《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》：Whole-genome sequencing identifies a c.1282C > T missense variant in Taurine Transporter (TauT) associated with taurine-mediated dilated cardiomyopathy in a family of domestic shorthair cats
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通过全基因组关联研究（WGAS），研究人员鉴定出一个新的、不完全显性的SLC6A6（TauT）c.1282C > T错义变异，该变异可解释患有扩张型心肌病（DCM）的猫的牛磺酸缺乏。在过表达猫野生型或突变型SLC6A6（TauT）的HEK293衍生细胞模型（即
通过全基因组关联研究（WGAS），研究人员鉴定出一个新的、不完全显性的SLC6A6（TauT）c.1282C > T错义变异，该变异可解释患有扩张型心肌病（DCM）的猫的牛磺酸缺乏。在过表达猫野生型或突变型SLC6A6（TauT）的HEK293衍生细胞模型（即tsA201）中，细胞水平成像显示，与表达野生型蛋白的细胞相比，表达突变型蛋白的细胞其SLC6A6（TauT）质膜表达减少。通过比色法牛磺酸测定，表达猫突变型SLC6A6（TauT）的tsA201细胞内的牛磺酸摄取相较于表达猫野生型蛋白的细胞显著降低。本研究报告的SLC6A6（TauT）变异是首个在任何动物物种中解释牛磺酸缺乏的基因变异，也是首个与猫DCM相关的变异。
该研究发表于《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》。牛磺酸是一种含硫β-氨基酸，在神经、眼和心肌组织中含量丰富，参与细胞体积调控、细胞内钙调节、胆汁酸结合、自由基防护和线粒体功能等。猫由于编码半胱氨酸亚磺酸脱羧酶（CSAD）的酶活性较低，且胆汁酸结合需消耗牛磺酸，因此内源性牛磺酸合成极少，牛磺酸被视为猫的必需氨基酸。膳食性牛磺酸缺乏可导致视网膜病变、扩张型心肌病（DCM）、凝血病、幼猫生长迟缓和免疫功能受损。其中，牛磺酸缺乏引发的心肌改变与原发性DCM高度相似，被视为DCM的一种表型模拟。随着商品猫粮普遍添加牛磺酸，营养性牛磺酸缺乏相关DCM在当代猫群中已明显减少。然而，本研究中一只3岁绝育母短毛猫因DCM就诊，其血浆和全血牛磺酸浓度严重降低，但饮食为营养均衡的商品粮；家族筛查发现其母猫和同胞存在临界性牛磺酸缺乏和心室结构改变。此前尚无任何动物物种中解释牛磺酸缺乏的遗传变异报道，因此研究人员开展全基因组关联研究（WGAS）等实验，以寻找可能解释该家系牛磺酸缺乏和心脏表型的候选基因变异。
研究人员对3个患病家系成员和18只超声心动图正常的老年对照猫进行全基因组测序，平均测序深度约23.12×，通过SNV和LSV关联分析、等位基因频率筛查和Sanger测序验证，最终在SLC6A6（牛磺酸转运体TauT）基因中鉴定出一个新的、不完全显性的c.1282C > T错义变异，导致第428位精氨酸被色氨酸取代（p.Arg428Trp）。体外功能实验显示，表达突变型SLC6A6的tsA201细胞牛磺酸摄取能力较野生型显著降低，质膜上SLC6A6表达也显著减少。患猫左室心肌组织免疫荧光显示SLC6A6呈点状胞质聚集体、心肌间盘定位减少。该研究首次报道了可解释动物牛磺酸缺乏的遗传变异，同时也是首个与猫DCM相关的基因变异，提示遗传性牛磺酸缺乏可能在猫群中被低估，对DCM患猫无论其饮食史如何均应进行牛磺酸检测。
主要关键技术方法包括：全基因组测序与变异检测（使用Freebayes、Smoove、DELLY、GRIDSS、Manta等工具）、Sanger测序验证、左室心肌组织SLC6A6免疫荧光染色、构建野生型与突变型猫SLC6A6质粒并转染tsA201细胞、比色法牛磺酸摄取实验以及共聚焦质膜成像分析。样本来源包括3例患病家系猫、18只超声心动图正常老年对照猫；LSV分析扩展至206只猫，等位基因频率计算使用99Lives Consortium中404只未表型猫。
3.1 分析物测定：Case 1血浆牛磺酸为5 nMol/mL（参考区间80–120 nMol/mL）、全血牛磺酸为10 nMol/mL（参考区间300–600 nMol/mL）、左室组织牛磺酸为8.39 uMol/g（参考区间12–16 uMol/g），证实存在严重牛磺酸缺乏；其余3例病例的血浆或全血牛磺酸均低于参考区间。Case 1的NT-proBNP升高至1500 pMol/L，而其余病例未升高。
3.2 病例超声心动图：Case 1左室壁变薄、左室腔显著扩张、收缩功能严重下降，符合DCM；Case 2呈临界性舒张期扩张、室壁偏薄，主观见轻度左房增大；Case 3左室舒张末内径正常偏上限，收缩功能正常；Case 4因无法配合未能获得完整诊断性图像，但主观见左室扩张、室壁正常偏薄。病例组与对照组在年龄、左室舒张末内径、左室收缩末内径、缩短分数、左室后壁舒张期厚度及左房主动脉根部比值方面差异具有统计学意义。
3.3 全基因组关联研究：共鉴定出43,892,351个SNV，经关联分析和遗传模式筛选后，7个SNV符合不完全显性遗传且为该家系特有；其中SLC6A6 c.1282C > T（p.Arg428Trp）是与牛磺酸稳态直接相关的唯一生物学候选变异，被优先进行功能验证。Sanger测序确认该变异与全基因组测序基因型一致。该变异位于第11外显子，所影响的第428位氨基酸在哺乳动物中100%保守，位于膜结合胞质结构域，PolyPhen2和SIFT均预测为有害。大结构变异中未发现符合该家系不完全显性遗传模式的候选变异。
3.4 SLC6A6免疫标记：与性别和年龄匹配的正常对照心肌相比，Case 1在低倍镜下无明显SLC6A6表达或定位改变；高倍镜下可见多灶弥漫性点状SLC6A6聚集体，且这些异常分布区域常未定位于心肌间盘（以PKP2为阳性标志），并呈不连续颗粒状或节段性胞质分布，提示突变型SLC6A6可能存在异常穿梭和膜定位障碍。
3.5 牛磺酸摄取实验：过表达野生型SLC6A6的tsA201细胞呈明显的浓度依赖性牛磺酸摄取增加，并在较高浓度趋于平台；而过表达突变型SLC6A6的细胞在同一浓度范围内的摄取反应明显减弱，尽管仍高于未转染对照，提示至少为部分功能丧失。非线性回归比较显示各组曲线差异显著，支持至少一组曲线不同。
3.6 共聚焦质膜成像：与野生型相比，过表达突变型SLC6A6的tsA201细胞质膜上SLC6A6表达显著降低（P=0.0013）；两组间细胞面积、质膜面积分数和质膜标记物强度均无显著差异，排除了细胞形态差异对结果的干扰。
讨论部分指出，营养性牛磺酸缺乏曾是猫DCM的重要病因，而商品粮添加牛磺酸后其发生率已显著下降；但遗传性牛磺酸缺乏相关DCM可能被低估。人类SLC6A6变异已被报道可引起视网膜变性和DCM，而本研究表明错义变异单独即可导致牛磺酸缺乏相关DCM，无需完全丧失转运体功能。回顾性数据显示，2018至2020年诊断的DCM猫中仅35%进行了牛磺酸检测，因此应强调对DCM患猫检测牛磺酸的重要性，而不应因饮食史正常而排除。研究局限性包括样本量小、缺乏杂合患猫心肌组织、牛磺酸补充能否逆转该变异所致表型尚不明确，且需要在更大猫群中进一步确定该变异的频率、分布和致病性。结论部分指出，猫遗传性牛磺酸缺乏及其所致DCM表型的发生率尚不清楚；本研究所描述的SLC6A6变异为通过简单的牛磺酸检测和PCR基因分型解释病因不明的DCM提供了重要机会。
