先天性心脏病基因新探

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[生物通讯]利用一种复杂精妙的方法来改变胚胎的基因活动，科学家识别出导致最常见形式之一的人类先天性心脏病－－房室管畸形 (atrioventricular canal defect，AVCD)的可能祸首。在10月1日期的《基因与发育》杂志上，Kai Jiao 博士和他的同事报道，一个名为Bmp4的单基因的正确表达是小鼠心脏的正常发育所必需的，即使表达降低50％也会导致类似AVCD的缺陷。

最严重形式AVCD的特点是将心脏分为上下两个房室的心脏隔膜出现一个大洞。这个缺损中断了血液通过心脏的单项流动，使富含氧的血液可以从左心室重新进入右心室。右心室中含氧血和去氧血混合在一起增加了右心室需要泵出到肺部的血液总体积。血液总体积的增加使心脏和肺压力过大，引起心脏肥大、高血压以及肺部血管损伤。

现在，Jiao和他的同事证明，Bmp4表达的降低可能是导致AVCD的祸首。

Hogan博士称：“10多年前我们就怀疑Bmp4对于心脏的发育至为重要，因为该基因在心脏的表达水平很高。但Bmp4也是心脏形成之前的胚胎早期发育时期所必需的。Jiao博士是突发灵感想到可以只敲除胚胎心肌中的Bmp4基因而保留其在其它部位完好无损的。而且，他还通过”条件性组织特异基因沉默技术“操纵这个系统，由此可以将Bmp4的活性控制在各个不同水平。”

Jaio博士发现，Bmp4活性水平与心脏隔膜正确划分上下房室即心脏分隔的能力存在直接的相关性：Bmp4在心肌中的含量越少，分隔缺损就越严重。

通过不断改变Bmp4的表达水平，Jiao 和他的同事可以概括出所有AVCD病人出现的缺损。他们发现心肌中Bmp4表达水平略微低于正常的小鼠，心脏分隔畸形也比较轻微，而心肌中完全缺失Bmp4的小鼠出现严重的AVCD症状－－这些小鼠可作为AVCD研究的动物模型。

研究人员指出，心肌缺乏Bmp4的小鼠实际上也是AVCD的首个也是唯一的遗传模型。

由于AVCD是唐氏综合症的一个常见特点，因此这些小鼠还可用于研究唐氏综合症相关的心脏缺陷，甚至可能比现有的唐氏综合症模型还有效。虽然传统的唐氏综合症动物模型（三条16号色体小鼠）在呈现唐氏综合症的许多方面都非常有效，但并未完全概括唐氏综合症病人出现的所有心脏缺陷，而心肌缺失Bmp4的小鼠却做到了这一点。

Hogan博士发现，不同时间内特异性降低基因在心脏而不是其它组织中的表达，已成为越来越重要的工具。Jiao博士正在用这种方法改变Bmp4以外其它基因的表达水平。随着众多基因功能的揭示，科学家对先天性心脏病的遗传基础将有更深的了解，或许还会研制出新的预防和治疗方法。（生物通编译）