慢频率依赖性尖端扭转性室速的分子机理和治疗策略研究

Bradycardia dependent torsade de pointes（TdP）is a unique type of uncommon but high malignant cardiac arrhythmia. The QT prolongation induced by long R-R interval is one of the characteristics of bradycardia dependent TdP. The previous studies demonstrated that the molecular bases of TdP were genetic mutations of genes coding cardiac IKr and IKs potassium channels. Our preliminary study revealed that the causative genes of bradycardia dependent TdP also included SCN5A、HCN4、Titin、DMD and SGCD. Functional study showed that S705F mutation of SCN5A that caused bradycardia dependent TdP of our patient, produced more frequent dependent reduction of sodium channel current, the inward current would be increased during long pause interval that might lead to QT prolongation and further induce TdP. These results suggest a more complicated genetic background of bradycardia dependent TdP. In this study, we propose to recruit more patients to take genetic test in order to find more disease-causing genes and mutations. Taking advantage of using cellular and clinical electrophysiological techniques, and transgenic animal models, we will study the molecular mechanisms of bradycardia dependent TdP to explore the new interventional targets, in order to establishing the new strategies of management of bradycardia dependent TdP.

慢频率依赖性尖端扭转性室速（TdP）是一种特殊类型的心律失常，临床虽不常见，但致死性强。它的发生以慢频率诱发的QT间期延长为特征性表现。以往研究发现TdP发生的分子基础是编码心脏钾通道Ikr和Iks的基因变异所致。然而，本课题组前期研究发现慢频率依赖性TdP的变异基因还包括SCN5A、HCN4、Titin、DMD和SGCD。初步的功能研究提示，携带SCN5A S705F变异的钠通道呈现更明显的频率依赖性，慢频率时内向钠电流增强，有利于导致QT延长和触发TdP。这些结果提示慢频率依赖性TdP具有更复杂的遗传学基础。本研究拟在更广泛的病人中继续进行基因检测，发现更多的致病基因突变位点，采用细胞电生理学、临床心电学和模式生物学技术，研究慢频率依赖性TdP的致病基因及其分子机理；探究药物干预靶点，为建立新的干预策略提供科学依据。

尖端扭转性室速（TdP）临床上比较常见的致死性心律失常。目前认为TdP常发生在原发性或继发性的长QT综合征患者，可分为长间歇依赖性及儿茶酚胺依赖性两种模式，前者又称为慢频率依赖性TdP，常在严重窦性心动过缓，高度房室传导阻滞，RR间期突然延长时发作。目前认为慢频率依赖性TdP是表达Ikr通道的基因变异或使用阻断Ikr离子流的药物，导致心肌各层之间动作电位离散性增加，诱发早期后除极和2相折返所致。对慢频率依赖性TdP的认识至今停留在IKr的功能缺陷上。. 本课题的重要发现是明确了11个与慢频率依赖性TdP相关的致病基因，这为频率依赖性TdP的遗传学机制研究提供依据：SCN5A、HCN4、TTN、DMD、SGCD、DTNA、PTPN11、MED13、CACNA1C、RYR2、KCNH2。这些发现，颠覆了以往的概念，这些致病基因中除了1例是Ikr表达基因外。其余都是心肌结构蛋白基因和钠、钙和肌浆网钙释放通道的基因变异。说明慢频率依赖性TdP遗传背景更加复杂、多样。除了离子通道基因突变以外，本课题对基因变异频率最高的TTN基因突变进行了研究，采用CRISPR/Cas9技术，获得了与人源TTN突变位点相对应的两个小鼠TTN基因A8125T点突变和R18593W点突变的杂合子小鼠，通过蛋白组学分析突变小鼠心肌蛋白表达差异。通过对两组间的分析，包括BP(生物过程)、MF(分子功能)和CC(细胞成分)。结果发现TTN基因突变改变了很多生物过程，其中包括一些重要的信号与心肌发育、心肌收缩、细胞分化等相关。这个研究结果将开启TTN功能和致病机理新的研究。. 由于新冠肺炎疫情，严重影响到分子功能研究实验。课题组将研究目标转向另一个心律失常相关的临床问题，晕厥的诊断，分型和防治，获得了临床研究和随访的结果，并对晕厥的发生机理进行探讨，得到了可喜的进展。因部分研究经费尚未用完，本课题的分子功能研究实验待结题后后续进行。