《Nature》子刊:科学家发现决定心脏电活动的 50 个关键基因位点

科学
《Nature》子刊:科学家发现决定心脏电活动的 50 个关键基因位点
麻省理工科技评论 2018-08-04

2018-08-04

最近,研究人员对超过 92,000 名参与者进行了全基因组关联研究并最终确定了 44 个 PR 间期(房室传导)相关性的基因位点。
健康 心脏 科学
最近,研究人员对超过 92,000 名参与者进行了全基因组关联研究并最终确定了 44 个 PR 间期(房室传导)相关性的基因位点。

我们都知道,心脏是我们的“人体发动机”。但一些人有所不知的是,这个“发动机”需要通过一级一级的电信号来下传指令,如果指令下传错误便会引起所谓的心律失常疾病。

心脏的“总司令部”——窦房结会首先发出冲动,通过房室传导至“二级司令部”——房室结,最后经过浦肯野纤维传导至最后的“小兵”——心肌细胞。在了解了这些后我们来看看这一心脏传导系统与基因位点到底存在何种相关性。

《Nature》子刊:科学家发现决定心脏电活动的 50 个关键基因位点

而心电图 PR 间期正是反映房室之间的信号传导的主要特征之一,异常 PR 间期也是心房颤动和心脏传导阻滞的主要原因之一。

最近,研究人员对超过 92,000 名参与者进行了全基因组关联研究并最终确定了 44 个 PR 间期(房室传导)相关性的基因位点。 这些基因参与调控先前明确的心房电活动。同时这些基因位点的突变会导致心脏传导阻滞和心房颤动等心律失常的表现。另外研究者通过对 105,000 非洲和欧洲个体的 Meta 分析明确了另外 6 个心律相关性基因位点。这 50 个基因位点涉及发育,转录因子、离子通道和房室传导中细胞信号蛋白的合成,因此,这将是未来药物研究的重中之重。该文章发表于 27 日的《Nature Communications》。

心电图上的 PR 间期反映了心房和房室结心肌细胞的去极化和及其兴奋传导。PR 间期持续时间异常与心房颤动(AF)风险增加相关,房颤具有较高的发病率和死亡率,这些异常还与心脏传导缺陷和心脏传导阻滞有关,患者通常需要起搏器植入治疗。认识影响 PR 间期的分子生物学机制可以使研究人员对心脏电生理疾病有更加深入的见解,并由此确定预防和治疗房颤和传导疾病的潜在药物靶点。

虽然先前的全基因组关联研究(GWAS)在多达 30,000 个个体中明确了 10 个与 PR 间期相关的基因位点。但论文作者、乌得勒支大学医学中心心内科博士后 Jessica van Setten 认为或许存在更多相关性基因位点。因此,他率领的研究团队就 PR 间期与基因的相关性问题展开了更为深入的研究。

Jessica van Setten 通过对 92000 个个体的全基因组进行了详细的分析,首先筛选出 44 个与房室传导(PR 间期)相关的基因位点。这些基因位点的基因表达水平在心脏传导系统发育阶段明显增强。由此,研究人员认为这些基因对于调控整个心脏的电生理过程尤为重要。同时,研究者发现这些基因表达具有组织特异性,即这些基因在心脏的特定时期发挥重要作用。另外,Jessica van Setten 等人也明确了某些基因与心脏传导系统之间具体的功能联系。例如,基因位点 CAMK2D 与 P 波持续时间有关,而 MYH6 与 P 波持续时间和 P 波终止力有关。

研究者还将 PR 间期的分析结果与之前公布的心率,QRS 持续时间和房颤的结果相结合,并最终明确了导致房性心律失常和心脏传导异常的基因位点。他们观察到这些单核苷酸多态性(SNP)具有显着的多效性,研究中超过一半与 PR 间期(心房传导)相关的 SNP 也与心室传导(QRS 间期),房性心律失常(AF)和心率(RR 间期)相关。

该研究的意义在于通过一系列的 Meta 分析研究,明确了 50 个与心房和房室电活动相关的基因位点,这其中包括 40 个是新的位点。同时阐明了部分基因与心脏电活动的密切关系。这些基因位点为未来基因靶向治疗心律失常疾病奠定了理论基础。

麻省理工科技评论

From Tech to Deeptech