6.lamin A/C基因突变与传导系统病变

lamin A/C基因（LMNA）位于1号染色体q21.1-21.3，基因组序列全长56.7kb，包含12个外显子。转录过程中，在第10号外显子发生选择性剪接，产生2种不同的mRNA，分别编码lamin A和lamin C蛋白。这两种蛋白在骨骼肌、心肌等许多组织的核膜上广泛表达，是组成细胞核纤层的重要成分，在维持核膜正常形态、调节核孔复合体的空间定位、提供染色质的锚固位点中发挥重要作用。LMNA突变可引起10多种遗传性疾病，统称为核纤层蛋白病，临床可分为4组，即横纹肌疾病、脂营养不良综合征、外周神经病变和早老症。这些疾病的临床表现有明显不同，也有部分交叉。LMNA突变引起的心脏表型包括扩张型心肌病、心脏传导病变、心房颤动和室性心律失常。LMNA突变相关的心脏传导病变大多伴随家族性扩张型心肌病，也可为单纯性家族性心脏传导病变，或是其他系统核纤层蛋白病合并的心脏表现，包括肢带肌营养不良1B、埃-德肌营养不良和家族部分性脂营养不良等。近20年来针对LMNA突变与心脏传导病变有很多研究报道，下文将对这些研究进展作简要概述。

一　LMNA突变与有器质性心脏病的心脏传导病变

对LMNA突变所致扩张型心肌病合并心脏传导病变的认识，始于1986年俄亥俄州立大学报道的一个大型常染色体显性遗传性心脏传导病变和心肌病家系。该家系6代人长达20年自然病史显示，心脏传导病变为最早表现的心脏病变特征，且随年龄进展。患者在20～30岁时开始出现无明显临床症状的窦性心动过缓和房性早搏，到30～40岁时出现一度房室传导阻滞，40～50岁时传导阻滞进展为高度，开始出现早期心衰症状，最后发展为终末期心衰。

1994年，Kass等对该家系进行全基因组连锁分析，推测致病基因很可能位于1号染色体上。1999年，Fatkin等对11个常染色体显性遗传性扩张型心肌病合并心脏传导病变家系进行LMNA外显子测序，筛查出LMNA上的5种致病性错义突变，其中4种突变（Arg60Gly、Leu85Arg、Asn195Lys、Glu203Gly）位于lamin A/C蛋白的α-螺旋杆状区域，另一种突变（Arg571Ser）位于lamin C的羧基末端。在检测出这些致病突变的家系中，无一例患有骨骼肌病变，很多患者在40岁前发现心电图上心率或心律异常，之后的数年内心脏传导病变进行性加重，87%的患者出现窦房结功能障碍或房室传导阻滞，54%的患者因高度房室传导阻滞或心动过缓或心房颤动伴缓慢心室率而植入起搏器。该研究首次证实，LMNA杆状区域的错义突变可导致家族性心脏传导病变合并扩张型心肌病。此后，在多个不同人种的扩张型心肌病合并心脏传导病变家系中开展了一系列LMNA致病突变筛查，相继报道了不同类型的LMNA突变。

2000年从一个法国家系中筛查到一种无义突变（Gln6Stop），该突变引起密码子第6位点上的谷氨酰胺改变，导致一条多肽链上大部分氨基酸被分解。该家系中患者平均在33岁开始出现伴有明显症状的房室传导阻滞或窦房结功能障碍，其中大部分患者需永久性起搏治疗。接着，Jakobs等发现了lamin A/C蛋白杆状域的2个新突变位点，G607A和C673T。前一种突变携带者在40～50岁时出现进行性心脏传导病变，后一种突变携带者心脏传导病变发病更早（30～40岁），且常合并室性心律失常和心源性猝死。2002年Arbustini等报道了5种致病突变，即K97E、E111X、R190W、E317K以及在cDNA第1713位点上插入4个碱基对，它们均可造成lamin A和lamin C蛋白共有的氨基酸发生改变。在该研究纳入的家族性和散发性扩张型心肌病合并房室传导阻滞患者中，突变检出率高达33%，突变携带者全部为家系成员，其中一半患有不同程度的房室传导阻滞，发病早于扩张型心肌病。研究者对2例患有三度房室传导阻滞伴严重心衰的突变携带者（K97E、E111X）进行了组织病理检查，发现房室结区纤维化、脂肪浸润，心肌细胞发生退行性改变。不久，MacLeod等在一位45岁白人女性患者的LMNA第5号外显子上检测到第908-909位点CT碱基缺失，这种框移突变被认为可造成laminA/C蛋白截短。该患者有严重窦性心动过缓、一度房室传导阻滞及左室扩大，她是先前报道过的一个大型家系的成员。2004年从芬兰扩张型心肌病家系中筛查到Ser143Pro突变，30岁以上携带该突变的家系成员中80%患有不同程度的房室传导阻滞。2005年日本一个家系研究提出了一种新突变，即LMNA第3号内含子与4号外显子连接部位的上游10个碱基处的腺嘌呤被鸟嘌呤取代（IVS3-10A＞G），此杂合性突变可导致剪接异常，在该家系中有2/3的患者因高度房室传导阻滞植入起搏器，组织学分析示房室结明显萎缩伴纤维脂肪浸润，起搏细胞数量明显减少。2009年Pan等对从一个汉族家系中检测到的K117fs突变进行了报道。此突变位于LMNA 的1号外显子末端，是因第348-349位核苷酸杂合性插入一个鸟嘌呤所致的框移突变，引起α-螺旋杆域的高度保守区内9个氨基酸序列改变及其后提前出现终止密码子，引起lamin A/ C蛋白截短。家系成员患一度房室传导阻滞的平均年龄为46岁，平均8年后房室传导阻滞进展为三度。该研究还发现，患者外周血淋巴细胞内的lamin A/C蛋白和mRNA表达水平较对照均明显降低，核膜染色几乎检测不到。2013年一项研究对16个LMNA突变所致扩张型心肌病家系中心脏传导病变与扩张型心肌病发生时间的关系进行了探讨。研究结果显示，LMNA突变携带者中79%有心电图异常，首发平均年龄为41岁，比心功能障碍的发生平均提早了7年。

二　LMNA突变与无器质性心脏病的心脏传导病变

遗传性心脏传导病变十分罕见，其与LMNA突变方面的研究报道不多。2011年，Marsman等报道了一个家族性进展性心脏传导病变德国家系研究。该家系包含4代成员，其中有10名成员患心律失常，包括不同程度的房室传导阻滞、窦性心动过缓、房性心律失常甚至猝死，经心脏超声检查每个成员均左室功能正常，个别成员的左室轻度增大，但未达到扩张型心肌病的诊断标准。研究人员通过全基因组关联分析确定疾病基因在染色体1p12-q21。对该区域进行基因突变筛查，发现在LMNA基因第3～12号外显子上发生了基因片段缺失，在10号内含子上2个断裂点的上游和下游各有一段长3.8bp和7.8bp的片段缺失，2个断裂点之间的一段长24bp区域发生倒位突变，从而引起基因重排。

2013年中国台湾研究人员对一个遗传性心脏传导疾病的中国家系进行全外显子组测序，筛查到LMNA基因上的1个新突变位点（c.G695T，Gly232室性心律失常1），这种杂合性错义突变被认为可破坏LMNA蛋白卷曲螺旋杆域的构象。

三　LMNA突变相关的心脏传导病变与猝死

2000年Bécane等报道，在有Gln6Stop突变的扩张型心肌病合并传导阻滞的法国家系中，约50%的患者猝死，猝死前患者或有心律失常和左室功能不全病史，或无明显的心脏病变表现。2003年Taylor等对多个LMNA杂合性突变的扩张型心肌病合并心脏传导病变家系的自然病史进行观察分析，发现一部分携带突变的患者有室速、室颤病史，个别发生猝死。2005年一项纳入299例有LMNA突变背景的骨骼肌病和扩张型心肌病患者的meta研究显示，患者的第一大死因是猝死（46%），尽管有28%的突变携带者植入了起搏器，但起搏治疗组的猝死发生率并不低于非起搏治疗组（P=0.556）。

1999～2004年，研究人员对19例有起搏治疗指征的进行性心脏传导病变患者预防性植入植入式心脏复律除颤器（ICD），随访记录显示42%的患者在室颤或室速时接受了恰当的ICD治疗，这些患者的左心功能基本正常，说明心衰发生前患者已有高SCD风险。

2012年欧洲多中心回顾性队列研究显示，在269例有心脏疾病表型的LMNA致病突变携带者中SCD发病率高达31%，约20%的患者初发恶性室性心律失常，其中近一半患者因恰当的ICD放电得到及时救治。这一大规模队列研究证实，非持续性室速、基线LVEF＜45%、男性和非错义突变（插入、缺失、截断或干扰剪接）是恶性室性心律失常的独立危险因素。有至少2种危险因素的LMNA突变携带者存在恶性室性心律失常风险，每增加一种危险因素，累积风险增加，且发病提早。

2013年法国公布了一个LMNA突变携带者队列的前瞻性研究结果。入选时研究对象中45%已有明显的传导阻滞，部分合并扩张型心肌病或骨骼肌病。在随访过程中如出现明显心脏传导病变则植入ICD。生存分析显示，在平均92个月的随访时间内，明显传导障碍组的生存率显著低于无严重传导障碍组（P=0.017）。Cox回归分析显示，显著的心脏传导病变是LMNA突变携带者发生恶性室性心律失常的唯一危险因素（HR=5.2，95%CI 1.14～23.53，P=0.03）。

这些研究结果说明，在携带LMNA突变的心脏传导病变患病人群中，恶性室性心律失常的发病率颇高且发病较早，单纯的起搏治疗并不能有效防治恶性室性心律失常，这些患者预防性植入ICD进行SCD一级预防是有效的。

四　LMNA突变致心脏传导病变的机制

相对于与心脏传导病变相关的各种LMNA突变类型的研究之丰富，LMNA突变致心脏传导病变的机制研究进展甚少，目前对其发病机制的认识尚很浅显。

2005年，Mounkes等通过同源重组技术构建了一种带有人源扩张型心肌病-心脏传导病变致病突变（Lmna-N195K）的转基因小鼠模型，即LmnaN195K/N195K小鼠。由于这种纯合性突变小鼠表现出与患者相似的扩张型心肌病体征和心脏传导病变缺陷，研究人员在该模型上进行了突变致心脏传导病变的机制研究。研究结果显示，在LmnaN195K/N195K小鼠心脏中，两种缝隙连接蛋白（Cx40和Cx43）以及转录因子Hf1b/Sp4的表达和分布异常，由于这两种缝隙连接蛋白对于心肌内电冲动传导起重要作用，而Hf1b/Sp4调控心脏传导系统的发育，研究人员推测这些蛋白异常一定程度介导了LmnaN195K/N195K小鼠的心脏传导缺陷。

2008年，另一个研究团队对携带一个无效等位基因的杂合性突变（Lmna+/-）小鼠在不同周龄的心脏传导系统解剖、功能及心电生理特性进行了纵向研究。研究结果显示，Lmna+/-小鼠心脏组织中lamin A/C蛋白水平仅为野生型小鼠的50%。第0～4周，Lmna+/-小鼠与野生型小鼠的心电图表现、房室结传导时间和有效不应期均无明显差异。第10周，62%的Lmna+/-小鼠出现传导系统疾病或心律失常，而野生型小鼠没有发生心律失常（P=0.0001），心电生理检查示，Lmna+/-小鼠的前向及后向房室传导时间均明显减慢，房室结有效不应期明显延长（P=0.02），起搏刺激下Lmna+/-小鼠诱发出房颤（39%）和室速（33%）。第50周，Lmna+/-小鼠的传导系统疾病和心律失常诱发性与第10周相比均无明显差别。组化分析显示，Lmna+/-小鼠在第4周时房室结区心肌细胞核形态异常，细胞凋亡活跃；第10周Lmna+/-小鼠的房室结区明显纤维化。该研究结果提示，LMNA基因单倍剂量不足导致了房室结心肌细胞早发凋亡及进展性房室传导阻滞。

综上所述，LMNA变异与心脏传导系统疾病密切相关，既可能是LMNA基因突变所致心肌病变的伴随表现之一，也可能是遗传性心脏传导病变的致病基因。携带LMNA基因突变的心脏传导病变患者发生恶性心脏事件的风险明显增高，可能需要预防性植入ICD进行心脏性猝死的一级预防。

（白融　吴晓燕）

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