摘要
本研究的目的是确定患有肺动脉高血压(PAH)的患者,由于肺血管阻塞性疾病和先天性心脏缺陷(CHD),在编码骨形态发生蛋白受体(BMPR)-2的基因中具有突变。
在两个队列中筛查BMPR2基因:40名成年人和66名PAH/冠心病儿童。冠心病主要表现为动脉导管未闭、房间隔和室间隔缺损、部分肺静脉回流异常、大动脉转位、房室管转位和罕见的系统-肺分流病变。
四分之三的完全C型房室管成人和三名儿童中发现了六种新的BMPR2错义突变。一名儿童患有房间隔缺损和动脉导管未闭;1例房间隔缺损,动脉导管未闭,部分肺静脉返流异常;其中一人有主动脉肺窗和室间隔缺损。
在患有肺动脉高压/先天性心脏缺陷的成人和儿童混合队列中,有6%发现了骨形态发生蛋白受体2突变。目前的研究结果补充了最近在小鼠模型中的报告,表明骨形态发生蛋白/转化生长因子-β通路成员诱导心脏异常,类似于人类房室道、间隔缺损和先天性心脏病。研究的患者数量少,选择肺动脉高压的固有的确定偏倚需要进一步研究。
本研究得到了石铁赫伯特基金会(K.E.罗伯茨),肺动脉高压协会(W.P.K. Wong)和国家卫生心脏肺60056(J.H. Morse)。
肺动脉高压(PAH)是一组伴有肺动脉压力升高和肺血管阻力的血管异常。临床范围包括家族性和偶发性PAH (IPAH)(以前称为原发性肺动脉高压),以及PAH与先天性心脏病(CHD)、门脉高压、结缔组织疾病、hiv感染和食欲抑制暴露相关1。骨形态发生蛋白受体(BMPR)-2,转化生长因子(TGF)-β超家族的成员的种系突变已在家族性和散发形式的IPAH中发现2-5.在食欲,抑制剂PAH6.,但不含HIV感染或与结缔组织疾病的PAH7.那8.。
BMPR2突变尚未在PAH中报道,PAH是由于肺血管阻塞性疾病的CHD(PAH / CHD)。CHD的自然历史与大型系统性对肺部分流器相关(如。房间隔、室间隔缺损、动脉导管未闭)导致肺血管阻塞性疾病,IE。Eisenmenger综合症(ES)9.。所有冠心病患者中,如果没有进行早期“矫正”手术,或者死于其他原因,大约有三分之一的人会死于肺血管疾病10.。虽然病症导致ES中看到的组织病理学变化的病理学机制尚未完全明白,但在前2年的寿命内修复CHD不太可能导致肺血管疾病10.。在某些冠心病患者中,肺动脉高压是由于血流增加、原发性肺血管异常还是两者兼有尚不清楚。
TGF-β/BMP信号通路的成员在血管生成和胚胎心脏发育中尤为重要11.-16.。BMPR2的异二聚体形成具有1型受体,BMPR1A(Activin受体样激酶(ALK)-3)和BMPR1B(ALK6)的异质四聚体,在BMP配体如BMP2或BMP4的存在下。具有组织特异性灭活的小鼠(BMPR1a)具有异常的心内膜垫形态发生11.那13.。BMPR2在鼠标中含有异常的荚膜,导致锥体异常,IE。Truncus arteriosus.15.。角等等。16.据报道,心肌条件敲除BMP4导致房室细胞减少。
为了确定基因突变是一般的PAH/CHD易感,还是特定的心脏异常,我们在两个患者队列中测定了BMPR2基因的DNA序列;40例成人和66例儿童PAH/CHD。
材料和方法
研究对象
所有研究和程序都得到了哥伦比亚长老会医学中心机构审查委员会(哥伦比亚大学,纽约,纽约,美国)的批准,并遵守了《赫尔辛基宣言》。研究小组包括两个队列;儿童(<18岁)66例,成人(≥18岁)40例PAH/CHD。每一种冠心病的诊断均采用超声心动图检查。右心导管示平均肺动脉压>3.3 kPa (25 mmHg),平均肺毛细血管楔压< 2kpa (15 mmHg),肺血管阻力指数>3 Wood单位·m,确诊为多肺动脉性肺动脉血管阻塞性疾病-2。所有患者在右心导管插管期间都进行了急性血管扩张剂药物试验。评估和检查排除了PAH的其他原因,如IPAH、PAH伴艾滋病毒感染、结缔组织疾病或接触食欲抑制药物。所有患者均无PAH家族史。
BMPR2突变分析
采用变性高压液相色谱法(dHLPC;Transgenomics, Inc., Omaha, NE, USA)2。使用Big Dye®终结者v1.1循环测序试剂盒(Applied Biosystems, Foster City, CA, USA),使用ABI 3100对所有不确定或突变提示dHPLC结果的样本进行双向测序。突变分析是在患者诊断不知情的情况下,借助突变测量者v2.0 (SoftGenetics Inc., State College, PA, USA)进行的。
结果
Table 1⇓说明了CHD的类别,修复的缺陷的数量,以及40名成人和66名患有PAH / CHD的66名儿童的BMPR2突变的存在。所有患者都是无反应者,急性血管扩张剂测试17.。两个队列中的主要核苷酸是心房和心室隔膜缺陷,大多数都被解除了。没有患者均有最高的心房隔膜缺陷。表2.⇓说明了六种突变阳性患者中存在的临床和血液动力学发现,以及存在的BMPR2突变的类型。尖锐地,在成人队列中观察到的大多数BMPR2突变发生在有房室荷荷(也称为细颈垫缺损),并且这些突变在四种(75%)的这种情况下发现了三种。其中一个患者(1号,表2⇓)也有唐氏综合症。儿童的缺陷范围更具变量。一个心房隔膜缺损和专利导管(谁也有一个环14染色体,第4页,表2⇓);1例房间隔缺损,动脉导管未闭,部分肺静脉返流异常;其中一人有主动脉肺窗和室间隔缺损。患有Atrioventrulary Canal类型C的六个儿童中没有一个BMPR2突变。这六个孩子中的五种也患有唐氏综合症(未说明)。
六种新的麦基张解BMPR2突变处于外显子2,3,5和11.外显子2和3中的突变在BMPR2的细胞外结构域中(因此它们可能干扰异二聚体形成或配体结合),外显子5在激酶结构域中(负责磷酸化)和外显子11处于长细胞质尾部(未知功能)。由突变引起的预测蛋白质序列的四种变化(成人:数量1和2;儿童:第4和第5类)改变氨基酸,这些氨基酸在人体,小鼠,鸡,青蛙和河豚中守恒。相比之下,改变的氨基酸仅在患者3和6名(数据未示出)的人和小鼠中保守。
第3外显子的319T >c突变和第2外显子的140G>A突变是自发的,因为这两种突变在患有房室管的bmpr2阳性PAH成人(第3号)的任何一个亲本中都没有发现。或患有罕见的主动脉肺动脉窗和室间隔缺损的儿童(第6位)。其他突变阳性患者的父母没有提供DNA。
讨论
这是PAH/冠心病成人和儿童中BMPR2突变的第一个报道,PAH是由于肺血管阻塞性疾病。在40名成人和66名儿童组成的联合队列中,6%的频率与芬氟拉明衍生物PAH中8%的BMPR2突变频率相似6.。然而,在IPAH中却有26%的频率5.和家庭pah的频率~50%2那3.。最近的全国心肺血液研究所/稀有疾病研讨会办公室表明了IPAH的5-10%频率18.,以及我们未发表的观察结果。
BMPR2突变被发现在三个成年人中,在一个有房室性管道C型,并且在三个儿童中,心房隔膜缺损和专利导管,心房隔膜缺陷/型抗体术和部分异常肺静脉返回,以及罕见的Conotruncal CHD。没有间隔隔膜缺陷均为初始化。本作者可疑,研究了大量患有PAH / CHD的患者,BMPR2突变可以在更多类型的CHD中找到。事实上,这里使用的方法将错过导致影响BMPR2启动子区域的大缺失和突变的突变。未发现具有房颤型C缺陷的儿童中的BMPR2突变可能是由于小样本尺寸/或与下降综合征的关联。六个突变阴性儿童中的五种和其中一个突变阳性成年人患有唐氏综合症。房室性管道缺陷是三元构21的最常见的CHD之一。因此,这些缺陷可能由不同的遗传机制产生而不是没有公认的染色体遗传综合征的遗传机制。具有间隔缺陷和专利导管的孩子(第4页)也具有环染色体14,与CHD,精神发育迟发和癫痫发作相关的罕见异常。患有PAH的个体的疾病发病被认为需要两种或更多种遗传或环境因素的组合,如癌症19.。猜测,先天性综合征,CHD和BMPR2突变之间的相互作用可以提供所需的两个或更多个“命中”。
外显子2、3、5和11上的6个新的误义BMPR2突变可能通过改变进化保守氨基酸的蛋白质序列而产生有害影响,从而改变BMPR2的功能。在形式上,这些DNA序列变异也可能是非致病性多态性。目前的作者认为这是不可能的,因为他们没有在文献中报道4.,也没有观察到> 196个健康个体和> 1,000其他其他染色体,以前由作者筛查。六种畸形突变中的四个是在人物中拯救的位点,而另外两个地点只是在男人和老鼠中被保守。在家庭PAH中也已经报道了自发性BMPR2突变2以及散发的IPAH5.。遗憾的是,父母DNA不适用于所有患者,以确定自发突变是否是本类PAH / CHD的普遍发现。
在bmpr2阳性患者中发现的冠心病类型与关于BMP通路在胚胎心脏发育中的作用的报道一致。纯合子BMPR2敲除小鼠在原肠形成时死亡,而杂合子小鼠未见异常报道20.。最近,焦等等。16.,使用CRE / LOXP重组条件敲除,证明BMP-4以适用的剂量相关的方式贡献正常的房室性细胞和心内膜垫层。在低或没有BMP-4的存在下,小鼠具有房室性管道和流出道异常。插入等等。15.已经创造了一种BMPR2细胞外结构域被截断的小鼠,记录了胚胎在E12时的死亡率,流出道没有分隔和主动脉弓中断,人类持续4A型动脉干的解剖学关联15.。BMP配体与由BMPR2组成的异二聚体结合,用BMPR1A和/或BMPR1B引发信号传导,因此,可以预测配体或BMPR2的突变以干扰信令。
启动本研究以提供PAH / CHD患者的BMPR2突变的初步目录,因为PAH由于肺血管阻塞性疾病。由于BMPR2突变未在没有PAH的情况下在任何儿童或成年人中调查,目前是不可能区分增加流量的作用相对肺血管疾病易感基因突变虽然IPAH的定义需要排除其他原因,但可以发现小的解剖性先天性系统-肺分流。这些是否代表不相关的现象或先天性IPAH的遗传易感性,并伴有血液动力学无关的先天性系统-肺分流,从而触发肺血管疾病的发生尚不确定21.-23.。尽管与先天性到肺部分流有关的肺血管疾病通常遵循肺血流量增加的时期,但可能发生在从未表现出大型左右分流的患者中。对这方面的支持来自于修复来自IPAH的母亲的房间隔缺损后严重进展PAH,但根据定义可分类为家族性PAAH24.。来自家族性PAH和散发IMAH的BMPR2突变的存在的外推提出了BMPR2突变可能是PAH / CHD的危险因素。
预计将通过条件鼠敲除辅助人骨形态发生蛋白/转化生长因子-β途径的特定成员的进一步函数调查,将增加各种先天性心脏缺陷之间的原因和相互关系的知识,肺动脉高压,以及肺血管阻塞性疾病的发展。
致谢
作者想要感谢参与这些研究的患者和他们的医生。他们也感谢亚麻家族的慷慨赠与HPLC仪器。
- 收到了2004年2月13日。
- 公认2004年5月12日。
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