ALPK3 截断变异致肥厚型心肌病：马瓦卡坦的治疗潜力与机制探索

《Scientific Reports》：An ALPK3 truncation variant causing autosomal dominant hypertrophic cardiomyopathy is partially rescued by mavacamten

为探究 ALPK3 截断变异（ALPK3tv）与肥厚型心肌病（HCM）关系及治疗方法，牛津大学等研究人员开展研究，发现 ALPK3tv 可致 HCM，马瓦卡坦能部分改善细胞表型，为治疗提供新思路。

　　在心脏健康的研究领域，肥厚型心肌病（Hypertrophic Cardiomyopathy，HCM）一直是困扰医学界的难题。它是一种常见的遗传性心肌病，严重影响患者的生活质量和生命健康。以往研究发现，多种基因突变与 HCM 相关，但仍有部分患者的致病基因未被明确。α - 蛋白激酶 3（Alpha-protein kinase 3，ALPK3）基因编码的蛋白是一种心脏假激酶，其功能尚不明确。近年来，有研究表明 ALPK3 基因的变异可能与心肌病有关，然而具体机制以及如何治疗相关心肌病并不清楚。为了深入了解这些问题，来自英国牛津大学（University of Oxford）、伯明翰大学（University of Birmingham）等多个研究机构的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Scientific Reports》杂志上。

研究人员为解决上述问题，采用了多种关键技术方法。在患者研究方面，他们从 NIHR Bioresource Rare Disease HCM 项目中选取 230 例肌小节变异阴性的 HCM 患者和 6219 例对照个体，进行病例对照分析，对比 ALPK3 基因变异情况。在动物实验方面，运用 CRISPR/Cas9 技术构建携带 ALPK3tv（K201X）的基因敲入小鼠模型，通过超声心动图评估心脏结构和功能，还对分离的心肌细胞进行收缩性、钙瞬变测量以及蛋白质印迹分析等实验。

研究结果如下：

• Heterozygous ALPK3tv are enriched in patients with autosomal dominant adult onset HCM：通过对患者队列和对照队列的基因分析，发现 HCM 患者中杂合 ALPK3tv 的比例显著高于对照人群（2.2% vs 0.14%），优势比（Odds Ratio，OR）为 16.07，95% 置信区间（Confidence Interval，CI）为 4.27 - 52.05，Fisher 精确检验（Fisher’s exact test，FET）p = 0.0001，表明杂合 ALPK3tv 与常染色体显性成人发作性 HCM 相关。
• A novel mouse model for ALPK3tv：构建的 Alpk3 K201X 小鼠模型，纯合子小鼠表现出心脏收缩功能受损、心脏肥大和扩张等症状，与人类隐性 ALPK3tv 导致的心脏特征相似；杂合子小鼠在 3 个月和 6 个月时，心脏结构和功能与野生型小鼠无明显差异。
• Chronic adrenergic challenge aggravates the hypertrophic response in heterozygous mice：对杂合子小鼠进行慢性肾上腺素能刺激实验，发现与野生型小鼠相比，杂合子小鼠在药物处理后心脏重量与胫骨长度比值、左心室质量增加更明显，左心室前壁厚度也增加，但收缩功能未改变，说明杂合子小鼠对慢性肾上腺素能刺激的肥厚反应更严重。
• Cardiomyocytes from Alpk3 K201X mice display reduced resting sarcomere length with prolonged relaxation：分离 Alpk3 K201X 小鼠的心肌细胞研究发现，与野生型相比，杂合子和纯合子心肌细胞的基础肌节长度显著缩短，舒张 90% 所需时间延长，纯合子细胞收缩持续时间也延长。
• Reduced protein kinase A dependent protein phosphorylation as a potential mechanism for contractile defects in Alpk3 K201X cardiomyocytes：研究发现 Alpk3 K201X 心肌细胞中，蛋白激酶 A（Protein Kinase A，PKA）介导的蛋白质磷酸化减少，包括心肌肌钙蛋白 I（cardiac troponin I，cTnI）丝氨酸 23/24 位点的磷酸化显著降低，这可能是导致心肌细胞收缩缺陷的潜在机制。
• Abnormal calcium transients highlight complex changes to excitation - contraction coupling in cardiomyocytes from Alpk3 K201X mice：Alpk3 K201X 小鼠心肌细胞的钙瞬变显示，与野生型相比，杂合子和纯合子小鼠舒张期细胞内钙水平分别增加约 50% 和 65%，纯合子细胞钙重摄取 50% 所需时间延长，但钙瞬变幅度和钙释放动力学无变化。
• Myosin conformation changes in Alpk3 K201X mice are consistent with HCM：检测小鼠心肌组织中肌球蛋白状态，发现杂合子和纯合子小鼠肌球蛋白头部处于超松弛状态（super - relaxed state，SRX）的比例显著低于野生型小鼠，表明 Alpk3 K201X 小鼠的分子变化与 HCM 一致。
• Mavacamten partially improves the cellular phenotype：用马瓦卡坦（mavacamten）处理小鼠心肌细胞实验显示，马瓦卡坦能挽救 Alpk3 K201X 小鼠心肌细胞的基础肌节长度，降低舒张期钙水平，但会导致分数缩短率降低；对杂合子细胞，能使舒张时间恢复正常，但对钙重摄取时间无明显影响。

研究结论和讨论部分指出，研究证实了杂合 ALPK3tv 可导致常染色体显性 HCM，且该变异的致病几率比典型肌小节 HCM 基因低。Alpk3 K201X 小鼠模型在细胞水平展现出 HCM 的特征，这是首次发现非肌小节 HCM 疾病基因有此类效应。研究还表明 ALPK3 可能是 PKA 信号的调节因子，解释了 ALPK3tv 存在时的一些复杂分子变化。马瓦卡坦能改善 ALPK3tv 导致的部分细胞功能障碍，为 ALPK3tv 相关 HCM 患者提供了潜在的治疗选择，但在临床应用中需谨慎调整剂量并密切监测，未来还需更多体内动物研究和临床试验评估其疗效和风险。该研究为深入理解 ALPK3tv 与 HCM 的关系以及开发新的治疗策略提供了重要依据，推动了心脏疾病研究领域的发展 。