Investigación Traslacional de Arritmias Cardiacas secundarias a CAnalopatías Juan Tamargo Departamento de Farmacologí Farmacología, Facultad de Medicina Universidad Complutense, Madrid

De la muerte súbita cardiaca a las canalopatías 1. •

Es aquella muerte natural que va precedida de la pérdida brusca de conciencia en la hora que sigue al inicio de los síntomas España – 9-12.8% de las muertes (225.924 en 2015)

2. • •

Taquiarritmias ventriculares (80-95%) o bradiarritmias (15%) 80-95% se asocian a cardiopatía isquémica o insuf. Cardiaca 10-15% se asocian a cardiomiopatía

3. •

1-3% aparece en jóvenes (< 30 años) con corazón “normal” Mutaciones en los genes que codifican las proteínas que forman los canales iónicos y/o regulan su actividad (canalopatías) Alteran las propiedades eléctricas cardiacas - Sindromes arritmogénicos primarios

•

1

La compleja estructura de un canal iónico 

Ensamblaje de (subunidades) subunidades)

varias

proteí proteínas



Forman “poros hidrofílicos” que permiten la difusión de iones a través de la membrana a favor de su gradiente electroquímico (108 vs 103 ions/s) ions/s)



Filtro de selectividad (Na+, Ca2+, K+)



Pueden abrirse(gating en abrirse-cerrarse (gating)) respuesta a cambios de voltaje (potencial de membrana), ligandos (neurotransmisorres/moduladores) y neurotransmisorres/moduladores) fuerzas fí físicas (presió (presión, estiramiento)



Mucho má más complejo - Canalosoma

K+

Complejo protéico del canal de sodio (Nav1.5 + SCN1B) LQTS3, SBr1, FA3, SNE, PCCD, SIDS, DPPC

SBr5

SQTC4 Ca2+ Α-Actinina

PKA

PKA CaMKII

DPCC FA SBr SQTC SQTL SIDS SIDS SNE

Disminuci isminució ón progresiva de la VC cardiaca Fibrilació Fibrilación auricular Síndrome de Brugada Síndrome de QT corto Síndrome de QT largo Síndrome muerte súbita infantil Sudden Infant Death Synd. Síndrome del nodo enfermo

SBr14

β2

SBr7

β3 β4 LQTS10

LQT 13 LQT 14

Teletonina Placofilina-2 N-cadherina Cx43 Caveolina 3

GPD1L

LQTS9 SIDS

SBr2

LQTS12

CaM

Sintrofina

2

Canalopatías cardiacas Ito Phase 1

AF BrS ERS JLN LQT SQT SIDS SSS PCCD

KCNE3: KCNE3 BrS5 KCND3: BrS Phase 2

INa

LQTS8, BrS, ERS

ICa IKur

K

Atrial fibrillation Brugada syndrome Early repolarization syndrome Jervell and Lange-Nielsen syndrome Long QT syndrome Short QT syndrome Sudden Infant Death Syndrome Sick Sinus Syndrome Progressive cardiac conduction Disease

KCNA5: KCNA5 AF7

Phase 3

K

Phase 0

INa -85 mV

SCN5A: LQTS, SCN5A BrS1, SIDS, FA3, SSS, PCCD

IKr

KCNH2: KCNH2 LQTS2, SIDS, SQTS1, AF2 KCNE2: KCNE2 LQTS6, SIDS, AF5

IKs

KCNQ1: KCNQ1 LQTS1, JLN1, SIDS, SQT2, AF1 KCNE1: KCNE1 LQTS5, JLN2

IK1

KCNJ2: KCNJ2 LQTS7, SQT3, AF4, CPVT3, ATS1, DAVD1 KCNJ5: LQTS13 KCNJ8: ERS, AAF10 Phase 4

3

Mutaciones en el gen KCNE3 producen Sínd. de Brugada • 105 probandos con SBr • SCN5A, KCNQ1, KCNH2, KCNE1, KCNE2, KCNE3, KCNE4, KCNE5, CACNA1C, CACNB2b, GPDH-1, KCND3, KCHiP2 and SCN1B

Delpó Delpón et al. Circ Arrhythmia Electrophysiol. Electrophysiol. 2008;1:2092008;1:209-218

Mutaciones en el gen KCNE3 producen Sínd. de Brugada S1 S2 S3 S4 S5 P S6

NH2

+ + + +

• KCNE3 (MiRP2) R99H + KCNE3 aumenta marcadamente la Ito • En el miocardio humano Kv4.3 y KCNE3 (MiRP2) coinmunoprecipitaban • NOVEDAD: primer canal de K+ y en la subunidad β (SBr6)

COOH

Delpó Delpón et al. Circ Arrhythmia Electrophysiol. Electrophysiol. 2008;1:2092008;1:209-218

4

Mutaciones en el gen KCNE3 producen Síndrome de Brugada Normal



SBr



Dispersión transmural



Reentrada

Árbol de las familias con mutaciones en el canal de Ca2+ tipotipo-L CACNA1C

• • • •

152 SBr 10 SBr/SQT 19 FVI 24 SRT

CACNB2

BrS = síndrome de Brugada; BrS/SQT = SBr con QT corto; ER = síndrome de repolarización temprana. IVF = FV idiopática. + = heterozigoto. ++ = homozigoto. Burashnikov et al. Heart Rhythm 2010;7:18722010;7:1872-82

5

Mutaciones del canal de Ca2+ tipotipo-L en pacientes con sí síndromes “con onda J” (SBr y SRT) y muerte sú súbita cardiaca

CACNA1C La duplicación de 5 aa en Cav1.2 y la mutación CACNA1C p.V2014I producen una pérdida de función y un síndrome de Brugada (asociado a un QTc corto, QTc = 346 ms)

Burashnikov et al. Heart Rhythm 2010;7:18722010;7:1872-82

Mutaciones del canal de Ca2+ tipotipo-L en pacientes con sí síndromes “con onda J” J” (SBr4 y SRT3) y muerte sú súbita cardiaca ICaL

ICaL

6

Modelado molecular de S5 y S6 del canal Kv11.1 (HERG) S631 E637G

Poro Filtro de selectividad

P S S 6 5

Lazo P S5

S6 hKv11.1 637

G: glycine, E: glutamic acid

7

Paciente #2 – Un error frecuente  Mujer de 49 añ años diagnosticada de epilepsia a los 11 añ años. Responde mal a antiepilé antiepilépticos  Síncopes en respuesta a estí estímulos auditivos (!!)  Hospitalizada en 2010 por un cuadro de FV desencadenado por el desperteador  Marcada prolongació prolongación del QTcB (610 ms). ms).  Sus 2 hijas tambié también  Aná Análisis gené genético – mutació mutación con pé pérdida de sentido en el nucleó nucleótido 1910 (A (AG) del gen KCNH2  Sustitució Sustitución de ácido glutá glutámico por glicina en posició posición 637 (E637G)

QTc = 610 ms

Amoró Amorós et al. Heart Rhythm 2011;8:4632011;8:463-470

Importancia del factor desencadenante

8

Distinguishing pathogenic mutations from benign variants BBs

LQT2

Predictors of cardiac events

RR

P

QTc > 500 ms (in therapy) therapy)

2.01 (1.16(1.16-3.51)

0.01

Genetic locus LQT2 vs LQT1 LQT3 vsLQT1

2.81 (1.50(1.50-5.27) 4.0 (2.45(2.45-8.03)

0.001 130) 76 probandos: probandos:  34 muestras ya secuenciadas: secuenciadas:  23 muestras analizadas por el panel Cardionim (5 muestras reanalizadas por EXOMA)  11 muestras analizadas por EXOMA  42 muestras para secuenciar pró próximamente 36 muestras de familiares para estudios de cosegregación co-segregació 50

Nº Muestras



Ene-Abr

40 30 20 10 0

2012 2013 2014 2015 2016

13

Distribución de muestras por patologías 9%

S. Brugada

2% 28%

9%

S. QT largo Fibrilación auricular Repolarización precoz

11%

S. QT corto

17%

24%

Fibrilación ventricular idiopática T. Catecolaminérgica

El 70% de las muestras pertenecen a pacientes con Sí Síndrome de Brugada, Brugada, QT largo y Fibrilació Fibrilación Auricular Familiar

Porcentaje de análisis positivos Porcentaje (%)

100 80 60 40 20 0

PANEL

EXOMA

Aná Análisis “positivo” positivo”: identificació identificación de variantes que dan lugar a cambios en un aminoá aminoácido o en el marco de lectura y que teó teóricamente pueden producir un efecto deleté deletéreo en la proteí í na codificada (predicciones bioinf) ) prote bioinf  El 70% de las muestras secuenciadas mediante el CardioNIM  El 94% de las muestras secuenciadas mediante EXOMA

14

Genes asociados a S. Brugada 1. Relación dudosa con el fenotipo: • ECA (Enzima convertidora de Ang II) • FLNC (Filamina C) 2. Posible relación pero mecanismo desconocido: • ANK2 (Ankirina-2 ó ankirina-B) • DLG1 (SAP97) → Estudio funcional en marcha (K-in) • KCNN3 (dudoso papel en ventrículo) • PRRX1 (Paired related homeobox 1 transcription factor) • SYNE2 (Spectrin Repeat Containing, Nuclear Envelope 2) • TBX5 (T-box transcription factor 5) → Estudio funcional en marcha (iPSCs)

Variantes asociadas a S. Brugada (DLG1) • Se identificó una variante en DLG1 (SAP97) en 1 paciente de 45 años que había sufrido una muerte súbita y que fue diagnosticado de Síndrome de Brugada tipo 1 • La mutación (p.Pro887Leu) se localiza en el extremo C-terminal • SAP97 es una proteína de anclaje de la familia MAGUK involucrada en la formación de complejos macromoleculares de señalización y de canalosomas (Nav1.5 y Kir2.1) SAP97

P887 I3

L27 I1A

PDZ I

PDZ I

PDZ I

SH3

GUK

¿Afectará la mutación en SAP97 a algún canal cuya pérdida o ganancia de función dé lugar al Síndrome de Brugada?

Milstein et al. 2012 / Matamoros et al. 2016

15

Efectos de SAP97 p.P887L sobre corrientes iónicas cardiacas 100 ms

50 pA/pF 1 nA

50 pA/pF

20 pA/pF

50 ms

5 ms

IK1 (Kir2.1)

100 ms

-400

-50

p.P887L

*

*

n.s.

-75

Densidad IKir2.1

-25

WT

20

0

a -120 mV (pA/pF)

(-)

30

0

(-) (-)

WT WT

p.P887L p.P887L

-100

#

-200 -300 -400

-100

*

10

*

n.s.

#

40

*

IKir2.1

Densidad ICav1.2 (pA/pF)

50

(pC/pF)

-300

0

Ito (Kv4.3)

IKv4.3

-200

-500

*

* P