肌球蛋白重链(MyHC)与心肌肥厚
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肥厚型心肌病的猝死风险评估及治疗肥厚型心肌病(HCM)是一种以心肌肥厚为主要特征的常染色体显性遗传病,其在全球范围内构成了沉重的疾病负担。
心源性猝死是HCM患者的首位死亡原因,也是其最严重的并发症之一。
目前,安装植入式心脏转复除颤起搏器被认为是预防心源性猝死最有效的措施。
近年来,随着医学研究的深入和临床诊疗技术的进步,对HCM的认识日益加深,如何优化该病猝死风险的评估与管理仍是临床实践中的重要课题。
肥厚型心肌病(HCM)是一种常见的遗传性心脏病,主要由编码肌小节蛋白或肌小节相关结构蛋白的基因变异所引起,呈常染色体显性遗传。
临床表现以心肌肥厚为主要特征,其中左心室壁受累最为常见,需排除其他心脏疾病、全身性或代谢性疾病导致的心室壁增厚。
HCM是一种全球性的疾病,文献报道其患病率在0.2%~0.5%左右[1],并常导致多种不良事件的发生,其中心源性猝死(SCD)是其首位死亡原因,也是最严重的并发症之一,构成了沉重的疾病负担。
近年来,随着医学研究的深入和临床诊疗技术的进步,对HCM的认识日益加深,如何优化该病猝死风险的评估与管理仍是临床实践中的重要课题。
一、HCM的猝死风险据研究显示,HCM患者心血管死亡的年发生率为1%~2%,其中SCD、心力衰竭和血栓栓塞是其主要死亡原因[2],而SCD则占据首位,也是其最严重的并发症之一。
部分HCM 患者以SCD为首发表现,常由致命性室性心律失常(如心室颤动)所引起[3-4]。
早期研究表明,HCM是年轻运动员SCD的最常见原因之一,占比约为6%~13%[5-6]。
后续研究也提示,SCD主要影响儿童和年龄<30岁的年轻人,且随着年龄的增长,SCD的风险逐渐降低,在60岁以上的患者中较为少见[3,7]。
此外,研究还发现,HCM患者的SCD风险在不同性别或种族间并无显著差异[8-9]。
二、HCM猝死的危险因素SCD的风险评估是HCM患者临床管理中的一个重要组成部分,几十年来,大量的研究聚焦于确定HCM患者SCD的主要危险因素,并据此进行危险分层,从而确定预防及治疗的策略。
心肌肥厚相关基因心肌肥厚是一种常见的心脏疾病,也被称为肥厚型心肌病。
它是由一系列基因突变引起的,这些基因突变会导致心肌细胞增大和心肌壁变厚,最终影响心脏的正常功能。
心肌肥厚的发生与发展是一个复杂的过程,涉及到许多不同的基因。
下面我们来详细了解一些与心肌肥厚相关的基因。
1. MYH7基因:这是编码肌球蛋白重链的基因,该蛋白是心肌细胞收缩所必需的。
MYH7基因突变是导致心肌肥厚的常见原因之一。
这些突变会导致肌球蛋白重链的异常积聚,进而导致心肌细胞增大和心肌壁变厚。
2. MYBPC3基因:这是编码肌球蛋白结合蛋白C的基因,该蛋白是心肌细胞收缩调节的关键分子。
MYBPC3基因突变也是导致心肌肥厚的常见原因之一。
这些突变会干扰肌球蛋白结合蛋白C与肌球蛋白重链的相互作用,导致心肌细胞增大和心肌壁变厚。
3. TNNT2基因:这是编码肌球蛋白T的基因,该蛋白是心肌细胞收缩的重要组成部分。
TNNT2基因突变也与心肌肥厚有关。
这些突变会干扰肌球蛋白T与肌球蛋白重链的相互作用,导致心肌细胞增大和心肌壁变厚。
除了上述基因外,还有许多其他基因与心肌肥厚相关。
这些基因突变可能会影响心肌细胞的生长、分化和功能,最终导致心肌肥厚。
虽然我们已经了解了一些与心肌肥厚相关的基因,但仍有很多未知的基因与心肌肥厚有密切关联。
进一步研究这些基因的突变对于我们深入理解心肌肥厚的发生机制以及开发更有效的治疗方法具有重要意义。
心肌肥厚是一种由基因突变引起的心脏疾病。
了解与心肌肥厚相关的基因突变有助于我们更好地理解这一疾病的发生机制,并为治疗心肌肥厚提供新的思路和方法。
希望通过不断的研究和探索,能够找到更多与心肌肥厚相关的基因,为预防和治疗心肌肥厚提供更有效的手段。
张继宗药学三班2013213067 简介肌凝蛋白包括一个ATP从属的马达蛋白,它在细胞进程中比如肌肉萎缩、细胞分裂、囊泡转运和细胞机动性等相关机能转变中发挥了重要的作用。
某些疾病与这些蛋白的功能性改变有关。
人心脏肌球蛋白重链儿(MYH7)的突变与一些心脏疾病有关,尤其肥大性心肌症(HCM),这被人广泛熟知。
将近45%的已知的HCM突变被发现早在MYH7上,但是它们当中的大部分的机能目前还是未知的。
阐明这些突变的机制对研制治疗该病的药物至关重要。
UNC-45分子伴侣蛋白被发现对肌球蛋白的折叠和积累非常必须,比如厚丝状物的组装和肌肉的功能。
UNC-45B蛋白的转化,事实上仅仅可以用来解释脊椎动物,该蛋白与UNC-45B在氨基酸排布顺序上有44%的相似性并且主要表达在心肌和骨骼肌。
最近,UNC-45B在心脏肌球蛋白的稳定性、肌纤维的心肌收缩功能以及心肌疾病的预防上发挥的重要作用被人们所揭示。
而后者是最为常见的人类或者动物的遗传疾病,也是年轻运动员猝死的一个最主要原因。
扩张的心肌病变与UNC-45B的缺乏相联系,并且在肌球蛋白拆卸的实验中被模仿出来,从而表明UNC-45在对心肌疾病的治疗中可能会是一种药物的靶标。
此外,最近UNC-45在乳腺癌肿瘤的增长的过程中发挥的至关重要的作用被人们揭示出来。
由于被观察到在肿瘤细胞中过度表达,约四倍于正常细胞,所以该蛋白在乳腺癌的治疗中可能是一个靶点。
许多肌球蛋白的化学结构X光衍射已经完成。
分子伴娘蛋白与UNC-45/CRO1/She4p(UCS)偶联领域的原子构成最近已经获得两种,即真菌She4p和果蝇UNC-45。
这种偶联的酵母肌球蛋白的抗原决定基,例如Myo3p和Myo4p被定为出来并且锁定在肌球蛋白头部的羧基端区域,但是UNC-45抗原表位却没有被指定。
然而,据悉肌球蛋白偶联在UNC-45的UCS领域。
此外,大部分实验鉴定得出的发生在秀丽隐杆线虫和裂殖酵母上从而影响UCS蛋白功能作为重要调节肌球蛋白活性的突变在UCS领域上被鉴定出来。
肥厚型心肌病简介肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)是临床上较常见的遗传性疾病,全球发病率约为0.2%-0.5%,估计患者总数为1500-2000万。
其中,约70%为梗阻性肥厚型心肌病(oHCM)。
oHCM患者因心肌过度收缩,心室壁肥厚引起左心室流出道(LVOT)梗阻、心输出量不足,从而引起运动耐力下降、呼吸困难等症状。
发表于《美国心脏病学会杂志》(JACC)的两篇最新综述对HCM的诊断和管理进行了全面总结,为临床决策提供了简明的原则。
主要内容概括1.横断面研究显示,临床医生对HCM疾病谱的认识不足,导致大量的HCM漏诊。
通过早期诊断和及时治疗,可有效降低HCM患者的死亡率。
2.对患者进行全面的初步评估,有助于明确诊断、进行风险分层以及鉴别梗阻性与非梗阻性HCM。
3.采用无创影像学检查进行家庭筛查,可识别具有HCM表型的亲属;通过遗传分析,可识别携带致病基因的无左心室肥厚的个体。
4.目前标准治疗方案包括药物治疗和室间隔减容治疗,药物治疗以β受体阻滞剂、维拉帕米和丙吡胺为主;手术治疗包括室间隔部分切除术和酒精室间隔消融术,可逆转由流出道梗阻引起的心衰进展。
5.虽然目前已有的治疗方案可使HCM相关的死亡率由6%/年降至0.5%/年,但并不能改变疾病的临床病程。
新型药物Mavacamten和Aficamten为改善HCM患者的预后带来了新的希望。
1.HCM的诊断流程在不伴其他致心肌肥厚的代谢性或系统性疾病(如高血压或瓣膜病)的情况下,超声心动图和心脏磁共振显示左心室肥厚且无扩张,则提示肥厚型心肌病。
对于成人患者,HCM的诊断依据为左心室任何节段的室壁厚度≥15mm。
对于有HCM家族史的患者,或基因检测结果为阳性的患者,左心室壁厚度为13-14 mm即可诊断HCM。
对HCM患者的初步评估,问诊内容主要包括晕厥、胸痛、心悸、心衰相关症状以及HCM和心脏性猝死家族史的问诊;辅助检查包括心电图、超声心动图、动态心电图、超声心动图和心脏MRI和基因检测(如图1所示)。
心肌肥厚的主要分子调控机制
心肌肥厚是指心肌细胞增大和肥厚,导致心脏肥大和功能减退的一种疾病。
其主要分子调控机制包括以下几个方面:
1. 肥厚相关蛋白:包括肌球蛋白、肌动蛋白、肌红蛋白等,这些蛋白负责心肌收缩和松弛,其异常表达会导致心肌肥厚。
2. 转录因子:包括GATA4、NFAT等,它们能够促进心肌细胞增殖和肌原细胞分化,以及心肌肥厚相关基因的转录和表达。
3. 细胞信号传导通路:包括Wnt/β-catenin、PI3K/Akt、mTOR 等,它们通过不同的信号通路激活或抑制转录因子、蛋白酶或其他下游因子,从而调控心肌肥厚的发生和发展。
4. 炎症因子:包括TNF-α、IL-6等,它们能够激活炎症反应和免疫细胞,导致心肌细胞凋亡和纤维化,进而促进心肌肥厚的发生和进展。
以上这些分子调控机制相互作用、相互影响,共同参与心肌肥厚的发生和发展。
对这些机制的深入了解,有助于开发新的治疗策略和药物,为心肌肥厚患者提供更有效的治疗。
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MyHC与心肌肥厚心肌肥厚包括原发性心肌肥厚(即肥厚型心肌病)和继发性心肌肥厚(主要指左心室肥厚)。
肥厚型心肌病(HCM)是导致年轻人猝死的主要病因,在中国,HCM的发病率约为8/万,估计中国目前有HCM患者约100万人。
继发性左心室肥厚(LVH)是心血管疾病患病率和死亡率增加的独立危险因素。
LVH患者AMI和HF的患病率明显增加,复杂性室性心律失常的患病率也明显高于正常人群,由此导致的猝死发生率也升高。
LVH是中风尤其是缺血性中风的独立危险因素。
LVH的发病率约为20-60%,我们在中国社区高血压人群中的调查发现,LVH在高血压人群中的发病率为30-40%。
尽管目前已公认HCM是编码肌小节基因突变所导致的疾病,但HCM的临床表型受修饰基因和环境的共同作用。
不同基因的突变可以表现为相同的表型;而同一基因突变的患者的临床表现和预后也有很大的差异,即使携带同一突变的同一家系成员之间,发病的年龄和临床症状也有很大的不同。
我们由此可以认为,修饰基因在HCM的发病及预后中有重要意义。
目前认为,HCM和LVH存在许多共同的信号传导通路,如ACE基因同时是HCM修饰基因和LVH的易感基因,对LVH而言,遗传因素能够解释左室重量指数变异的60%。
心脏收缩-舒张是一个非常复杂的生理过程,受诸多生理性和/或病理性因素影响而发生变化,因此而影响心功能。
尤其临床上许多疾病都伴有心功能改变,严重时出现心功能障,心肌收缩力下降,心输出量减少。
随着分子生物学等相关学科的迅猛发展,人们从细胞水平、分子水平对心肌收缩-舒张过程及其调节的诸多参与成分各自的作用及相互间作用有了更进一步的了解和认识。
近十几年来,人们针对糖尿病、甲状腺功能异常(包括功能亢进和低下)、心肌肥厚、心肌病、缺氧等病理条件下引起的心功能改变,特别是收缩蛋白、调节蛋白与心功能的关系做了大量深入细致的工作。
组成心脏的主要蛋白分子按照功能分类包括收缩蛋白和调节蛋白。
张继宗药学三班2013213067 简介肌凝蛋白包括一个ATP从属的马达蛋白,它在细胞进程中比如肌肉萎缩、细胞分裂、囊泡转运和细胞机动性等相关机能转变中发挥了重要的作用。
某些疾病与这些蛋白的功能性改变有关。
人心脏肌球蛋白重链儿(MYH7)的突变与一些心脏疾病有关,尤其肥大性心肌症(HCM),这被人广泛熟知。
将近45%的已知的HCM突变被发现早在MYH7上,但是它们当中的大部分的机能目前还是未知的。
阐明这些突变的机制对研制治疗该病的药物至关重要。
UNC-45分子伴侣蛋白被发现对肌球蛋白的折叠和积累非常必须,比如厚丝状物的组装和肌肉的功能。
UNC-45B蛋白的转化,事实上仅仅可以用来解释脊椎动物,该蛋白与UNC-45B在氨基酸排布顺序上有44%的相似性并且主要表达在心肌和骨骼肌。
最近,UNC-45B在心脏肌球蛋白的稳定性、肌纤维的心肌收缩功能以及心肌疾病的预防上发挥的重要作用被人们所揭示。
而后者是最为常见的人类或者动物的遗传疾病,也是年轻运动员猝死的一个最主要原因。
扩张的心肌病变与UNC-45B的缺乏相联系,并且在肌球蛋白拆卸的实验中被模仿出来,从而表明UNC-45在对心肌疾病的治疗中可能会是一种药物的靶标。
此外,最近UNC-45在乳腺癌肿瘤的增长的过程中发挥的至关重要的作用被人们揭示出来。
由于被观察到在肿瘤细胞中过度表达,约四倍于正常细胞,所以该蛋白在乳腺癌的治疗中可能是一个靶点。
许多肌球蛋白的化学结构X光衍射已经完成。
分子伴娘蛋白与UNC-45/CRO1/She4p(UCS)偶联领域的原子构成最近已经获得两种,即真菌She4p和果蝇UNC-45。
这种偶联的酵母肌球蛋白的抗原决定基,例如Myo3p和Myo4p被定为出来并且锁定在肌球蛋白头部的羧基端区域,但是UNC-45抗原表位却没有被指定。
然而,据悉肌球蛋白偶联在UNC-45的UCS领域。
此外,大部分实验鉴定得出的发生在秀丽隐杆线虫和裂殖酵母上从而影响UCS蛋白功能作为重要调节肌球蛋白活性的突变在UCS领域上被鉴定出来。
myosin heavy chain 纤维化指标肌球蛋白重链(myosin heavy chain)是肌肉中的一种蛋白质,在纤维化中起到重要的作用。
纤维化是一种病理过程,它产生于不同组织或器官中,并导致纤维组织的大量增长和沉积。
在纤维化的过程中,肌球蛋白重链的表达和调控发生变化,其持续高表达与纤维化的进展密切相关。
肌球蛋白重链是肌肉中的主要组成部分,它能够通过与肌动蛋白结合产生收缩力,使得肌肉能够运动。
在健康的情况下,肌球蛋白重链的表达是有一定谱系特异性的,即在不同类型的肌肉中有不同的表达模式。
不同类型的肌肉中主要分为两种肌球蛋白重链亚型,分别为快肌纤维和慢肌纤维,它们的功能和结构有所不同。
快肌纤维主要用于迅速产生肌肉收缩力,而慢肌纤维主要用于维持肌肉的稳定性和耐力。
在纤维化过程中,肌球蛋白重链的表达会发生改变。
长期的炎症刺激或组织损伤会导致肌球蛋白重链亚型的转变,使得快肌纤维向慢肌纤维转化。
这种转化被认为是纤维化的早期事件之一,它可以导致肌肉收缩力的下降和耐力的减弱。
同时,肌球蛋白重链的过度表达也会促进纤维化的发展,使纤维组织的增生和沉积进一步加剧。
近年来,研究人员对肌球蛋白重链的纤维化指标进行了广泛的研究。
一些研究发现,肌球蛋白重链的亚型表达模式可以用来评估纤维化的程度和预测纤维化的进展。
例如,在心脏纤维化中,快肌纤维蛋白重链的转化和慢肌纤维蛋白重链的表达增加是心脏纤维化的标志之一。
此外,肌球蛋白重链的变化还可以用作评估纤维化治疗效果的指标,监测治疗的进展和判断治疗的疗效。
除了肌球蛋白重链的表达模式,还有其他一些指标可以反映纤维化过程中肌球蛋白的改变。
例如,肌球蛋白重链的磷酸化水平可以反映肌肉收缩力的变化。
在纤维化过程中,肌球蛋白的磷酸化水平通常会降低,导致肌肉收缩力的下降。
此外,一些研究还发现肌球蛋白重链的氧化水平和糖化水平在纤维化中也起到重要作用。
总之,肌球蛋白重链是纤维化过程中的重要指标。
肌球蛋白重链及i、iii型胶原在骨骼肌损伤修复中的作用《肌球蛋白重链及i、iii型胶原在骨骼肌损伤修复中的作用》一、引言骨骼肌是人体内最丰富的组织之一,它们负责人体的运动和姿势。
然而,骨骼肌也会受到各种因素的损伤,例如运动损伤、外伤和疾病等。
在骨骼肌损伤修复过程中,肌球蛋白重链及i、iii型胶原扮演着重要的作用。
本文将探讨肌球蛋白重链及i、iii型胶原在骨骼肌损伤修复中的作用,并从深度和广度上进行全面评估。
二、肌球蛋白重链及i、iii型胶原的作用1. 肌球蛋白重链肌球蛋白是一种在肌肉纤维中存在的蛋白质,由两种亚基组成,即肌球蛋白轻链和肌球蛋白重链。
肌球蛋白重链在骨骼肌损伤修复中起着至关重要的作用。
在损伤后,肌球蛋白重链会与其他蛋白质和细胞因子相互作用,调节肌肉细胞的增殖和分化,加速受损肌肉的修复和再生过程。
2. i、iii型胶原i、iii型胶原是构成肌肉组织的重要成分,其中i型胶原是主要成分,而iii型胶原则在修复期扮演着重要角色。
i、iii型胶原不仅为受损区域提供了支撑和结构支持,还能调节细胞外基质的合成和降解过程,促进受损肌肉组织的再生和修复。
三、肌球蛋白重链及i、iii型胶原的综合作用肌球蛋白重链和i、iii型胶原在骨骼肌损伤修复中相互作用,共同参与了整个修复过程。
肌球蛋白重链通过调节肌肉细胞的增殖和分化,促进受损肌肉组织的再生。
i、iii型胶原为细胞提供了支撑和结构支持,促进受损区域的愈合。
它们还共同调节细胞外基质的合成和降解过程,推动受损肌肉组织的修复和再生。
综合起来,肌球蛋白重链及i、iii型胶原在骨骼肌损伤修复中起着协同作用,为受损肌肉组织的修复提供了重要支持。
四、个人观点和理解在骨骼肌损伤修复过程中,肌球蛋白重链及i、iii型胶原的作用不容忽视。
它们共同参与了损伤后的修复和再生过程,为受损肌肉组织的修复提供了重要支持。
通过了解其作用机制和相互作用,可以更好地指导临床实践,提高骨骼肌损伤修复的效果。
第59卷 第1期2023年02月青岛大学学报(医学版)J O U R N A LO FQ I N G D A O U N I V E R S I T Y (M E D I C A LS C I E N C E S)V o l .59,N o .1F e b r u a r y2023[收稿日期]2021-05-20; [修订日期]2022-05-30[基金项目]国家自然科学基金资助项目(81570270)[第一作者]焦俊杰(1995-),男,硕士研究生㊂[通信作者]赵鹏(1974-),男,硕士,主任医师,硕士生导师㊂E -m a i l :q y z h a o p e n g@s i n a .c o m ㊂β肌球蛋白重链基因Ar g 249G l n 突变导致家族性肥厚型心肌病基因型与表型分析焦俊杰1,刘荟婷2,单正宜2,吕家磊1,信芳杰2,赵鹏2(青岛大学,山东青岛 266071 1 基础医学院法医学专业; 2 附属医院病理科)[摘要] 目的 筛查家族性肥厚型心肌病(H C M )致病突变基因,分析基因型与临床表型相关性㊂方法 采用全外显子测序技术对一H C M 家系先证者编码肌节蛋白的8个致病基因进行分析,利用S a n g e r 测序法对发现的突变位点在该家系的14名家庭成员及307名健康对照者中进行验证㊂结果 遗传筛查发现先证者携带β肌球蛋白重链(M Y H 7)基因c .746G>A (A r g 249G l n )突变㊂家系中4人携带该突变,3人确诊为H C M ,携带者均有严重的临床表型,2人因H C M 发生猝死㊂在307名健康对照者中没有检出M Y H 7基因A r g249G l n 突变㊂结论 M Y H 7基因A r g249G l n 突变可能是导致该家系家族性H C M 的恶性突变,该突变携带者临床表型较严重㊂[关键词] 心肌病,肥厚性;猝死;肌球蛋白重链;突变;遗传关联研究[中图分类号] R 542.2;R 394-33 [文献标志码] A [文章编号] 2096-5532(2023)01-0038-05d o i :10.11712/jm s .2096-5532.2023.59.021[开放科学(资源服务)标识码(O S I D )][网络出版] h t t ps ://k n s .c n k i .n e t /k c m s /d e t a i l /37.1517.R.20230302.1739.008.h t m l ;2023-03-03 16:56:18A G E N O T Y P E -P H E N O T Y P EA N A L Y S I SO FF A M I L I A L H Y P E R T R O P H I CC A R D I O M Y O P A T H YC A U S E DB YA R G 249G L N M U -T A T I O NI NT H E β-M Y O S I NH E A V YC H A I NG E N E J I A OJ u n j i e ,L I U H u i t i n g ,S HA N Z h e n g y i ,L ÜJ i a l e i ,X I N F a n g ji e ,Z HA OP e n g (F o r e n s i cM e d i c i n e ,S c h o o l o fB a s i cM e d i c i n e ,Q i n g d a oU n i v e r s i t y ,Q i n g d a o 266071,C h i n a )[A B S T R A C T ] O b je c t i v e T o i n v e s t i g a t e t h e p a t h o g e n i cm u t a t i o n g e n e sf o r f a m i l i a l h y p e r t r o p h i cc a r d i o m y o p a t h y (H C M )a n d t h e a s s o c i a t i o nb e t w e e ng e n o t y p e sa n dc l i n i c a l ph e n o t y p e s . M e t h o d s W h o l e -e x o m es e q u e n ci n g w a su s e dt oa n a l yz e t h e8p a t h o g e n i c g e n e s e n c o d i n g s a r c o m e r i c p r o t e i n s i n t h e p r o b a n do f a f a m i l y w i t hH C M ,a n dS a n g e r s e q u e n c i n g wa s u s e d t ov a l i d a t e t h em u t a t i o ns i t e s i n14f a m i l y m e mb e r sa n d307u n r e l a t e dh e a l t h yc o n t r o l s . R e s u l t s G e n e t i cs c r e e n i n g r e v e a l e dt h a tt h e p r o b a nd c a r r ie d t h e c .746G>A (p .A r g 249G l n )m u t a t i o n of t h e β-m y o s i n h e a v y c h a i n (M Y H 7)g e n e .F o u r i n d i v i d u a l s i n t h i s f a m i l y c a r r i e d t h i sm u t a t i o n ,a n d t h r e e o f t h e m w e r e d i a g n o s e dw i t hH C M.A l l o f t h e c a r r i e r s h a d a s e v e r e c l i n i c a l p h e n o t y p e ,a n d t w o i n -d i v i d u a l s e x p e r i e n c e d s u d d e nd e a t hd u e t o H C M.T h eA r g 249G l n m u t a t i o no f M Y H 7w a sn o td e t e c t e d i n307h e a l t h y co n t r o l s .C o n c l u s i o n T h eA r g 249G l nm u t a t i o no f M Y H 7m a y b e am a l i g n a n tm u t a t i o n g e n e l e a d i n g to f a m i l i a lH C M ,a n d c a r r i e r s o f t h i s m u t a t i o n t e n d t oh a v e s e v e r e c l i n i c a l p h e n o t y pe s .[K E Y W O R D S ] c a r d i o m y o p a t h y ,h y p e r t r o p h i c ;d e a t h ,s u d d e n ;m y o s i nh e a v y c h a i n s ;m u t a t i o n ;ge n e t i c a s s o c i a t i o ns t u d i e s 家族性肥厚型心肌病(H C M )是一种原发性心肌疾病,通常表现为左心室以及室间隔不规则增厚㊁心室腔变小,而没有导致心脏负荷增加的其他疾病[1-2]㊂该病镜下特点主要是心肌细胞排列紊乱㊁心肌纤维化等[3]㊂最新研究表明,H C M 发病率已达到1/200[4]㊂H C M 临床表现具有明显异质性,早期诊断该疾病一直是一个难题[5]㊂H C M 为青年人发生心源性猝死常见的原因[6]㊂目前至少报道了11个基因的1400多个突变位点与H C M 相关[1],大多都是编码心肌肌小节蛋白基因,其中以β肌球蛋白重链(M Y H 7)基因和M Y B P C 3基因最常见,占50%以上[3,7-8]㊂其他的还有Z 盘基因㊁钙调节蛋白基因及H C M 相关修饰基因等[9]㊂2014年欧洲心脏病学会制订的H C M 治疗指南推荐对H C M 家族进行基因检测[10]㊂通过家系基因筛查,分析H C M基因型与表型相关性,对早期识别无症状突变者具有重要意义㊂本研究在一H C M 家系中进行基因筛查,并与正常人群进行比较,旨在分析H C M 病人基因型与表型相关性㊂1 对象与方法1.1 研究对象一H C M 家系包括先证者在内共15人(图1),其中男性9人,女性6人,年龄18~57岁,平均年龄Copyright ©博看网. All Rights Reserved.1期焦俊杰,等.β肌球蛋白重链基因Ar g 249G l n 突变导致家族性肥厚型心肌病基因型与表型分析3936岁㊂H C M 诊断标准:经超声心动图检查室间隔或左心室壁最大厚度ȡ13mm ,并且排除其他潜在的或存在的导致心脏负荷增加的疾病,如高血压㊁心瓣膜病㊁先天性心脏病等[10]㊂以307名经心电图和超声心动图检查未见异常的健康志愿者作为对照㊂本研究经青岛大学附属医院伦理委员会批准,符合‘赫尔辛基宣言“原则及相关处理要求,所有参与者均签署知情同意书㊂注:Ѳ正常男性;ʻ正常女性;ʏ男性病人;Ә女性病人;↗先证者;+携带突变者;-未携带突变者;/亡者;?死因未明㊂图1 H C M 家系图谱1.2 基因组D N A 提取采集研究对象外周静脉血4m L ,E D T A 抗凝,利用血液基因组提取试剂盒(北京诺禾致源科技股份有限公司)从外周血中提取D N A ,使用Q u b i t 3.0荧光计对D N A 的浓度进行精确定量,其中含量在0.6μg 以上的D N A 样品被用来建库㊂1.3 致病基因筛查采用全外显子测序技术对先证者编码肌小节蛋白的8个致病基因(M Y H 7㊁M Y B P C 3㊁T NN T 2㊁T NN I 3㊁M Y L 2㊁M Y L 3㊁T P M 1㊁A C T C 1)进行分析㊂应用A g i l e n t 的液相芯片捕获系统,对人的全外显子区域D N A 进行高效富集(建库和捕获实验均采用A g i l e n t S u r e S e l e c tH u m a nA l lE x o nV 6试剂盒),将基因组D N A 用C o v a r i s 破碎仪随机打断成长度为180~280b p 的片段,经末端修复和加A 尾后在片段两端分别连接上接头制备D N A 文库㊂建库后将带有特异指标的文库混合后与生物素标记的探针进行液相杂交,再使用带链霉素的磁珠将基因上的外显子捕获下来㊂经P C R 扩增后进行文库质检,将库检合格的有效数据在I l l u m i n a 平台上进行测序㊂获得原始测序数据后,与人类基因组参考序列(G R C h 37/h g 19)进行对比,筛选出变异的基因㊂整个家系及健康对照者基因筛查由北京诺禾致源科技股份有限公司完成,设计M Y H 7基因9号外显子上下游引物,进行P C R 扩增㊂采用S a n g e r 测序法对发现的可疑突变在先证者的14名家庭成员及307名健康对照者中进行验证,并分析其临床表型的特点㊂1.4 生物信息学分析在美国国家生物技术信息中心(N C B I )核酸数据库中获取人㊁黑猩猩㊁野猪㊁牛㊁褐家鼠及小家鼠等物种相应基因编码的蛋白序列,应用C l u s t a l x 软件分析突变氨基酸在物种间的保守性;在‘A C MG 遗传变异分类标准与指南“中对比分析突变的致病性;突变在人群中发生的频率通过检索d b S N P (h t t p://w w w.n c b i .n l m.n i h .g o v /s n p )以及1000G e n o m e s (h t t p ://b r o w s e r .1000g e n o m e s .o r g )确定;应用多种生物信息学软件(P o l y ph e n -2㊁M u t a t i o n T a s t e r 以及S I F T )预测突变蛋白的致病性㊂2 结 果2.1 基因测序先证者携带M Y H 7基因c .746G>A (A r g 249G l n )突变,该突变位于9号外显子上,使M Y H 7基因编码的第249位氨基酸由精氨酸变为谷氨酰胺㊂用S a n ge r 测序法对其家系成员及健康对照者进行该突变位点验证,发现该家系其他成员中有3人携带该突变(图2),其中2人确诊为H C M ,其余11名家属及307名健康对照者均不携带该突变㊂2.2 家系临床表型特征本家系中包括先证者在内4人携带该突变(Ⅱ-9㊁Ⅱ-11㊁Ⅲ-2㊁Ⅲ-11),3人确诊为H C M (Ⅱ-9㊁Ⅱ-11㊁Ⅲ-11),1人确诊为心肌致密化不全(Ⅲ-2),携带者均有严重的临床表型,未携带该突变的家属均无临床表型㊂先证者(Ⅱ-9)为57岁中年女性,34岁体检时发现心电图及超声心动图异常,确诊为H C M ,但无任何自觉症状㊂55岁时因呼吸困难㊁晕厥入院检查㊂心电图显示:异常Q 波,T 波改变,Q T 延长;超声心动图显示:室间隔厚度14mm ,左心室后壁厚度9mm ,左心室舒张末期内径59mm ,射血分数36%(图3)㊂临床诊断:H C M (室间隔心肌肥厚)合并充血性心力衰竭,心功能Ⅲ级㊂先证者妹妹(Ⅱ-11)为56岁中年女性,33岁时与姐姐一同体检时发现超声心动图异常,并确诊为H C M ㊂临床症状主要为反复活动后胸痛及呼吸困难,且较严重㊂56岁时心电图显示:S T -T 改变;超声心动图显示:室间隔厚度14mm ,左心室后壁厚度10mm ,左心室舒张末期内径50mm ,射血分数为53%㊂先证者儿子(Ⅲ-11),35岁,32岁时确诊为Copyright ©博看网. All Rights Reserved.40青 岛 大 学 学 报 (医 学 版)59卷H C M ,症状轻微,仅有轻度胸闷㊁气短㊂超声心动图显示:室间隔厚度17mm ,左心室后壁厚度12mm ,左心室舒张末期内径54mm ,射血分数63%㊂先证者大姐(猝死)之子(Ⅲ-2),32岁,29岁时确诊为心肌致密化不全,室间隔厚度10mm ,左心室后壁厚度9mm ,射血分数69%㊂家系中其他家庭成员均不携带该突变,且均无H C M 相关症状,心电图及超声心动图也无异常㊂注:左侧为野生型,右侧为突变型㊂ˌ示突变位点;本家系成员携带的A r g249G l n 突变是由于第746位碱基由G 变成A ,导致其编码的氨基酸由精氨酸变为谷氨酰胺㊂图2 M Y H 7基因A r g249G l n突变测序结果注:超声心动图示心肌肥厚㊂图3 先证者超声心动图2.3 M Y H 7基因A r g249G l n 突变生物信息学分析应用C l u s t a l x 软件对该突变的物种间保守性进行分析发现,M Y H 7基因编码的第249位氨基酸为高度保守区域(图4),此位点位于肌球蛋白头部与A T P 结合部位附近,该区域高度保守,有重要的功能,该区域氨基酸改变可能会影响蛋白的功能㊂在‘A C MG 遗传变异分类标准与指南“中进行对比分析,确定该突变为致病突变(P S 4+P M 1+P M 2+P P 1+P P 3)㊂该突变在d b S N P 以及1000G e n o m e s数据库中均显示与H C M 相关㊂应用P o l y p h e n -2㊁M u t a t i o nT a s t e r ㊁S I F T 等生物信息学软件预测该突变蛋白的致病性,3种软件预测结果一致(表1),说明M Y H 7基因A r g249G l n 突变为有害突变㊂3 讨 论粗肌丝由肌球蛋白和肌球蛋白结合蛋白C 构成㊂肌球蛋白是一种由6条多肽链组成的杆状分子,包含2条重链和4条轻链,整个分子可分为头部㊁图4 M Y H 7基因A r g249G l n 突变物种间保守性分析表1 生物信息学软件预测M Y H 7基因A r g 249G l n 突变的致病性预测软件积分预测结果备注P o l y ph e n -20.996最可能有害从0(最可能良性)到1(最可能有害)M u t a t i o nT a s t e r 0.999致病基因越接近1提示预测价值越高S I F T 0 影响蛋白功能范围0~1,ɤ0.05(有害),>0.5(可耐受)颈部和杆部,头部在肌丝滑动中的主要作用是结合肌动蛋白㊁结合和分解A T P [9,11-12]㊂M Y H 7基因编码蛋白是心肌肌球蛋白的重要组成成分,现已证实M Y H 7基因发生突变会导致H C M [13]㊂M Y H 7基Copyright ©博看网. All Rights Reserved.1期焦俊杰,等.β肌球蛋白重链基因A r g249G l n突变导致家族性肥厚型心肌病基因型与表型分析41因位于染色体14q11-12,长度为23k b,编码1935个氨基酸,共包括40个外显子,3~21号外显子构成其头部,21~25号外显子构成其颈部,25~40号外显子构成其杆部,突变位置并不是随机的,大部分突变聚集于头颈部,杆部突变较为少见[14]㊂目前关于M Y H7基因报道的突变大部分为错义突变[15]㊂H C M的发病机制主要有单倍型不足㊁突变蛋白(毒肽)形成和能量代谢异常㊂现在越来越多的人认为,性别是影响H C M病人临床表型的重要因素㊂与冠心病一样,与女性相关的内分泌特征可能会延迟H C M表型和临床表现的发展,雌激素对继发性心肌肥厚的发展具有抑制作用[16]㊂C H A N G等[17]对比了正常人和H C M致病基因(M Y B P C3㊁M Y H7㊁T NN T2㊁T NN I3)突变病人心肌细胞中的端粒的大小,发现H C M病人心肌细胞中端粒明显较短㊂M Y H7基因A r g249G l n突变位于肌球蛋白头部9号外显子上与A T P结合部位附近,该区域高度保守[18]㊂该突变可能影响横桥与A T P结合并影响A T P酶的活性,而长期能量代谢异常会导致H C M 发生[19]㊂所以纠正异常的能量代谢,可能可以改善H C M病人的临床表型及预后,相关临床研究正在进行中[20]㊂本研究中检出的M Y H7c.746G>A(A r g249G l n)突变在1991年首次被描述[21],此后在C l i n V a r数据库和文献中多次被报道㊂WA T K I N S等[22]的K a p l a n-M e i e r曲线研究和L O P O R C A R O等[23]的病例报道都表明,携带该基因突变的人可能在青少年时期就突然死亡㊂A R B U S T I N I等[24]报道了一H C M合并充血性心力衰竭家系,发现A r g249G l n 突变与m t D N A突变共存,认为A r g249G l n突变是H C M表型真正的决定因素,而m t D N A突变影响能量供应,进而导致充血性心力衰竭㊂N A G等[25]认为,A r g249G l n突变削弱了S1与S2的结合,从而影响肌球蛋白功能㊂发生在这一部位附近的突变位点有A r g243H i s㊁G l y256G l u和P h e244L e u等,它们均对核苷酸结合位点产生不良后果㊂本研究中携带A r g249G l n突变的先证者呼吸困难㊁晕厥严重;物种间保守性分析结果提示该突变氨基酸残基在不同物种间高度保守,其翻译产生的蛋白功能可能会存在异常,对机体造成不利影响,而正常人群中不存在该突变;多种生物信息学软件评价结果一致,均认为该突变对蛋白影响较大㊂结合临床表型,推测此突变可能引起H C M,故建议病人定期检查,预防猝死发生㊂该家系中有5人已经去世,分别为先证者父亲(Ⅰ-1)㊁母亲(Ⅰ-2)㊁大姐(Ⅱ-2)㊁三姐(Ⅱ-6)㊁四姐(Ⅱ-8),其中先证者父亲和母亲因去世无法进行基因检测,但通过孟德尔遗传规律可推测二者其一携带该突变㊂另外,先证者大姐㊁三姐因H C M发生猝死,推测她们也携带该突变㊂先证者三姐的女儿(Ⅲ-7)没有进行基因检测,虽超声心动图正常,也无自觉症状,但尚不能确定她是否携带该突变㊂先证者外甥诊断为心肌致密化不全,该病与M Y H7基因A r g249G l n突变的关系还有待于进一步研究㊂本家系参与基因筛查者共15人,有4人携带突变,3人确诊为H C M,外显率为75%,发病年龄在30~35岁,有2人因H C M发生心源性猝死㊂该家系存在心脏不良事件,提示该突变引起的H C M心肌肥厚程度严重㊁预后差,故认为该突变为恶性突变,这与有关的研究结果相一致[22-23]㊂H C M最严重的并发症即心源性猝死,多见于青年人,在老年H C M病人中,以心房颤动和心力衰竭更常见[26]㊂先证者充血性心力衰竭较为严重,但因未检测其m t D N A是否存在突变,故无法验证A r g249G l n突变是否与m t D N A突变共存为本研究不足之处㊂综上所述,本研究对一H C M家系中的15名成员进行基因筛查,检出M Y H7基因c.746G>A (A r g249G l n)突变㊂该家系中曾发生过心脏不良事件,且携带者临床表型严重,推测该突变为该H C M 家系的恶性基因突变,可能引起H C M㊂除先证者需要基因筛查外,无症状家庭成员也需要进行基因筛查㊂无症状者基因筛查的好处是,可以准确识别无症状致病基因携带者,从而达到早期诊断和早期干预的目的,而非携带者可以免于进一步的心电图和超声心动图检查,从而节省大量费用,也可减少他们对不良结果的担忧㊂所以对家族性H C M家庭成员进行该突变位点筛查,对H C M的早期诊断及早期干预治疗具有重要临床意义,进而可以减少心脏不良事件的发生㊂[参考文献][1]MA R O NBJ,MA R O N M S,S E M S A R I A N C.G e n e t i c so fh y p e r t r o p h i c c a r d i o m y o p a t h y a f t e r20y e a r s:c l i n i c a l p e r s p e c-t i v e s[J].J o u r n a l o f t h eA m e r i c a nC o l l e g e o f C a r d i o l o g y,2012, 60(8):705-715.[2]L I U H T,J IFF,W E IL,e ta l.S c r e e n i n g o f M Y H7g e n em u t a t i o n s i t e s i nh y p e r t r o p h i c c a r d i o m y o p a t h y a n d i t s s i g n i f i-c a n c e[J].C h i n e s eM ed i c a l J o u r n a l,2019,132(23):2835-2841.Copyright©博看网. 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张抒扬教授谈肥厚型心肌病治疗的新靶点
作者:郑海农蒋爱敏林雪怡
来源:《心脑血管病防治》2018年第03期
在前不久举办的东北心血管病论坛2018上,来自北京协和医院张抒扬教授介绍了肥厚型心肌病治疗的新靶点。
她指出,自精准医学时代以来,肥厚型心肌病(HCM)治疗处于由传统药物治疗过渡到靶向治疗和基因治疗的转型期,相关靶点逐渐由基础研究阶段转化为临床药物试验阶段,为改善预后及治愈HCM提供希望。
其中靶向治疗最有代表性的药物——肌节蛋白靶向药物MYK-461,作为首次逆转HCM心肌肥厚和心肌纤维化的重要靶向分子药物,已
完成了Ⅰ期和Ⅱ期开放性临床试验具有广阔的发展前景。
关于基因治疗,目前心血管领域多集中于单基因病,致病基因的靶向治疗是未来根治HCM的重点研究方向。
腺病毒载体安全有效地应用于基因治疗传递系统以及前期基础实验的证据均证实基因治疗的可行性,基因治疗是未来有望根治HCM的新方向但目前HCM基因治疗尚处于在研阶段,主要分为DNA编辑、RNA编辑。
DNA编辑以SERCA2a、cMyBPC基因过表达治疗和磷酸受钙蛋白(phospholamban)基因敲除治疗为代表,直接将功能正常的基因导入细胞替换突变靶点;RNA编辑以RNA反式剪接(SMaRT)、反义寡核苷酸(AONs)为代表,抑制突变基因的mRNA的表達,实现转录后调控。
以上都是未来根治HCM的研究重点。
抗心肌肌凝蛋白重链自身抗体与心力衰竭关系的研究进展标签:抗心肌肌凝蛋白重链自身抗体;心力衰竭;ELISA慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF )是各种心脏病的严重阶段,尽管采取了许多积极的治疗措施,仍不能完全阻断CHF 的进行性发展。
心衰患者血清可检测出包括抗心肌肌凝蛋白重链自身抗体(anti-cardiac myosin heavy chain antibody, AMCHA)在内的多种心脏器官特异性自身抗体,免疫吸附疗法能改善心功能,提示免疫学机制可能参与心衰和(或)心室重塑的病理生理过程。
现就AMCHA和心衰的关系综述如下。
1心肌肌凝蛋白重链(cardiac myosin heavy chain,CMHC)的抗原性心肌肌凝蛋白(cardiac myosin,CM)是心肌的主要结构蛋白,由2 条重链和4 条轻链组成,具有组织特异性。
不同种属间心肌肌凝蛋白具有很强的氨基酸同源性。
心肌只表达两种肌凝蛋白重链基因,其产物分别为α-肌凝蛋白重链(α-myosin heavy chain,α-MHC)和β -肌凝蛋白重链(β-myosin heavy chain,β-MHC)。
α-MHC与β-MHC氨基酸序列具有高度保守性[1],其分子量约为200Kda。
1987年Rose等[2]证实CM是心脏特异性自身抗原,只存在于心室细胞内,不存在于骨骼肌内,因此可称为心肌特异性抗原,特异性反映心室重构过程中心肌收缩力情况。
进一步的研究发现,心肌肌凝蛋白重链(cardiac myosin heavy chain,CMHC)是心肌免疫损伤中的重要的自身抗原,在病患部位可以检测到针对其的自身抗体或自身反应性T细胞[3]。
使用纯化CM 或是以CMHC抗原表位氨基酸序列合成的多肽可以作为自身抗原刺激机体产生自身免疫反应,在没有病毒感染的情况下,单一的自身免疫机制即可诱导自身免疫性心肌炎发生[4,5 ],导致心肌炎向心肌病转化[5,6],而骨骼肌肌凝蛋白则不能[5]。
肌球蛋白重链基因MyHC与中国地方鸡肌肉品质之
间的相关研究的开题报告
题目:肌球蛋白重链基因MyHC与中国地方鸡肌肉品质之间的相关研究
研究背景:随着人们对肉质品质的要求不断提高,肉鸡肉质性状成为近年来许多研究的热点。
同时随着分子遗传学的不断发展,基因水平上的研究成为观察肉质性状变异的重要手段。
肌球蛋白重链基因MyHC 是影响肌肉品质的重要基因。
因此对MyHC基因与鸡肉质品质之间的相关研究有其重要意义。
研究目的:本研究旨在探究肌球蛋白重链基因MyHC与中国地方鸡肌肉品质之间的相关性,并为后续研究提供理论基础。
研究内容:本研究将收集中国地方鸡的肌肉组织,根据不同品种分组,并采用PCR扩增及测序技术对MyHC基因进行分析,进一步对MyHC基因与肉质性状之间的关联性进行研究。
研究方法:收集中国地方鸡不同品种的肌肉组织,利用PCR扩增并进行基因测序;对测序结果进行多序列比对及基本统计分析,利用生物信息学工具对结果进行深入分析,并将分析结果和肉质性状进行比对。
研究意义:本研究预计将探究得到中国地方鸡 MyHC基因变异情况与肉质性状指标之间的关联性,为后续分子肉鸡选育与肌肉品质改良提供科学依据。
同时,也能够为肉禽肉质性状的分子遗传学研究提供新的思路和理论依据。
关键词:肌球蛋白重链基因MyHC;中国地方鸡;肉质品质;PCR扩增;测序技术。
α-肌球蛋白重链(Alpha-myosin heavy chain,Alpha-MHC)是肌球蛋白的一种异构体,在心脏和横纹肌中作为主要的收缩蛋白发挥作用。
它具有高活性的二磷酸腺苷酶,具有快速的收缩能力,并且消耗的能量较多。
α-肌球蛋白重链是肌球蛋白分子中的一种,参与肌丝的构成,具有ATP酶的活性,可以分解ATP获得能量,将化学能转变成机械能,引发肌小节收缩,进而引起整块肌肉产生机械运动。
此外,α-肌球蛋白重链和β-肌球蛋白重链的基因在肌球蛋白分子中形成二聚体,其比值对于心肌纤维的收缩速度及力量具有至关重要的影响。
如需更多信息,建议查阅相关文献或咨询专业医生。
心脏β-肌球蛋白重链基因Arg870位点不同突变基因型与肥厚型心肌病临床表型分析杨瑶瑶;吴桂鑫;罗晓亮;张禅那;惠汝太;王继征;宋雷;邹玉宝【期刊名称】《中国医学前沿杂志(电子版)》【年(卷),期】2018(10)4【摘要】目的通过分析携带心脏β-肌球蛋白重链基因(MYH7)Arg870位点不同错义突变的肥厚型心肌病患者临床表现,探讨该位点突变基因型与临床表型的关系.方法收集529例非亲缘关系的中国肥厚型心肌病患者以及307例正常对照人群的相关资料,完善临床评估,采用Panel二代测序检测MYH7、MYBPC3、MYL2、MYL3、TNNI3、TNNT2、TPM1和ACTC1基因,将发现的突变进行Sanger测序验证,分析其基因型及临床表型.结果 529例肥厚型心肌病患者中,4例携带MYH7基因Arg870位点错义突变(2例Arg870His突变,1例Arg870Leu突变,1例Arg870Cys突变),上述基因突变在307例正常对照人群中均未检出.4例患者均为男性,室间隔厚度均>20 mm,均合并左心室流出道梗阻及至少1种心律失常(包括心房颤动、室性心动过速、心室颤动以及缓慢性心律失常),其中1例接受室间隔化学消融,3例接受永久起搏器/埋藏式心律转复除颤器植入.结论 MYH7基因Arg870His、Arg870Leu、Arg870Cys突变所致肥厚型心肌病可表现为相似的临床表型,在我国患者中发生左心室流出道梗阻以及恶性心律失常的概率较高,提示Arg870位点发生的错义突变可能趋于恶性.%Objective To explore the correlation between genotype and phenotype in hypertrophic cardiomyopathy (HCM) patients carrying Arg870 mutations in cardiac β-myosin heavy chain gene (MYH7). Method Total 529 unrelated ChineseHCM patients and 307 healthy controls were enrolled and sarcomere encoding genes including MYH7, MYBPC3, MYL2, MYL3, TNNI3, TNNT2, TPM1 and ACTC1 were sequenced using NGS panel. Genotype analysis and penotype evaluation were performed afterward. Result 4 of 529 patients harbored missense mutations of Arg870 in MYH7 gene (2 with Arg870His, 1 with Arg870Leu, 1 with Arg870Cys). These mutations were not identified in 307 healthy controls. All of the 4 patients were male, with left ventricular outflow tract obstruction (LVOTO), interventricular septum diameter>20 mm, and were detected with more than one type of arrhythmia (including atrial fibrillation, ventricular tachycardia and/or ventricular fibrillation, bradyarrhythmia). 3 patients received permanent pacemaker/ICD implantation, the other patient underwent septal alcohol ablation. Conclusion Patients who carried missense mutations ofArg870His, Arg870Leu, Arg870Cys could manifest similar clinical characteristics with tendency of LVOTO and arrhythmia, and might potentially associate with worse prognosis.【总页数】5页(P80-84)【作者】杨瑶瑶;吴桂鑫;罗晓亮;张禅那;惠汝太;王继征;宋雷;邹玉宝【作者单位】中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心内科,北京 100037 ;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心内科,北京 100037 ;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心内科,北京 100037 ;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心血管疾病国家重点实验室,北京 100037;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心内科,北京 100037 ;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心血管疾病国家重点实验室,北京 100037;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心内科,北京 100037 ;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心血管疾病国家重点实验室,北京100037;中国医学科学院北京协和医学院国家心血管病中心阜外医院心内科,北京100037【正文语种】中文【相关文献】1.肥厚型心肌病致病基因型与临床表现的关系及基因筛查在肥厚型心肌病筛查及疾病鉴别诊断中的作用 [J], 崔宏丽;王东;冯新星;邹玉宝;王怡璐;王继征;惠汝太;宋雷;赵鹏2.用变性高效液相色谱检测和脱氧核糖核酸测序方法对三个肥厚型心肌病家系β肌球蛋白重链基因突变的分析结果 [J], 杨忠伟;徐艳萍;冯秀丽;邱建军;王战勇;肖白3.β肌球蛋白重链及心脏型肌球蛋白结合蛋白C基因突变的肥厚型心肌病患者生存分析 [J], 王曙霞;邹玉宝;王虎;王继征;薛浩;陈敬洲;惠汝太4.β-肌球蛋白重链及肌球蛋白结合蛋白C基因突变与肥厚型心肌病相关研究 [J], 代博5.心脏肌球蛋白重链基因c.1273G》A突变与肥厚型心肌病的关联分析 [J], 王虎;邹玉宝;宋雷;王继征;孙凯;宋晓东;高硕;张禅那;惠汝太因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
MyHC与心肌肥厚心肌肥厚包括原发性心肌肥厚(即肥厚型心肌病)和继发性心肌肥厚(主要指左心室肥厚)。
肥厚型心肌病(HCM)是导致年轻人猝死的主要病因,在中国,HCM的发病率约为8/万,估计中国目前有HCM患者约100万人。
继发性左心室肥厚(LVH)是心血管疾病患病率和死亡率增加的独立危险因素。
LVH患者AMI和HF的患病率明显增加,复杂性室性心律失常的患病率也明显高于正常人群,由此导致的猝死发生率也升高。
LVH是中风尤其是缺血性中风的独立危险因素。
LVH的发病率约为20-60%,我们在中国社区高血压人群中的调查发现,LVH在高血压人群中的发病率为30-40%。
尽管目前已公认HCM是编码肌小节基因突变所导致的疾病,但HCM的临床表型受修饰基因和环境的共同作用。
不同基因的突变可以表现为相同的表型;而同一基因突变的患者的临床表现和预后也有很大的差异,即使携带同一突变的同一家系成员之间,发病的年龄和临床症状也有很大的不同。
我们由此可以认为,修饰基因在HCM的发病及预后中有重要意义。
目前认为,HCM和LVH存在许多共同的信号传导通路,如ACE基因同时是HCM修饰基因和LVH的易感基因,对LVH而言,遗传因素能够解释左室重量指数变异的60%。
心脏收缩-舒张是一个非常复杂的生理过程,受诸多生理性和/或病理性因素影响而发生变化,因此而影响心功能。
尤其临床上许多疾病都伴有心功能改变,严重时出现心功能障,心肌收缩力下降,心输出量减少。
随着分子生物学等相关学科的迅猛发展,人们从细胞水平、分子水平对心肌收缩-舒张过程及其调节的诸多参与成分各自的作用及相互间作用有了更进一步的了解和认识。
近十几年来,人们针对糖尿病、甲状腺功能异常(包括功能亢进和低下)、心肌肥厚、心肌病、缺氧等病理条件下引起的心功能改变,特别是收缩蛋白、调节蛋白与心功能的关系做了大量深入细致的工作。
组成心脏的主要蛋白分子按照功能分类包括收缩蛋白和调节蛋白。
其中收缩蛋白主要为肌球蛋白和肌动蛋白;调节蛋白主要为原肌球蛋白和肌钙蛋白。
肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白共同组成心肌收缩的主要结构和功能单位,即肌小节。
在与心肌收缩功能有关的疾病中,如心衰、心肌病等,都可能与其收缩运动功能异常或能量代谢异常有关。
肌球蛋白是由学者Kuhne于1859年首先报道的,半个多世纪之后,对肌球蛋白的生化分析才开始进行。
肌球蛋白是心肌粗肌丝的主要成分,分子呈杆状,一端具有两个球形区域,似豆芽的头部,由两条重链(MyHC)和两对轻链(MLC)构成,是肌球蛋白重要生物活性所在地,另一端是一个丝状“尾巴”,由两股α-螺旋肽链绞在一起形成一种盘卷螺旋结构。
肌球蛋白具有二个生物学作用:一是具有ATP酶活性,能裂解ATP,释放化学能;二是具有与肌动蛋白结合的能力。
研究表明心脏的MyHC是由两种基因编码,即α-MyHC和β-MyHC基因,这些基因产物在肌球蛋白分子中形成二聚体,所以相应的有三种分子异构体存在,即V1(α、α同源体)、V2(α、β异源体)、V3(β、β同源体)。
其中在心室肌以V3即β-MyHC为主,而在心房以V1即α-MyHC为主。
由于α、β-MyHC ATP 酶活性不同,因此不同的异构体之间所具有的ATP酶活性及收缩活性也不同。
肌球蛋白ATP酶活性主要取决于心肌所含V1或V3的量的多少,而α-MyHC 比β-MyHC具有更高的ATP酶活性。
[1]故肌球蛋白以V1占优势的心肌ATP酶活性最高,肌肉收缩速率最快,耗能也最多,而以V3占优势的心肌情况正相反,以V2占优势的心肌表现介于两者之间。
[2]肌球蛋白的ATPase活性和与肌动蛋白的能力在心肌的收缩运动中有着关键作用。
在一些病理生理过程中MyHC的类型可以发生转变。
[3] 这种肌球蛋白异构体之间的转换是心肌的适应性改变,是心脏本身负荷和能量供应两方面调节适应的结果。
V1通过增加心肌收缩速度来增加供能达到能量供求平衡,V3通过减少耗能而适应压力超负荷。
[4]当能量供不应求时,肌球蛋白异构体向V3转化,使ATP酶活性下降,心肌收缩功能降低,表现为Vmax下降,最大张力正常,而达到最大张力的时间延长,心肌作功时耗氧量下降,结果使心脏在节能的情况下产生同样的张力,所以V3增加虽可使心肌速度变慢但是却提高了机械效率。
正常哺乳动物和人的心室肌球蛋白异构体的分布与种属、年龄等因素有关。
成年人左心室心肌肌球蛋白以V3为主占60%~90%,而小哺乳类动物左心室心肌肌球蛋白以V1为主占60%~90%,人类和哺乳类小动物心房肌球蛋白以V1为主[5]。
与肌球蛋白相比,肌动蛋白结构及功能相对简单。
分子单体为球形,单体上有与肌球蛋白头相结合的位点,许多单体相互连接形成两条有极性的相互缠绕螺旋体。
调节蛋白包括原肌球蛋白(Tm)和肌钙蛋白(Tn),Tm和Tn结合钙离子构成调节蛋白复合物,通过影响肌动蛋白和肌球蛋白之间的相互作用调节收缩活动[6]。
Tm分子由二条完全相同或不同的螺旋形肽链组成(同源或异源二聚体),不同组织来源(如房、室)和特殊种类的Tm不尽相同。
Tn由三种亚单位组成,即TnI、TnT、TnC。
TnI是肌动球蛋白复合物的Tn抑制形,具有调节肌动蛋白和肌球蛋白相互作用的能力,这种调节作用主要是一种抑制作用。
TnT即肌钙蛋白结合原肌球蛋白,其作用是将肌钙蛋白复合体附着在Tm上。
TnC即钙结合肌钙蛋白,是钙离子的受体,具有两个高亲和力和两个低亲和力的钙离子结合点。
这三种肌钙蛋白亚型以协同方式相互之间与Tm及肌动蛋白互相作用[7]。
肌球蛋白是心肌结构和功能的重要组成部分。
尤其是肌球蛋白重链,即MyHC在心脏的收缩功能中起着至关重要的作用。
MYH6和MYH7基因分别编码α-MyHC和β-MyHC。
两个基因均位于14号染色体,且在染色体的位置上相邻。
但其各自的表达调控却是相互独立的。
[8]这两个基因对心肌肥厚和心脏功能都有着重大影响。
MYH7是很早便已经被公认的能引起心肌肥厚的主要致病基因。
其突变可导致肥厚型心肌病(HCM)和扩张型心肌病(DCM)。
在心肌病主要的几个致病基因中(包括:MYH7, MYBPC3, TNNI3, TNNT2, MYL2, MYL3, TPM1, ACTC, TNNC1和PRKAG2),MYH7的突变是导致绝大多数肥厚型心肌病的主要因素。
[9][10][11]其与心肌病的关系已经非常明确。
并已作为重要的致病基因被哈佛Seidman实验室报道。
MYH7基因的突变在心肌病中已不少见,而MYH6基因和MYH7所编码的蛋白即α-MyHC和β-MyHC在结构和功能上有着相似之处。
[12] 在哈佛大学所公布的数据库中,MYH6基因在DCM和HCM中表达分别下调1.74和2.88倍。
[13] 同时,在慢性心力衰竭晚期,MYH6的表达量较正常心肌组织显著下降。
[14]正常人心肌组织中,MYH6的mRNA含量占总肌球蛋白mRNA的20%~30%,其蛋白产物α-MyHC占总肌球蛋白的7%。
但在心衰的心肌组织中,mRNA和蛋白含量分别下降至10%和1%。
[15]尽管α-MyHC在成人心肌肌球蛋白中并不占主要地位(成人心肌中以β-MyHC为主),但其作用确是至关重要。
研究显示,表达12%α-MyHC的心肌细胞比不表达α-MyHC的心肌细胞产生的输出效力高52%。
[16]这个研究结果表明即便是很少量的α-MyHC 也能起到很大的作用。
在病理情况下,MYH6的表达有着很大的变化。
而在心肌病或者心衰治疗过程中,随着临床症状的改善,MYH6基因表达又发生了改变。
在心衰以及DCM 患者治疗前,MYH6基因表达下调。
而许多针对心衰或者心肌病的治疗措施,在改善心脏功能、左室厚度同时,也使MYH6的表达发生上调。
例如:β-受体阻滞剂治疗在改善射血分数和心脏功能的同时,可导致MYH6基因mRNA水平上升和MYH7基因mRNA水平下降。
因此β-受体阻滞剂治疗可逆转病理状态下心脏基因的表达调控,使具有快收缩速率的α-MyHC表达量上调,从而改善心脏功能。
[17]又如:用左旋甲状腺素治疗扩张型心肌病,可使患者的临床症状以及超声指数得到改善,同时使MYH6基因mRNA含量增加11倍。
[18]另外,动物实验显示,心衰动物模型中,其MYH6表达下降而MYH7表达上升。
利用心脏支持设备进行治疗,可改善收缩功能并使MYH6基因mRNA含量趋于恢复正常。
[19]MYH6基因对心肌肥厚和心脏功能的影响不仅体现在心脏的病理过程中和治疗前后的表达改变,同时,其作为心肌病的致病基因也被报道。
研究证明,MYH6的外显子突变可导致HCM和DCM。
[20]综上所述,肌球蛋白在心脏的肥厚过程以及调节心脏功能中起了重要作用。
而肌球蛋白重链MyHC是肌球蛋白发挥功能的关键组成部分。
其编码基因MYH6和MYH7的表达在各种心肌疾病以及对心脏功能的调节过程中有着显著的改变。
同时这两种基因作为肥厚型以及扩张型心肌病的致病基因已经被报道。
尽管两种MyHC类型在成人的表达相差迥异,但二者比例在一定条件下可发生改变,即基因表达调控发生变化。
这意味着两种MyHC都可能参与成人心肌疾病的发生发展。
因此,对这两种MyHC分子及其基因MYH6和MYH7的研究将使我们进一步深入认识心肌肥厚和心力衰竭,并有助于我们改进对各种心肌病的诊治措施,提高心脏功能的改善效果。
【参考文献】1.Koichi Nakao, Wayne Minobe, Robert Roden, Michael R. Bristow, and Leslie A. LeinwandJ. Myosin Heavy Chain Gene Expression in Human Heart Failure. Clin. Invest.V olume 100, Number 9, November 1997, 2362–23702. Pope B, Hoh JF, Weeds A.The ATPase activities of rat cardiac myosin isoenzymes. FEBS Lett. 1980 Sep 8;118(2):205-8.3. Koichi Nakao, Wayne Minobe, Robert Roden, Michael R. Bristow, and Leslie A. LeinwandJ. Myosin Heavy Chain Gene Expression in Human Heart Failure. Clin. Invest.Volume 100, Number 9, November 1997, 2362–23704. Swynghedauw B.Developmental and functional adaptation of contractile protein in cardiac and skeletal muscles.Physiol Rev,1986,66(3):7105. Izumo S, lompre A M, Matsuoka R, et al. Myosin heavy chain messenge r RNA and protein isoform transitions during cardiac hypertrophy interaction between hemodynamic and thyroid hormone-induced signals. J Clin Invest,1987,79 (3):9706. Mayer N J, Rubin S A. Molecular and cellular prospects for repair,augme ntation,and replacement of the failing heart. Am Heart J,1997,134(3):5777. Humphreys J. E, Cummins P. Regulatory proteins of the myocardium,atrial and ventricular tropomyosin and troponin-I in the developing and adult bovine and human heart. J Mol Cell Cardiol,1984,16(7):6438.Keiko Yamauchi-Takihara, Michael J. Sole, Jack Liew, Doug Ing, and Choong-Chin Liew. Characterization of Human Cardiac Myosin Heavy Chain Genes. Proc. Nail. Acad. Sci. USA V ol. 86, pp. 3504-3508, May 19899.Marmor Alon, Schneeweiss A . Prognostic value of noninvasively obtained left ventricular contractile reserve in patients with severe heart failure, J Am Coll Cardiol. 1997;29:422-42810.Orphanet Databases, 2003.11. Richard P,Charron P,Carrier L,et al.Hypertrophic cardiomyopathy:distribution of disease genes,spectrum of mutations,and implications for a molecular diagnosis strategy. Circulation. 2003;107:2227–2232.12. Seidman JG, Seidman C.The genetic basis for cardiomyopathy: from mutation identification to mechanistic paradigms. Cell. 2001 Feb 23;104(4):557-67.13.Harward database14. Koichi Nakao, Wayne Minobe, Robert Roden, Michael R. Bristow, and Leslie A. LeinwandJ. Myosin Heavy Chain Gene Expression in Human Heart Failure. Clin. Invest.V olume 100, Number 9, November 1997, 2362–237015. Lowes BD, Minobe W, Abraham WT, et al. Changes in gene expression in the intact human heart. Downregulation of alpha-myosin heavy chain in hypertrophied, failing ventricular myocardium. J Clin Invest. 1997;100:2315–2324.16.Herron TJ, McDonald KS. Small amounts of alpha-myosin heavy chain isoform expression significantly increase power output of rat cardiac myocyte fragments. Circ Res. 2002 Jun 14;90(11):1150-2.17. Lowes BD, Gilbert EM, Abraham WT, et al. Myocardial gene expression in dilated cardiomyopathy treated with β-blocking agents. N Engl J Med. 2002;346:1357–1365.18. Ladenson PW, Sherman SI, Baughman KL, Ray PE, Feldman AM. Reversible alterations in myocardial gene expression in a young man with dilated cardiomyopathy and hypothyroidism. Proc Natl Acad Sci U S A.1992;89:5251–5255.19. Sabbah HN, Sharov VG, Gupta RC, et al. Reversal of chronic molecular and cellular abnormalities due to heart failure by passive mechanical ventricular containment. Circ Res. 2003;93:1095–1101.20. Carniel, E., Taylor, M. R.G., Sinagra, G., Di Lenarda, A., Ku, L., Fain, P. R., Boucek, M. M., Cavanaugh, J., Miocic, S., Slavov, D., Graw, S. L., Feiger, J., Zhu, X. Z., Dao, D., Ferguson, D. A., Bristow, M. R., Mestroni, L.α-Myosin Heavy Chain: A Sarcomeric Gene Associated With Dilated and Hypertrophic Phenotypes of Cardiomyopathy.Circulation. 2005;112:54-59.。