KCNE对心肌细胞钾离子通道的调控及与遗传性心律失常

KCNE基因家族编码蛋白MinK和MinK相关肽1-4,作为辅助性β亚基与多种钾离子通道蛋白α亚基组成电压依赖性钾离子通道复合体。KCNE家族对钾离子通道的调控作用错综复杂,对维持正常的心脏功能十分重要,其基因结构和功能的异常可导致心脏电活动紊乱,引起各种心律失常。     

编码钾离子通道蛋白的KCNE基因家族与心律失常

心肌细胞电压依赖性钾离子通道（Kv）由α亚基和β亚基共同组成,α亚基以四聚体形式形成孔道;β亚基作为α亚基的辅助亚单位,调节其门控动力学特性和对药物的反应性,影响通道蛋白的转运、修饰以及细胞膜定位。KCNE基因家族编码一类钾离子通道β亚基,与KCNQ1、HERG、Kv3．4、Kv2．1、Kv4．2以及HCN等多种离子通道相互作用,维持细胞正常的电生理学特性,其结构和功能的异常将导致心脏电活动的紊乱,引起各种心律失常。笔现对其相关研究进展作一综述。     

Brugada综合征的分子遗传机制和基因研究进展

Brugada综合征（Brugada syndrome,BS）是一种临床上伴有恶性心律失常和猝死风险的心脏疾病,其遗传方式主要为常染色体显性遗传模式。对于临床难以诊断的BS,筛选BS相关突变非常有价值,本文简要介绍8类BS及其致病基因。已报道的BS主要由编码传导去极化INa电流的Nav1.5钠离子通道α-亚基的SCN5A基因的突变所致的功能丧失引起。其他突变基因包括：编码传导去极化IL,Ca电流的Cav1.2离子通道α-亚基的CACNA1C基因,编码Cav1.2离子通道β2亚基的CACNB2,编码包括Kv4.3离子通道在内的传导复极化钾离子Ito电流的一些钾离子通道的辅助抑制性β亚基的KCNE3,编码甘油-3-磷酸脱氢酶1样蛋白的GPD1L基因,在心脏编码Nav1.5钠离子通道β亚基的SCN1B和SCN3B,以及HCN4。     

心房颤动相关微小RNA1266调控钠通道蛋白

目的采用双荧光素酶报告基因分析微小RNA 1266(miR-1266)与心房颤动相关离子通道蛋白的靶向关系。方法利用TargetScan、miRanda和miRDB数据库预测出miR-1266的4种靶基因,分别为电压门控钠通道α亚基(SCN5A)、电压门控钾通道eag相关H家族2型(KCNH2)、电压门控钾通道E家族β1亚基(KCNE1)和内向整流钾通道J家族5型(KCNJ5),并针对靶基因构建3非编码区的重组荧光素酶报告质粒,4种靶基因(SCN5A、KCNH2、KCNE1和KCNJ5)分别分为miR-1266转染组、阴性对照组和空白对照组,miR-1266转染组和阴性对照组分别将SCN5A、KCNH2、KCNE1和KCNJ5的重组荧光素酶报告质粒与miR-1266及阴性对照质粒共转染于人胚肾HEK293细胞,48h后检测各组荧光素酶活性。结果 SCN5A转染中,与阴性对照组比较,miR-1266转染组相对荧光素酶活性显著降低(0.100±0.007 vs 0.209±0.011,P=0.002);而KCNH2、KCNE1和KCNJ5转染中,与空白对照组和阴性对照组比较,miR-1266转染组相对荧光素酶活性无明显变化(P=0.1269,0.0652,0.2326)。结论 SCN5A是miR-1266的直接靶基因,而KCNH2、KCNE1和KCNJ5并非miR-1266的直接靶基因,miR-1266可能通过抑制SCN5A表达参与房颤电重构,有可能成为未来干预治疗靶点。     

不同基因及突变类型对长QT综合征临床表型的影响

长QT综合征是最常见的遗传性离子通道病,迄今发现的致病基因已有12个,LQT1～12的致病基因分别为KCNQ1、KCNH2、SCN5A、Ankyrin-B、KCNE1、KCNE2、KCNJ2、Cav1.2、CAV3、SCN4B、AKAP9和SNTA1。其中LQT1和LQT2占到总数的75%左右。最近的基因型-表型关系研究表明,对于LQT1本文主要综述这方面的最新进展情况。     

钾离子通道β亚单位KCNE4对KCNQ1及HERG电流的影响

目的:研究钾离子通道β亚单位KCNE4对KCNQ1及HERG通道电流的影响。方法: 构建离子通道细胞模型,单独表达基因KCNQ1、HERG,以及联合表达基因KCNQ1+KCNE4、HERG+KCNE4。采用全细胞膜片钳方法记录通道电流曲线,比较组间电流的大小及通道的动力学特征。采用免疫荧光细胞定位方法,检测KCNE4对通道蛋白表达的影响。结果: KCNE4与 KCNQ1共表达显著减低KCNQ1通道电流。单独表达KCNQ1通道的细胞,膜电位+60 mV时,平均电流密度为(24±2.9) pA/pF,共表达KCNQ1+KCNE4时,细胞电流密度降至(7.3±1.1) pA/pF。与KCNQ1电流相比,+40 mV时KCNQ1/KCNE4激活时间常数的快成分(τfast)增加,但慢成分(τslow)减慢,KCNQ1/KCNE4无尾电流产生,表明KCNE4参与了KCNQ1通道动力学的调整。单独表达KCNE4亚单位的细胞没有产生任何电流。当KCNE4与HERG共表达时,电流的大小、电流电压关系曲线及通道稳态激活曲线都与HERG通道无明显差异,电流密度为(26.7±3.9) pA/pF,半数激活电压(V1/2)为(-3.10±0.68) mV,斜率因子为8.89±0.33。从通道的失活时间常数以及失活后恢复时间常数与测试电压的关系曲线可见,KCNE4对HERG通道的动力学特征均无影响。免疫荧光染色结果显示,KCNE4没有影响KCNQ1蛋白的表达。结论: KCNE4亚单位可显著改变KCNQ1通道的电压敏感性,表现出抑制作用,KCNE4对KCNQ1蛋白在细胞膜上的表达及HERG通道电流均无影响。     

心房颤动的遗传学研究进展

心房颤动是临床最常见的一种心律失常,但其发病机制至今尚未明确。近年来心房颤动与遗传相关的研究迅速增加,特别是离子通道相关基因。因此,本文对离子通道基因KCNQ1、KCNE、SCN5A、SCN1B-SCN4B和非离子通道基因CX40、NPPA、ATRP、ROCK的突变进行综述,进一步探讨心房颤动的发病机制。     

伴恶性心律失常的Brugada综合征SCN1B基因突变分析1例

<正>Brugada综合征是遗传性心律失常疾病,主要由编码传导去极化INa电流的Nav1.5钠离子通道α-亚基的SCN5A基因突变所致的功能丧失引起,其他突变基因包括编码Nav1.5钠离子通道β亚基的SCN1B和SCN3B,编码传导去极化ILCa电流的Cav1.2离子通道α-亚基的CACNA1C基因,基因突变导致钠离子或钙离子内流减少,或钾离子外流[1]。     

结肠炎结肠动力紊乱与离子通道研究进展

肠道动力紊乱是结肠炎常见的临床表现,其发生机制涉及多种因素。胃肠动力与平滑肌离子通道密切相关,通过各种离子通道功能的重塑(如亚基蛋白和/或离子通道电流改变)从而影响动力。本文就结肠炎结肠动力紊乱与离子通道研究进展作一概述。     

大电导钙激活钾通道及其β1亚基在高血压调节中作用的研究进展

从离子通道角度出发,综合近几年研究成果,对钙激活钾通道及其β1亚基在高血压血管平滑肌的作用进行论述,提出大电导钙激活钾通道及其β1亚基为靶点,对中医药降压的效应机制进行深入研究。     

KCNE1、KCNE2基因多态性与家族性房颤的相关性

目的探讨KCNE1、KCNE2基因多态性与家族性房颤的相关性。方法选择房颤患者62例,其中家族性房颤39例,非家族性房颤23例,另选择健康体检者30例作为对照组。采用PCR测定KCNE1基因rs1805127位点和KCNE2基因rs1805120位点多态性分布情况。结果家族性房颤组和非家族性房颤组KCNE1基因rs1805127位点A等位基因分布率明显低于对照组,而G等位基因分布率明显高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);而家族性房颤组和非家族性房颤组KCNE1基因rs1805127位点A等位基因和G等位基因分布率比较无明显差异(P>0.05)。家族性房颤组和非家族性房颤组KCNE1基因rs1805127位点GG基因型分布率明显高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);而家族性房颤组和非家族性房颤组KCNE1基因rs1805127位点GG基因型分布率比较无明显差异(P>0.05)。各组KCNE2基因rs1805120位点C和T等位基因分布率比较无明显差异(P>0.05)。各组KCNE2基因rs1805120位点CC、CT和TT基因型频率比较无明显差异(P>0.05)。结论家族性房颤与KCNE2基因位点rs1805120多态性无明显相关性,与KCNE1基因rs1805127多态性具有相关性,并且认为其携带等位基因G可能为家族性房颤易感基因。     

心房颤动相关离子通道基因变异研究进展

利用遗传连锁分析及基因定位克隆等技术,发现了心房颤动(简称房颤)的多种离子通道致病基因,主要为编码心肌细胞不同电生理特性的钾离子通道基因,包括KCNQ1、KCNE家族、KCNJ2、KCNH2以及KCNJ5基因的变异。同时,还发现钠通道基因SCN5A以及钙离子释放钙通道RyR2基因变异也与房颤的发生有一定的因果关系。这些研究结果初步揭示了遗传因素在房颤病因学中的重要作用。     

长QT综合征的分子生物学治疗

细胞学、分子生物学、遗传学和心血管病联合研究的最大贡献是产生了LQTS基因特异性的治疗方案。目前已发现LQTS已发现7种类型，第1-7型的致病基因分别为KCNQ1、KCNH2、SCN5A、Ankyrin—B、KCNE1、KCNE2和KCNJ2(表1)。     

N-甲基-D-天冬氨酸受体NR2B亚基与神经元凋亡

神经元凋亡是缺血性卒中神经元死亡的重要形式之一.在神经元凋亡过程中,民N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartate,NMDA)受体介导的兴奋性氨基酸毒性起着重要作用,是神经元凋亡的启动者和执行者.NR2B是该受体的主要调节亚基,其跨膜片段M2是一个面向胞质向膜内反折的膜襻区,形成离子通道的内壁,决定了NMDA受体离子通道对ca2+的通透性.谷氨酸主要通过钙超载介导细胞损伤,因此,NR2B亚基在缺血性卒中神经元凋亡中起着至关重要的作用.     

贵州省少数民族与汉族人群心房颤动患者KCNE1(D85N)和KCNE4(E145D)基因核苷酸多态性研究

目的:探讨KCNE1(D85N)和KCNE4 (E145D)基因单核苷酸多态性与贵州少数民族、汉族心房颤动(AF)发生的关联性.方法:收集贵州地区少数民族聚居地区AF患者185例作为病例组,健康成年人192例为对照组,检测各人群的KCNE1 (D85N)和KCNE4(E145D)基因型、等位基因分布特点,结合临床资料分...     

Mink相关肽1对超极化激活的环核苷酸门控的阳离子通道4电生理特性的调节

目的:评价Mink相关肽1(KCNE2或MiRP1)对异源转染的中国仓鼠卵巢(CHO)细胞上的超极化激活的环核苷酸门控的阳离子通道(HCN)4电生理特性的影响。方法:将成功转染HCN4的CHO细胞(n=12)及共转染HCN4+KCNE2的CHO细胞(n=13),即将KCNE2质粒脱氧核糖核酸(DNA)单独转染或和HCN4质粒DNA共转染CHO-K1细胞,用标准微电极全细胞膜片钳记录细胞膜上的HCN4电流。结果:KCNE2对HCN4电流大小的影响:无论是在单独转染HCN4,还是HCN4和KCNE2共转染的CHO细胞中,均能检测到电流的表达。HCN4和KCNE2共转染的细胞中所检测到的电流密度,显著大于单独的HCN4转染细胞中的电流密度,差异有统计学意义(P<0.01)。KCNE2对HCN4激活动力学的影响:KCNE2和HCN4共转染后,其代表通道激活动力学的指标:激活时间常数(Tau)较单独转染HCN4时明显减小,差异有统计学意义(P<0.05)。KCNE2对HCN4激活的电压依赖性的影响:从稳态激活曲线中发现,无论是通道激活50时的脉冲电压(V1/2)还是倾斜因子(S),在HCN4与HCN4+KCNE2两组之...     

多脏器功能衰竭犬室性心律失常与KCNE1关系的研究

目的:探讨多脏器功能衰竭(MODS)犬室性心律失常的发生与KCNE1基因的关系。方法:选择健康杂种犬14只,雌雄不限。随机分为MODS模型组7只,对照组7只。实验组失血性休克复苏后静脉注射内毒素形成"二次打击"制作犬MODS模型。当MODS犬发生室性心律失常,抢救无效死亡后,迅速取出犬的心脏,剪下犬的左心室,置于液氨中固定,后转移至-80℃冰箱中保存。提取总RNA,反转录为cDNA。采用实时荧光定量聚合酶反应(qRT-PCR)法和蛋白免疫印迹(Western blot)方法检测左心室KCNE1基因在mRNA和蛋白质水平的表达,研究MODS犬室性心律失常与KCNE1的关系。结果:与对照组相比,MODS模型组KCNE1的mRNA和蛋白质表达水平显著降低(P0.05)。结论:KCNE1与室性心律失常的发生具有相关性,其低水平表达可能是引起MODS犬发生室性心律失常的重要因素。     

心律失常的分子遗传学进展:从基因到疾病的诊断和治疗

心律失常是影响公众健康的一种重要病症，是常见的致死原因。分子遗传学在过去十年的重要进展，为我们理解心律失常的发病机理提供了很大帮助。50％～75％的长QT综合征(LQTS)和15％-35％Brugada综合征(BS)的致病基因已经被发现(LQTS：钾通道基因KCNQ1，KCNH2，KCNE1，KCNE2，KCNJ2；钠通道基因SCN5A；非离子通道基因ankyrin-B。BS：SCN5A)。遗传性LQTS致病基因的突变也与很多普通药物诱导的LQTS相关。基因特异性治疗和遗传诊断已经应用于LQTS和Brugada综合征。最近发现一种新的短QT综合征与KCNQ1和KCNH2突变有关。心脏钠离子通道基因SCN5A的突变也可导致心脏传导疾病和常染色体隐性病态窦房结综合征(SSS)。散发型SSS也与心脏起搏钾离子通道基因HCN4的突变有关。心脏ryanodine receptor 2基因(RYR2)和calsequestrin 2基因(CASQ2)的突变能导致儿茶酚胺多形室性心动过速。KCNQ1和KCNE2的突变可导致心房颤动。蛋白激酶基因PRKAG2是预激综合征(Wolff-Parkinson-White syndrome，WPWS)的致病基因。心律失常方面的已有研究成果与发现和将来的遗传学发现将会对疾病的治疗乃至现代医学产生革命性的影响。这些范例使现代医学向着个体针对性治疗发生转变，并首先在LQTS的治疗方面实现了，将来还会扩展到其它心律失常病的治疗。     

心房颤动患者KCNQ1、KCNE1和KCNE4基因单核苷酸多态性研究

目的心房颤动（房颤）与缓慢型延迟整流钾离子流（IKa）密切相关,该研究探讨房颤与IKa相关基因KCNQ1、KCNE1及KCNE4单核苷酸多态性（SNP）的相关性。方法采用关联分析,入选汉族对象,房颤病例142例,社区对照120例,病区对照118例。选择亚洲人群特异的非同义SNPKCNQ1 P448R、KCNQ1 R519H、KCNQ1 G643S、KCNE1 G38S及KCNE1 D85N,对KCNFA基因进行测序,以发现可能存在的SNP。采用限制性内切酶片段长度多态性法确定基因型。结果KCNQ1 P448R、KCNQ1 R519H、KCNQ1 G643S、KCNE1 G38S及KCNE1 D85N在汉族社区人群中的频率（少见等位基因频率）分别为0．079、0、0．042、0．317、0．004,未证实这些SNP与房颤相关。在KCNE4基因中发现E145D多态,在汉族社区人群中频率高达0．271,logistic回归分析与房颤显著相关（OR=1．66,P=0．044）。结论KCNQ1 P448R、KCNQ1 R519H、KCNQ1 G643S、KCNE1 G38S及KCNE1 D85N多态性与房颤无关,KCNF4 E145D与房颤有关,其对IKa的功能影响值得进一步研究。     

急性心肌梗死后钾通道KCNH2和KCNE2基因表达的变化

目的研究猪心肌梗死(MI)后钾通道KCNH2和KCNE2基因表达及意义。方法通过结扎猪左前降支远端1/3¹/2处2 h建立MI模型,手术后存活猪进入MI组,术后24 h取左心室梗死区、梗死边缘区,非梗死区心肌,应用半定量RT-PCR方法检测钾通道KCNH2和KCNE2mRNA含量。同时,设立相应的假手术组,假手术组取与MI组对应区域的心肌组织。结果与假手术组比较,MI组梗死区KCNH2和KCNE2 mRNA表达量明显下降(P<0.05);梗死边缘区KCNH2 mRNA表达量降低(P<0.05),而KCNE2 mRNA表达量无显著差异;MI组:梗死区与梗死边缘区KCNH2 mRNA表达量无显著差异,但都和非梗死区KCNH2 mRNA表达量有差异(P<0.05);梗死区KCNE2 mRNA表达量与梗死边缘区和非梗死区有差异(P<0.05);而梗死边缘区和非梗死区KCNE2 mRNA表达量无显著差异。结论 MI后钾通道KCNH2和KCNE2基因mRNA表达水平下调,并且KCNH2和KCNE2基因mRNA表达水平改变不一致,既可以造成有功能的快速延迟整流钾通道的数目减少,又可以引其门控性和药理学性质的改变,这些改变都有可能在MI后早期室性心律失常的发生中起重要作用。