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研究背景左室心肌致密化不全心肌病(Left ventricular noncompaction, LVNC)是一种罕见的原发型遗传性心肌病,以心室内存在粗大的肌小梁和深陷隐窝为主要特征,又称为海绵状心肌。本病可单独发生,称为孤立的心室肌致密化不全(IVNM),有时也合并其他先天性心脏病,如Ebstein畸形,房室间隔缺损等。迄今为止,导致疾病的原因不明。一般认为,心肌在胚胎发育过程中,由于各种原因导致心肌致密化过程失败,肌小梁异常粗大,未被吸收,导致小梁隐窝持续存在。临床主要表现为进行性心力衰竭,心律失常,陈旧性附壁血栓和猝死。家系遗传调查发现,该疾病以常染色体显性遗传为主,有时也表现为X-连锁遗传和线粒体遗传。已有的分子遗传学研究发现了一些编码肌小节的基因(MYH7, ACTC, MYBPC3, TNNT2),细胞骨架蛋白基因(ZASP, LMNA)以及线粒体蛋白基因(TAZ)可能与LVNC有关系,但是并不能完全解释所有LVNC的发病机制。基于前人的工作,我们推测LVNC的病因或许与线粒体、心肌胚胎发育过程有关。因而,结合传统的研究手段,扩大候选基因筛选范围,从整个基因组的水平对LVNC进行研究,寻找LVNC的真正致病原因。研究目的利用分子生物学、分子遗传学和高通量测序技术,结合临床和病理特征,探寻LVNC的分子遗传学发病机制。寻找致病原因,为临床诊断和治疗提供依据和方向。研究方法和结果1)家系分析和组织病理学研究对入选的典型LVNC患者的心肌组织标本进行病理学水平研究,发现部分患者心肌组织肌丝排列疏松,心肌间存在严重的纤维化,但是并没有发现特异的共同的病理学表现；心肌组织均存在凋亡现象,患者心肌组织有异常分化现象；心肌组织增殖检测呈阴性。透射电镜结果显示,左室心肌组织肌小节溶解,线粒体结构和定位异常。2)对六例LVNC患者左室心肌组织的线粒体基因组进行研究提取LVNC患者的线粒体DNA进行全测序,发现227个异常变异,其中157个位于编码区,70个位于非编码区,其中位于MT-CO3的m.9856T>C突变保守系数较高(0.88),但是通过家系分析,排除了作为候选致病基因的可能；利用长PCR片段扩增技术检测患者mtDNA,没有发现mtDNA有大片段的序列缺失或重复：利用real-time PCR技术对mtDNA的拷贝数变化进行研究,结果表明,LVNC患者组心肌mtDNA拷贝数为3840±226.5,正常组心肌mtDNA拷贝数为8266±900.8,P<0.01, LVNC患者心肌mtDNA拷贝数较正常组低。3)全外显子组研究利用高通量测序技术对四例典型的LVNC患者(IVNC)的基因组DNA进行全外显子组测序,结合临床资料和病理研究,进行生物信息学分析,寻找候选基因。经过分析发现,除了发现编码肌小节蛋白TNNT2、MYBPC3等突变之外,还发现了核编码线粒体蛋白的突变,以及信号通路上的突变。Wnt信号通路异常可能与LVNC的发生有关系。结论通过对典型的LVNC样本的研究发现患者的心肌组织大量凋亡,且存在异常分化现象；患者组心肌线粒体DNA拷贝数降低,心肌的超微结构显示肌纤维紊乱和线粒体结构异常,提示患者心肌线粒体功能异常。这些是患者发生心力衰竭的原因,但并不是LVNC发生的直接原因；全外显子组测序后结合生物信息学分析发现,LVNC的发生可能与调控胚胎期心脏发育的Wnt信号通路异常有关。增加研究样本量和进一步的功能实验研究将有助于揭示LVNC的真正致病原因。