测可以指导相关疾病的治疗，包括生活方式指导、药物治疗、ICD植入治疗。在还未出现典型的临床症状之前可以早期诊断和预防是基因检测有别于传统生物检测的优势，同时基因修饰、基因封闭、基因沉默、基因置换这些未来可能进入临床的基因治疗方式也必须以基因诊断为前提。

基于目前的医疗条件，基因检测还有一定的限制。首先基因检测费用较贵，仅SCD相关疾病致病基因近百种，突变位点就有数千个，不可能全部进行检查。其次，很多遗传性心律失常疾病的基因和突变位点尚未明确，基因检测只能测定目前已经明确的致病基因，故阴性预测值不足；另外，由于技术原因，部分基因检查存在假阳性和假阴性。鉴于上述情况，欧美和我国指南均建议在临床表现、家族史、心电图/心脏超声等检查支持的情况下进行有针对性的基因检测，对于已经确诊患者的家族成员行相关基因检查[9, 14]，不推荐对无相关指征的患者进行基因检测。

3 SCD相关疾病基因检测

3.1 LQTS

LQTS表现为QT间期延长和ST-T异常，心律失常多为尖端扭转型室性心动过速，临床上可表现为晕厥、心脏停搏或猝死。LQTS为常染色体显性遗传，目前已确认的LQTS有15个亚型13种致病基因，其中KCNQ1(LQT1)、KCNH2(LQT2)及SCN5A(LQT3)最为常见[7, 15-16]，占所有基因确诊者的95%以上，因此LQTS的基因检测多限于LQT1～LQT3型。在LQTS的诊断方面，基因检测的价值主要在于进行基因分型，对QT间期临界患者提供确诊依据以及筛查出特定突变基因先证者的一级家属。同时，基因检测已与性别、首次发病年龄、静息QTc值、晕厥史等传统危险因素一并成为独立的危险预测因子[17]，LQT3较LQT1、LQT2有着更高的病死率。在生活方式干预的指导方面，不同基因型患者的激发因素不同[18]，如LQT1的特异性激发因素是游泳，LQT2是突发大声刺激，LQT3则多在安静和/或睡眠中发生心律失常。因此，LQT1应避免游泳，LQT2应避免突发的声音刺激。在药物治疗方面，不同基因型对药物反应不同，如β受体阻滞剂对LQT1最为有效，对LQT2为中效，而普萘洛尔联合美西律或氟卡尼或雷诺嗪是LQT3的首选。当然，治疗决策不能完全依赖于基因分型，应结合其他危险因素进行综合评估。

3.2 Brugada综合征

Brugada综合征好发于30～40岁男性，以V1～V3导联ST段抬高为特征性的心电图表现，常伴有不同程度的心脏传导阻滞，易于发生室性心律失常而导致SCD，是年轻人猝死的主要原因。目前发现的有12个致病基因与Brugada综合征有关，为常染色体显性遗传。经基因检测Brugada综合征患者有1/3存在基因异常，而基因阳性者中以SCN5A突变占多数(75%以上)，我国目前有10个SCN5A突变位点报道。因目前仅有1/3的Brugada综合征患者检出基因突变，更多的基因有待进一步发现，Brugada综合征的诊断以临床表现及心电图作为主要依据，基因检测不作为其诊断条件，也不作为危险分层及判断预后的依据[19]，但SCN5A突变者应预防或避免发热，及时使用解热药物降温，避免使用钠通道阻滞剂。患者家庭成员的基因检测对发现突变相关个体、进行随访和防治有意义。

3.3 早复极综合征

心电图上的早复极现象在普通人群中较为常见，发生率在1%～13%，部分患者出现室速、室颤、晕厥甚至猝死，称为早复极综合征(early repolarization syndrome,ERS)，恶性心律失常通常是该病的首发临床表现。目前认为ERS与遗传因素有关，但基因筛查中突变发生阳性率不到10%，目前发现的基因突变包括KCNJ8、CACNA1C、CACNB2b、CACNA2D1等[20-21]。基因筛查适用于心脏复苏成功者和ERS的高危直系家属，不推荐用于无症状者的家族成员。基因检测不构成ERS的诊断条件，但具有早复极心电图表现的、携带相关致病基因者属于高危人群，有进展为ERS的可能，应予以注意。

3.4 CPVT

CPVT患者对儿茶酚胺敏感，以运动或情感应激可诱发室性心律失常为典型特征，可表现为晕厥、心搏骤停及SCD，好发于年轻人。目前发现的与CPVT有关的致病基因有两个，分别为常染色体显性遗传及编码心脏兰尼碱受体2型的RYR2基因(CPVT1型)和常染色体隐性遗传及编码心肌贮钙蛋白的CASQ2基因(CPVT2型)[22-23]，仅65%诊断为CPVT的患者基因筛查阳性，因此推测可能存在其他致病基因。除了家族史及心电图表现，基因检测可作为CPVT独立的诊断条件，但目前尚无具体的危险分层标准，基因检测结果不影响治疗方案的实施。因猝死可能是CPVT的首发症状，对先证者的所有家庭成员早期进行相关基因检测具有重要意义，有助于在症状出现前早期诊断、合理的遗传咨询及早期开始接受β受体阻滞剂的治疗。

3.5 特发性SQTS

特发性SQTS的特征性表现为体表心电图上非常短的QT间期(男性QTc<360 ms，女性QTc<365 ms)，可伴有尖峰样T波，易发房颤和SCD。特发性SQTS呈常染色体显性遗传，目前已知的基因突变位点包括KCNH2(SQT1)、KCNQ1(SQT2)、KCNJ2(SQT3)等，可与Brugada综合征并存。特发性SQTS发病率很低，目前全球报道不足百例，其诊断标准也存在争议。Gollob等[24]制定的特发性SQTS诊断标准中基因检测亦作为诊断的条件之一，推荐家族成员及其他相关亲属应进行特定突变位点的检测。

3.6 HCM

HCM在各种心肌病中较为常见，患病率高达1/500[25]，表现为不明原因的心室不对称性肥厚、心肌细胞排列紊乱和纤维化。HCM表型变化很大，多数HCM患者无症状或症状轻微，可有呼吸困难、胸痛、心悸、头晕等，但亦可表现为晕厥甚至猝死。HCM发生SCD的风险较其他遗传性心律失常综合征低，但其发病率较高，因而HCM相关的SCD较为常见而重要。多数HCM为常染色体显性遗传，已知与HCM有关的基因至少有8个，为肌节蛋白基因[26]。编码β肌球蛋白重链的MYH7基因(占15%～20%)和编码心脏肌球蛋白结合蛋白C的MYBPC3基因(占20%～45%)为HCM最常见的两个致病基因。HCM的诊断以及危险分层主要是根据临床症状、家族史以及心脏超声所测的室间隔厚度、流出道是否梗阻等，而有研究报道，特定位点的基因突变者具有SCD的高危险性及不良预后[27]，因此，基因检测对于发现SCD高危患者并进行早期预防和治疗亦有一定的作用。因HCM可无临床症状或症状隐匿，用基因检测对家庭成员进行筛查是识别高危患者的有效手段，且基因检测可使约一半的成员摆脱疾病困扰，免于长期临床随访的经济负担。

3.7 扩张型心肌病

扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)以左心室扩大和收缩功能障碍为特征性表现，可发生心律失常、心力衰竭和猝死。DCM的发病可能与病毒感染、免疫调节异常、遗传因素等病因有关，不明原因的DCM称为特发性DCM。在特发性DCM中，高达48%为家族性发病[28]，其遗传模式包括X-连锁遗传、隐性遗传和线粒体遗传等，目前发现的致病基因有30余种，包括编码细胞骨架蛋白、肌丝蛋白、核外膜蛋白及离子通道蛋白的基因等，我国已发现的致病基因有CHRM2、SCN5A、Lamin A/C、Dystrophin、β-MHC、TIN等。基因检测对遗传性DCM诊断的意义主要有两个方面，一是有助于发现DCM的病因，识别具有心脏外表型的高危患者；二是对明确致病基因的先证者家属进行筛查，若不携带该致病基因者可以排除该病发生的可能，便可以正常生活。基因检测对其治疗的意义在于，LMNA突变所致DCM常合并进行性心脏传导疾病，而传导阻滞和室上性心律失常往往发生在致命性心律失常之前，因此建议此类患者应在发生致命性心律失常前置入ICD，而不是因先发生传导阻滞而装入起搏器。

3.8 ARVC

ARVC是一种进展性的遗传性心肌疾病，发病率为1/5 000，在年轻人及运动员猝死的病因中高达20%[29]。ARVC通常表现为常染色体显性遗传，致病基因为编码细胞与细胞间的连接蛋白，特别是桥粒蛋白的基因，包括plakophilin-2(PKP2)、desmoplakin(DSP)和desmoglein-2(DSG2)等。已知研究表明家族性ARVC表型复杂多变，对于临床不能明确诊断者，基因检测有助于临床诊断。ARVC的危险因素包括发病年龄、严重的右室病变、左室累及、晕厥和持续性室速等，基因检测与危险分层的意义尚不明确。

相对于心电学一百多年的发展历史而言，基因检测还是一个新兴的临床项目，但可以预见不远的将来基因检测将有宽阔的临床前景。基因学和心电学的研究领域并不孤立，经过近年深入的研究，LQTS基因分型和心电图表现特征之间的联系已得到广泛认可[30]，这些研究为基因学和心电学之间架起了一座桥梁，很可能成为今后心电学知识体系的一个重要分支，这也体现了心电学一百多年来不断包容并进、发展完善的特点。当然，这条路必将任重而道远。

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The relationship between genetic test of sudden cardiac death related diseases and electrocardiology

ZhengWei-ping,ChenHai-feng，ChenFeng,LiFeng,XiaoJian-min,LinKai-yang(Provincial Clinical Medical College of Fujian Medical University，Emergency Center of Fujian Province，Department of Electrocardiogram，Fujian Provincial Hospital，Fuzhou Fujian 350001，China)

Genetic testing is the fourth generation laboratory biological detection technology after cytologic testing, zymologic testing and immunological testing. Unlike the other three generations of biological testing in a laboratory, genetic testing can be used in early diagnosis of a disease before any of the clinical symptoms occur. This technology provides favorable conditions for the prevention and treatment of clinical diseases especially fatal diseases. Genetic testing is also a premise for gene therapy in the future. The main causes pathogens of youth SCD are heritable cardiac channelopathies and heritable cardiomyopathies. Genetic testing is of significantly medical value for diagnosis, prevention and treatment of SCD-related disease. However, more attention needs to be paid to the premises and conditions of genetic testing.This paper provides brief introduction to the development and application of genetic testing on SCD-related diseases.

sudden cardiac death; cardiac arrhythmia; genetic testing

国家自然科学基金资助项目(81470021)；国家临床重点专科建设项目(急诊医学2012)

350001 福建 福州，福建医科大学省立临床医学院，福建省急救中心，福建省立医院心电图室

郑炜平，副主任医师，主要从事心血管内科及无创电生理检查。

陈海峰,E-mail：drchf@medmail.com.cn

R540.4

A

2095-9354(2015)06-0398-05

10.13308/j.issn.2095-9354.2015.06.003

2015-10-28) (本文编辑：郭欣)