SCN10A基因及其蛋白对心源性猝死相关的室性心律失常的影响

Recently, many studies unexpectedly indicates that, SCN10A, the gene encoding Nav1.8 neuronal sodium channel, is present in the human heart, and is an important determinant of the cardiac conduction parameters on ECGs (such as PR interval, QRS duration, etc.). Our previous study has been first discovered worldwide that SCN10A rare variants in exons are directly related to Brugada syndrome (BrS) and early repolarization syndrome (ERS). Our hypothesis is SCN10A gene regulates the heart, through the interaction with the activity of SCN5A, the canonical “cardiac” sodium gene, or by itself alone. Possible pathways of influence could be present in the neuronal system dominated myocardial fibers, and/or the cardiac muscle fibers themselves. The project is planned to collect samples in patients with inherited or acquired diseases related to ventricular arrhythmias （BrS, ERS, LQTS, IVF, Post-MI ES）, which are probably lead to sudden cardiac death. We will analyze the correlation of SCN10A genotype and clinical phenotype in Chinese. Then the effect of SCN10A variants on action potential, sodium and calcium ion channel, as well as calcium handling, in HEK293 cells, CDi cell, and hiPSC-CM (human induced pluripotent stem cell-cardiomyocyte) from patients' skin or blood cells, will be examined. Finally, on the canine model of ischemic-induced ventricular fibrillation, we will confirm the distribution, expression, influence and underlying mechanism of SCN10A and its related proteins in disease progression, which may further broaden our understanding of the impact of SCN10A on the heart. The completion of this study will be helpful to the development of novel anti-arrhythmic targets, and provide new evidence for genetic screening and clinical risk stratification, which has practical significance in translational medicine.

近期多个研究意外提示编码Nav1.8神经钠通道的SCN10A基因存在于人类心脏，是心脏传导的决定因素之一。我们的前期研究在世界范围内首先发现SCN10A外显子的变异与Brugada综合症等直接相关。本研究提出如下假说，即SCN10A对心脏的调节，是通过影响SCN5A编码的经典“心脏”钠通道的活性，或者单独作用而达到。具体途径可能存在于支配心肌的神经系统和/或心肌纤维本身。本项目拟收集有致心源性猝死风险的遗传性和获得性室性心律失常疾病的患者样本，分析国人中SCN10A的基因型与临床表型的相关性。之后在HEK293、 CDi细胞、以及患者组织诱导的hiPSC-CM中研究SCN10A变异对动作电位、钠钙等离子通道、以及钙调控的影响。最后，在犬的缺血性室颤模型上确认SCN10A在疾病进展过程中的分布、表达水平、作用及机制。此研究将有助于开发抗心律失常的新靶点，为临床基因筛查和危险分层提供新的证据。

近年来国外及我们的初步研究显示编码Nav1.8钠电流的SCN10A基因，是心电图上心脏传导参数及复极参数的重要决定因素之一，并可能与多种心律失常的发生有关。本项目利用学科特色，运用流行病学、分子生物学、干细胞学、膜片钳等技术，进行了心源性猝死相关的室性心律失常的流行病学及SCN10A基因的分子遗传学和电生理学研究。我们前瞻性地收集和分析201个心源性猝死相关的室性心律失常家系。通过二代测序技术，目前已筛选出8个SCN10A的新突变，其中某些突变还涉及新的疾病类型，比如长QT综合征。我们发现SCN10A还与发烧导致的Brugada综合征密切相关。目前已经鉴定出R14L, I206M, L388P, P1045T, I1225T, G1662S, V1697I等7个突变，且功能分析提示它们有独特的温度敏感性。已经实现了iPSC大量且高效的心脏分化，已经通过对iPSC-CMs等平台的功能鉴定证明，Nav1.8的数种基因突变是BrS/ERS心律失常表型的致病因素，具体原因是导致了INa和ICa功能的显著丧失和Ito功能的获得。对实验犬给予Nav1.8阻断剂A-803467处理后的AF模型显示，Nav1.8可以通过心脏神经节丛等发挥其电生理特性的作用，降低房颤发生率等各项参数以及相关室性心律失常的发生。在犬的室性心律失常动物研究表明，阻断Nav1.8通道可通过抑制左侧星状神经节活性而显著减弱缺血诱导的室性心律失常。A-803467可降低TSA201细胞的INa.，并改变通道动力学。纳入177例BrS患者、118例肥厚性心肌病(HCM)患者、397例房颤(AF)患者和909例对照组，运用回归分析、连锁不平衡分析等，我们发现有四个常见SCN10A变异与BrS的易感性有关。rs6795970和rs12632942增加HCM和AF的发病风险，其中rs6795970与QRS间期存在基因剂量效应，并与AF患者PR间期相关。在HCM患者中，我们发现在线性回归分析中，rs74717885和rs7630989与QRS间期、QT间期和QTc间期均有密切关系。左心室后壁厚度和rs7630989显示出重要的相关性。因此，SCN10A常见变异可能在电生理或解剖特征等多方面影响发病机制，参与BrS、HCM和AF的易感性。我们的研究发现指引了新的心律失常研究方向，为基因突变导致的临床疾病提供新的治疗靶点。