基本信息
- 项目名称：
- Brugada综合征家系中SCN5A基因突变的筛查研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究通过对2个家系Brugada综合征流行病学调查发现该病在研究家系内存在较明显的家族聚集性，且呈逐代年轻化的趋势；研究证明Brugada综合征为单基因常染色体显性遗传病；新发现SCN5A基因26号外显子上的两个可疑的错义突变：（第20位密码子（G4657C）突变使赖氨酸变为苏氨酸（K1446T）和第22位密码子（C4692G）突变使亮氨酸变为半胱氨酸（L1448C））。
- 详细介绍：
- （一）家族性Brugada综合征流行病学调查 本项目现场调查A家系144人，其中男性78人，女性66人；B家系24人，其中男性13人，女性11人。两家系既往猝死17人，平均猝死年龄为25.38岁。A家系男性猝死10人，平均猝死年龄29.5岁，女性猝死3人，平均猝死年龄7.7岁；B家系男性猝死3人，平均猝死年龄为13.3岁，女性猝死1人，猝死年龄51.0岁。两家系猝死男性占76.47%、女性占23.53%，男女猝死比3.25:1。男、女因猝死的死亡专率分别（13/91）14.29%、（4/77）5.19%。 猝死表现为死亡迅速，且猝死有逐代年轻化的趋势。生前存在晕厥史者为4人，占所有逝者的23.53%，其中曾3人多次晕厥；猝死时存在诸如体力劳动之类的诱因者为4人，占所有逝者的23.53%；猝死时有明显症状者为7人，占所有猝死者的41.17%。 （二）家族性Brugada综合征的临床检查 两家系所有健在66人经体格检查、胸透、心电图及心脏彩超检查。听诊检查显示A家系AⅢ23成员（男性，38岁）闻及一级收缩期杂音:P2>H2；心电图检查显示B家系BⅡ4成员（女性，26岁）频发室性早搏、差异性传导阻滞;既往史显示A家系AⅢ23、AⅣ8（男性，21岁）曾突发晕厥，B家系BⅡ4多次胸痛、胸闷、晕厥，并于2003年在甘肃省某医院住院期间曾成功诱发Brugada综合征特异性心电图。 （三）系谱图绘制（见研究论文） （四）家族聚集性分析 本研究涉及到的两个家系中，共有一级亲属15人，其中Brugada综合征患者6人，患病率为40.00%；二级亲属14人，其中Brugada综合征患者4人，患病率为28.57%；三级亲属29人，其中Brugada综合征患者8人，患病率为,27.59%；合计共有亲属58人，其中有18人患有Brugada综合征，患病率为21.05%。而一般人群的患病率仅为1%。经统计学检验，一级亲属的患病率明显高于一般人群Brugada综合征的患病率(χ2=34.705，P=0.000)。先证者二级亲属中Brugada综合征的患病率与一般人群相比存在统计学差异(χ2=22.2624，P=0.000)。先证者三级亲属中Brugada综合征患病率高于一般人群Brugada综合征患病率(χ2=24.484，P=0.000)。由此可见，Brugada综合征在该家系内呈现明显的家族聚集性。 （五）分离分析 本研究家系中，父母一方患病而配偶无此病的小家庭共有子女31人，其中14人（其中现患者2人、因该病死亡者12人）患病（观察值）。根据常染色体显性遗传的特点，此婚配型子女发病的概率约为0.5，预期应为31/2=15.5人发病（理论值）。经卡方检验，未见观察值与理论值之间存在显著性差异，表明该家系Brugada综合征符合常染色体显性遗传。 A、B两个家系的分离比分别为0.47、0.60，分离比方差为0.015、0.048，95%可信区间分别为0.23-0.71、0.17-1.03，而两个家系总体的分离比为0.50，分离比方差为0.011，95%的可信区间为（0．29-0.71），分离比均大于0.25，表明Brugada综合征在所研究家系内均呈单基因遗传方式。 （六）致病基因筛查，发现SCN5A基因第26号外显子存在可疑的错义突变 本研究选择SCN5A、SCN1B、HCN4、CACNB2、CACNA1C、GPD1L、SCN3B、KCNE3、CACNA2D1共9个基因的37个外显子的40个片段，还选择心脏传导发育相关基因PRKAG2、GATA4和NKX2-5基因的9个外显子片段进行了家系的基因突变筛查。 通过对A、B两个Brugada综合征家系中先证者的12个候选基因49个外显子片段进行PCR-测序筛查，测序结果通过GenBank上的BLAST程序进行同源性比对，分析突变类型以及相应所编码氨基酸的变化。经过比对在SCN5A基因第26号外显子上发现了两个错义突变，分别为：第20位密码子（G4657C）突变使赖氨酸变为苏氨酸（K1446T）和第22位密码子（C4692G）突变使亮氨酸变为半胱氨酸（L1448C）。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 通过对2个家系Brugada综合征的流行病学调查、临床诊断，研究该病的家族聚集性现象；筛选与心肌发育和信息传导相关Na+通道基因，通过基因测序与分析，验证和探索引起心源性猝死病种Na+通道基因及其突变位点；基于对相关基因进行分离分析与连锁分析，通过连锁不平衡分析，确定突变基因与家族性心源性猝死（Brugada综合征）的关联。
科学性、先进性及独特之处
- 1.首次在国内获得家族性心源性猝死的2家系大样本的完整家系基本信息、流行病学和临床体检资料；2.首次在国内开展2家系大样本家族性心源性猝死的宏观与微观相结合的系统研究；3.首次在国内对已报道的Brugada综合征钠离子通道基因及其突变位点在两家系大样本人群中进行验证，并发现SCN5A基因26号外显子上的两个可疑的错义突变。
应用价值和现实意义
- 我国报道目前的Brugada综合征家系非常稀少，利用该家系遗传资源，本项目研究发现了Brugada综合征SCN5A基因新的可疑突变位点，为该家族Brugada综合征病因提供重要的基因诊断依据，并为Brugada综合症引发的心源性猝死防治提供重要依据，为Brugada综合征家庭聚集性研究积累了经验。
学术论文摘要
- 目的 基于家系遗传背景的特点，采用候选基因的多个突变位点对该家系中的先证者和其母亲进行突变筛查并对基因测序结果进行比对，寻找SCN5A基因突变。 方法 依据在OMIM基因库突变报道来源属大家系和大样本病例对照，选择报道突变最多的SCN5A基因以及相关NKX2-5、PRKAG2、GATA4和HCN4基因中的23个外显子的25个片段进行了家系突变筛查。 结果 先期选择了该家系6个成员进行了上述外显子的突变筛查测序，测序结果经BLAST搜索和与正常参考序列的比对分析，发现在1号(A家系Ⅳ8)、2号（A家系Ⅲ23）和3号患者（B家系Ⅱ4）及1号患者的母亲（A家系Ⅲ13）的SCN5A基因的第26号外显子上存在两个错义突变，分别为第20位密码子（A4657G）突变导致赖氨酸变为苏氨酸（K1446D）和第22位密码子（G4692C）突变导致亮氨酸变为半胱氨酸（L1448C）。经过在NCBI数据库已报道的SCN5A基因突变中查证，这两个突变均为新发现的错义突变。 结论 新发现的突变基因将补充Brugada综合征致病基因突变的基础数据，为该病引发的心源性猝死疾病的防治提供科学依据。
获奖情况
- 1.2010年5月获“2010年兰州大学本科生创新创业行动计划项目”资助 2.2010年9月获“ 2010年兰州大学国家大学生创新性实验计划项目”资助。 3.2010年11月获“兰州大学课外科技作品竞赛二等奖”。
鉴定结果
- 该研究立体新颖，设计合理，统计方法正确，内容丰富，结果真实可信，达到国内相关研究先进水平，是一项高水平的本科生研究项目，对家族性Brugada综合征的诊治与防控具有一定的指导价值。
参考文献
- [1] Antzelevitch C,Brugada P,Borggrefe M,et al.Brugada syndrome: report of the second consensus conference[J].Heart Rhythm,2005,2(4):429-440. [2] Greer RW,Glancy DL.Prevalence of the Brugada electrocardiographic pattern at the Medical Center of Louisiana in New Orleans[J].J La State Med Soc,2003,155(5):242-246. [3]Brugada P BR, Antzelevitch C, et al.Cardiac Repolarization. Bridging Basic and Clinical Science[J].Totowa, NJ: Humana Press,2003:427- 446. [4]Antzelevitch C,Brugada P,Brugada J,et al.Brugada syndrome: a decade of progress[J].Circ Res,2002,91(12):1114-1118. [5] Jonathan M. Cordeiro, PhD et al.Compound Heterozygous ations P336L and I1660V in theHuman Cardiac Sodium Channel Associated With the Brugada Syndrome, Circulation, 2006; 114(19): 2026-2033[6] 梁鹏,刘文玲,胡大一,et al.Brugada综合征SCN5A基因的三个新突变[J].中华心血管病杂志,2006(07):616-619. [7] 梁鹏,刘文玲,胡大一,等.Brugada综合征SCN5A基因的三个新突变[J].中华心血管病杂志,2006,34(7):616-619. [8]杨兵,曹克将,单其俊等.1065例健康汉族人Brugada心电图征发生率的初步调查.中华心律失常杂志,2005;9: 214-217.
同类课题研究水平概述
- 本病在东南亚，日本较为高发，在欧美等国的原住民中发病率较低，一些流行病学资料显示Brugada综合征男女比例为8：1左右，据欧洲临床资料显示，其发病率可能占住院特发性室颤病人的40%～60%，在泰国北部该病每年死亡率高达40/10万，该病成为40岁以下成年男性中仅次于交通事故的第二大死亡原因。 国内Brugada综合征的个案报道逐渐增多，认识正逐渐渐深入，我国在人种与地缘上与日本及东南亚国家十分接近，因此有理由推测中国可能也有较高的Brugada综合征发病率。根据我们的一些初步流行病学资料，无症状的Brugada心电图征在住院非心脏病病人中的发生率约为2‰。由于Brugada综合征多发于男性青壮年劳动力，对家庭、社会影响较大，而我国人口基数较大，可以预见病人或潜可能发病的个人数量会相当多。 国内有四个团队学者主要集中在SCN5A基因中国人群突变位点研究：浙江大学陈君柱等2002年对1个11人家系研究，在国内首次发现导致Brugada综合征的SCN5A基因突变位点4087insC 。华中科技大学杨钧国团队在2003年在广西1个家系研究发现SCN5A 1个新的错义突变位点(A5471G) ；2006年在湖南1个6人家系研究发现SCN5A两个杂合变异：A129G、T4492A。北京大学胡大一团队在2006在4例患者和9例疑似患者中研究发现三个SCN5A基因新突变：V95I、A1649V、delF161 南方医学大学孟素荣团队分别在2002、2006年研究发现K317N和G1712C两个新SCN5A基因突变位点。目前在国内报道的突变位点中，仅有一个位点被在线人类孟德尔遗传（OMIM）基因家族信息库收录。 我国报道目前的Brugada综合征家系非常稀少，我们所收集到的Brugada综合征为我们的研究提供了宝贵的资源。通过Brugada综合征生物信息学分析，选择了报道突变最多的SCN5A等5个基因中23个外显子的25个片段，对该家系先证者等成员进行了突变筛查，结果在SCN5A基因的第26号外显子上发现两个错义突变。经GenBank上的BLAST程序进行同源性比对，分析突变类型以及相应所编码氨基酸的变化，证实该二个突变为新发现的错义突变。
