CACNB1基因N端截短变异导致新型先天性肌病——兴奋收缩耦联机制新突破

本研究针对先天性肌病患者的遗传病因，通过外显子测序发现CACNB1基因新型纯合截短变异。研究人员利用LHCN-M2成肌细胞模型证实该变异导致β1亚基缺失及DHPR通道α1S亚基表达受损，首次揭示CACNB1变异通过破坏兴奋收缩耦联（EC coupling）引起肌无力、肌酸激酶（CK）升高和低体重的先天性肌病，为神经肌肉疾病诊断提供了新靶点。

　　

在神经肌肉疾病研究领域，兴奋收缩耦联（Excitation-Contraction coupling, EC coupling）机制一直是核心课题。骨骼肌收缩依赖于L型电压门控钙通道（又称二氢吡啶受体，DHPR）与肌质网兰尼碱受体（RYR1）的精密互动。虽然CACNA1S（编码DHPR的α1S亚基）和RYR1基因变异导致的肌病已被广泛报道，但作为DHPR关键辅助亚基的β1编码基因CACNB1，其致病性变异尚未被发现。这留下了一个重要的科学问题：CACNB1是否参与人类肌肉疾病的发病机制？

针对这个问题，来自西班牙和以色列的研究团队在《European Journal of Human Genetics》发表了突破性研究成果。他们通过对两个近亲家系中三名患有早发性肌无力、肌酸激酶（CK）升高、上睑下垂和低体重的患者进行基因检测，首次发现CACNB1基因的纯合截短变异是导致新型先天性肌病的遗传病因。

研究人员采用多项关键技术开展研究：首先使用外显子测序（ES）结合SNP阵列纯合性作图鉴定致病变异；通过长读长RNA测序分析LHCN-M2成肌细胞管中CACNB1转录本亚型；利用CRISPR-Cas9碱基编辑技术构建c.85-1G>A变异细胞模型；采用免疫印迹和免疫荧光技术检测DHPR亚基表达变化；并通过siRNA敲低实验验证基因功能。样本来源于两个近亲家系（贝都因家族和埃及家族）的患者及其家庭成员。

临床特征

三名患者（P1、P2、P3）均表现为早发性肌无力、严重肌肉萎缩、CK水平显著升高（972-7300 U/L）和低体重。共同特征包括上睑下垂、狭窄/腭裂、漏斗胸和脊柱畸形。其中P1还伴有左心室非致密化心肌病，P3存在双侧先天性上睑下垂和粘膜下腭裂。肌肉MRI显示臀大肌、大收肌和股外侧肌的纤维脂肪替代现象。

CACNB1致病变异的鉴定

在家系1中发现纯合10bp缺失变异（c.124_133del），在家系2中发现剪接位点变异（c.85-1G>A）。两个变异均位于CACNB1外显子2，导致β1蛋白亚基N端截短。变异经Sanger测序验证且符合家系共分离规律。

分子机制研究

长读长RNA测序显示LHCN-M2肌管中92.26%的CACNB1转录本包含外显子2，表明外显子2变异将影响绝大多数转录本。CRISPR-Cas9编辑的c.85-1G>A变异细胞模型证实该变异引起外显子2首核苷酸缺失（r.86del），导致框架移位和提前终止密码（p.Gly29Alafs*53）。变异转录本通过无义介导的mRNA衰减（NMD）机制被降解，β1蛋白表达完全缺失。

DHPR组装受损

免疫印迹和免疫荧光分析显示，CACNB1变异细胞中α1S亚基蛋白水平降低60-71%，但CACNA1S mRNA水平无显著变化，表明β1缺失影响了α1S的稳定性或膜定位，而非转录调控。siRNA敲低CACNB1实验重现了类似表型，证实了表型特异性。

研究人员得出结论：CACNB1功能缺失变异通过破坏DHPR复合物组装，导致α1S亚基表达减少和EC耦合功能障碍，从而引起新型先天性肌病。该研究不仅扩展了EC耦合相关疾病的基因谱系（图4），为先天性肌病和肌营养不良的鉴别诊断提供了新依据，也提示CACNB1应纳入相关疾病的基因检测面板。

研究的局限性在于LHCN-M2细胞模型不能完全模拟成熟骨骼肌的复杂性。未来需要更多病例和组织学研究来明确该疾病应归类为先天性肌病还是肌营养不良。此外，不同类型的CACNB1变异可能导致其他表型（如恶性高热或自闭症谱系障碍），值得进一步探索。

这一发现标志着对骨骼肌EC耦合机制理解的重大进展，为开发针对性治疗策略提供了新方向。