減少浸透度、可変表現率、および家族性心房中隔欠損の遺伝的異質性

Secundum心房中隔欠損(ASD)は、単離された先天性心疾患の10％を占める一般的な先天性心奇形である。12補正されていないASDは、肺の過循環、右心臓容積の過負荷、および早死を引き起こす可能性があります。 心臓はい形成のモデルは、この欠陥は、secundum口（fossa ovalis）の不完全なカバレッジをもたらす、中隔primumの奇形によって引き起こされることを示唆している。しかし、これらの過程を導く細胞機構も分子シグナルも知られていない。

secundum ASDを持ついくつかの個体は、この欠陥または他の先天性心臓奇形の家族歴を有し、いくつかの家族性ASD親族で共存する心臓ブロックが観察され4これらの臨床観察の遺伝的根拠は、もしあれば、不明のままである。 家族性ASDのための遺伝の常染色体優性モードが少数の家族で記述されていたが、4影響を受けた個人のsiblings15およびoffspring16のASDの発生は頻繁に単一の遺伝子の欠陥のために予想されるそれよりより少しであり、遺伝の多因子モデルはまた仮定されました。1

家族性ASDの遺伝的基盤を同定するために、我々は臨床的に評価し、遺伝的に常染色体優性形質として継承されたASDと三親族を研究しました。 我々は、染色体5pのテロメア領域上の家族性ASDの疾患遺伝子座を報告し、この障害は遺伝的に不均一であることを示しています。 疾患浸透度は不完全であり（遺伝子変異を有する個体に臨床表現型が存在しない）、遺伝的に影響を受けた個体の中には他の構造的心臓欠陥を示した。 我々は、不完全な浸透度と家族性ASDの可変表現性は、この条件の遺伝性の性質の有意な過小評価につながる可能性があることを示唆している。

メソッド

臨床評価

インフォームドコンセントは、研究リスクからヒト被験者の保護のブリガム-アンド-ウィメンズ病院委員会 三つの無関係な親族の家族は、歴史、医療記録のレビュー、身体検査、12リードECG、および四つの標準および肋下ビューにおけるカラーフロードップラー尋問と二次元経胸 いくつかの個体では心臓カテーテル法と経食道心エコー検査が行われていた。 ＡＳＤおよび他の奇形は標準的な基準によって診断され、心房中隔動脈りゅうは以前に確立された基準によって診断された。78の臨床研究は、遺伝子型の知識なしに行われました。

遺伝子解析

ゲノムDNAは、前述のように末梢リンパ球から単離された。ヘテロ接合性を有する9つの多型ショートタンデムリピート配列>0。7および四つ以上の対立遺伝子は、≥30センチメートル（cM）間隔で各染色体から選択され、ポリメラーゼ連鎖反応によってゲノムDNAから増幅されました。 手短に言えば、１ ０ ０ｎｇのゲノムＤＮＡを、４ ０ｎｇの非標識オリゴヌクレオチドプライマー、４ ０ｎｇの３ ２Ｐ、２ ０ ０ｍｍｏｌ／ＬのｄＡＴＰ、ｄＣＴＰ、ｄＧＴＰ、およびｄＴＴＰ、およびＴａｑポリメラーゼで末端標識された 試料を2分間95℃で変性させ、35サイクルで95℃で20秒間変性させ、58℃で30秒間プライマーアニーリングし、72℃で40秒間プライマー伸長させた。 増幅された生成物は、6％ポリアクリルアミドシーケンスゲル上で電気泳動され、オートラジオグラフィーによって可視化された。

二点リンケージ解析は、家族から決定された対立遺伝子の頻度と0.001のフェノコピーレートとMLINK（バージョン5.1）を使用して行われました。 リンケージを用いて多点解析を行った。 研究親族における家族性ＡＳＤの遺伝的異質性をＨＯＭＯＧプログラムを用いて評価した。

結果

臨床評価

家族MARの四世代から七十人が臨床的に評価されました。 9人の個体では、secundum ASDが以前に同定されていた（図1Aおよび表）。 ASDの外科的閉鎖は7人で行われていた：手術は22歳から44歳の間に6人で行われ、4歳で1人で行われた。 Secundum ASDは、個々のIV-12（年齢34歳）の剖検および個々のIV-10（年齢63歳で行われた）の心臓カテーテル検査で文書化された。 他の家族の臨床評価は、個々のV-1およびVI-7における心房中隔動脈瘤（図3）および個々のV-1における持続的な左上大静脈（図3）を示した。 中等度の弁大動脈狭窄の心エコー診断は、個々のIV-4で行われた;大動脈狭窄の病因は、弁石灰化および技術的困難の程度によって制限された。 しかし、診断時の比較的若い年齢（以前は54歳で診断された）を考えると、この個体は大動脈二尖弁を有する可能性が最も高い。10彼の死の前の個々のIII-1の臨床状態は不明です。

家族MBEの三世代から十八のメンバーが臨床的に評価されました。 六つの個体はsecundum ASDを持っていた（図1Bと表）。 診断は5年の年齢の前に4人の個人なされ、生命の最初の十年の間にASDの外科閉鎖で起因しました。 個人III-2およびIV-8は、成人期にASDと診断され、それぞれ40歳および32歳で外科的閉鎖を受けた。 四つの個体は、他の構造的心臓欠陥を有していた。 動脈管開存は、個々のIV-2で6ヶ月（3.5歳で結紮）および個々のV-1（5歳で結紮）で診断された。 個々のIII-3は狭窄した大動脈二尖弁を有し、56歳で大動脈弁置換術を受けた。 大動脈二尖弁は、彼の息子（個々のIV-3）で37歳で診断されました。

家族MXPの四世代から二十から三のメンバーが臨床的に評価されました。 八人（図1Cおよび表）は、以前にsecundum ASDおよび延長されたAV伝導を有することが認められた。1112一人の個人（IV-7）は、第二度AVブロックを単離していた;経食道心エコー検査は、正常な心臓構造を示した。 家族に見られる他の構造的心臓異常には、弁膜下大動脈狭窄（個体III-3）、心室中隔欠損（個体IV-10およびV-1）、ファローの四徴症（個体IV-8およびIV-12）、および肺閉鎖症（個体IV-8）が含まれていた。 世代IIおよびIIIの影響を受けた家族は30歳後に診断されたが、その後の世代の心臓奇形は4歳までに認識された。

遺伝子解析

各家族において、血統評価は、常染色体優性形質が遺伝性ASDおよび他の構造的心臓欠陥を引き起こしたことを示唆した。 唯一の9secundum ASDsは、MAR親族で同定され、病気の浸透は不完全に見えました。 例えば、これらの9人の影響を受けた個体の子孫におけるASDの発生率は≧33％であり、完全に浸透性の優性形質について予想されるよりも少なかった。 さらに、個々のIV-2は、非浸透性の明確な例を提供した。 この女性は臨床的に影響を受けませんが、一人の息子（V-4）はsecundum ASDを持っていた（図2）と別の（V-1）は心房中隔動脈瘤と永続的な左上大静脈を持っています（図3）。

連鎖研究は、家族性ASDを引き起こす突然変異の染色体位置を定義するために、家族MARで行われました。 疾患浸透度は不完全であることが認識されたため、初期の連鎖研究では、ASDを有する個体またはその子孫がASDを有する個体の遺伝子型のみを分析した。 したがって、疾患浸透度は１ ０ ０％に設定した。 ゲノム全体に分布する125多型短いタンデムリピート配列の合計をテストし、リンケージがD5S208で検出された前にゲノムの≥25％が排除されました。 次いで、染色体５ｐの遠位腕上の近くの遺伝子座への結合を評価した。 D5S406では、オッズ（LOD）スコアの最大2点対数2.83（λ=0.0）が検出され、最大多点LODスコア3.6が得られました（図4）。 染色体5p上の家族性ASD遺伝子座はASD1と命名された。

家族MARの疾患ハプロタイプは、ASD1の近くの13遺伝子座にASDを有する個体の遺伝子型から構築され、すべての家族の遺伝子型と比較された（図1A）。 個人III-1、IV-3、IV-10、およびIV-12のハプロタイプは、子孫および配偶者の対立遺伝子から再構築された。 二十から一人は、構造的心疾患（secundum ASDと9人、心房中隔動脈瘤と1人、心房中隔動脈瘤と永続的な左上大静脈と1人、および弁大動脈狭窄と1人）と家族MARのすべてのメンバーを含む疾患ハプロタイプを示した。 この疾患のハプロタイプは、1人の死亡した個体（死亡前の臨床状態は不明）および8人の臨床的に影響を受けていない個体でも発見された。 この疾患ハプロタイプに基づいて、secundum ASDの浸透度は45％であり、secundum ASDまたは心房中隔動脈瘤の浸透度は55％であった。

secundum ASDを有する個体のハプロタイプによって定義される疾患間隔は、D5S2088とD5S807の間の11cM領域に及ぶ（図4）。 しかし、疾患ハプロタイプは、心房中隔動脈瘤と二つの個人（VI-7とV-1）で同定されたので、我々はこの病理学的状態は、フォームfrusteまたは認識されていないASD 個々のV-1のハプロタイプはd5S635とD5S807の間の4cMの領域に病気の間隔を精製する組換えのでき事を表わします。 また、心房中隔動脈瘤を罹患している個体を含めて、ＬＯＤスコアも計算した。 この最大2点LODスコアはD5S208で2.83(λ=0)、最大多点LODスコア3.9であり、marファミリーの疾患遺伝子が染色体5p上の遺伝子座に遺伝的にリンクされていることを8000:1のオッズを示している。

ファミリー MARの疾患遺伝子がMBEおよびMXPファミリーの遺伝性心血管障害にも関与しているかどうかを判断するために、asdを有する個体または子孫がASDを有する個体においてのみASD1遺伝子座でリンケージを評価した。 ファミリー MBEおよびファミリー MXPで達成された2点LODスコアは、D5S2088とD5S630の間の間隔にわたって-2.0未満であり（図4）、これらのファミリーのASD遺伝子がASD1遺伝子座にマッピングされなかったことを示している。 家族MBEおよびMXPの心臓欠陥が染色体5pのASD1の突然変異に起因する可能性が低いため、HOMOGプログラムは異質性のさらなる証拠を提供した（P<。001、データは図示しない）。

ディスカッション

我々は、家族性ASDが染色体5p上の遺伝子変異によって引き起こされることを示しています。 この障害は遺伝的に不均一であり、他の未定義の遺伝子の欠陥によっても引き起こされる可能性がある。 Secundum ASDに加えて、ASD1遺伝子の臨床徴候は他の頻繁に起こる心血管の奇形を含んでいます;心房のseptal動脈瘤、静脈の変則（耐久性がある左の上大静脈）、および大動脈弁の病気（bicuspid大動脈弁）は人口の≥0.5%から1%に起こり、何人かの家族で偶然起こったことができます。781314しかし、偶然だけでASD1遺伝子を持つ三つの家族で同時に発生する三つの心臓異常のチャンスは非常に小さいです。 家族性ＡＳＤ遺伝子の変異は遺伝性先天性心血管障害の広いスペクトルを引き起こすことを示唆した。

世代スキップと組み合わせた臨床表現型の多様性は、先天性心疾患の病因が多因子であり、複雑な（多遺伝子）形質と環境要因の相互作用に起因す1ここで研究された三つの家族は、先天性心疾患の遺伝性の性質を評価することの難しさを代表しています。 系統解析（図1）は、各家族で分離常染色体優性形質が示唆されたが、このモデルはまた、すべての家族の臨床状態を説明するために不完全な浸透度と変 家族MARの影響を受けたメンバーの連鎖研究によって定義された疾患ハプロタイプ（図1A）は、このモデルを確認した。 不完全な浸透度、不正確な診断、または年齢依存性の表現型は、疾患ハプロタイプを実施した臨床的に影響を受けていない8人の個人を説明すると仮定されています。

この研究で使用された診断技術は、表現型の過小評価に貢献している可能性があります。

例えば、経食道心エコー検査は、特に大きな成人において、心房中隔の異常を同定する上で、経胸腔心エコー検査よりも敏感で特異的であることが認識されている。15経食道心エコー検査は、心房中隔動脈瘤などの微妙な奇形の診断収量を増加させた可能性があるが、この研究の主な所見を変更した可能性は低い。 あるいは、ASD1に変異を有する個体の臨床状態が変化する可能性がある。 例えば、ASDは「自発的に」解決することができるいくつかの先天性奇形の1つであるため、自発的閉鎖後に行われる816の評価は、影響を受けない状態を不正確に割り当て、それによって減少した遺伝子浸透度の印象に寄与するであろう。 浸透度の低下の基礎は確立されていないが、この現象は他の先天性心臓奇形と関連している。1718

家族MARにおける遺伝学的研究は、ASD1遺伝子変異が家族に存在するいくつかの他の心血管奇形を占めていることをさらに示した。 Ｓｅｃｕｎｄｕｍａｓｄはｍａｒファミリーと他の二つの研究ファミリーで最も一般的な心臓奇形であったが，動脈管開存，心室中隔欠損，心房中隔動脈りゅう，左上大静脈，Ｆａｌｌｏｔ四徴症，大動脈二尖弁，弁膜または弁膜下大動脈狭窄，およびＡ Ｖ伝導異常も観察された。 これらの家族は、家族性ASD192021222324を有する他の親族の代表者であり、40％の個人が追加または他の心臓異常を有していた。 異なる先天性心疾患を有する家族MAR個体における共通のハプロタイプの同定は、単一の遺伝子欠損の可変表現率が家族における先天性心疾患の臨床的多様性を説明することができることを示している可能性がある。 多様な心臓奇形は、Holt-Oram症候群25262728および染色体22q11微小欠失、29を含む他の単遺伝子ヒト障害で認識され、また、レチノインX受容体欠損マウスで発生します。30可変表現率は、心臓発達の古典的な発生学的モデルによって予測される特徴ではないが、遺伝性単遺伝子変異は明らかに多形性心臓血管欠損を引

ASDは胎児の発育中に明らかな有害な影響を引き起こさないが、出生後の生活の間のこれらの欠陥の結果は可変である。2補正されていないASDは、肺の過循環および右心容積の過負荷による症状を引き起こす可能性があります。 しかし、人生の最初の数年間における自発的な閉鎖は、明らかな長期的な後遺症を伴わずに、十分に文書化されている。816心房中隔動脈瘤とsecundum ASDの関連は、動脈瘤が出生後のASD閉鎖に役割を果たす可能性のあるseptum7の先天性奇形であるという示唆につながっている。8家族MARにおける遺伝的研究は、secundum ASDを有する個体で同定された疾患ハプロタイプが、心房中隔動脈瘤を有する二人の個体（V-1、V-7）にも見出されたという点で、この原因と効果の関係を支持している。 これらの個人の連続研究は、心房中隔における出生後の変化を定義するのに役立つ可能性がある。

secundum ASDの発生学的モデルは、中隔primumの異常な発達を強調しているが、心房中隔の分子的基礎についてはほとんど知られていない。 明らかな候補遺伝子はASD1にマッピングされていないが、染色体5pの大きな欠失がcri-du-chat症候群、時折先天性心疾患に関連する連続遺伝子症候群を引ASD1遺伝子の定義は、この症候群における心臓奇形の分子基盤の解明にも役立つ可能性がある。 この遺伝子および他の家族性ASD遺伝子の同定は、心房中隔につながる心臓形態形成における重要なステップに新しい洞察を提供する必要があります。

先天性心疾患の発生率に対する家族性ASD遺伝子欠損の寄与は不明のままである。 ここに記載されているＡＳＤ遺伝子変異の可変発現および低い浸透度を考えると、これらの遺伝子欠損の１つを有する個体は、単離された症例として現 家族歴が複数の個人の生来の心疾患を明らかにするとき、すべての家族の臨床および遺伝の評価は推薦されます。

脚注