致心律失常性右室心肌病研究进展

2019-02-09房清丽李自青闫玉清邢雁霞张年萍韩飞宇

山西大同大学学报(自然科学版) 2019年5期

房清丽，李自青,2，闫玉清，高晔，邢雁霞,2，张年萍,3*，韩飞宇

（1.山西大同大学医学院，山西大同037009；2.山西大同大学呼吸病与职业病研究所，山西大同037009；3.山西大同大学中西医结合心血管病研究所，山西大同037009；4.山西威奇达光明制药有限公司，山西大同037301）

致心律失常性右心室心肌病/发育不良（Arrhythmogenic Right Ventricular cardiomyopathy/dysplasia，ARVC/D)是一种原发性心肌病，主要损伤右心室，特征为右心室心肌部分或全部被纤维或脂肪组织所替代，末期累及左心室。临床常表现为右心室扩大、心律失常和猝死，尤其是青壮年和运动员猝死率更高，而且常表现为隐匿型。ARVC 在人群中的发病率为1∶1 000 ～ 1∶5 000[1]，80%的ARVC 患者年龄在40岁以下，男女比约为3∶1，年轻人的突发性死亡率可达10%～30%[2]。ARVC具有家族史和遗传倾向，属于常染色体显性遗传，极少数为隐性遗传。

目前对ARVC的诊断还不够成熟，对其致病机制的了解尚未完全清楚。目前，随着对ARVC致病基因突变的不断检出，人们发现桥粒基因和非桥粒基因的突变都能引起ARVC患者心脏结构和心脏电传导的改变，而这些改变破坏了心肌细胞之间的通信、兴奋的激发和心脏泵的功能，从而引发室性心律失常[3]。本文就ARVC 的诊断、致病基因突变及分子机制进行综述，以期为通过基因突变检测实现对ARVC 高危人群进行早期干预，避免突发性猝死，提供一定的参考。

1 ARVC的诊断

ARVC 发病较为隐匿，无特异性的临床症状，早期诊断困难，但如果常规心电图或动态心电图出现左束支阻滞图形的室性心动过速可疑为ARVC。目前，临床上确诊ARVC 可通过临床症状及体征、辅助检查（心电图、24 h动态心电图、运动实验、二维超声、磁共振等无创性检查）、患者家族史等，必要时可行血管造影、心肌活检等有创性检查。心电图是ARVC诊断中重要的辅助检查。患者发病初期的心电图可表现为正常，随着疾病的进展，右室除极、复极均出现异常，发生右心室源性的室性心律失常，通常室速发作后，心电图出现异常逐渐明显。1977年Fontaine在ARVC患者心电图上发现在QRS波群末尾或ST段起始处有一个小棘波,为低振幅、持续几十毫秒的不规则小波，后来此波命名为Epsilon 波[4]。Epsilon 波在 V1、V2导联最清楚且持续时间长。有时，V1～V4导联也可见此波，是一个特异性较强的、有重要的病因学诊断价值的心电图指标。但是，Epsilon波在常规心电图的检出率相对较低，仅为30%左右[5]。Peters 等分析256 例患者的心电图，发现右侧胸导联的平均间期明显延长，可能是由于右心室的心肌组织部分被脂肪组织浸润,导致脂肪组织包绕的心肌细胞除极出现延迟，其可作为波诊断ARVC的辅助指标[6]。另外，有文献报道，患者在胸导联V1～V3有倒置T波[7]。其他导联出现倒置T 波提示有左室受累[8]。也有研究表明右室导联的T 波倒置有很大变异性，其诊断价值不高[9]。Nasir等报道在右胸导联出现S波增宽（＞55 ms）也是ARVC患者的一个特异性的表现[10]。

1994年欧洲心脏病协会制定了ARVC的诊断标准，基于主要和次要标准，包括：结构上、组织学上、心电图的改变以及遗传因素，其中对遗传因素的检测标准主要依靠尸检或外科手术确定为家族性疾病[11]。但是这个诊断标准对早期诊断ARVC缺乏敏感性，2002年Hamid MS 等对该诊断标准进行了修正，修订后更突出了心电图、心脏二维超声在ARVC诊断中的核心地位，建议对ARVC患者的一级亲属进行早期筛查[12]。2010年进一步修正了1994年的标准，在修正中提到了基因突变和ARVC的关系，但由于没有足够的数据支持，在新的修正版中并没有把基因突变检测作为诊断标准列入新标准中[13]。但基因突变的检测在ARVC诊断中越来越受到重视。

2 桥粒基因的突变

桥粒是心肌细胞的一种连接方式，心肌细胞连接处称为闰盘（intercalated disk），其细胞膜特化，凹凸相连，形状呈阶梯状。闰盘由桥粒（desmosome），粘合连接（adherens junction）和缝隙连接（gap junction）3种连接方式组成。桥粒由桥粒芯蛋白和桥粒斑蛋白构成，桥粒芯蛋白包括桥粒芯胶蛋白-2(desmoglein-2,DSG2)、桥粒芯糖蛋白-2(desmocollin-2, DSC2)，桥粒斑蛋白包括斑珠蛋白( plakoglobin)、亲斑蛋白-2(plakophilin-2)及桥粒斑蛋白(desmoplakin)。桥粒芯蛋白通过桥粒斑蛋白与细胞内的结蛋白（desmin）中间丝相连维持细胞连接，使心脏在收缩过程中能够承受机械压力。研究表明，桥粒功能的异常能够引起心肌闰盘结构和功能的改变，也影响了心脏的电传导能力，导致了致命性的心律失常[14]。目前认为，桥粒基因的突变是导致ARVC发病的主要原因。

2.1 PKP2

PKP2 亲斑蛋白-2，主要作用在于维持不同黏附蛋白之间的联系，是桥粒基因中突变率最高的，在ARVC 患者中PKP2 的突变率约为10%～78%，占桥粒基因总突变的70%左右[15]。ARVC 最常见的疾病亚型ARVC9多带有PKP2突变，其中最普遍的突变是插入缺失，其次为无义突变，错义突变和剪接位点变异。WU等人以中国南部地区（广东总医院）的ARVC 患者为研究对象，检测PKP2 的突变，发现4个外显子发生了突变[16]。Zhou等对南京地区汉族人群的5个桥粒基因的突变进行检测，发现桥粒基因的突变率分别是PKP2（25%）、DSP（14%）、DSG2（11%）、JUP（6%）、DSC2（3%），这为深入广泛的研究中国人ARVC的基因突变提供了参考[17]。

2.2 JUP

JUP 编码的斑珠蛋白( plakoglobin，PG)是细胞粘附连接的主要蛋白成分，也是细胞中间连接结构。JUP 是第一个被发现的ARVC 致病基因，比较罕见[18]。研究发现JUP 突变与疾病亚型ARVC12 发病有关[19]，其中50%为错义突变，其余为插入缺失、剪接位点突变。此外，JUP 的突变还能够引发ARVC的隐性遗传形式Naxos综合征，以心脏-皮肤病变为特征，在法裔加拿大人后代中的一个Naxos综合征患者中发现了JUP的纯合子突变，但对它杂合子突变还需要进一步研究探讨[20]。

2.3 DSP

DSP 编码桥粒斑蛋白(desmoplakin)，存在两种亚型DSP1 和DSP2。其中DSP1 是表达于心肌的蛋白，其对维持心肌组织的完整性至关重要，该蛋白的功能异常会出现心肌细胞死亡、脂代谢异常、必脏发育缺陷[21]。DSP 的隐性突变会导致心脏-皮肤综合征即Carvajal 综合征，主要是使左心室受累的，另外，有研究发现DSP 的突变与ARVC 的女性患者发病密切相关[22]。

2.4 DSG2和DSC2

DSG2 和DSC2 编码桥粒芯胶蛋白(desmoglein-2,-2 DSG2)、桥粒芯糖蛋白-2(desmocollin-2,DSC2)，属于桥粒钙粘素蛋白家族，共同构成桥粒的跨膜结构，维持细胞间的完整性。DSG2 是唯一在心肌表达的亚型。它们的突变均可导致ARVC，Syrris 等研究发现DSG2 基因突变外显率高，导致ARVC 严重程度出现不同，常导致左心室受累，典型心电图改变少见[23]。DSG2与PKP2比较而言更高频率的会累及左心室损伤[24]。

3 非桥粒基因的突变

3.1 RYR2

RYR2 编码心肌离子通道膜受体-2（ryanodine receptor-2），是心肌细胞肌浆网上主要的钙释放通道，参与心肌的兴奋收缩耦联过程，它的突变与ARVC2 亚型密切相关，主要导致青少年突发性心脏死亡、多形性室性心动过速[25]。

3.2 TGFβ3

TGFβ3 编码转化生长因子 β-3（transforming growth factorβ-3）, 是转录生长因子家族的成员，具有刺激组织纤维化、调节细胞粘着作用。TGFβ3 的突变与ARVC1 亚型相关，TGFβ3 表达增高可引起心肌细胞纤维化[26]。在2005年首次报道与ARVC有关[27]，但该基因突变的发生率比较低。

3.3 TMEM43

TMEM43 基因编码跨膜蛋白43。目前对TMEM43的功能了解还很少，初步推测该基因在脂代谢方面发挥重要功能。脂代谢途径的异常可能是造成ARVC 发病过程中纤维脂肪替代的原因之一[28]。研究发现，TMEM43 的基因突变能够引发ARVC5亚型[29]。闫玉清等以小鼠心肌细胞HL-1为模型，研究了TMEM43的突变与ARVC5的关系，发现TMEM43 p.S358L 突变使粘连蛋白（Zonula occludens，ZO-1）和桥粒蛋白（Plakoglobin，JUP）表达水平降低，可能影响了心肌细胞的连接，使心肌细胞电传导不均匀，传导速度减慢[30]。

3.4 DES

DES编码结蛋白，是成熟的骨骼肌和心肌细胞中的中间丝蛋白，连接细胞中的收缩结构和闰盘，连接细胞核及胞浆中其他结构。2009年首次报道DES突变与ARVC发病相关[31]，DES突变率比较低，但是发现它的突变会影响心肌层的闰盘结构[32]。

3.5 TTN

TTN基因编码肌联蛋白，是心肌中最大的一个蛋白质。它的突变引发的ARVC 临床症状比较明显，常累及左心室、继而引起双室改变[33]。

其他几个在ARVC 患者中新发现的突变基因PLN编码受磷蛋白phospholamban，）、LMNA编码核纤层蛋白（laminA/C，）、SCN5A 编码心肌钠通道蛋白（cardiac sodium channel）、CTNNA3编码α-T连环蛋白（α-T-catenin）与ARVC 表型的关联性目前还不清楚[34]。

4 ARVC致病的机制

4.1 桥粒基因突变

桥粒基因突变会干扰桥粒蛋白与心肌细胞核、缝隙连接蛋白及离子通道间的信号通路，桥粒蛋白功能异常使心肌细胞连接受损，导致心肌细胞分离和死亡，从而引发ARVC 的临床表现。研究发现，Naxos 病人的心肌组织中PG 在细胞连接处的定位减少，缝隙连接蛋白CX43 的表达降低[35]。carvajal综合征中，DSP 和PG 在闰盘中的表达降低，同时CX43的表达也显著减少[36]。在携带PKP2突变的典型的ARVC病例中，闰盘蛋白也有相似的表达量的改变[37]。由此推测PG 从细胞连接处到细胞核的再分布可能是ARVC疾病的最后共同通路，机械偶联的损伤通过缝隙连接的重塑导致电偶联的异常，缝隙连接蛋白的表达减少或重塑能引起心肌细胞电传导减慢，因此出现心电不稳定的特点，从而导致心肌肌细胞损伤，这些说明缝隙连接减少或重塑早于心肌纤维脂肪替代发生，解释ARVC发病过程中心律失常首先出现的原因。

4.2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin 信号通路被认为调控了纤维脂肪组织生成及心肌细胞调亡[38]。Lombardi等在过表达野生型PG 及截短型PG 的小鼠模型中发现PG 的核转位促进了脂肪组织的生成，而这种刺激作用正是由于Wnt信号通路的抑制及促脂肪生成基因的表达引起的[39]。这些数据均说明Wnt/β-catenin 通路在ARVC 发病过程中的重要作用。Chen 等利用ARVC 患者心肌样本、小鼠模型以及PKP2 敲低的HL-1心肌细胞进行试验，发现Hippo/YAP 信号通路激活与ARVC中心细胞间黏附受损有关[40]。由于编码闰盘蛋白的基因突变导致闰盘结构的损坏影响了蛋白激酶 C-α（protein kinase C-α isoform，PKC-α）的定位，进而引起Hippo通路上游因子神经纤维瘤蛋白-2（neurofibromin-2，NF-2）的激活，因此下游的Hippo 激酶被磷酸化，使效应分子Yes 相关蛋白(Yes Associated Protein,YAP)磷酸化失活，经过一系列级联反应，最终抑制Wnt/β-catenin 通路，使ARVC 心肌组织中的脂肪组织生成增多。因此，Hippo/YAP 信号通路在ARVC 中的致病机制可能是通过在心肌组织中激活后引起脂肪组织生成增多，从而产生了典型的ARVC病理改变。