Gen SCN4A
Gen SCN4A nằm trên nhiễm sắc thể 17, cung cấp hướng dẫn tạo ra kênh natri. Các kênh này vận chuyển ion natri vào tế bào, chúng nắm vai trò chủ chốt trong cơ chế tạo và truyền tín hiệu điện của tế bào.
Chức năng chính
Gen SCN4A cung cấp hướng dẫn tạo ra tiểu đơn vị alpha của các kênh natri trong cơ xương. Để cơ thể di chuyển, các cơ này phải co và duỗi một cách đồng bộ. Cơ co lại khi chúng được kích hoạt bởi dòng ion bao gồm cả natri vào các tế bào cơ xương. Protein SCN4A tạo ra những kênh có chức năng kiểm soát dòng ion natri vào các tế bào này.
Đột biến gây bệnh
Liệt chu kỳ do tăng kali máu
Hơn 14 biến thể (còn được gọi là đột biến) gen SCN4A gây liệt chu kỳ do tăng kali máu (hypokalemic periodic paralysis), người bệnh trải qua các đợt yếu cơ nghiêm trọng thường liên quan đến nồng độ kali cao trong máu (tăng kali máu). Đột biến thay đổi các axit amin trong protein SCN4A, dẫn đến xáo trộn cấu trúc và chức năng của các kênh natri trong tế bào cơ xương. Những thay đổi này trì hoãn đóng các kênh được tạo bằng protein SCN4A hoặc ngăn các kênh tiếp tục đóng. Do đó, các ion natri tiếp tục chảy vào các tế bào cơ một cách bất thường đến mức kích hoạt giải phóng kali từ các tế bào cơ, khiến nhiều kênh natri mở ra và kích thích dòng chảy của nhiều ion natri hơn nữa vào các tế bào này. Dòng chảy ion bị xáo trộn nên làm giảm khả năng co bóp của các cơ xương, dẫn đến các đợt yếu cơ hoặc liệt cơ.
Xem thêm Liệt chu kỳ do tăng kali máuLiệt chu kỳ do hạ kali máu
Ít nhất chín đột biến gen SCN4A gây ra chứng liệt chu kỳ do hạ kali máu (hyperkalemic periodic paralysis), người bệnh trải qua các đợt yếu cơ nghiêm trọng có liên quan đến lượng kali trong máu thấp (hạ kali máu). Đột biến gen SCN4A chiếm khoảng 10% các trường hợp mắc bệnh. Mỗi đột biến thay đổi một axit amin duy nhất trong protein SCN4A, từ đó biến đổi cấu trúc và chức năng của các kênh natri trong tế bào cơ xương. Các kênh bất thường thay đổi dòng chảy các ion natri, từ đó ngăn cơ bắp co bóp bình thường. Mức kali thấp cũng góp phần gây ra vấn đề này. Bởi vì co cơ cần thiết để vận động, những thay đổi trong quá trình vận chuyển ion dẫn đến các đợt yếu cơ nghiêm trọng kéo dài.
Paramyotonia congenita
Ít nhất 28 đột biến gen SCN4A gây ra paramyotonia congenita, người bệnh trải qua các giai đoạn căng cơ kéo dài (myotonia) khiến cơ không thể thư giãn bình thường. Các biến thể gen SCN4A là nguyên nhân gây bệnh, mỗi biến thể thay đổi một axit amin trong protein SCN4A từ đó xáo trộn cấu trúc và chức năng của các kênh natri trong tế bào cơ xương. Thay đổi di truyền phổ biến nhất là thay thế axit amin arginine bằng một axit amin khác tại vị trí protein 1448.
Các biến thể trì hoãn đóng các kênh được tạo ra bằng protein SCN4A, hơn nữa chúng sẽ mở lại quá nhanh sau khi các kênh được đóng lại. Những thay đổi này làm tăng dòng ion natri vào các tế bào cơ xương. Thêm một dòng ion natri gây ra các cơn co thắt cơ kéo dài, từ đó làm cơ sở cho các giai đoạn myotonia đặc trưng của paramyotonia congenita. Các cơ có nồng độ ion natri cao liên tục có thể không thể co lại được, dẫn đến các cơn yếu cơ. Ngoài ra, tác động của các biến thể gen SCN4A trên các kênh ion bị thay đổi có thể tăng lên do nhiệt độ thấp, bởi vì các dấu hiệu và triệu chứng có thể được kích hoạt khi tiếp xúc với cái lạnh.
Tăng trương lực cơ do tăng kali
Một số đột biến gen SCN4A gây ra chứng tăng trương lực cơ do tăng kali (potassium-aggravated myotonia). Bệnh nhân trải qua các đợt loạn trương lực cơ khiến cơ bắp không thể thư giãn, do đó cứng cơ có thể được kích hoạt (tăng nặng) sau khi ăn thực phẩm giàu kali như chuối và khoai tây.
Đột biến phổ biến nhất thay thế axit amin glycine bằng axit amin khác tại vị trí 1306 trong protein SCN4A. Chúng trì hoãn đóng các kênh được tạo ra bằng protein SCN4A, từ đó làm tăng dòng ion natri vào các tế bào cơ xương. Khi kali dư trong cơ thể sau khi ăn thực phẩm giàu kali, nhiều ion natri đi vào các tế bào cơ xương để duy trì cân bằng canxi và kali. Những thay đổi trong vận chuyển ion này kích hoạt các cơn co thắt cơ kéo dài, từ đó gây ra tình trạng cứng cơ đặc trưng.
Hội chứng nhược cơ bẩm sinh
Các tên gọi khác
- Na(V)1.4
- Nav1.4
- SCN4A_HUMAN
- skeletal muscle voltage-dependent sodium channel type IV alpha subunit
- SkM1
- sodium channel, voltage gated, type IV alpha subunit
- sodium channel, voltage-gated, type IV, alpha
- sodium channel, voltage-gated, type IV, alpha subunit
- voltage-gated sodium channel type 4 alpha
Tài liệu tham khảo
- Genetic Testing Information. SCN4A sodium voltage-gated channel alpha subunit 4 [Homo sapiens (human)]. Retrieved December 08, 2022 from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/6329/
- Catalog of Genes and Diseases from OMIM. SODIUM VOLTAGE-GATED CHANNEL, ALPHA SUBUNIT 4; SCN4A. Retrieved December 08, 2022 from https://omim.org/entry/603967
- National Library of Medicine. SCN4A gene. Retrieved December 08, 2022 from https://medlineplus.gov/genetics/gene/scn4a/