肥厚型心肌病家系中MYBPC3-D1149fs*40新發突變的基因型及臨床表型研究

陸曉晨,曹鑫南,許培曙,劉 虎,顧 漪,陳雨楓,盛紅專

(南通大學附屬醫院心血管內科,南通大學醫學院,江蘇 南通 226001)

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是常染色體顯性遺傳性心臟病,主要病因是編碼肌小節蛋白或肌小節相關結構蛋白的基因變異,目前已發現至少30個基因中超過2 000種突變與HCM有關[1],其中肌球蛋白結合蛋白C(myosin binding protein C3,MYBPC3)和β-肌球蛋白重鏈(β-myosin heavy chain,MYH7)占50%以上[1-2]。不同HCM基因突變導致的臨床表型具有顯著異質性[3],識別與家族性HCM相關的基因突變、分析基因型與表型之間的關聯對于疾病的診斷和防治具有重要意義。本研究納入1例HCM患者及其家庭成員,取外周血行全外顯子測序,發現了一種新的MYBPC3突變位點——c.3445(exon31)delG.p.Asp1149fs*40,攜帶該突變的患者均表現為非梗阻性肥厚型心肌病。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究納入2023年2月就診于南通大學附屬醫院心內科的1例HCM患者及其家庭成員,HCM納入標準及排除標準參照《中國成人肥厚型心肌病診斷與治療指南2023》。采集HCM患者及家庭成員的臨床及心電圖和超聲心動圖資料。本研究經我院倫理委員會批準實施(批號:2019-K021-01),所有研究對象均簽署知情同意書。

1.2 基因測序

采用乙二胺四乙酸(EDTA)抗凝管抽取先證者及其家系成員外周靜脈血各2 mL,提取DNA樣本進行質檢。質檢合格后由北京智因基因公司捕獲先證者的外顯子序列并完成全外顯子測序。

結果對照人類參考基因組進行變異分析,并通過生物信息分析軟件預測變異的有害性。查找數據庫(Gene、Genome和OMIM等)和相關文獻檢索篩選出候選致病基因及突變位點。

2 結 果

2.1 基因測序結果

先證者第31號外顯子上的3 445位堿基G缺失,導致第1 149位天冬氨酸的編碼序列開始出現移碼突變,在移碼后生成40個氨基酸提前引入終止密碼子從而結束轉錄翻譯過程,導致肽鏈縮短無法完整表達蛋白,見圖1。該突變位點在dbSNP、千人基因組計劃等數據庫中均未見報道。進一步對該家系成員進行測序驗證,發現該家系中另2例HCM患者均攜帶相同突變,其余4例表型陰性成員則無此突變,見圖2。

圖2 MYBPC3基因c.3445(exon 31)delG的家系圖譜

2.2 突變氨基酸種間保守性分析和致病性預測

利用clustalx軟件分析發現,上述突變氨基酸在不同物種間高度保守,見圖3A。使用SIFT、Polyphen_2等生物信息學軟件預測該突變位點的致病性,4種軟件預測的結果一致,提示MYBPC3-D1149fs*40的突變位點為有害突變,見圖3B。

圖3 MYBPC3基因c.3445(exon 31)delG.p.Asp1149fs*40突變

2.3 該家系成員臨床表型和基因型

該家系中先證者(Ⅱ-1)為74歲女性,因“勞累后胸悶氣短10年”就診。3年前心電圖提示竇性心律、房性早搏、左心室肥大、ST-T改變,見圖4A;超聲心動圖顯示不對稱室間隔增厚(室間隔厚度17.0 mm,左心室后壁厚度11.0 mm),左心室射血分數66.0%,見圖4B。該患者無高血壓、瓣膜病等疾病,臨床考慮肥厚型心肌病。

圖4 先證者及家系成員的影像學圖像

在家系篩查中,發現先證者長子(Ⅲ-1)41歲出現活動后胸悶,46歲時心電圖顯示竇性心律、左心室肥大、ST-T改變,超聲心動圖顯示室間隔厚度為17.0 mm,左室后壁厚度為11.0 mm,左心室射血分數64.0%;次子(Ⅲ-3)43歲時開始出現活動后氣促,48歲時心電圖顯示竇性心律、左心室肥大;超聲心動圖顯示室間隔為14.4 mm,左室后壁厚度為10.8 mm,左心室射血分數58.1%,見表1。兩者均表現為不對稱性室間隔肥厚,同時未發現導致心肌肥厚的繼發性因素。進一步行Ⅲ-1和Ⅲ-3的測序驗證,發現兩位均攜帶與先證者相同的MYBPC3-D1149fs*40突變。對該家系患者進行動態心電圖監測未發現惡性心律失常,家族中無猝死病例。

表1 家系成員的超聲心動圖特點

篩查的其余家系成員(Ⅱ-3、Ⅲ-5、Ⅳ-1、Ⅳ-2)無不適主訴,超聲心動圖和心電圖正常,見圖4C、D;同時測序未發現MYBPC3-D1149fs*40突變。

3 討 論

本中心針對2023年2月就診于我院心內科的1例HCM患者及其家庭成員進行臨床資料采集和基因學分析。先證者為老年女性非梗阻性肥厚型心肌病患者,檢測到MYBPC3的c.3445(exon 31)delG(p.Asp1149fs*40)基因突變,即第31號外顯子上的3 445位堿基G缺失,導致第1 149位天冬氨酸的編碼序列出現移碼突變,在移碼突變后方生成40個氨基酸后提前引入終止密碼子,從而終止轉錄翻譯過程,導致肽鏈縮短,無法完整表達蛋白?；驒z測發現該患者的長子和次子均攜帶相同的MYBPC3-D1149fs*40突變。攜帶該突變的3位家系成員均表現為不對稱性室間隔肥厚,平均室間隔厚度(16.1+1.2) mm,室間隔與左室后壁厚底之比均大于1.3,病史詢問、體格檢查及相關輔助檢查未發現高血壓、主動脈瓣狹窄等導致心肌肥厚的因素,符合HCM的診斷標準[1]。3位患者的平均發病年齡為(49.3±10.4)歲,均不伴有左室流出道梗阻,病程中無黑矇、暈厥,動態心電圖監測未發現惡性心律失常,家族中無猝死病例。這符合MYBPC3基因突變攜帶者發病時間較晚(>40歲)、癥狀輕、暈厥及猝死等并發癥發生率低的特點[6-7]。

在該家系的另4位臨床表型完全正常的成員中未檢測到MYBPC3-D1149fs*40基因突變,結合該家系3例HCM患者攜帶該突變位點,即突變與HCM臨床表型存在共分離現象,提示MYBPC3-D1149fs*40突變為該家系患者的致病基因突變。該突變位點在dbSNP、千人基因組等均未被收錄,考慮為MYBPC3基因新的突變位點。氨基酸保守性分析表明,該突變在許多物種中高度保守。使用SIFT、Polyphen2等多軟件對該位點進行致病性預測表明,該位點的突變為致病性突變。

本研究中發現的MYBPC3基因G堿基缺失導致讀碼框破壞,產生讀碼框的移碼突變,使轉錄翻譯提前終止,導致由MYBPC3基因編碼的心臟型肌球蛋白結合蛋白C(cMYBP-C)無法完整表達,cMYBP-C的羧基末端(C端)異常缺失[2,4-9],缺乏主要的肌球蛋白和肌動蛋白結合位點,不能發揮固定粗肌絲的作用,造成肌小節結構和功能異常,因此可能引起HCM[10]。

綜上所述,本研究在一家族性HCM患者中發現MYBPC3-D1149fs*40的新發變異,且該突變在該家系中呈共分離現象,推測MYBPC3-D1149fs*40突變是該HCM家系的致病突變。