Una rara pèrdua de funció d'una scn5a està associada amb una fibril·lació ventricular induïda per lidocaïna | la revista farmacogenòmica

Una rara pèrdua de funció d'una scn5a està associada amb una fibril·lació ventricular induïda per lidocaïna | la revista farmacogenòmica

Anonim

Temes

  • Arítmies
  • Farmacogenètica
  • Variants rares

Resum

El genoma humà conté més de 4 milions de llocs de variació, en comparació amb el genoma de referència, incloent-hi variants de seqüència rara, que poden tenir un gran efecte fenotípic, com ara la susceptibilitat a la toxicitat dels medicaments. Informem de la identificació i caracterització funcional d’una rara variant no sinònima (p.A1427S) del gen SCN5A que es va associar amb taquicàrdia ventricular i letal incessant i letal després de l’administració de lidocaïna a un pacient amb infart agut de miocardi. La variant, situada en un domini molt conservat, diferenciada del lloc previst d'unió a la lidocaïna, va disminuir la densitat màxima de corrent del canal de sodi. Amb la creixent disponibilitat de l'exoma complet i de les dades de seqüenciació del genoma complet, seria possible identificar i caracteritzar variants rares en SCN5A que podrien predisposar a arítmies ventriculars letals.

Introducció

El genoma humà conté més de 4 milions de llocs de variació en comparació amb el genoma de referència, incloent variants de seqüència d'ADN úniques i rares que poden comportar grans efectes fenotípics. 1 Els recents avenços tecnològics permeten identificar les variants funcionals de cada genoma que puguin ser clínicament conseqüents.

La Lidocaïna, agent de classe 1B, s’utilitza sovint com a teràpia antiarrítmica de primera línia en el tractament d’arítmies ventriculars en pacients amb infart agut de miocardi (IAM). La lidocaïna i els seus agents anàlegs són també un anestèsic eficaç que s’utilitza habitualment per al control del dolor. A les dosis que s’administren habitualment, la lidocaïna és un agent antiestètic i anestèsic relativament segur. Tot i això, l’administració de lidocaïna també s’ha associat a la inducció o propagació d’arítmies ventriculars, típicament en el context de la síndrome de Brugada. 2, 3, 4 La base molecular dels efectes diabòlicament contraris de la lidocaïna des de ser un anti-arítmic efectiu a un fàrmac pro-arítmic segueix sent en gran mesura desconeguda, però s’ha atribuït a variacions genètiques en gens que codifiquen els canals iònics. 2, 3

S’informa de la identificació i la caracterització d’una rara pèrdua de funció del gen SCN5A que deteriorava la densitat de corrent de sodi i s’associava a taquicàrdia / fibril·lació ventricular incessant i letal (VT / VF) després de l’administració de lidocaïna a un pacient amb AMI.

Materials i mètodes

Aquest estudi va ser aprovat pel comitè de revisió institucional regional i realitzat d’acord amb el Codi ètic de l’Associació Mèdica Mundial (Declaració d’Hèlsinki). Es va obtenir el consentiment informat i adequat per realitzar l'estudi.

Diagnòstic de l’AMI

Es va establir el diagnòstic d’AMI segons els mètodes convencionals mitjançant la presència de dolor toràcic, canvis electrocardiogràfics i biomarcadors de sang.

Cribratge genètic

L’ADN genòmic es va extreure dels limfòcits de la sang perifèrica. Tots els límits d’exons i intons-introns dels gens candidats es van amplificar per reacció en cadena de la polimerasa, els amplicons es van purificar amb el mètode de purificació SAP-EXON I i es van seqüenciar en les dues cadenes mitjançant seqüenciació capil·lar. A més, es van seqüenciar 200 individus sanitaris de control del mateix origen ètnic mitjançant el mateix mètode.

Mutagènesi i transfecció dirigida al lloc

L’ ADNc SCN5A humà de tipus salvatge es va amplificar per reacció en cadena de la polimerasa i es va clonar en un vector pcDNA3.1 + (Invitrogen, Carlsbad, CA, EUA). La mutagènesi dirigida al lloc es va realitzar per introduir la variant nucleòtid mitjançant el sistema de mutagènesi dirigit pel lloc de GeneTailor (Invitrogen Corp). Els clons es van seqüenciar completament a les dues cadenes per assegurar la presència de la mutació i l'absència d'altres substitucions introduïdes per la reacció en cadena de la polimerasa.

Electrofisiologia cel·lular

Les cèl·lules HEK 293 van ser transfectades amb les construccions SCN5A de tipus salvatge o mutant mitjançant Lipofectamine TM 2000 (Invitrogen) seguint el protocol del fabricant. El corrent de membrana es va mesurar mitjançant pinça de cèl·lula sencera amb amplificador EPC 10 (instruments HEKA, Bellmore, NY, EUA). La solució de pipetes conté (mmol l −1 ): CsF 110, CsCl 20, HEPES 10, NaF 10, EGTA10 (pH 7, 35 ajustat amb CsOH). La solució de bany consistia en (mmol l −1 ): NaCl 145, KCl 4, HEPES 10, MgCl2 1, 0, CaCl2 1, 8, glucosa 10 (pH 7, 35 ajustat amb NaOH). Els enregistraments es van fer a temperatura ambient. Els corrents de sodi depenents de la tensió registrats a diversos potencials de membrana de -80 a 60 mv en increment de 10 mv durant 50 ms, mantenint el potencial de -120 mv. Es va estimar l’activació en estat constant mitjançant la mesura dels corrents màxims de sodi. La conductància G ( v ) es va calcular mitjançant l’equació: G ( v ) = I / ( V m - E rev ) ( I : corrents de pic, V m : potencials de membrana, E rev : els potencials de reversió mesurats). Es va estimar la inactivació en estat constant mitjançant un protocol de prepulse, que varia els potencials de membrana de -140 a -50 mv durant 500 ms seguits de despolarització a -20 mv durant 20 ms. Les dades sobre l’activació en estat normal i la inactivació en estat estacionari es van combinar amb l’equació de Boltzmann.

Registre de dades i estadístiques

Tots els senyals es van adquirir a 20 kHz amb el programari Patchmaster (HEKA Instruments). Les dades es van analitzar amb Fitmaster, Sigmaplot 10.0 i maneig de dades EXCEL. Els resultats es presenten com a mitjana ± errors estàndard de la mitjana (sem). Els valors mitjans i sem es van comparar per la prova T.

Resultats

VT / VF associat a la lidocaïna

Una dona de 56 anys amb antecedents coneguts de malaltia de l'artèria coronària de tres vaixells i una fracció d'expulsió ventricular esquerra normal del 60% presentada amb una AMI d'elevació del segment ST (figura 1a). Va rebutjar les intervencions invasives i es va tractar amb heparina, aspirina, clopidogrel, metoprolol, clorhidrat de benazepril, mononitrat d'isosorbide i fluvastatina. Va tenir pulsacions ectòpiques ventriculars polimòrfiques i episodis de VT no sostinguda (figura 1b). Les proves de sang rutinàries, incloent-hi els nivells de calci sèric, magnesi i potassi, van ser normals. Se li va administrar de forma intravenosa una dosi de 50 mg de lidocaïna per bolus per via intravenosa. Al cap de tres minuts d’administració de lidocaïna, el pacient va desenvolupar VT / VF polimòrfic incessant i va morir. Ella no es queixava de dolor al pit ni de símptomes similars a l’angina i no presentava noves anomalies d’ECG ni un augment dels nivells sèrics de la troponina I anterior a l’esdeveniment terminal.

Image

Taquicàrdia / fibril·lació ventricular associada a la lidocaïna. ( a ) Electrocardiograma de 12 ploms a l'entrada amb mostres de Q de patologia, elevació del segment ST, retard de conducció intraventricular i un QTc normal. ( b ) Eletrocrocardiograma que mostra un episodi de VT / VF polimòrfic. ( c ) Electrofotigrama que mostra una transversalitat c.1427G> T (fletxa, cadena antisens ) al gen SCN5A . ( d ) Representació esquemàtica de la localització de la variant p.A1427S a la proteïna SCN5A.

Imatge a mida completa

  • Descarregueu la diapositiva de PowerPoint

Identificació de la mutació SCN5A

La seqüenciació dels gens KCNQ1 , KCNH2 , KCNE1 , KCNE2 i SCN5A va comportar la identificació d’una nova transversió c.4279 G> T en el gen SCN5A , que codifica la proteïna SCN5A, la subunitat α del canal de sodi (figura 1c). La mutació correspon al canvi p.A1427S (codó G CT / T CT) en la proteïna (Figura 1c). La variant afecta un domini molt conservat de la proteïna SCN5A (Figura 1d). La variant no existia en 200 individus sans del mateix origen ètnic i a la base de dades del projecte NHLBI GO Exome Sequencing Project. La freqüència d'aquesta variant (rs200034939 o rs199473244) als '1000 genomes: un catàleg profund de la variació genètica humana' era <0, 01 (//browser.1000genomes.org/).

No es va identificar cap altra variant potencialment patògena.

Electrofisiologia cel·lular

Els estudis de pinça de pedaça de cèl·lula sencera, a l'expressió de la proteïna SCN5A de tipus salvatge i mutant a les cèl·lules HEK293, van demostrar una disminució significativa de la densitat màxima de corrent (figures 2a i b). La inactivació en estat constant del corrent de sodi no es va modificar (figura 2c). La variant mutant també va mostrar un potencial positiu de desplaçament a la dreta en la dependència de tensió de la conductança màxima (figura 2d).

Image

Efectes en la pèrdua de funció de la mutació sobre la densitat de corrent de sodi. ( a ) Relacions de corrent-tensió per la variant de tipus salvatge (WT) i la versió p.A1427S. ( b ) Valor màxim del corrent de sodi per a la mutació WT i p.A1427S. ( c ) La inactivació en estat constant de la mutació WT i p.A1427S, es van representar els corrents normalitzats en funció dels potencials de la membrana. ( d ) Dependència de tensió de la conductança màxima per a la mutació WT i p.A1427S, es va representar la conductança del pic normalitzada davant els potencials de la membrana. * P <0, 01 en comparació amb el WT. # P <0, 05 en comparació amb WT.

Imatge a mida completa

  • Descarregueu la diapositiva de PowerPoint

Discussió

El cas presenta els efectes diabòlicament contraposats de la lidocaïna des de ser una teràpia antiarítmica fins a un agent pro-arítmic maligne en presència d’isquèmia miocàrdica i una rara pèrdua de funció de missense en el gen SCN5A . La variant p.A1427S es troba a l’enllaç extracel·lular S5-S6 del domini III de la proteïna SCN5A. El domini afectat es conserva molt entre els membres de la família de subunitats alfa del canal sòdic amb tensió i entre espècies de pollastre a home (figura 1d). La lidocaïna bloqueja el corrent de sodi modificant els sensors de tensió del canal de sodi associats principalment a l’activació del canal. 5, 6 L’efecte condueix a l’obertura del canal i dóna lloc a l’acoblament al·lostèric dels llocs d’unió de lidocaïna als sensors de tensió formats pels segments S4 als dominis III i IV. 5, 6 La variant p.A1427S es troba fora del lloc de predisposició de la unió a la lidocaïna i proporciona efectes diferents sobre la comporta i la inactivació intermèdia. S'espera que els efectes accentuen l'efecte bloqueig de la lidocaïna en els canals de sodi.

Les mutacions en el gen SCN5A causen Brugada i els síndromes Long QT. 8, 9 Es va trobar que la lidocaïna va desenmascarar el patró electrocardiogràfic de la síndrome de Brudada en un pacient amb un polimorfisme compost del gen SCN5A . 2 El nostre pacient no presentava patrons electrocardiogràfics de Brugada ni dels llargs síndromes de QT. Tampoc no tenia antecedents de taquitritmies ventriculars. Així, les troballes mostren un nou fenotip associat a les variants SCN5A .

El pacient presentava pulsacions ectòpiques ventriculars polimòrfiques i episodis de VT no sostinguda abans de l'administració de lidocaïna. Així, tot i que l’efecte funcional de la variant p.A1427S està d’acord amb els efectes electrofisiològics de la lidocaïna, l’associació temporal de l’episodi de VT / VF amb l’administració de lidocaïna i la plausibilitat biològica de les troballes, no podem excloure l’aparició fortuita de VT / VF en el marc de la isquèmia miocàrdica, independent de l'administració de lidocaïna. Tot i que el pacient no tenia evidència d’isquèmia activa anterior al terminal, no es podria excloure el paper de la isquèmia miocàrdica silenciosa en perpetuar VT / VF induïda per lidocaïna en presència de la p.A1427S. Per tant, tant si la variant SCN5A en absència d’altres factors de susceptibilitat o l’administració de lidocaïna com a agent anestèsic, la predisposició a arítmies ventriculars malignes continua sent desconeguda. Malgrat aquestes mancances, els descobriments sensibilitzen sobre els possibles efectes pro-arítmics dels fàrmacs davant de rares variants en els gens implicats en propietats electrofisiològiques cardíaques.

Arribem a la conclusió que les rares variants de missense SCN5A amb pèrdues de funció poden predisposar a VT / VF després de l'administració de lidocaïna en la configuració de la isquèmia miocàrdica. Els resultats ofereixen una visió de les possibles implicacions clíniques de variants rares i funcionals en els genomes personals.