韓鐘霖、江宇綜述,汪道武審校
心室顫動(dòng)是心臟性猝死的主要原因之一,而在心室顫動(dòng)的患者中,絕大多數(shù)存在心臟結(jié)構(gòu)及功能的異常,其中最常見(jiàn)的是缺血性心臟病和擴(kuò)張型心肌病。但是部分患者在心室顫動(dòng)甚至心臟性猝死時(shí),心臟結(jié)構(gòu)無(wú)明顯異常,臨床檢查也未發(fā)現(xiàn)明顯的致病因素,因而被稱(chēng)為原因不明的心臟性猝死。
過(guò)去,因診療及技術(shù)手段的局限,特發(fā)性心室顫動(dòng)(IVF)的概念較為寬泛:患者在發(fā)生心室顫動(dòng)或心臟性猝死后經(jīng)臨床檢查卻未發(fā)現(xiàn)明顯心臟結(jié)構(gòu)異常。1992年,因首次發(fā)現(xiàn)了離子通道的遺傳學(xué)基礎(chǔ),對(duì)這類(lèi)心律失常的潛在機(jī)制也就有了更多認(rèn)識(shí)。之后,隨著診療技術(shù)及遺傳學(xué)的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)了諸多新類(lèi)型的遺傳性心律失常,如長(zhǎng)QT間期綜合征、Brugada綜合征、兒茶酚胺敏感性室速、短QT間期綜合征以及早期復(fù)極綜合征等。在此之前,上述疾病在病因不明時(shí)都被診斷為IVF。而2013年歐洲心律失常學(xué)會(huì)的專(zhuān)家共識(shí)認(rèn)為在心臟結(jié)構(gòu)正常的基礎(chǔ)上,只有當(dāng)經(jīng)過(guò)詳盡的臨床檢查和遺傳學(xué)檢測(cè),排除了目前已知的致心律失常因素后,仍舊無(wú)法確定病因時(shí)才可診斷為IVF。
近年來(lái),遺傳學(xué)發(fā)展迅速,Brugada綜合征、長(zhǎng)QT間期綜合征已經(jīng)發(fā)現(xiàn)各有十多種,兒茶酚胺敏感性室速及短QT間期綜合征也發(fā)現(xiàn)有多種類(lèi)型[1]。但是以上遺傳性心律失常均有特征性心電圖改變,且即使排除了以上診斷,仍有患者在心電圖相對(duì)正常的情況下發(fā)生心室顫動(dòng),這提示IVF可能還存在未發(fā)現(xiàn)的突變位點(diǎn)。根據(jù)目前IVF定義,最符合IVF發(fā)病表現(xiàn)的是二肽基肽酶-6(DPP6)基因突變[2,3],DPP6是心肌細(xì)胞瞬時(shí)外向鉀通道的調(diào)控單位,突變患者DPP6基因的信使核糖核酸(mRNA)轉(zhuǎn)錄水平是正常人的20倍,通過(guò)膜片鉗實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)[4],當(dāng)DPP6過(guò)表達(dá)時(shí)可以增加蒲氏纖維細(xì)胞瞬時(shí)外向鉀電流,這就解釋了DPP6突變致心律失常的潛在機(jī)制。此外,最近的研究還發(fā)現(xiàn)編碼三磷酸腺苷敏感性鉀通道的基因KCNJ8、編碼L型鈣通道α亞基CACNA1C基因[5]、編碼瞬時(shí)外向鉀通道的KCND3及亞單位的KCNE5突變[6,7],編碼心臟快鈉通道SCN5A等[8],都與IVF的發(fā)生有關(guān)。有意思的是,IVF多發(fā)于男性,部分突變?cè)谂詳y帶者上無(wú)明顯臨床癥狀及心律失常事件的發(fā)生,而男性患者卻出現(xiàn)了心臟性猝死[7]。原因可能是女性的XX染色體中的一條失活可導(dǎo)致突變基因功能部分喪失,據(jù)Carrel等[9]報(bào)道:約15%的X連鎖基因可從失活狀態(tài)逃逸,可為這一現(xiàn)象的發(fā)生提供依據(jù)。
值得注意的是,IVF目前主要還是基于臨床現(xiàn)象的一種排除性診斷。因而在上述研究中如果表現(xiàn)出明顯的QT間期延長(zhǎng)或縮短,PR間期的縮短等心電圖異?,F(xiàn)象時(shí),都需排除。雖然IVF相關(guān)的基因突變沒(méi)有明顯的心電圖改變,但是這些突變多導(dǎo)致鈉電流降低及瞬時(shí)外向鉀電流增高,與Brugada綜合征及早期復(fù)極現(xiàn)象的發(fā)生有一定的相似之處[10]。鈉電流降低及瞬時(shí)外向鉀電流增高可導(dǎo)致心肌細(xì)胞復(fù)極1相加速,使不同部位心肌復(fù)極差異增大,增加2相折返發(fā)生的可能性,從而誘發(fā)心律失常。總之,IVF相關(guān)突變基因與Brugada綜合征、長(zhǎng)QT間期綜合征、短QT間期綜合征、兒茶酚胺敏感性室速、早期復(fù)極綜合征有著相似之處,但心電圖及臨床表現(xiàn)卻不同;相反,不同的基因突變卻可能有著相似的臨床表現(xiàn),因此其中的潛在機(jī)制還值得進(jìn)一步研究。
心臟的復(fù)極始于QRS間期末端,早期復(fù)極通常被認(rèn)為是一種良性改變,常見(jiàn)于青少年,表現(xiàn)為前壁或側(cè)壁導(dǎo)聯(lián)J點(diǎn)抬高及ST段抬高。近年來(lái)關(guān)于IVF遺傳學(xué)相關(guān)研究主要集中于鉀通道功能異常,這與早期復(fù)極的發(fā)生機(jī)制有相似之處,與IVF之間也可能有關(guān)聯(lián),且研究發(fā)現(xiàn)在有早期復(fù)極現(xiàn)象的人群中惡性心律失常的比例較高。Haissaguerre等[11]回顧了206名IVF患者,發(fā)現(xiàn)其中早期復(fù)極出現(xiàn)幾率更大(31%,對(duì)照5%),且男性為多,并有睡眠時(shí)暈厥或猝死病史。此外,這部分患者的心律失常再發(fā)幾率也較其他患者高,在置入植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器(ICD)后的隨訪(fǎng)期間,早期復(fù)極表現(xiàn)的患者放電幾率較高,而且心室顫動(dòng)前J點(diǎn)抬高更為明顯。
早期復(fù)極表現(xiàn)在IVF患者中更為多見(jiàn),最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),中年患者伴下壁導(dǎo)聯(lián)的早期復(fù)極現(xiàn)象與心律失常再發(fā)有關(guān),而非側(cè)壁導(dǎo)聯(lián)[12]。另一項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn),肢體導(dǎo)聯(lián)及心前區(qū)導(dǎo)聯(lián)的早期復(fù)極現(xiàn)象與IVF反復(fù)心室顫動(dòng)有關(guān)[13]。由于停搏后的心電圖可更好地反映心肌心搏去極和復(fù)極狀況[14],而且在心搏暫停后,J點(diǎn)明顯抬高,一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象僅發(fā)生IVF患者中,特異性達(dá)100%[15]。QRS碎裂波也是心室肌細(xì)胞電不均一性的表現(xiàn)之一,國(guó)內(nèi)也有研究發(fā)現(xiàn)IVF患者中QRS碎裂波與J點(diǎn)抬高同時(shí)發(fā)生時(shí),心律失常事件更為多見(jiàn)[16]。
雖然在Haissaguerre之前的研究中發(fā)現(xiàn):早期復(fù)極現(xiàn)象起源和導(dǎo)聯(lián)位置與心律失常再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)不大,但是早期復(fù)極現(xiàn)象或者J點(diǎn)抬高的現(xiàn)象本身并不固定,且受多種因素影響,如晝夜節(jié)律、自主神經(jīng)等也參與J點(diǎn)抬高程度的調(diào)控,Gourraud等[17]發(fā)現(xiàn)通過(guò)刺激迷走神經(jīng),即Valsalva動(dòng)作可以使得J點(diǎn)抬高??偟恼f(shuō)來(lái),IVF發(fā)病率較低,小于45歲年輕患者發(fā)生的幾率小于十萬(wàn)分之三,而合并J波者發(fā)生概率為十萬(wàn)分之十一[18],因此用于危險(xiǎn)性分層可能還存在一定的困難[9]。結(jié)合目前的研究,可以發(fā)現(xiàn)雖然早期復(fù)極與IVF之間的關(guān)系還存在著一定的爭(zhēng)議和不確定性,但是無(wú)論早期復(fù)極現(xiàn)象起源點(diǎn)的不同還是程度的差異,都提示了心室肌細(xì)胞存在復(fù)極差異和心電不均一性,而且心肌中層的M細(xì)胞是產(chǎn)生心電不均一性的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[19],這可能是IVF發(fā)生的潛在機(jī)制之一。IVF的概念在不斷更新中,目前更多的是傾向?qū)VF與早期復(fù)極的發(fā)生機(jī)制聯(lián)系在一起,但這和歷史上將長(zhǎng)QT間期綜合征、Brugada綜合征等遺傳性心律失常排除IVF的過(guò)程類(lèi)似,但不排除IVF的發(fā)生可能還存在著其他機(jī)制。
2013年歐洲心律失常學(xué)會(huì)的專(zhuān)家共識(shí)認(rèn)為IVF的診斷需在患者發(fā)生心臟驟停但心臟結(jié)構(gòu)正常,且排除已知的心臟、呼吸、代謝及毒理學(xué)病因后才可確定。CASPER研究中的數(shù)據(jù)表明[20],心臟驟停的患者即使沒(méi)有明顯心臟結(jié)構(gòu)改變,在經(jīng)過(guò)如心臟超聲心動(dòng)圖、心電圖、冠狀動(dòng)脈造影,以及磁共振成像、平均信號(hào)心電圖、運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)、藥物激發(fā)試驗(yàn)、電生理檢查等一系列詳盡的檢查后,可診斷56%的非IVF患者。
除臨床檢查外,IVF患者的一級(jí)親屬也應(yīng)進(jìn)行靜息心電圖、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)及心臟超聲心動(dòng)圖檢查。尤其是具有心悸、心律失?;驎炟什∈返幕颊呒耙患?jí)親屬。當(dāng)臨床無(wú)法確定病因,且家庭成員中存在類(lèi)似情況而考慮遺傳性離子通道病時(shí),才可考慮進(jìn)行基因檢測(cè)。但目前不同研究中IVF的概念和判斷標(biāo)準(zhǔn)還存在一定差異,可能導(dǎo)致了疑似IVF患者的基因檢測(cè)結(jié)果差異較大。由于遺傳性心律失?;螂x子通道病相關(guān)突變種類(lèi)較多,基因檢測(cè)陽(yáng)性率較低,費(fèi)用較高,尤其是發(fā)現(xiàn)IVF新突變位點(diǎn)的代價(jià)是長(zhǎng)QT間期綜合征及兒茶酚胺敏感性室速的數(shù)倍,對(duì)于指導(dǎo)臨床治療的價(jià)值不如傳統(tǒng)臨床檢查,因而臨床上使用還不普遍,只在少數(shù)有條件的大型醫(yī)學(xué)中心開(kāi)展。另外,要開(kāi)展相關(guān)的檢查,需要配備受過(guò)良好訓(xùn)練的醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)專(zhuān)家和配套的檢測(cè)設(shè)備,再加上醫(yī)療保險(xiǎn)不支付相關(guān)檢測(cè)費(fèi)用,這些目前在國(guó)內(nèi)也是困難所在。
近年來(lái),關(guān)于分子診斷和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(induced pluripotent stem cells,iPS)的研究可以為IVF的診斷和干預(yù)治療提供新思路。由于基因檢測(cè)需要患者或家庭成員提供活組織樣本,對(duì)于心臟性猝死患者來(lái)說(shuō)存在一定的局限性,而分子診斷則不受此限制。Tester等[21]分析了173名疑似長(zhǎng)QT間期綜合征的去世患者的組織,發(fā)現(xiàn)45名患者存在突變,其中25個(gè)為新發(fā)現(xiàn)位點(diǎn)。而iPS由于取材于患者表皮細(xì)胞,可誘導(dǎo)分化為心肌細(xì)胞,更符合人體電生理特性,優(yōu)于傳統(tǒng)使用的HEK細(xì)胞(人胚腎細(xì)胞)等細(xì)胞系,目前已在2型、8型長(zhǎng)QT間期綜合征以及兒茶酚胺敏感性室速的患者中得到驗(yàn)證[22-24]。可以使用膜片鉗技術(shù)或多電極陣列技術(shù)分析iPS的離子通道特性以及對(duì)于不同抗心律失常藥物的反應(yīng)性,結(jié)合基因檢測(cè)技術(shù),可以更好地指導(dǎo)臨床評(píng)估和治療[25]。雖然iPS細(xì)胞存在著優(yōu)越性,但其功能的評(píng)估還存在一定的困難,由于不同培養(yǎng)情況以及心房肌和心室肌混合培養(yǎng)可能導(dǎo)致細(xì)胞離子通道門(mén)控特性的改變;以及iPS細(xì)胞T管的缺失,L型鈣通道鈣電流及肌漿網(wǎng)鈣釋放明顯下降,而兒茶酚胺敏感性室速和8型長(zhǎng)QT間期綜合征的發(fā)病機(jī)制就與上述相關(guān)蛋白的功能異常有關(guān)。
IVF患者心律失常常由頻發(fā)的異位心室搏動(dòng)及短促的心室顫動(dòng)或多形性室性心動(dòng)過(guò)速誘發(fā),而心室顫動(dòng)或多形性室性心動(dòng)過(guò)速之前常有室性早博出現(xiàn),室性早博多起源于蒲氏纖維網(wǎng)。治療主要包括抗心律失常藥物治療、裝置治療以及導(dǎo)管消融。2013年歐洲心律失常學(xué)會(huì)的專(zhuān)家共識(shí)推薦所有的診斷為IVF的患者應(yīng)行ICD置入,對(duì)于診斷不清的患者也可考慮置入。室性早博起源部位的消融對(duì)于IVF的治療也有較好的效果,且和ICD聯(lián)合治療可以有效減少心室顫動(dòng)的再發(fā)。近年來(lái)有關(guān)IVF的研究發(fā)現(xiàn)突變位點(diǎn)多與編碼心臟瞬時(shí)外向鉀通道及相關(guān)調(diào)控蛋白的基因有關(guān),與Brugada綜合征的發(fā)生機(jī)制有一定的相似之處,且奎尼丁可以抑制心臟瞬時(shí)外向鉀電流,而臨床研究也發(fā)現(xiàn),奎尼丁試驗(yàn)[26]不僅可以抑制患者心電圖J波抬高及早期復(fù)極現(xiàn)象,還可以減少I(mǎi)VF患者ICD裝置置入后放電和導(dǎo)管消融術(shù)后復(fù)發(fā)[27]??岫?duì)多種抗心律失常有較好的療效,但由于其原料的限制和經(jīng)濟(jì)效益較低,導(dǎo)致奎尼丁在世界上76%的國(guó)家(包括中國(guó))不再生產(chǎn)該藥,患者無(wú)法通過(guò)常規(guī)途徑獲得[28],這是一個(gè)值得重視的醫(yī)療問(wèn)題。
綜觀(guān)IVF的進(jìn)展,從早期無(wú)結(jié)構(gòu)異常的心臟性猝死到現(xiàn)在的IVF,其中排除了如長(zhǎng)QT間期綜合征、Brugada綜合征、短QT間期綜合征、兒茶酚胺敏感性室速、早期復(fù)極綜合征等類(lèi)型,可見(jiàn)IVF這一概念在不斷的完善和更新中。目前關(guān)于IVF發(fā)病機(jī)制的研究多將其和心肌細(xì)胞瞬時(shí)外向鉀電流和早期復(fù)極現(xiàn)象聯(lián)系一起,但心律失常的發(fā)病機(jī)制比較復(fù)雜,微觀(guān)上除了離子通道功能異常外,一些參與離子通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)、輔助其功能正常發(fā)揮的蛋白功能異常也可導(dǎo)致心律失常,且可能還存在一些以目前影像學(xué)技術(shù)尚無(wú)法發(fā)現(xiàn)的微小局灶心律失常起源點(diǎn)。可以預(yù)測(cè),即使隨著新的遺傳突變位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn),甚至是新型心律失常類(lèi)型的劃分,IVF都將特指尚未發(fā)現(xiàn)明顯致病因素(包括遺傳性病因)且無(wú)明顯心臟結(jié)構(gòu)異常,并且可能導(dǎo)致心臟性猝死的一類(lèi)疾病。
[1] Napolitano C, Bloise R, Monteforte N, et al. Sudden cardiac death and genetic ion channelopathies: long QT, Brugada, short QT,catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia, and idiopathic ventricular fibrillation. Circulation, 2012, 125: 2027-2034.
[2] Alders M, Koopmann TT, Christiaans I, et al. Haplotype-sharing analysis implicates chromosome 7q36 harboring DPP6 in familial idiopathic ventricular fibrillation. Am J Hum Genet, 2009, 84: 468-476.
[3] Postema PG, Christiaans I, Hofman N, et al. Founder mutations in the Netherlands: familial idiopathic ventricular fibrillation and DPP6.Neth Heart J, 2011, 19: 290-296.
[4] Xiao L, Koopmann TT, Ordog B, et al. Unique cardiac Purkinje fiber transient outward current beta-subunit composition: a potential molecular link to idiopathic ventricular fibrillation. Circ Res, 2013,112: 1310-1322.
[5] Fukuyama M, Ohno S, Wang Q, et al. L-type calcium channel mutations in Japanese patients with inherited arrhythmias. Circ J,2013, 77: 1799-1806.
[6] Giudicessi JR, Ye D, Kritzberger CJ, et al. Novel mutations in the KCND3-encoded Kv4. 3 K+ channel associated with autopsy-negative sudden unexplained death. Hum Mutat, 2012, 33: 989-997.
[7] Ohno S, Zankov DP, Ding WG, et al. KCNE5 (KCNE1L) variants are novel modulators of Brugada syndrome and idiopathic ventricular fibrillation. Circ Arrhythm Electrophysiol, 2011, 4: 352-361.
[8] Watanabe H, Nogami A, Ohkubo K, et al. Electrocardiographic characteristics and SCN5A mutations in idiopathic ventricular fibrillation associated with early repolarization. Circ Arrhythm Electrophysiol, 2011, 4: 874-881.
[9] Carrel L, Willard HF. X-inactivation profile reveals extensive variability in X-linked gene expression in females. Nature, 2005, 434:400-404.
[10] 楊新春. Brugada綜合征. 中國(guó)循環(huán)雜志, 2001, 16: 405-406.
[11] Haissaguerre M, Derval N, Sacher F, et al. Sudden cardiac arrest associated with early repolarization. N Engl J Med, 2008, 358: 2016-2023.
[12] Tikkanen JT, Anttonen O, Junttila MJ, et al. Long-term outcome associated with early repolarization on electrocardiography. N Engl J Med, 2009, 361: 2529-2537.
[13] Nam GB, Ko KH, Kim J, et al. Mode of onset of ventricular fibrillation in patients with early repolarization pattern vs. Brugada syndrome. Eur Heart J, 2010, 31: 330-339.
[14] Modi S, Krahn AD. Sudden cardiac arrest without overt heart disease.Circulation, 2011, 123: 2994-3008.
[15] Aizawa Y, Sato A, Watanabe H, et al. Dynamicity of the J-wave in idiopathic ventricular fibrillation with a special reference to pausedependent augmentation of the J-wave. J Am Coll Cardiol, 2012, 59:1948-1953.
[16] Wang J, Tang M, Mao KX, et al. Idiopathic ventricular fibrillation with fragmented QRS complex and J wave in resting electrocardiogram. J Geriatr Cardiol, 2012, 9: 143-147.
[17] Gourraud JB, Le Scouarnec S, Sacher F, et al. Identification of large families in early repolarization syndrome. J Am Coll Cardiol, 2013, 61:164-172.
[18] Rosso R, Adler A, Halkin A, et al. Risk of sudden death among young individuals with J waves and early repolarization: putting the evidence into perspective. Heart Rhythm, 2011, 8: 923-929.
[19] 張存泰, 陸再英. 對(duì)M細(xì)胞的認(rèn)識(shí)現(xiàn)狀. 中國(guó)循環(huán)雜志, 2001, 16:86-87.
[20] Krahn AD, Healey JS, Chauhan V, et al. Systematic assessment of patients with unexplained cardiac arrest: Cardiac Arrest Survivors With Preserved Ejection Fraction Registry (CASPER). Circulation,2009, 120: 278-285.
[21] Tester DJ, Ackerman MJ. The molecular autopsy: should the evaluation continue after the funeral? Pediatr Cardiol, 2012, 33: 461-470.
[22] Terrenoire C, Wang K, Tung KW, et al. Induced pluripotent stem cells used to reveal drug actions in a long QT syndrome family with complex genetics. J Gen Physiol, 2013, 141: 61-72.
[23] Matsa E, Rajamohan D, Dick E, et al. Drug evaluation in cardiomyocytes derived from human induced pluripotent stem cells carrying a long QT syndrome type 2 mutation. Eur Heart J, 2011, 32:952-962.
[24] Pasca SP, Portmann T, Voineagu I, et al. Using iPSC-derived neurons to uncover cellular phenotypes associated with Timothy syndrome. Nat Med, 2011, 17: 1657-1662.
[25] Vyas V, Lambiase PD. The investigation of sudden arrhythmic death syndrome (SADS)-the current approach to family screening and the future role of genomics and stem cell technology. Front Physiol, 2013,4: 199.
[26] Aizawa Y, Chinushi M, Hasegawa K, et al. Electrical storm in idiopathic ventricular fibrillation is associated with early repolarization.J Am Coll Cardiol, 2013, 62: 1015-1019.
[27] Golian M, Bhagirath KM, Sapp JL, et al. Idiopathic ventricular fibrillation controlled successfully with phenytoin. J Cardiovasc Electrophysiol, 2011, 22: 472-474.
[28] Viskin S, Wilde AA, Guevara-Valdivia ME, et al. Quinidine, a lifesaving medication for Brugada syndrome, is inaccessible in many countries. J Am Coll Cardiol, 2013, 61: 2383-2387.