心脏钠离子通道ChIPs变异与青壮年不明原因夜间睡眠中猝死的分子病理学及电生理学机制研究

青壮年不明原因夜间睡眠中猝死综合征（SUNDS）是一类严重危害青壮年男性生命、临床表型独特、迄今病因不明的猝死病症，其生前诊断、猝死预防几无可能，死因鉴定至今仍为法医病理学诊断的一大难题。项目组通过前期流行病学、SCN5A基因分子遗传学研究，从多角度特征将SUNDS发生机制的核心定位于心肌钠通道功能障碍，但钠通道功能障碍的原发病因依然为难解之谜。在此基础上，本研究对SUNDS钠通道功能异常的病因及发生机制进行新的探索，拟从钠通道（SCN5A）基因相互作用蛋白（ChIPs）入手，采用基因检测、DNA重组、细胞培养及转染、膜片钳技术，查明钠通道ChIPs基因变异与中国人SUNDS发生的相关性，研究ChIPs突变体对心脏钠通道功能的影响，明确其是否致病及猝死的电生理学机制。据此，为法医学SUNDS的死因鉴定开拓分子病理学诊断思路和技术，并应用于高危、潜在患者的早期识别、基因诊断和综合防治。

本项目针对不明原因夜间睡眠中猝死（SUNDS）开展了心脏钠离子通道及其相关作用蛋白（ChIPs）结构及功能变异的系列研究，较深入探索了此类猝死的分子病理学和细胞电生理学机制。利用丰富的SUNDS病例资源，我们开展了心脏钠离子通道α亚基（SCN5A）及其ChIPs（β亚基β1-β4、GPD1L、SNTA1、CAV3、MOG1等）基因、心脏K+通道及其ChIPs（KCNQ1、KCNE1、KCNE2、KCNH2）基因的分子遗传学研究，发现了10个SCN5A突变体（已报道的突变V95I、2例R121Q、R367H、R1512W、V1098L，新发现的突变R513H、D870H、V1202M、V1764D、S1937F），6个β亚基突变体（3例新发现的变异SCN1B-V138I，2例已报道的变异SCN1B-T189M，1例新发现的变异SCN3B- A195T），2个新发现的心脏K+通道及其ChIPs突变体（1例KCNE1- F54V，1例KCNE2-终止密码子突变)。上述系列研究首次建立起中国人SUNDS心脏离子通道分子病变谱，从分子病理学角度阐明了约15%的SUNDS的分子病因。在离子通道功能研究中，我们探索了R1512W、R680H-S1103Y、R222Q、I1835T等钠通道突变体的功能，阐明了其致病的分子电生理学机制。我们发现猝死相关的长QT综合征（LQTS）易感基因SNTA1突变A257G与多态P74L共同广泛存在于人群并发生功能性相互作用，即P74L可逆转A257G引起的钠通道峰值电流的异常增高，从而首次证实了ChIPs的多态对钠通道功能的关键调节作用。猝死及第9型LQTS致病基因Cav3导致晚钠流增高的机制一直未明，本研究成功地证明了心肌内存在SCN5A-SNTA1-nNOS-Cav3功能复合物，并发现突变体F97C可解除Cav3对nNOS活性抑制，导致SCN5A的S-nitrosylation水平增高、晚钠电流病理性增高的分子电生理学机制，在国际上首次阐明了Cav3对心脏钠通道的重要抑制性调节机制。本研究建立起中国人SUNDS的离子通道及其ChIPs结构和功能变异的首个数据资源库，为下一步精准解析SUNDS的发生机制奠定了坚实基础；同时，为法医学领域SUNDS的分子病理学死因诊断及临床上高危潜在SUNDS患者的早期识别和危险分层研究提供了科学依据。