肥厚型心肌病(Hypertrophic cardiomyopathy，HCM)是一种以不明原因的心肌肥厚、心肌纤维排列紊乱为特征的原发性心肌病，它表现为多样的临床症状，是青少年患者发生心脏性猝死的常见原因，通常以家族性常染色体显性遗传的规律发生，具有基因的异质性。 本文综述了目前对HCM致病机理的研究进展,分述了可导致家族性HCM的α-原肌球蛋白、心脏肌钙蛋白 T 和 β-肌球蛋白上的突变，尤其对β-肌球蛋白上的突变的定位、作用、性质等作了较详细的描述，并对预示本病最严重的并发症——心脏性猝死有参考价值的因素进行了归纳。

一、目前所发现的肥厚型心肌病的致病机理

1989年以前，本病的致病机理尚不明确,但已认识到遗传因素的重要作用。1989年，

jarcho等^［1］首次在家族性肥厚型心肌病患者中发现,位于14号染色体长臂上的心脏肌球蛋白重链基因的错义突变可导致HCM。此后,于1993年相继在染色体1q3、11p13-q13和

15q2^［2］上也发现了与心肌肥厚的发生密切相关的突变。目前发现导致HCM的病因中,位于β-肌球蛋白基因(14q1)上的错义突变占总数的30%，位于心脏肌钙蛋白T基因(1q)上的错义突变占15%，而由α-原肌球蛋白基因(15q)突变所致的仅占不足3%，其余约占总数50%的病例尚未阐明其致病机理。

1.α-原肌球蛋白基因(α-tropomyosin)： Thierfelder等^［3］利用家族性肥厚型心肌病(familial hypertrophic caridomyopathy ，FHC)患者外周血淋巴细胞DNA，经聚合酶链式反应(PCR)扩增，其产物再经循环测序分析，发现在MZ家族中,α-原肌球蛋白基因外显子5上核苷酸595位置,由鸟嘌呤残基代替了正常的腺嘌呤残基(即A→G)。这个A→G转换使密码子180从GAG变为GGG,导致带负电荷的谷氨酸残基被中性的甘氨酸残基所替代(Glu180Gly)。同样在MI家族中也发现了外显子5上核苷酸579位置发生G→A转换，使编码带负荷的天冬氨酸残基被一个中性的天冬酰胺残基所取代(即Asp175Asn)。与大鼠、小鼠和青蛙外显子5上核苷酸和氨基酸序列比较，发现在这些动物种间存在着高度保守区，并且序列异常就发生在这个保守区中，这提示了FHC患者存在着一个可识别的功能上的共同序列改变。从临床方面的检测来看，虽然有这两种突变的患者其估计寿命相似，但与Glu180Gly突变相关联的心肌肥厚程度比，由Asp175Asn突变引起的心肌肥厚的程度明显降低。最近，在对来自不同种族和不同地区的FHC患者的研究中证实，由α-原肌球蛋白突变引起的家族性肥厚型心肌病较少见^［4］。

2.心脏肌钙蛋白T(cardial troponin T，cTnT)： 在对27个分别来自欧洲、美洲、非洲和印度的FHC家族的研究中，首先证实其发病与β-肌球蛋白重链(即β-MHC)基因突变无关,之后在cTnT上识别出11种不同的序列变化。其中 219G→A、330T→C、Lys253Arg呈现多态现象,不引起FHC(前两者不改变编码的氨基酸)，另外8种均被认为是致病的突变，分别为内含子15的5′拼接供点G→A转换、Ile79Asn、Arg92Gln、Phe110Ile、Glu163Lys、Glu244Asp、Arg278Cys及ΔGlu160(此缺失不引起移码突变)。每种cTnT突变所致的左心室壁增加的最大厚度相近似，但明显少于由β-MHC突变所致的程度，其外显率估计为75%，与β-MHC相比，险恶程度较低，但仍有较差的预后及较高的猝死率。

α-原肌球蛋白和cTnT在横纹肌细肌丝结构和功能上起着十分重要的作用，这两者的突变都直接影响到肌钙蛋白与Ca²⁺结合，进而影响到肌球蛋白与肌动蛋白的结合^［3，4］。

3.心肌β-肌球蛋白重链基因(β-myosin heavy chain，β-MHC):β-MHC是目前研究的热点，它是一种收缩蛋白，占心室肌蛋白成分的35%，由球状头部区和长形杆状区组成，头部区含有ATP酶活化区与肌球蛋白轻链、肌动蛋白相结合的位点。人类β-MHC基因全长22.8kb，由40个外显子和39个内含子组成。

二、突变的研究

1.突变的定位：目前已发现多达30种以上的错义突变均可引起HCM。Rayment等^［5］研究证实，这些突变与结构和功能上的特殊区域相关联，其中24种突变集中地发生在肌球蛋白头部的4个特殊位置周围，分别是: (1) 与肌动蛋白结合的交接区，(2)在核苷酸结合位点周围，(3) 邻近于两个活性半胱氨酸残基连接区，(4)紧靠重链和轻链的交接区。另外在肌球蛋白杆状区也存在着5种突变，这5种突变集中在连接肌球蛋白头部与粗肌丝后骨架的β-螺旋的片段上，从而影响能量向粗肌丝束的传送。目前，这29种突变已进行了准确定位。

2.突变的作用：经物种间的比较分析，发现β-MHC基因的错义突变多发生在进化中高度保守的氨基酸上。体外试验证实了突变的肌球蛋白具有减弱肌丝形成和减弱肌球蛋白与肌动蛋白相互作用的能力^［6］。 Straceski等^［7］为了评估β-MHC突变体的稳定性及它们形成粗肌丝的能力，把编码大鼠野生型β-MHC和七种相应的FHC错义突变体转染到COS细胞上，利用免疫荧光分析方法，最终得出了FHC突变体在总体上不改变蛋白质的稳定性的结论，但有29%的COS细胞在转染FHC突变体后不能形成丝状结构，这个试验在病毒启动子不同的条件下进行重复，均得到了相似的结论。另外，对FHC突变体(Arg-249Gln)的生化分析也证实了突变体和野生型MHC在不同离子强度的溶液中溶解性不同,从而提示了肌球蛋白突变体可改变与其他收缩蛋白质间的相互作用。

3.突变的性质：不同的β-MHC基因的错义突变具有不同的外显率，有报道证实外显子13上的错义突变与较高的外显率相关。HCM的表型和基因型之间存在着一定的联系。通过对有共同突变而无亲缘关系的、分别来自不同人种和种族的FHC大家族自然病程的分析，证明基因型可影响生存率。早在1990年Watkins等^［8］就指出了患者携带的突变如果改变MHC蛋白质的电荷,其估计寿命明显地缩短。这个结论在多个家族的突变分析中得到了部分证实。但在对南非的FHC家族的观察中，发现在有Arg249Gln突变的家族中，此突变虽改变了所编码的氨基酸的电荷，但其心脏意外的累积发生率低^［9］，这与在欧洲携带同一突变的家族中观察到的结果并不相吻合。另外，在对高加索人和朝鲜人的观察中^［10］,也证实了不是所有改变电荷的突变都是恶性的，如Gly256Glu。因此Anan等^［11］建议将β-MHC错义突变分成

3组：(1)良性(B):其估计寿命接近正常；(2)恶性(M):其估计寿命显著缩短；(3)中性(I):位于良恶性之间，可中度影响估计寿命。依上述分类明确了三种良性突变：即位于头部区域的Phe513Cys(外显子15上)，Val606Met(外显子16上)和位于头杆交接处的Leu908Val(外显子23上)，这三者均为保守性突变，未改变所编码的氨基酸的电荷。三种恶性突变:Arg403Gln(外显子13上)、Arg453Cys(外显子14上)和Arg719Trp(外显子19上)，均改变了所编码氨基酸的电荷,早期死亡率高,其原因可能是由于阻止了肌球蛋白的结构变化，或是改变了肌球蛋白与肌动蛋白及其它分子间的相互作用。

中性突变多位于次要区域或在二级结构中产生中度变化,故其表型介于良恶性之间。

此外，HCM表型也有显著不同，其中左室肥厚最多见，占90%以上,特殊部位如心尖部、心室中部等的肥厚也都描述过,仅25%患者存在左室流出道梗阻。在有相同突变的不同家族中,其临床表现、病变外显率及恶性程度也有差别；甚至在同一家族中，症状的严重程度、心脏形态、左室收缩和舒张功能及心律失常类型也有很大区别，因此修饰基因和非基因因素的重要性也不容忽视。例如，同是有

arg403Gln突变。在Fananapazir等^［10］报道的高加索人和朝鲜人家族中，成人和儿童的病变外显率均为100%。在高加索人家族中猝死和晕厥的发生率高，其所有成员均为非梗阻性的;而在朝鲜人家族中未记录过猝死及意识丧失的症状，其中2/3患者存在左室流出道梗阻，这二个家族均无右室形态异常。然而Geisterfer-Lowrance等^［12］在对有同一突变的另一家族的研究中，发现这个家族猝死发生率高,且20个患者中有9人经超声心动图证实存在右室肥厚。

目前研究最多的是位于外显子13上的错义突变，仅密码子403位置上就发生了三种突变：Arg403Trp、Arg403Leu、Arg403Gln。在对法国的家族研究中发现了前二者，Arg403Leu突变在超声心动图上显示出严重的不对称性左室肥厚，伴有很高的心脏衰竭和猝死发生率。在法国^［13］和南非^［9］家族中发现Arg403Trp突变,其严重程度比Arg403Leu和 Arg403Gln明显降低， 显示良性预后，且Arg403Trp和Arg403Leu都具有不完全外显率。Arg403Gln 已如前述。1993年对肌球蛋白头部的晶体三维结构的报道提示，在残基403周围的节段可能参与了核苷酸结合点和肌动蛋白结合点之间传送信息的开关机制^{［14，15］}。此后许多生化和结构方面的报道证实了发生403突变的β-MHC区域的重要作用，残基403位置接近于假定的与肌动蛋白结合的主要位点，通过对肌动蛋白活化ATP酶的活性和体外肌球蛋白向肌动蛋白移动的能力^{［16，17］}及MHC突变体在COS细胞中的聚集^［7］的整体功能的分析,证实了由403突变诱导的戏剧性结构修饰。最近的研究结果提示,削弱了某些复杂的肌球蛋白功能的Arg403Gln可以调整肌球蛋白头部中心区域的联系能力，但并未影响它对肌动蛋白的亲和力^［18］。密码子403所编码的氨基酸是在进化过程中高度保守的，在FHC中它所起到的作用仍需进一步研究。

以上所述皆为<