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心血管疾病是全世界致残、致死的主要原因,心律失常是在心血管系统疾病中最常见的病症之一。心律失常是由遗传因素和环境因素共同作用的复杂性疾病,严重影响人类健康并成为国民经济的重大负担。全基因组关联分析(genome wide association studies, GWAS)是揭示复杂遗传性疾病易感基因的一种有效方法,但是当前心血管疾病GWAS的研究结果聚焦于常见变异而且已发现变异仅能解释小部分的遗传发病风险——遗传率缺失。所以我们认为罕见变异可能有更大的效应,或许可以解释遗传率缺失现象。为了阐述钠离子通道亚基p4(基因-SCN4B,蛋白质-Navp4)上的罕见变异与心房纤颤(房颤)和室性心动过速(室速)的关系,我们对477例房颤样本和199例室速样本进行了突变筛选。第一部分是在房颤样本中,采用高分辨率溶解曲线(high resolution melt analysis technology, HRM),对钠离子通道p亚基SCN4B的所有外显子以及外显子连接区域进行突变筛查。经过测序验证后,在4例房颤样本中,一号外显子区域发现一个非同义改变G8S。变异G8S位于Navβ4的信号肽区域,在进化上保守性较高。然后我们应用病例-对照关联分析研究策略,在两个独立的房颤群体中,探讨非同义改变G8S与房颤患病风险之间的相关性。群体一,944例房颤患者和981例对照群体,群体二,732例房颤患者和1291例对照群体。统计结果结果显示变异G8S的小等位基因A与房颤的患病风险之间存在显著关联(在群体一中P=0.017,OR=3.66；在群体二中P=0.017,OR=3.66)；合并群体后组成一个更大的群体,房颤1676例和对对照群体2272例,结果显示变异G8S小等位基因A与房颤的患病风险之间存在关联极显著(P=4.98x10-4,OR=3.14)。第二部分是在199例室速患者中,对基因SCN4B的五个外显子和外显子连接区域进行突变筛选。经过测序验证后,发现两个非同义改变,在4例室速样本中,信号肽区域的G8S,在1例室速样本中,三号外显子区域的A145S。A145S位于Navβ4蛋白的胞外区段,在物种进化上保守性较高。经过生物信息学预测,显示G8S和A145S都是有害变异,可以降低NavP4蛋白的稳定性。然后我们应用病例-对照关联分析研究策略,探讨非同义改变G8S与室速患病风险之间的相关性在两个独立的室速群体中,变异G8S与室速患病风险之间显著相关(在验证群体一中,299例病人对981例正常人,P=5.58×10-5,OR=9.17；在验证群体二中,270例病人对639例正常人,P=4.47×10-3,OR=4.31；在合并群体中,569例病人对1620例正常人,P=1.20×10-7,OR=6.42)。利用全细胞膜片钳技术在表达了野生型和突变型NavP4的钠离子通道的HEK293细胞上记录钠电流(sodium current,INa),发现与野生型(WT-SCN4B)钠通道相比,突变型钠通道(G8S-SCN4B和A145S-SCN4B)的电生理特性没有显著变化。但是Western blot实验显示,突变型钠通道β4在全细胞水平和膜蛋白水平的表达量明显降低。此项目首次发现SCN4B基因罕见变异与房颤、室速显著相关,为假说“常见疾病,罕见变异”提供了实验证据。