围产期心肌病基因组学相关研究进展

董婷 胡英

(南京大学医学院附属鼓楼医院妇产科，江苏 南京211000)

1937年Gouley等首先报道了7例产妇在分娩前一个月出现扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)的表现，心力衰竭症状一直持续到分娩之后，其中的4例患者死亡，尸检发现心室腔明显扩大，伴有大面积心肌坏死和纤维化，这些不同于以往的尸检结果[1]。此后陆续有关于妊娠相关心力衰竭的临床病例报道。很多名词被用来描述这种临床现象，包括“产后心脏病”“产后心肌病”“Meadows综合征”“Zaria综合征”等[2-4]。1971年，Demakis等[5]首次提出围产期心肌病(peripartum cardiomyopathy，PPCM)的概念，并沿用至今。目前，临床上将PPCM定义为妊娠晚期或产后5个月内，出现急性左室收缩功能障碍，并除外其他心力衰竭原因[6]。PPCM患者心功能大多在确诊后12个月左右才可完全恢复，在此期间存在难以逆转的心力衰竭、恶性心律失常甚至是心源性猝死等风险。在PPCM的发病率方面，各个国家地区报道并不相同，比如南非的发病率约1/1 000孕次[7]，而丹麦则约为1/10 000孕次[8]。一项涉及全球43个国家的流行病学研究提示，不同人种之间PPCM的发病率无差异[9]。PPCM的发病机制尚未明确，目前认为与妊娠状态下后负荷减少、心输出量增加以及循环血容量升高有关[10-11]。

基因层面，最早于1963年已证实PPCM存在家族遗传性[12]。此后的研究提示PPCM和DCM存在相似的遗传学特点。比如心血管顶级期刊Circulation杂志发表了一项90例DCM和10例PPCM患者的基因图谱比对研究，结果提示一部分PPCM属于DCM的早期临床过程[13]。该结果可以理解为，一部分PPCM患者的基因表型与DCM重合，PPCM可能是DCM的一种特殊表现形式。近十年来，围绕DCM、PPCM等心肌病开展了大量基因组学研究，这些研究结果为进一步了解PPCM发病机制提供了基因方面的理论基础。现围绕PPCM相关基因(表1)，进行系统性综述。

表1 PPCM相关基因

1 肌营养不良相关基因DMD和LAMP-2

DMD和LAMP-2是最早发现的两个PPCM可疑致病基因，这两种基因均与肌营养不良有关。DMD的报道时间更早，在2001年的一项个案报道中，描述了一位孕晚期(36周)PPCM孕妇，通过基因测序发现其携带突变的DMD基因，但是该患者此前并未出现杜氏肌营养不良的相关表现[14]。此后也有PPCM产妇被发现携带DMD突变基因的个案报道[15]。这些结果提示DMD基因不但可以引起杜氏肌营养不良，也是PPCM的潜在危险因素。DMD属于X染色体基因，绝大多数携带DMD突变的女性并无症状，仅少数可进展为心肌病，在上述个案报道中，该患者PPCM的发生是否与DMD基因突变直接相关，尚无后续进一步研究证实。LAMP-2基因突变最早也见于PPCM患者的个案报道[16]。LAMP-2属于X染色体基因，LAMP-2突变后可导致Danon病，表现为心肌和骨骼肌营养不良。DMD和LAMP-2基因突变均可造成心肌功能障碍，但致病机制不同，前者主要导致心肌萎缩、间质支撑蛋白减少，促使心室壁变薄和心室腔扩大；后者主要导致心肌细胞自噬功能障碍、氧化应激和钙超载加重等，促使心肌病变[17-18]。上述两种基因突变大多出现于个案报道，缺乏大样本量试验筛查研究。

2 肌原纤维节相关基因

Morales等[19]分析了4 110例DCM患者数据库，其中包括45例PPCM患者，通过基因测序可见MYH6、MYH7、SCN5A、TNNT2、MYBPC3和PSEN2基因均出现突变。MYH6是心肌发育过程中的重要基因，主要参与调节左心室结构和功能。下调MYH6表达后可造成小鼠房间隔缺损，而MYH6等位基因突变后可抑制心肌肥厚[20]。与MYH6不同，MYH7和MYBPC3更多报道于肥厚型心肌病。郭家隆等[21]对51例无血缘关系的肥厚型心肌病患者进行人类全外显子基因测序，发现MYBPC3和MYH7分别占总突变例数的45.8%和20.8%。由此可见，这两种基因突变率很高，与肥厚型心肌病密切相关。MYBPC3基因突变位点研究更为深入，刘小平等[22]对内蒙古自治区3例家族性DCM患者及20例家系成员进行致病基因筛查，发现3例DCM患者和1例未发病家系成员存在MYBPC3基因的p.Ser236Gly和p.Arg215Cys位点变异。MYBPC3基因编码蛋白既调控心肌收缩，也调节心肌电信号传导。MYBPC3基因突变可导致细胞骨架和肌小节收缩蛋白异常，使肌纤维收缩传递失常，难以形成有效的肌肉收缩。同时，MYBPC3蛋白还可以通过影响肌丝蛋白对钙离子的敏感性调节心肌收缩[23]。PSEN2参与认知功能，但未见其他心肌病相关报道。考虑到上述基因突变混杂出现在不同的心肌病中，特异性较低，后续的相关报道也偏少。

3 肌节蛋白编码基因

TTN主要编码肌联蛋白，后者源自M线，并沿肌球蛋白纤维伸展，通过肌节的A带，最后到达Z线，主要作用是保持肌球蛋白纤维在心肌收缩和舒张时位于肌节的中心位置[24]。在一项纳入312例DCM患者的研究中发现超过25%的DCM患者携带TTN突变[25]。TTN是人体第二大长链基因，存在许多基因多态性表达，目前为止关于PPCM患者TTN基因突变方面的研究有两项。最早是2014年van Spaendonck-Zwarts等[26]收集18例PPCM患者进行测序分析，结果提示55%的PPCM患者出现TTN突变，且出现TTN突变的PPCM患者预后更差。此后Biteker[27]进一步扩大样本量，纳入了172例PPCM患者，分析43种DCM相关基因的表达差异，结果发现2/3的PPCM患者出现TTN基因的截断突变，且绝大部分突变位点在TTN基因的A段，出院后1年随访结果提示出现TTN基因截断突变的PPCM患者左心室泵血功能恢复程度明显更差。该研究进一步丰富了TTN基因突变在PPCM发病中的理论基础。

4 PPCM相关单核苷酸多态性

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)是指单个核苷酸变异所导致的DNA序列多态性改变，是人类可遗传变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90%以上[28]。Horne等[29]针对71例PPCM患者，分为两轮进行全基因组SNP测序，发现12号染色体p11.22附近的甲状腺旁腺激素样激素(parathyroid hormone-like hormone，PTHLH)基因的rs258415在PPCM患者中表达阳性率明显增加，存在PTHLH-rs258415的患者出现PPCM的风险增加4.96倍，这些结果说明PTHLH-rs258415可作为一种特异性SNP，作为PPCM的诊断和预警。Sheppard等[30]纳入了97例PPCM患者，分析鸟苷酸结合蛋白β3亚基(guanine nucleotide-binding proteins β3 subunit，GNB3)基因的SNP-C825T与左室射血功能之间的关系，结果提示GNB3-C825T的TT表型分布存在明显种族差异(黑人患者多于白人患者)，该SNP与产后6个月、12个月心功能恢复不佳明显相关。上述两种SNP的具体分子机制作用尚无深入研究。

5 热休克蛋白家族相关基因与PPCM

需要注意的是，23%左右的PPCM患者携带上述心肌病相关突变基因，因此仍有一大部分PPCM患者的基因突变未明确[10]。其他突变基因也值得关注，尤其是HSP相关基因。HSP是一类结构上高度保守的多肽，多以分子伴侣的形式辅助蛋白质正确折叠、修复压力作用破坏的蛋白质结构以及维持蛋白质结构稳定等[31]。HSP目前已知有6个家族，已有的研究提示小分子HSP(HSPB5、HSPB6和HSPB7等)和PPCM相关性最大。HSPB6基因p.Ser10Phe是目前为止最早也是唯一发现的PPCM相关HSP突变基因。临床试验发现部分PPCM患者HSPB6基因p.Ser10Phe位点突变，且携带该突变基因的PPCM患者死亡率极高[32]。体外细胞实验证明HSPB6p.Ser10Phe位点突变后可降低HSPB6的热应激抵抗能力，进而削弱心肌保护作用[33]。而体内动物实验进一步证明突变HSPB6p.Ser10Phe位点可导致小鼠心力衰竭[34]。考虑到妊娠高动力循环状态下，HSP对于心脏功能调节保护的重要作用，HSP家族中基因突变导致HSP蛋白功能障碍与PPCM的发生值得深入研究，类似如已知心肌保护分子伴侣的HSPB5、HSPB7和HSPD1等小分子HSP基因将会成为今后研究的热点。

6 小结与展望

随着基因检测技术的进步，逐步发现和确认了一系列PPCM相关的突变基因，这些结果为PPCM的致病机制提供了新的理论依据。从这些基因组学研究中可见PPCM、DCM等不同心肌病之间存在重复的突变基因，不同心肌病之间的基因组学差异需要进一步深入研究。考虑到妊娠状态下激素水平波动和血流动力学改变，HSP家族作为心脏应激防御功能方面的重点分子，HSP基因与PPCM的关系可能是今后的研究热点。深入研究解析PPCM的基因学有助于进一步了解PPCM的发病机制，做好早期诊断、治疗干预和预后评估工作。