肥厚型心肌病——心血管疾病精准医疗离我们有多远

文章作者：王怡璐¹，宋雷²（综述），康连鸣²（审校）（1.煤炭总医院　ICU，北京　100028；2.国家心血管病中心　中国医学科学院阜外医院　内科，北京　100037）

迄今为止，自肥厚型心肌病被发现已逾50年，该病被认为是具有高猝死风险的遗传性疾病，且临床表现多变、自然病程各异，使其早期诊断及预后判断相当困难。对肥厚型心肌病分子水平的认识起始于20世纪90年代，研究者们发现其致病突变位于编码心肌肌小节相关蛋白的基因，这一突破性的发现奠定了肥厚型心肌病的遗传学基础，并且预示着对于基因突变的检测与分析将为该病的诊断、临床病程预测以及治疗带来一次革命（图1）。

随着基因检测技术的日新月异及检测效率的提高，许多与基因突变相关的疾病（如肿瘤）已借助分子诊断做到了超早期确诊，且能够指导治疗方向。“精准医疗（precision medicine）”概念的提出便基于此，不同于原有的“一刀切”的治疗方法，精准医疗是由个体差异入手，深入了解不同患者最微小的分子和基因组信息，再根据信息的细微不同来调整并制订个性化的诊疗方案。精准医疗的优点在于通过将不同患者个体进行分类，区别选择，预防和治疗均集中于能够真正获益的患者，避免反复尝试各种治疗手段为患者带来的痛苦及对病情的延误，也避免了医疗资源的浪费。肥厚型心肌病作为心血管疾病中典型的遗传性疾病，并且是单基因心血管疾病中最为常见的疾病，无疑最有可能成为最先实现精准医疗的疾病。

1　肥厚型心肌病的精准医疗之路

1.1　疾病发现　20世纪50年代末，临床上出现了一种谜一样的心肌疾病，困扰着当时的心血管内科医师及病理科医师，该病在不同患者中表现各异，呈现为室间隔不对称肥厚、主动脉瓣功能性狭窄、肥厚型梗阻性心肌病变及特发性主动脉瓣下肥厚狭窄。距最早的与不明原因心室肥厚相关的心脏性猝死（sudden cardiac death，SCD）报道已有一个多世纪，这些报道均描述了具有戏剧性的临床事件，如14岁的健康青少年在学校操场追逐嬉戏时突然倒地身亡；一名自行车骑行者在雷电交加的天气中突然倒地身亡，却并未发现任何电击伤或暴风雨造成的损伤。尸检发现这些不幸猝死者均伴有肥大的心脏，有的重量超过500 g，以及室间隔显著的不成比例的增厚；组织学上表现为肌束排列杂乱无章、细胞肥大以及显著的心肌纤维化。此后，该类患者的解剖学、组织病理学以及血流动力学特点越来越多地被发现和描述，并且研究者们为各种异常进行了很多的命名。一方面说明了患者临床表现的多样性，另一方面也说明临床对该病缺乏统一的专家共识。之后经过包括美国心肺血液研究所（NHLBI）资助的贝塞斯达临床会议在内的国际工作组织制定了关于该病的诊断标准，对其解剖学、流出道梗阻压力阶差进行定义，评估了该病的自然病程，并提出了治疗策略。随着临床技术水平的提高以及对该病认识的深入，相关指南也在不断更新，最近一次更新正是依据高通量基因检测技术为病因诊断提供的良好平台再次进行了调整。

1.2　病因探索　肥厚型心肌病的定义被明确后，对其病因的讨论便广泛展开，研究者们认为潜在病因可能包括心脏的良性肿瘤、儿茶酚胺的过度激活、心脏神经嵴细胞的异常增生以及人白细胞抗原介导的免疫反应等。但不论大家对该病感到如何迷惑，以下两种临床特点是具有共识的：①左心室肥厚呈特发性，其发生并不伴有常规的心肌肥厚诱因，如主动脉瓣狭窄及高血压；②患者呈家族聚集性，一级亲属患病风险较高。因此亦逐渐将肥厚型心肌病病因的矛头指向了遗传性因素。

20世纪80年代中期，人类遗传学及心脏超声两项新技术的应用及发展为肥厚型心肌病的深入研究提供了强大的支撑。1980年，Botstein等通过限制性内切酶将编码序列从基因组中分离出来，使遗传学家能够用于在染色体上定位与疾病相关的基因的生物学标志物不再限于ABO血型及人白细胞抗原类型。同时，结合统计学方法对重组基因同源性进行评估，使该领域的家系连锁分析诞生。至1987年，人类第1张基因连锁图谱被报道。这一信息资源为发现所有遗传性疾病的基因突变提供了一个立足点，使相关的实验设计变得简单、有效。同年，Seidman夫妇与McKenna团队对一个超过百人的肥厚型心肌病大家系进行了筛查，经连锁分析将该家族与肥厚型心肌病相关的基因变异定位于14号染色体长臂，并很快发现其突变位点位于MYH7基因，确定了肥厚型心肌病的病因为基因突变。之后世界范围内不同团队又陆续发现TPM1、TNNT2、MYBPC3、MYL3/MYL2、TNNI3、ACTC等一系列编码肌小节相关蛋白的基因与肥厚型心肌病相关，其中NEXN基因即由本研究组在世界范围内最先报道。至今已发现40余个基因、至少1400个突变位点（表1）。

心脏影像学是肥厚型心肌病基因分析的重要依据，心脏介入造影手段一度成为该病的诊断金标准，但因其有创性导致应用受到限制，尤其对于家族中毫无临床症状和体征者。而心脏超声技术的出现与飞速发展解决了这一难题，大大降低了家系筛查的成本及风险。心脏超声技术的普及使研究者们对肥厚型心肌病的发病及患病情况有了更加深入的认识。对于基因突变是通过何种途径影响了心肌功能，研究者们通过转基因动物等基础研究发现了以下可能：①变异蛋白产生负性功能：由突变基因翻译出的发生改变的蛋白质被研究者们称为“毒性蛋白”，与正常蛋白产生的功能不同，毒性蛋白影响了肌小节正常的机械及电活动，一方面扰乱了肌纤维的排列使心肌纤维收缩力改变，

另一方面增加了肌动蛋白激活的ATP酶敏感性，导致心肌对钙离子的敏感性和亲和力加强，增加了心律失常甚至是猝死的发生风险。②单倍体剂量不足：若患者染色体中其中1条等位基因发生突变，则仅有1条正常等位基因能够翻译出功能正常的蛋白质，而异常蛋白或mRNA会被泛素系统识别并降解，从而使正常蛋白量不足。③能量代谢不平衡：由于对钙离子的敏感性和亲和力增加，使粗/细肌丝横桥释放所需的能量增加，还有一种共识认为由于肌浆网上钙离子通道泵能量不足，对钙离子重吸收下降，导致细胞间隙中钙离子浓度升高，均使心肌舒张功能下降，这一变化的发生甚至早于心肌肥厚。

1.3　预后判断及猝死危险分层　肥厚型心肌病被人们所重视的很重要因素是其能够导致猝死，尤其是年轻人猝死的主要因素，除猝死外，其不良预后还主要包括心力衰竭、脑卒中等。据统计，肥厚型心肌病患者中约6%发生猝死，且多为年轻患者，甚至可以发生于毫无症状者；约27%进展为心力衰竭，16%可通过药物控制症状，11%需要手术干预（心肌减容术或酒精消融），术后患者生存率可以得到显著提高，但仍有2%的患者心力衰竭无法通过上述手段得到控制而进入终末期，需进行心脏移植；另外还有约20%的患者会发生心房颤动和（或）脑卒中。通过上述数据可知，还有很大一部分患者（约50%）病情稳定、预后良好，与未患病者有着等长的预期寿命，提示：对患者的预后判断尤其是猝死风险的评估尤为重要；究竟哪些患者需要积极、早期干预，哪些患者不需要过度治疗，成为了临床医师及患者最关心的问题。

世界范围内的研究者们希望通过对临床特点进行详细分层以指导预后的判断，笔者的研究组就曾对患者性别、是否伴发心肌桥、心房颤动，甚至包括C反应蛋白、大内皮素、尿酸等一系列生化指标在内的临床信息与患者预后进行了分析报道。2011年，由美国心脏病学会基金会（ACCF）/美国心脏协会（AHA）联合发表的《肥厚型心肌病诊断和治疗指南》建议，在最初评估肥厚型心肌病患者时需同时对其进行SCD危险分层，主要包括心室颤动、持续性室性心动过速或SCD事件，包括对室性快速心律失常进行合理的植入性心脏除颤器（ICD）治疗等病史；SCD家族史，包括对室性快速心律失常合理的ICD治疗；不能解释的晕厥；动态心电图（Holter）记录到3阵以上心率≥120次/分的非持续性室性心动过速；最大左室壁厚度≥30 mm。

2014年欧洲心脏病协会（ESC）发表了《2014 ESC肥厚型心肌病诊断和管理指南》。该指南对成人SCD风险的评估和预防建议是其中的主要亮点：一项涉及3675例患者的多中心、回顾性、纵向队列研究（HCM Risk-SCD）有所进展，并验证了一种新的肥厚型心肌病预测模型。该模型提供了个体化的5年风险评估，并与使用了4大主要风险因素的模型进行正面比较，其性能有了实质性的提高（C-指数：0.54～0.70），可与其他类似的预测算法（如CHA2DS2-VASc评估量表）相媲美。方程式如下：5年SCD可能性＝1－0.998exp（预后指数），其中预后指数＝[0.15939858×最大室壁厚度（mm）]－[0.00294271×最大室壁厚度2（mm2）]＋[0.0259082×左房内径（mm）]＋[0.00446131×最大（静息/Valsalva动作）左室流出道压力阶差（mmHg）]＋（0.4583082×心源性猝死家族史）＋（0.82639195×NSVT）＋（0.71650361×不能解释晕厥）－[0.01799934×临床评估年龄（岁）]。

该建议是基于观察性、回顾性队列研究的结果决定了临床特点和预后的关系，有一定的局限性，特别是只能评估相对风险，而非绝对风险。并且：①并不能说明个别危险因素效应值的差别，如左心室壁肥厚等危险因素和风险持续增加有联系时，则视其为二元变量。因此，现在的风险计算法在高风险患者和低风险患者间应做适当调整。同样，所纳入的压力阶差是指患者未经手术治疗的值，而术后患者药物控制后压力阶差的降低是否也能影响猝死风险并未进行评估。②其所纳入计算的指标仍基于传统危险因素，一些新的可能与猝死风险相关的指标并未考虑在内，如通过磁共振钆延迟显像发现的心肌纤维化。③作为病因的基因突变并未纳入评估。事实上，作为肥厚型心肌病的根本病因，其不同突变与各异的临床表型之间必然有一定联系。虽然目前由于该病涉及的突变异质性较大仍然难以通过非亲缘关系的患者进行大样本比较来定义良/恶性突变或通过基因突变直接预测临床后果，但部分研究已经发现了某些特定的基因突变导致了较为恶劣的预后。随着测序手段的进步，发现至少7%以上的患者携带不止一个相关基因的突变，即携带了复合突变、双突变甚至是三突变，而携带多突变患者预后显著较差。笔者研究团队通过对529例患者长达平均5年的随访，证实了携带多突变患者的预后显著差于携带单突变患者：多突变携带者的心血管死亡风险、猝死风险以及进展为心力衰竭的风险分别为其他患者的3.74倍、3.57倍和4.62倍。另外，除直接致病的基因突变外，一些与心肌肥厚、心律失常等相关修饰基因的单核苷酸多态类型也间接影响患者的预后。

1.4　遗传信息指导下的精准治疗　目前对于肥厚型心肌病的治疗主要集中于预防猝死、改善左室流出道梗阻症状，而针对病因的治疗则是患者迫切需要的。以上已提到基因突变主要是通过改变心肌最大张力、对钙离子敏感性及能量代谢异常等影响心肌重构，故而新的治疗手段集中于针对这些方面进行改善。首先，心肌小节相关突变，尤其是粗肌丝相关基因MYH7突变，严重影响了肌纤维产生张力的能力，使心肌代偿性增生肥厚，而强效、高选择性的心肌球蛋白抑制剂完全可以成为该类患者的治疗手段。其次，在几乎所有突变类型的肥厚型心肌病患者中，心肌细胞对于钙离子的敏感性及亲和力均有所增加，blebbistatin（一种肌凝蛋白抑制剂）能够有效控制心律失常，是由于其降低了肌纤维对钙离子的敏感性。而大量的实验证据也证明通过抑制钙离子与肌钙蛋白C的结合或直接抑制肌凝蛋白的启动均可实现对钙离子敏感性的下调，所以钙离子减敏剂将成为未来最有希望的治疗药物之一。而针对基因突变导致的能量代谢供小于求，增加心肌能量储备的药物如perhexiline能够有效改善心力衰竭症状，尤其对于非梗阻性患者能够改善其心脏舒张功能、提高运动耐量。

通过基因检测能够将仅凭临床手段难以鉴别的很多拟表型疾病进行区别，而这些疾病的治疗方法则与肥厚型心肌病有巨大差异。如：①溶酶体贮积性疾病，如Anderson-Fabry（法布里）病，是α-半乳糖苷酶缺乏所致的一种X-连锁隐性遗传病，其突变位于GLA基因，可通过补充α-半乳糖苷酶或转基因治疗；Hurler氏综合征，是α-L-艾杜糖醛苷酸酶缺乏所致，骨髓移植一直是治疗该病的主要手段。②糖原贮积性疾病，如Pome病、PRKAG2基因突变导致糖原贮积型心肌病、Forbes综合征、Danon综合征。③脂肪酸代谢障碍：如肉毒碱缺乏、磷酸化酶B激酶缺乏、线粒体细胞病。④其他与肥厚型心肌病相关的综合征：Noonan（努南）综合征、Leopard（豹斑）综合征、Friedreich共济失调、Beckwith-Wiedermann综合征、Swyer综合征。确诊肥厚型心肌病前，特别是年轻、以心肌肥厚为主、多系统受累患者，尤其应排除上述疾病，基因检测是非常重要的辅助手段。

另外，某些特殊位点或基因突变可能导致某些相应的预后，虽然大部分信息来自家系研究，但也为临床判断提供了一定的依据。如：某些突变位点有导致猝死的高风险，需尽早安装ICD预防猝死；携带TPM1基因突变患者心肌肥厚进展较快、肥厚程度较重，往往进展至终末期仅需几年，需尽早做好心脏移植准备；携带TNNI3基因突变患者发生脑卒中比例较高，需警惕脑血管意外的发生等。而更为可靠的非亲缘关系大样本前瞻性研究，将更为准确地揭示基因型与表型之间的联系。

2　展望

提及精准医疗，肿瘤的治疗最先进入人们的视线，作为与基因突变相关的疾病，基因检测对于治疗方法选择的指导性研究日新月异；而安吉丽娜·朱莉为了对抗乳腺癌而预防性切除乳房的行为也震撼性地将基因诊断推向了公众视野。精准医疗的“精准”二字贯穿于从准确诊断到治疗指导再到预后评估的整个医疗过程中，强调了需要承认和重视患者个体的特异性，而基因的差异在个体化特点中占有重要地位。因此，在分子水平对基因变异的研究和应用必将是精准医疗的重要环节。当然，生活习惯以及外部环境对于疾病进展的影响也是存在的，但这些因素的影响程度又与个体之间的基因易感性相关。我们正处于一个需要大量积累信息的时代，高通量测序技术使人类基因这本书在人类眼前展开，然而，如不能将基因信息很好地解读（即找到其所对应的表型），这本书便是毫无意义的“天书”。大样本量临床及遗传信息详尽的数据库的建立与准确的生物信息学分析将成为解决这一问题的有力武器。精准医疗之路可谓曙光在前，但任重而道远，需要临床医师、基础研究者乃至患者的精诚合作，使医疗过程的各个环节日益精准！

参考文献略。

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