Khóa luận tốt nghiệp: Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen ở một gia đình người bệnh cơ tim phì đại

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST

Báo xấu

58
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là xác định các biến thể di truyền liên quan đến bệnh cơ tim phì đại trên bốn thành viên của một gia đình người bệnh cơ tim phì đại; thông qua giải trình tự toàn bộ hệ gen, xác định các biến thể liên quan đến một số vấn đề sức khỏe khác bao gồm bệnh lý tim mạch, ung thư, bệnh đơn gen thể lặn, bệnh chuyển hóa, dinh dưỡng - chuyển hóa, tập luyện thể dục thể thao và đáp ứng thuốc.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp: Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen ở một gia đình người bệnh cơ tim phì đại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC -------- NGUYỄN PHƯƠNG THẢO ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ TOÀN BỘ HỆ GEN Ở MỘT GIA ĐÌNH NGƯỜI BỆNH CƠ TIM PHÌ ĐẠI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Hà Nội – 2021
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC -------- Nguyễn Phương Thảo ỨNG DỤNG KỸ THUẬT GIẢI TRÌNH TỰ TOÀN BỘ HỆ GEN Ở MỘT GIA ĐÌNH NGƯỜI BỆNH CƠ TIM PHÌ ĐẠI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH DƯỢC HỌC Khóa : QH2016.Y Người hướng dẫn : TS. Phạm Thị Hồng Nhung Hà Nội – 2021
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu cả về vật chất lẫn tinh thần, về những kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn của các thầy cô, bạn bè và gia đình. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phạm Thị Hồng Nhung – Giảng viên Trường Đại học Y Dược – Đại học Quốc gia Hà Nội, người tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài và hoàn thành khóa luận này. Tôi xin cảm ơn ThS. Đỗ Thị Lệ Hằng và bạn Dương Thị Phương Thảo đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong quá trình thực nghiệm. Các cô, các bạn không chỉ trang bị cho tôi kiến thức, mà còn truyền cho tôi niềm đam mê, lòng nhiệt huyết, sự kiên trì và luôn sẵn sàng giúp đỡ mỗi khi tôi gặp khó khăn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bộ môn Y Dược học cơ sở đã hết lòng quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Tôi cũng xin cảm ơn các bác sỹ của Viện Tim Mạch Quốc gia, Bệnh viện Bạch Mai đã tham gia đánh giá lâm sàng cho nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa, cùng toàn thể các thầy cô giáo Trường Đại học Y Dược - Đại học Quốc gia Hà Nội đã cho tôi những kiến thức quý báu trong quá trình học tập tại nhà trường. Chúng tôi trân trọng cảm ơn sự tài trợ kinh phí của Đại học Quốc gia Hà Nội cho đề tài mã số QG.18.60 do PGS.TS. Đinh Đoàn Long chủ trì để thực hiện nghiên cứu này. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn và sự yêu thương đến gia đình và bạn bè đã luôn ở bên cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài khóa luận này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày …. tháng 06 năm 2021 Tác giả Nguyễn Phương Thảo
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ACTN3 Gen mã alpha-acitinin-3 ADN Axit deoxyribonucleic (Deoxyribonucleic acid) ARN Axit ribonucleic (Ribonucleic acid) BCTPĐ Bệnh cơ tim phì đại (Hypertrophic cardiomyopathy) bp Cặp bazơ (base pair) CMR Cộng hưởng từ tim mạch (Cardiovascular Magnetic Resonance) CRP Protein phản ứng C (C reactive protein) cs Cộng sự CSDL Cơ sở dữ liệu (Database) CYP1A2 Gen mã cytochrom P450 1A2 ddNTP Dideoxyribonucleotit 5’ triphosphat dNTP Deoxyribonucleotit 5’ triphosphat ĐTĐ Điện tâm đồ (Electrocardiogram) ESC Hội Tim Mạch châu Âu (European Society of Cardiology) GDF5 Yếu tố tăng trưởng/biệt hóa 5 (Growth/differentiation factor 5) IFNL3 Gen mã interferon lambda 3 LVEF Phân suất tống máu thất trái (Left Ventricular Ejection Fraction) MTHFR Gen mã methylenetetrahydrofolate reductase MYBPC3 Gen mã protein C liên kết myosin (Protein C binding myosin) MYH7 Gen mã β-myosin chuỗi nặng (β-myosin heavy chain) NST Nhiễm sắc thể (Chromosome) PCR Phản ứng chuỗi trùng hợp (Polymerase Chain Reaction) SNP Đa hình đơn nucleotit (Single Nucleotit Polymorphism) WGS Giải trình tự toàn bộ hệ gen (Whole Genome Sequencing)
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Một số gen liên quan đến BCTPĐ và sao hình BCTPĐ................................ 6 Bảng 3.1. Dữ liệu cận lâm sàng của các đối tượng ...................................................... 24 Bảng 3.2. Gen liên quan đến BCTPĐ được phân tích trong nghiên cứu ..................... 26 Bảng 3.3. Đa hình liên quan đến một số vấn đề sức khỏe khác của các đối tượng ..... 28
DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Phân bố BCTPĐ trên thế giới ........................................................................ 4 Hình 1.2. Cấu trúc tơ cơ tim ............................................................................................ 5 Hình 1.3. Các dạng kiểu hình phì đại cơ tim ................................................................. 7 Hình 2.1. Sơ đồ thiết kế nghiên cứu ............................................................................. 21 Hình 3.1. Kết quả giải trình tự Sanger vùng gen MYBPC3 của bệnh nhân và bố bệnh nhân ................................................................................................................................ 27
MỤC LỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................... 3 1.1. Bệnh cơ tim phì đại ................................................................................................ 3 1.1.1. Lịch sử và định nghĩa ...................................................................................... 3 1.1.2. Dịch tễ học....................................................................................................... 4 1.1.3. Di truyền học ................................................................................................... 4 1.1.4. Sinh lý bệnh và biểu hiện bệnh ....................................................................... 7 1.1.5. Chẩn đoán và điều trị..................................................................................... 10 1.2. Hệ gen người và y học chính xác ........................................................................ 12 1.2.1. Sơ lược về hệ gen người ................................................................................ 12 1.2.2. Biến thể trong hệ gen người .......................................................................... 13 1.2.3. Sự biểu hiện của hệ gen người ...................................................................... 14 1.2.4. Y học chính xác ............................................................................................. 15 1.3. Công nghệ giải trình tự ADN .............................................................................. 16 1.3.1. Lịch sử hình thành và phát triển .................................................................... 16 1.3.2. Công nghệ giải trình tự qua các thế hệ .......................................................... 16 1.3.3. Giải trình tự toàn bộ hệ gen ........................................................................... 19 1.3.4. Ưu điểm và hạn chế ....................................................................................... 20 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 21 2.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 21 2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 21 2.2.1. Đánh giá lâm sàng và thu mẫu ...................................................................... 21 2.2.2. Tách chiết ADN tổng số ................................................................................ 22 2.2.3. Giải trình tự gen ............................................................................................ 22 2.2.4. Phân tích dữ liệu ............................................................................................ 23 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................... 24
3.1. Dữ liệu lâm sàng và cận lâm sàng ....................................................................... 24 3.1.1. Thông tin chung và khám lâm sàng .............................................................. 24 3.1.2. Dữ liệu cận lâm sàng ..................................................................................... 24 3.2. Dữ liệu hệ gen ...................................................................................................... 25 3.2.1. Dữ liệu hệ gen liên quan đến BCTPĐ ........................................................... 25 3.3.2. Dữ liệu hệ gen liên quan đến các vấn đề sức khỏe khác ............................... 28 CHƯƠNG 4. BÀN LUẬN ............................................................................................ 31 4.1. Dữ liệu lâm sàng và cận lâm sàng ....................................................................... 31 4.1.1. Thông tin chung............................................................................................. 31 4.1.2. Khám lâm sàng .............................................................................................. 31 4.1.3. Dữ liệu cận lâm sàng ..................................................................................... 32 4.2. Dữ liệu hệ gen ...................................................................................................... 36 4.2.1. Biến thể liên quan đến BCTPĐ ..................................................................... 36 4.2.2. Biến thể liên quan đến các vấn đề sức khỏe khác ......................................... 39 4.3. Sử dụng thông tin di truyền ................................................................................. 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ Bệnh cơ tim phì đại là một trong những bệnh lý di truyền thường gặp và nguy hiểm nhất, đặc trưng bởi sự dày lên bất thường của các thành cơ tim. Theo hướng dẫn của ESC về chẩn đoán và điều trị BCTPĐ năm 2014, dấu hiệu của bệnh trên siêu âm tim hoặc chụp cộng hưởng từ là độ dày thành tâm thất trái ≥ 15 mm, bệnh nhân không có nguyên nhân thứ phát như hẹp động mạch chủ, tăng huyết áp. Trên thế giới, tỷ lệ mắc BCTPĐ ước tính là 1 trên 500 và có khoảng 20 triệu người mắc [49]. Tuy nhiên, chỉ khoảng dưới 10% là được chẩn đoán và chỉ một nửa của số này được điều trị bởi vì triệu chứng lâm sàng của BCTPĐ rất đa dạng, từ không triệu chứng, khó thở, tức ngực cho tới suy tim và đột tử. Phần lớn các bệnh nhân bị BCTPĐ không có biểu hiện gì và chỉ được phát hiện khi đã có biến chứng nặng. Do vậy việc phát hiện sớm bệnh, đặc biệt với những người thân bệnh nhân bị BCTPĐ có ý nghĩa rất quan trọng. Bệnh này là nguyên nhân gây tử vong hàng đầu của người dưới 35 tuổi. Điều trị bệnh cơ tim phì đại chủ yếu là điều trị làm giảm các triệu chứng, hạn chế tiến triển của sự dày thành cơ tim bằng các thuốc và thay đổi lối sống, khi có biểu hiện tắc nghẽn do hẹp đường ra thất trái thì cần điều trị bằng phương pháp đốt cồn vách liên thất và phẫu thuật cắt vách liên thất [6]. BCTPĐ là bệnh di truyền đơn gen theo kiểu gen trội nằm trên nhiễm sắc thể thường, trong đó một đột biến duy nhất thường đủ để gây bệnh và người mang gen gây bệnh có 50% nguy cơ truyền đột biến này cho con. Bệnh có liên quan đến đột biến trên các gen mã hóa tổng hợp protein của các tơ cơ (sarcomere) trên sợi cơ tim hoặc đĩa Z với độ thâm nhập và biểu hiện của mỗi gen khá đa dạng [46]. 50% trường hợp BCTPĐ có các biến thể gây bệnh hoặc có khả năng gây bệnh trong gen MYH7 mã hóa chuỗi nặng beta-myosin và gen MYBPC3 mã hóa cho protein C liên kết với myosin, trong khi các gen khác chỉ chiếm ít hơn 5% cho mỗi gen [9]. Tuy nhiên, hiện vẫn chưa xác định được toàn bộ các gen và đột biến liên quan đến BCTPĐ. WGS cho phép xác định tất cả các biến thể trong hệ gen của bệnh nhân. Vì vậy, kỹ thuật này được áp dụng ngày càng rộng rãi trong các nghiên cứu y sinh vài năm gần đây, đặc biệt trong chẩn đoán các bệnh tim mạch bẩm sinh [23]. BCTPĐ là bệnh lý di truyền tương đối phức tạp, được thể hiện bằng sự đa dạng về biểu hiện kiểu hình cũng như sự tác động phức tạp của các gen. giải trình tự toàn bộ hệ gen với lợi thế cho phép trích xuất thông tin từ bất kỳ gen nào sẽ giúp chúng ta có cái nhìn đầy đủ hơn về hệ gen 1
của từng bệnh nhân. Không chỉ các gen liên quan đến bệnh cơ tim phì đại, các gen liên quan đến các bệnh lý khác và một số vấn đề sức khỏe như dinh dưỡng, chuyển hóa, luyện tập thể thao và đáp ứng thuốc cũng được phân tích, từ đó xây dựng hồ sơ hệ gen cá nhân của từng đối tượng, hỗ trợ điều trị và chăm sóc sức khỏe theo hướng cá thể hóa. Do đó, đề tài “Ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen ở một gia đình người bệnh cơ tim phì đại” được thực hiện với hai mục tiêu sau đây: 1. Xác định các biến thể di truyền liên quan đến bệnh cơ tim phì đại trên bốn thành viên của một gia đình người bệnh cơ tim phì đại. 2. Thông qua giải trình tự toàn bộ hệ gen, xác định các biến thể liên quan đến một số vấn đề sức khỏe khác bao gồm bệnh lý tim mạch, ung thư, bệnh đơn gen thể lặn, bệnh chuyển hóa, dinh dưỡng - chuyển hóa, tập luyện thể dục thể thao và đáp ứng thuốc. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Bệnh cơ tim phì đại 1.1.1. Lịch sử và định nghĩa BCTPĐ là một trong những bệnh lý tim mạch di truyền phổ biến và nguy hiểm nhất, đặc trưng bởi sự dày lên bất thường của thành cơ tim. Bệnh này được báo cáo lần đầu tiên vào năm 1958 bởi Donald Teare tại bệnh viện Saint George, Anh [84]. Giải phẫu mô cơ tim của 8 bệnh nhân trẻ tuổi đã được ông mô tả, 7 trường hợp xảy ra cái chết đột ngột và một nửa trong số đó không có triệu chứng bệnh tim mạch rõ ràng cho đến khi đột tử. Hình ảnh giải phẫu ở cả 8 bệnh nhân đều cho thấy sự sắp xếp kỳ lạ của các bó cơ và dày lên bất thường của vách liên thất. Lúc ấy, Donald Teare cho rằng đó là các dấu hiện của u lành nguyên phát ở tim. Đến năm 1964, bệnh cơ tim phì đại được mô tả lâm sàng lần đầu tiên bởi Braunwald E. và cs dưới tên gọi “hẹp eo động mạch chủ phì đại vô căn” [10]. Do biểu hiện lâm sàng đa dạng của bệnh, suốt 5 thập kỷ sau lần đầu được báo cáo, hơn 80 tên gọi khác nhau đã được sử dụng để mô tả thực thể bệnh này [50], gây ra nhiều khó khăn trong chẩn đoán xác định và quản lý bệnh. Cho đến nay, tên gọi “bệnh cơ tim phì đại” được cộng đồng khoa học chấp thuận rộng rãi do nó mô tả được đặc điểm tổng thể của bệnh mà không dẫn đến những suy luận sai lầm rằng tắc ngẽn đường ra thất trái là đặc điểm bất biến của bệnh như những tên gọi “hẹp eo động mạch chủ phì đại vô căn” hay “bệnh cơ tim tắc nghẽn phì đại”. Theo hướng dẫn của ESC về chẩn đoán và điều trị BCTPĐ năm 2014, BCTPĐ được định nghĩa là tăng độ dày thành thất trái mà không có điều kiện tải bất thường hoặc do nguyên nhân thứ phát như tăng huyết áp, hẹp động mạch chủ hay hẹp eo động mạch chủ. Ngày nay, tiến bộ của khoa học kỹ thuật đã giúp con người có những nhận thức mới về BCTPĐ. Các phương tiện chẩn đoán hiện đại ra đời như sinh học phân tử, điện tâm đồ liên tục 24 giờ, CMR, siêu âm tim, giúp phát hiện sớm và chẩn đoán chính xác BCTPĐ. Suốt 70 năm qua kể từ khi những trường hợp đầu tiên được báo cáo, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, cung cấp cái nhìn tổng quan và ngày càng sáng tỏ về BCTPĐ. BCTPĐ đã thay đổi từ chứng rối loạn hiếm gặp và phần lớn không thể điều trị [84] đến bệnh di truyền phổ biến với các chiến lược quản lý cho phép nâng cao chất lượng cuộc sống và kéo dài tuổi thọ [51]. 3
1.1.2. Dịch tễ học BCTPĐ được cho là bệnh tim mạch di truyền thường gặp nhất do phổ biến gấp 35 lần so với những bệnh tim mạch di truyền khác như rối loạn kênh Ion, bệnh cơ tim thất phải gây loạn nhịp, hội chứng Marfan hay bệnh cơ tim dãn. Tỷ lệ mắc BCTPĐ ước tính chung cho toàn dân số thế giới là 1/500 (0,2%) dựa vào biểu hiện lâm sàng kiểu hình [49]. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Christopher Semsarian và cs, tỷ lệ người mang gen bệnh cơ tim phì đại có thể lớn gấp 2,5 lần so với con số ước tính này [76]. Như vậy, thông qua ngoại suy, thế giới có khoảng 20 triệu người bị ảnh hưởng bởi BCTPĐ. BCTPĐ là bệnh lý có tính chất toàn cầu với người mắc được báo cáo tại nhiều quốc gia, đa dạng văn hóa, chủng tộc và trên cả hai giới. Tính đến năm 2018, bệnh cơ tim phì đại đã được phát hiện ở 122 quốc gia có dân số chiếm 88% tổng dân số thế giới [49]. Ở các quốc gia còn lại, sự hiện diện của BCTPĐ không được khẳng định chắc chắn do hệ thống chăm sóc sức khỏe kém phát triển. Các quốc gia có BCTPĐ phân bố ở tất cả các khu vực lục địa đông dân cư, đa dạng về địa lý và văn hóa, có thể kể đến như Iceland, Việt Nam, Sri Lanka, Afghanistan, Botswana, Iran, Greenland và Mông Cổ. Hình 1.1. Phân bố BCTPĐ trên thế giới [49] 1.1.3. Di truyền học BCTPĐ di truyền theo kiểu gen trội trên nhiễm sắc thể thường và thường một đột biến duy nhất đã đủ để gây bệnh. Bệnh chủ yếu gây bởi đột biến trên các gen mã hóa protein chuỗi nặng và chuỗi nhẹ của tơ cơ nên BCTPĐ thường được gọi chung là bệnh của protein tơ cơ [46]. Cấu trúc của tơ cơ được trình bày trong Hình 1.2. Hơn 1500 biến thể gây bệnh khác nhau trên gen mã hóa protein tơ cơ đã được báo cáo, trong đó biến thể 4
trên gen MYBPC3 và MYH7 chiếm khoảng 50% [85]. Ngoài tơ cơ, gen mã hóa protein đĩa Z và hoạt động giải phóng Ca2+ được chứng minh có liên quan đến BCTPĐ [85]. Đĩa Z nằm gần với bộ máy co cơ và đóng vai trò như một trạm gắn kết cho yếu tố phiên mã, protein nhận tín hiệu Ca2+, kinase và phosphatase nên đột biến trên các gen mã hóa protein đĩa Z sẽ ảnh hưởng đến sự ổn định cấu trúc của tơ cơ [43]. Ion canxi đóng vai trò hoạt hóa quá trình co bóp của tế bào cơ tim nên các gen liên quan đến quá trình giải phóng Ca2+ cũng luôn được quan tâm trong nghiên cứu bệnh sinh BCTPĐ. Tuy nhiên, đột biến trên các gen ngoài tơ cơ này tương đối hiếm gặp. Một số bệnh lý di truyền có thể gây ra kiểu hình tương tự BCTPĐ – hiện tượng này gọi là sao hình BCTPĐ và đôi khi chỉ xét nghiệm di truyền mới có thể phân biệt các chứng bệnh này với phì đại cơ tim nguyên phát. Một số gen liên quan đến BCTPĐ được trình bày trong Bảng 1.1. Di truyền học BCTPĐ tương đối phức tạp bởi biểu hiện kiểu hình đa dạng cũng như tác động phức tạp của các gen. Mặc dù BCTPĐ được coi là bệnh di truyền đơn gen nhưng bên cạnh đó, kiểu hình bệnh bị tác động bởi rất nhiều yếu tố khác như di truyền biểu sinh, các cơ chế điều hòa biểu hiện gen và yếu tố môi trường mà mức độ ảnh hưởng của chúng tới biểu hiện bệnh vẫn chưa được xác định [46]. Do đó, bất chấp những tiến bộ của công nghệ di truyền trong vài năm gần đây, mối quan hệ nhân quả giữa kiểu gen và kiểu hình vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn. Di truyền học BCTPĐ vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu với hy vọng đưa tới tri thức đầy đủ và toàn diện trong tương lai. Hình 1.2. Cấu trúc tơ cơ tim [101] 5
Bảng 1.1. Một số gen liên quan đến BCTPĐ và sao hình BCTPĐ [9] Gen Locus Protein Tần suất (%) Tơ cơ MYBPC3 11p11,2 Protein C liên kết myosin 15-25 MYH7 14q11,2- q12 Chuỗi nặng β-myosin 15-25 TNNI3 19p13.4 Tronponin I tim
KRAS 12p12.1 Tương đồng gen sinh ung – thư sacroma thỏ Kristen v- Ki-ras2 SOS1 2p22-p21 Yếu tố trao đổi guanin cho – protein RAS PTPN11 12q24.1 Tyrosin photphatase, tuýp – 11 không thụ thể GAA 17q25.2-q25.3 α-1,4-glucosidase – RAF1 3p25 Tương đồng gen sinh ung – thư bệnh bạch cầu ở chuột V-RAF-1 PRKAG 7q35-q36.36 Protein kinase hoạt hóa – bởi AMP 1.1.4. Sinh lý bệnh và biểu hiện bệnh 1.1.4.2. Sinh lý bệnh Phì đại cơ tim Hình 1.3. Các dạng kiểu hình phì đại cơ tim. (A) Hình thái thất trái bình thường hoặc kiểu hình âm tính. (B) Phì đại khu trú đáy vách liên thất. (C) Phì đại lan toả vách liên thất. (D) Phì đại đối xứng và lan tỏa. (E) Phì đại giai đoạn cuối (thường liên quan đến sự mỏng thành và dãn buồng). (F) Phì đại thành giữa tâm thất. (G) Phì đại mỏm. (H) Phì đại khu trú giữa vách liên thất. (I) Phì đại thành tự do. (J) Kiểu gen dương tính và kiểu hình âm tính [7] 7
Phì đại cơ tim là đặc điểm sinh lý đặc trưng của bệnh, là tiêu chuẩn để chẩn đoán lâm sàng và thường được phát hiện bằng các phương pháp chẩn đoán hình ảnh như siêu âm tim, CMR [6]. Phì đại thành cơ tim thường không đối xứng và chủ yếu liên quan đến đáy vách ngăn liên thất, nhưng cũng có thể liên quan đến các vách tự do của tâm thất trái [10]. Nhiều dạng kiểu hình phì đại cơ tim thất trái đã được ghi nhận (Hình 1.3). Độ dày thành tâm thất khá dao động giữa các bệnh nhân BCTPĐ [5, 6]. Trong hầu hết trường hợp được chẩn đoán lâm sàng, độ dày thành tâm thất là 15 mm trở lên, trung bình khoảng 21 mm nhưng không ít trường hợp bệnh nhân có độ dày thành tâm thất lớn (30 - 50 mm) cũng đã được ghi nhận. Tắc nghẽn đường ra thất trái Tắc nghẽn đường ra thất trái được xác định bởi độ chênh áp suất đường ra thất trái ≥ 30 mmHg. Cơ chế chính của tắc nghẽn đường ra thất trái là do sự chuyển động ra trước của van hai lá trong thời kỳ tâm thu, tiếp xúc với vách ngăn liên thất, gây bởi hiệu ứng Venturi của dòng máu chảy với lưu lượng cao. Khi đó, van hai lá bị hút vào đường ra thất trái, gây ra tắc nghẽn dòng chảy và giảm cung lượng tim. Các bất thường khác về hình thái của tim, bao gồm van hai lá dài, cơ nhú phì đại và ở vị trí bất thường, bó cơ phụ thất trái cũng góp phần vào cơ chế tắc nghẽn đường ra thất trái [53, 92]. Trở kháng cơ học do tắc nghẽn đường ra thất trái dẫn đến tăng áp suất tâm thu có liên quan đến trào ngược van hai lá thứ phát mức độ từ nhẹ đến trung bình [78]. Tắc nghẽn đường ra thất trái và trào ngược van hai lá là nguyên nhân chính gây khó thở trong BCTPĐ. Rối loạn chức năng tâm trương Suy giảm chức năng tâm trương thất trái là đặc điểm sinh lý bệnh quan trọng trong BCTPĐ. Sự sắp xếp bất thường của tế bào cơ tim và xơ hóa mô kẽ làm cứng buồng tim, cùng với phì đại ngày càng tăng làm biến dạng buồng tim. Kết quả là hạn chế việc đổ đầy buồng tim trong thì tâm trương và giảm cung lượng tim, góp phần gây ra triệu chứng khó thở khi gắng sức ở người BCTPĐ. Rối loạn chức năng tâm trương rất phổ biến, thậm chí có thể phát hiện ở những người mang kiểu gen gây BCTPĐ trước cả khi phì đại hoặc triệu chứng đáng kể khác xuất hiện [4, 69]. Thiếu máu cục bộ cơ tim Thiếu máu cục bộ cơ tim nặng, thậm chí nhồi máu cơ tim có thể xảy ra trong BCTPĐ [3, 77]. Hiện tượng này không liên quan đến bệnh động mạch vành thượng tâm 8
mạc do xơ vữa mà là do cung - cầu không phù hợp. Bệnh nhân BCTPĐ ở mọi lứa tuổi đều có nhu cầu oxy của cơ tim tăng lên do phì đại, trong khi lượng máu đến cơ tim giảm do động mạch vành bị dày thành và hẹp lại một phần. 1.1.4.2. Biểu hiện bệnh Biểu hiện lâm sàng của BCTPĐ rất đa dạng. Các triệu chứng thường gặp của BCTPĐ là khó thở khi gắng sức, đau thắt ngực, mệt mỏi, choáng váng hoặc ngất, hay thậm chí suy tim, đột tử. Tuy nhiên, một số người bệnh có thể hoàn toàn không có triệu chứng và chỉ được phát hiện bệnh một cách tình cờ [5, 47]. Khó thở: Khó thở khi gắng sức là biểu hiện phổ biến nhất của bệnh nhân BCTPĐ khi xảy ra ở phần lớn bệnh nhân có triệu chứng [4]. Khó thở khi gắng sức có thể do nhiều nguyên nhân, bao gồm rối loạn chức năng tâm trương, tắc nghẽn đường ra thất trái, trào ngược van hai lá và rối loạn chức năng tâm thu. Tuy nhiên, khó thở kịch phát về đêm và khó thở tư thế nằm thường ít gặp ở bệnh nhân BCTPĐ [97]. Đau ngực: Đau thắt ngực điển hình xảy ra ở 25 - 30% bệnh nhân BCTPĐ và thường xảy ra khi chụp động mạch vành bình thường [21, 68]. Ngoài ra, cơn đau ngực không điển hình kéo dài cũng được ghi nhận ở một số bệnh nhân [96]. Đau thắt ngực gây ra bởi nhu cầu oxy của cơ tim tăng do phì đại, trong khi lưu lượng máu và oxy cung cấp giảm. Triệu chứng này gia tăng hoặc nặng hơn khi người bệnh hoạt động gắng sức. Ngất: Khoảng 15 - 25% phần trăm bệnh nhân BCTPĐ báo cáo ngất ít nhất một lần và 20% khác phàn nàn về chứng choáng váng [67]. Nhiều cơ chế dẫn tới ngất, bao gồm rung nhĩ, bất thường dẫn truyền, block nhĩ thất, tắc nghẽn đường ra thất trái và thiếu máu cục bộ cơ tim khi gắng sức. Ngất không rõ nguyên nhân được coi là dấu hiệu dự báo nguy cơ đột tử, đặc biệt trên bệnh nhân trẻ tuổi [6]. Suy tim: Phần lớn bệnh nhân BCTPĐ có suy giảm chức năng tim mức độ từ nhẹ đến nặng. Suy tim mạn tính không hiếm gặp ở bệnh nhân BCTPĐ, tuy nhiên tiến triển lâm sàng của suy tim không đồng nhất giữa các bệnh nhân. Ở một số bệnh nhân, suy tim liên quan đến rối loạn chức năng tâm trương với LVEF bảo tồn và kích thước phì đại thất trái nhỏ. Trong khi ở một số khác, suy tim gây bởi rối loạn chức năng tâm thu thất trái hoặc tắc nghẽn đường ra thất trái. Suy tim cấp tính không phổ biến nhưng có thể gây ra bởi loạn nhịp tim, nhịp nhanh thất kéo dài, trào ngược van hai lá cấp tính và thiếu máu cục bộ cơ tim [58]. 9
Đột tử: Đột tử là diễn biến xấu nhất của BCTPĐ. Từ những báo cáo đầu tiên, BCTPĐ chủ yếu được mô tả trên bệnh nhân đột tử [84]. Cho đến nay, phần lớn bệnh nhân được bảo vệ khỏi đột tử với tỷ lệ đột tử mỗi năm chỉ còn 0,2% [51]. Theo hướng dẫn chẩn đoán và điều trị BCTPĐ của ESC, các yếu tố dự đoán nguy cơ đột tử bao gồm: 1) Tuổi; 2) Độ dày thành tâm thất tối đa đo bằng siêu âm tim; 3) Kích thước tâm thất bằng đo siêu âm tim; 4) Độ chênh áp suất đường ra thất trái tối đa khi nghỉ ngơi hoặc gắng sức; 5) Tiền sử gia đình có người thân đột tử do tim; 6) Nhịp nhanh thất không kéo dài; 7) Tiền sử ngất không rõ nguyên nhân. 1.1.5. Chẩn đoán và điều trị 1.1.5.1. Chẩn đoán Tiêu chuẩn chẩn đoán: BCTPĐ được xác định bởi độ dày thành cơ tim ≥ 15 mm ở một hoặc nhiều vị trí của thất trái mà không gây bởi nguyên nhân thứ phát như tăng huyết áp hoặc hẹp eo động mạch chủ. Đối với người thân thế hệ thứ nhất của bệnh nhân BCTPĐ, phì đại thất trái không rõ nguyên nhân với độ dày thành thất trái ≥ 13 mm đã được chẩn đoán mắc BCTPĐ [6]. Điện tâm đồ: ĐTĐ 12 chuyển đạo được khuyến cáo trong xét nghiệm lần đầu ở tất cả người nghi ngờ mắc BCTPĐ và nên lặp lại ở bệnh nhân bất cứ khi nào triệu chứng bệnh thay đổi. Khi được diễn giải kết hợp với chụp tim, điện tâm đồ có thể đưa ra gợi ý về thiếu máu cục bộ cơ tim, nhồi máu cơ tim, phì đại và xơ hóa cơ tim. Điện tâm đồ liên tục 24 giờ được khuyến cáo sử dụng trong đánh giá nguy cơ đột tử do tim [6]. Siêu âm tim: Siêu âm tim đóng vai trò trung tâm trong chẩn đoán và quản lý BCTPĐ. Siêu âm tim cho phép xác định độ dày thành thất trái, tắc nghẽn đường ra thất trái, bất thường liên quan đến van hai lá và đánh giá chức năng tâm trương, tâm thu. Do đó, siêu âm tim luôn được khuyến cáo là xét nghiệm cơ bản không thể thiếu trong chẩn đoán và quản lý BCTPĐ [5, 6]. Cộng hưởng từ tim mạch: CMR nên được tiến hành trong đánh giá ban đầu ở bệnh nhân nghi ngờ BCTPĐ [6]. Cung cấp thông tin về chức năng và hình thái tương tự siêu âm tim, tuy nhiên hình ảnh CMR có độ phân giải cao hơn, rất hữu hiệu khi hình ảnh siêu âm kém chất lượng hoặc một số vùng phì đại cho độ phân giải kém như thành trước bên, mỏm tâm thất trái hoặc tâm thất phải. 10
Nghiệm pháp gắng sức: Một số yếu tố sinh lý của BCTPĐ chỉ xác định được trong điều kiện gắng sức. Nghiệm pháp này được dùng để xác định sự xuất hiện hoặc gia tăng tắc nghẽn đường ra thất trái khi gắng sức, sự thay đổi của huyết áp khi gắng sức và rối loạn nhịp thất [6]. Xét nghiệm di truyền và sàng lọc gia đình Xét nghiệm di truyền và sàng lọc gia đình đặc biệt có ý nghĩa cho người thân của bệnh nhân mắc BCTPĐ. Theo khuyến cáo của ESC, người thân thế hệ thứ nhất của bệnh nhân nên tiến hành xét nghiệm di truyền [6]. Trường hợp phát hiện mang cùng một đột biến với bệnh nhân, người thân này nên được đánh giá lâm sàng ban đầu, đánh giá lại định kỳ theo thời gian tùy thuộc vào tiến triển của bệnh hoặc sự xuất hiện của triệu chứng tim mạch. Trường hợp không phát hiện đột biến gây bệnh, người này không cần theo dõi định kỳ và chỉ cần xem xét nếu có triệu chứng. Sàng lọc gia đình và xét nghiệm di truyền cho phép phát hiện sớm BCTPĐ ở người thân của bệnh nhân BCTPĐ – nhóm đối tượng có nguy cơ cao, ngay cả khi triệu chứng lâm sàng chưa bộc lộ. Xét nghiệm di truyền cũng làm sáng tỏ những thiếu sót trong chẩn đoán lâm sàng BCTPĐ. Một số bệnh lý di truyền sao hình BCTPĐ hoặc một số bệnh lý tim mạch gây phì đại cơ tim thứ phát như tăng huyết áp, thường bị nhầm lẫn với BCTPĐ trên lâm sàng. Xét nghiệm di truyền là công cụ hữu hiệu để phân biệt các chứng bệnh này với BCTPĐ, giúp bác sỹ đưa ra chiến lược điều trị chính xác và hiệu quả cho từng loại bệnh. 1.1.5.2. Điều trị Bệnh cơ tim phì đại có tắc nghẽn Biện pháp chung: Bệnh nhân mắc BCTPĐ tắc nghẽn được khuyến cáo tránh mất nước, hạn chế rượu bia, tập luyện phù hợp và giảm cân nếu thừa cân [6]. Dùng thuốc: Thuốc được ưu tiên lựa chọn đầu tiên là chẹn β không dãn mạch, ví dụ như propanolol, metoprolol, atenolol. Trong trường hợp không dung nạp thuốc chẹn β, verpamil đơn trị liệu được khuyến cáo làm giảm triệu chứng, tuy nhiên cần thận trọng với đối tượng có độ chênh áp đường ra thất trái cao. Nếu dùng một thuốc không cải thiện triệu chứng, có thể xem xét kết hợp chẹn β với một số thuốc như disopyramide, verapamil diltiazem, thuốc lợi tiểu [6]. 11
Biện pháp xâm lấn: Các biện pháp xâm lấn được cân nhắc khi áp suất đường ra thất trái ≥ 50 mmHg, bao gồm cắt vách liên thất và đốt cồn vách liên thất [6]. Phẫu thuật cắt vách liên thất được khuyến cáo ở bệnh nhân trẻ, trong khi đốt vách liên thất bằng cồn được khuyến cáo cho bệnh nhân lớn tuổi đồng thời mắc nhiều bệnh. Bệnh cơ tim phì đại không tắc nghẽn: Một số thuốc được khuyến cáo là chẹn β, verapamil, diltiazem, ức chế men chuyển/thụ thể angiotensin, thuốc lợi tiểu [6]. Điều trị suy tim trong BCTPĐ: Bệnh nhân có triệu chứng suy tim với LVEF < 50% và không có tắc nghẽn đường ra thất trái nên điều trị bằng thuốc ức chế men chuyển, chẹn thụ thể angiotensin, thuốc chẹn β, thuốc lợi tiểu quai furosemid liều thấp và thuốc kháng thụ thể mineralcorticoid. Trường hợp bệnh nhân suy tim độ III - IV theo phân loại của Hiệp hội Tim mạch New York với LVEF < 50% hoặc LVEF ≥ 50% kết hợp rối loạn chức năng tâm trương nghiêm trọng, bác sỹ có thể cân nhắc biện pháp ghép tim [6, 44]. Xử trí rung nhĩ trong BCTPĐ: Bệnh nhân có nhịp xoang với đường kính tâm nhĩ trái ≥ 45 mm được khuyên nên theo dõi holter điện tâm đồ để phát hiện rung nhĩ. Điều trị bằng thuốc chẹn β, verapamil và diltiazem giúp làm giảm nhịp nhanh thất. Để dự phòng đột tử do nguyên nhân huyết khối, bệnh nhân BCTPĐ có rung nhĩ nên điều trị bằng thuốc chống đông đường uống suốt đời [6]. 1.2. Hệ gen người và y học chính xác 1.2.1. Sơ lược về hệ gen người Hệ gen bao gồm toàn bộ thông tin di truyền của một cá thể, một quần thể hoặc một loài. Người bình thường có hệ gen lưỡng bội, gồm 22 cặp NST thường và 1 cặp NST giới tính. Hệ gen người ước tính bao gồm khoảng 3,2 tỷ cặp bazơ [73]. Thực tế, phần lớn hệ gen người là trình tự không mã hóa. Chỉ khoảng 1,5% hệ gen tương đương 48 Mb chịu trách nhiệm mã hóa amino axit, đó là các trình tự mã hóa trong gen (exon). Tính cả trình tự không mã hóa trong gen (intron) và gen giả, vùng mã hóa và trình tự liên quan đến gen chỉ chiếm 38% hệ gen, trong khi 62% còn lại là vùng ngoài gen. Các trình tự lặp lại rải rác chiếm 1400 Mb tương đương 44% hệ gen người. ADN vi vệ tinh hay trình tự lặp lại ngắn (STR) chiếm khoảng 90 Mb. Ngoài ra, các gen được phân bố khá bất thường dọc theo các nhiễm sắc thể khác nhau của con người. Một số nhiễm sắc thể tương đối giàu gen, trong khi một số khác khá nghèo gen, mật độ từ 12