AMPKγ2亚基新突变在PRKAG2心脏综合征心律失常发生中作用和机制研究

腺苷一磷酸激活的蛋白激酶（AMPK）活性受其γ2 亚基（PRKAG2）调节。除心肌肥厚外，心室预激、传导系统病变是PRKAG2心脏综合征家系的主要临床表型。最近研究表明家系中心律失常发病机制与心脏离子通道功能异常有关，国外家系中发现的9种突变集中于AMPKγ2亚基的胱硫醚β-合成酶（CBS）区域。我们在前期工作中完整调查了一个中国人PRKAG2心脏综合征家系，临床表型符合国外家系的共性，在患病成员γ2亚基非CBS区域外显子3上发现了一个新的错义突变G100S。本课题拟通过在乳鼠心肌细胞、ts201细胞中过表达AMPK γ2亚基新突变研究对心肌细胞钙稳态、心肌动作电位和重组体hH1钠通道电流的影响，考察新突变致心律失常的作用机制。本项目可以为探讨家系心律失常的发病机制提供新线索，加深对AMPK γ2亚基新突变的功能了解。

课题背景：PRKAG2心脏综合征是常染色体显性遗传病，主要由于编码腺苷-磷酸激活的蛋白激酶（AMPK）γ2调节亚单位的PRKAG2基因发生突变，其家系的主要临床表型为：心肌肥厚、心室预激以及传导系统病变。本课题组首次发现的中国人特有的PRKAG2心脏综合征，同样有心肌肥厚和心律失常等临床症状，但其新的突变G100S却位于AMPK γ2亚基非CBS区域，不同于以往国外所有的报道。目前世界上对PRKAG2综合征心律失常机制尚未有统一定论。研究内容和方法：在离体细胞水平上，构建人心肌细胞钠离子通道的R302Q突变体及G100S突变体载体，双质粒共转染HEK 293T细胞，实验分组为：G100S组、R302Q组、PRKAG2野生型组、SCN5A组、空白对照组。膜片钳技术检测HEK293T细胞的钠离子通道开放及失活；在整体哺乳动物水平，构建PRKAG2 G100S过表达转基因小鼠模型，同窝野生型小鼠作为对照组，超声心动图检测其心肌肥厚表型，HE染色、PAS染色分别观察其心肌肥大及糖原沉积；心电图检测其心律失常表型，共聚焦线性扫描急性分离的小鼠心肌细胞，观察钙波的活动，探究G100S突变基因对心肌细胞内质网钙离子的活动的影响。目前结果：PRKAG2 G100S、R302Q突变组与PRKAG2野生型组相比，钠电流较高，半数激活电压明显降低，斜率因子降低；半数激活电压无明显差异，激活斜率因子降低。PRKAG2 G100S突变组半数失活曲线无明显移动，斜率因子降低；PRKAG2 R302Q突变组半数失活曲线明显右移，斜率因子降低。PRKAG2 R302Q突变组与PRKAG2 G100S突变组相比，半数失活电压及失活速率无明显差异。超声检查转基因小鼠心脏，在心脏跳动周期的收缩和舒张期，室间隔、心室后壁G100S组明显比同窝野生型小鼠肥厚，有统计学意义（n=6）；HE和PAS染色分别可见G100S转基因小鼠较对照组有典型的心肌肥厚及糖原沉积；共聚焦线扫 G100S转基因小鼠及同窝野生型小鼠急性分离的心肌细胞，统计学分析其钙波活动有统计学差异。科学意义：分别在细胞和整体动物水平探讨了新突变位点引起心肌肥厚和心律失常的机制，本课题进一步加深了对AMPK γ2亚基新突变的功能了解，为探讨中国人PRKAG2心脏综合征发病机制提供新线索。