Receptory ryanodynowe (RyR) są kanałami uwalniania wapnia z retikulum sarkoplazmatycznego (SR), które dostarczają większość jonów wapnia (Ca(2+) niezbędnych do retikulum sarkoplazmatycznego (SR), które dostarczają większość jonów wapnia (Ca(2+)) niezbędnych do niezbędnych do wywołania skurczu komórek mięśnia sercowego i mięśni szkieletowych. W swoim wewnątrzkomórkowym wewnątrzkomórkowym, kanały RyR są regulowane przez różne czynniki cytozolowe i luminalne. czynniki, tak że ich sygnał wyjściowy (Ca(2+)) indukuje drobnoziarnisty skurcz komórki skurcz komórek bez uruchamiania procesów komórkowych, które mogą prowadzić do nieprawidłowej aktywności elektrycznej (arytmii komorowych) lub przebudowy komórkowej. Znaczenie Znaczenie dysfunkcji RyR zostało ostatnio podkreślone przez wykazanie, że mutacje punktowe w RYR2, genie kodującym sercową izoformę RyR (RyR2), są związane z katecholaminergicznym polimorficznym częstoskurczem komorowym. katecholaminergicznym polimorficznym częstoskurczem komorowym (CPVT), zespołem arytmogennym charakteryzującym się rozwój częstoskurczu komorowego zależnego od adrenergii u osób z pozornie normalnym sercem. W tym miejscu podsumowujemy stan wiedzy w dziedzinie w odniesieniu do głównych mechanizmów arytmogennych wyzwalanych przez kanały RyR2 posiadające mutacje związane z CPVT. Większość dotychczas scharakteryzowanych mutacji CPVT obdarza kanały RyR2 zyskiem funkcji, co skutkuje nadaktywnymi kanałami które spontanicznie uwalniają Ca(2+), szczególnie podczas rozkurczu. Spontaniczne uwalnianie Spontaniczne uwalnianie Ca(2+) jest usuwane przez elektrogenny wymiennik Na(+)/Ca(2+), który depolaryzuje błonę zewnętrzną (opóźniona depolaryzacja następcza lub DAD) i może wyzwalać przedwczesne potencjały czynnościowe. Jednakże, rzadki zestaw mutacji CPVT daje Kanały RyR2, które są wewnętrznie hipoaktywne i hipo-reaktywne na bodźce, i nie jest jasne, czy kanały te uwalniają Ca(2+) spontanicznie podczas rozkurczu. rozkurczu. Omawiamy nowe mechanizmy komórkowe, które wydają się bardziej odpowiednie do wyjaśnić arytmie komorowe spowodowane mutacjami utraty funkcji RyR2. --- Katecholaminergiczny polimorficzny częstoskurcz komorowy (CPVT) jest dziedziczną arytmogenną chorobą serca. arytmogennym zaburzeniem serca charakteryzującym się zagrażającymi życiu zaburzeniami rytmu wywołane stresem fizycznym lub emocjonalnym, przy braku strukturalnych nieprawidłowości serca. strukturalnych serca. Arytmie mogą powodować omdlenia lub przerodzić się w zatrzymanie akcji serca i nagły zgon. zatrzymanie akcji serca i nagłą śmierć, która zwykle występuje w dzieciństwie. Ostatnie badania wykazały, że CPVT jest spowodowany mutacjami w sercowym receptorze ryanodynowym typu 2 (RyR2) lub kalsekwestryny 2 (CASQ2). Oba białka są kluczowymi przyczyniają się do wewnątrzkomórkowego procesu obsługi Ca(2+) i odgrywają kluczową rolę w uwalnianiu Ca(2+). rolę w uwalnianiu Ca(2+) z retikulum sarkoplazmatycznego do cytozolu podczas skurczu. cytozolu podczas skurczu. Chociaż patogeneza molekularna CPVT nie jest do końca jasna, sugeruje się, że mutacje CPVT sugerowano, że mutacje CPVT promują nadmierny wyciek sarkoplazmatycznego retikulum Ca(2+), co inicjuje opóźnione depolaryzacje następcze (DAD) i wyzwala arytmie w mięśniu sercowym. arytmie w miocytach serca. Niedawne przełomowe odkrycie indukowanych indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) generowanych z komórek somatycznych (np. fibroblastów, keratynocytów) umożliwia obecnie naukowcom badanie zmutowanych kardiomiocytów wygenerowanych z iPSC pacjenta. W tym celu w niniejszym artykule dokonujemy przeglądu ostatnich badań nad kardiomiocytami pochodzącymi z iPSC CPVT, wykazując w ten sposób w zmutowanych komórkach zmutowanych komórkach indukowane katecholaminą DAD i wyzwalane arytmie. --- TŁO: Mutacje KCNJ2, genu kodującego ludzki kanał potasowy Kir2.1, powodują zespół Andersena-Tawila (ATS). kanał potasowy Kir2.1, powodują zespół Andersena-Tawila (ATS), chorobę objawiającą się arytmią komorową, okresowym paraliżem i cechami dysmorficznymi. Jednak u niektórych nosicieli mutacji KCNJ2 brak jest triady ATS i czasami występuje fenotyp katecholaminergicznego polimorficznego częstoskurczu komorowego (CPVT). My zbadaliśmy kliniczne i biofizyczne cechy nosicieli mutacji KCNJ2 z "nietypowym ATS". METODY I WYNIKI: Analizy mutacji KCNJ2 przeprowadzono u 57 niespokrewnionych wykazujących typowe (≥2 cechy ATS) i nietypowe (tylko 1 z cech ATS lub CPVT) ATS. lub CPVT) ATS. Zidentyfikowaliśmy 24 nosicieli mutacji. Odsetek mutacji dodatnich wynosiły 75% (15/20) w typowym ATS, 71% (5/7) w samym fenotypie serca, 100% (2/2) w porażeniu okresowym i 7% (2/28) w CPVT. Podzieliliśmy wszystkich nosicieli (n=45, w tym członków rodziny) na 2 grupy: typowy ATS (A) (n=21, 47%) i nietypowy fenotyp (B). nietypowy fenotyp (B) (n=24, 53%). Pacjenci z grupy (A) mieli dłuższy odstęp QUc [(A): 695 ± 52 vs (B): 643 ± 35 ms] i wyższą amplitudę fali U (0,24 ± 0,07 w porównaniu z 0,18 ± 0,08 mV). Mutacje C-końcowe występowały częściej w (A) (85% w porównaniu z 38%, P<0,05). Nie było znaczących różnic w częstości występowania tachyarytmii komorowych. Analizy funkcjonalne 4 mutacji znalezionych w (B) ujawniły, że R82Q, R82W i G144D wywierały silną dominującą ujemną supresję (redukcja prądu odpowiednio o 95%, 97% i 96% w porównaniu z WT przy -50 mV) i T305S umiarkowaną supresję (redukcja o 89%). WNIOSKI: Badanie przesiewowe genu KCNJ2 w nietypowych fenotypach ATS ma znaczenie kliniczne, ponieważ znaczenie kliniczne, ponieważ ponad połowa nosicieli mutacji wykazuje nietypowe nietypowe fenotypy, pomimo nasilenia arytmii. --- TŁO: Genetyczne podłoże katecholaminergicznego polimorficznego częstoskurczu komorowego (CPVT) Częstoskurcz komorowy (CPVT) był szeroko badany przez ostatnią dekadę w krajach krajach zachodnich, ale pozostaje niezbadane w populacji azjatyckiej. METODY I WYNIKI: U 50 japońskich probantów z niespokrewnionych rodzin, którzy spełniających kryteria kliniczne CPVT, przeprowadzono badania genetyczne we wszystkich eksonach we wszystkich eksonach 3 genów związanych z CPVT: sercowego receptora ryanodyny 2 (RYR2), sekwestryny 2 (CASQ2) i prostującego do wewnątrz kanału potasowego 2 (KCNJ2), a także kliniczne cechy porównano cechy kliniczne między grupami pacjentów z genotypem RYR2 i bez genotypu. Ocenę genetyczną i kliniczną przeprowadzono również u 46 członków rodziny. W genetycznych, 28 (18 nowych) RYR2 (56,0%), 1 złożony heterozygotyczny CASQ2 (2,0%) i 1 nosiciel mutacji KCNJ2 (2,0%). W grupie RYR2 częstość dwukierunkowego częstoskurczu komorowego oraz stosowanie β-blokady. i stosowanie β-blokerów były istotnie wyższe niż w grupie nosicieli mutacji mutacji. W przeciwieństwie do tego, nie było znaczącej różnicy w arytmii nadkomorowych między 2 grupami. W odniesieniu do penetracji choroby penetracji choroby, liczba członków rodzin probantów z genotypem RYR2 z kliniczną diagnozą z klinicznym rozpoznaniem CPVT była wysoka. WNIOSKI: Znaleziono trzydziestu nosicieli mutacji 3 genów u 50 probantów u których klinicznie rozpoznano CPVT. Penetracja fenotypu CPVT była istotnie wyższa u nosicieli mutacji RYR2, dlatego badania przesiewowe genu RYR2 u pacjentów z CPVT u pacjentów z CPVT byłoby niezbędne, aby zapobiec nieoczekiwanej nagłej śmierci sercowej młodych członków rodziny. młodych członków rodziny. --- Katecholaminergiczny polimorficzny częstoskurcz komorowy (CPVT) jest dziedziczną chorobą arytmogenną związaną dotychczas z mutacjami arytmogenną chorobą dotychczas związaną z mutacjami w sercowym receptorze ryanodyny receptora ryanodyny (RYR2) lub genów kalsekwestryny sercowej (CASQ2). Ponieważ mutacje w RYR2 lub CASQ2 nie są wykrywane we wszystkich przypadkach CPVT, poszukiwaliśmy mutacji w fizjologicznych partnerach białkowych RyR2 i CSQ2 w dużej kohorcie pacjentów z CPVT u których nie wykryto mutacji w tych dwóch genach. Opierając się na podejściu skoncentrowaliśmy się na triadynie i junktynie, dwóch białkach łączących RyR2 i CSQ2. które łączą RyR2 i CSQ2. Poszukiwano mutacji w genach triadyny (TRDN) i junktyny (ASPH). (ASPH) zostały wyszukane w kohorcie 97 pacjentów z CPVT. Zidentyfikowaliśmy trzy mutacje w triadynie, które współwystępowały z chorobą w trybie recesywnym w dwóch rodzinach. w dwóch rodzinach, ale nie znaleziono mutacji w junktynie. Dwie mutacje TRDN TRDN, delecja 4 bp i mutacja nonsensowna, skutkowały przedwczesnymi kodonami stop. kodonów stop; trzecia mutacja, mutacja missense p.T59R, była dalej badana. Ekspresja mutanta p.T59R w komórkach COS-7 skutkowała wewnątrzkomórkowym zatrzymanie i degradację zmutowanego białka. Zostało to potwierdzone po ekspresji in vivo zmutowanej triadyny u myszy z nokautem triadyny przez transdukcję wirusową. transdukcję. W tej pracy zidentyfikowaliśmy TRDN jako nowy gen odpowiedzialny za autosomalną recesywną postać autosomalną recesywną postać CPVT. Mutacje zidentyfikowane w dwóch rodzinach prowadzą do nieobecności białka, demonstrując w ten sposób znaczenie triadyny dla prawidłowego funkcjonowania kompleksu uwalniania wapnia w sercu u ludzi. u ludzi. --- Katecholaminergiczny polimorficzny częstoskurcz komorowy (CPVT) jest rodzinnym zaburzeniem arytmogennym arytmogennym związanym z mutacjami w genach sercowego receptora ryanodyny (RyR2) i kalsekwestryny sercowej (CASQ2). Poprzednie badania in vitro sugerowały, że RyR2 i CASQ2 oddziałują jako części wielocząsteczkowego Ca(2+)-signaling complex; jednakże, bezpośrednie dowody na takie interakcje i ich potencjalne znaczenie dla funkcji mięśnia sercowego pozostają do ustalenia. My zidentyfikowaliśmy nową mutację CASQ2 u młodej kobiety z normalnym strukturalnie sercem i niewyjaśnionymi sercem i niewyjaśnionymi epizodami omdleń. Mutacja ta powoduje niekonserwatywną substytucję glutaminy na argininę w aminokwasie 33 CASQ2 (R33Q). (R33Q). Ekspresja CASQ2(R33Q) za pośrednictwem adenowirusa w miocytach dorosłych szczurów prowadziła do do zwiększenia wzmocnienia sprzężenia pobudzenie-skurcz i do częstszych częstsze występowanie spontanicznej propagacji (fale Ca2+) i lokalnych sygnałów Ca2+ (iskry) w odniesieniu do komórek kontrolnych wyrażających CASQ2 typu dzikiego (CASQ2WT). Jak ujawniony przez wskaźnik Ca2+ uwięziony wewnątrz retikulum sarkoplazmatycznego (SR) permeabilizowanych miocytów, zwiększone występowanie spontanicznych iskier i fal Ca2+ fal było związane z dramatycznym spadkiem [Ca2+] wewnątrz SR. Rekombinowane CASQ2WT i CASQ2R33Q wykazywały podobną zdolność wiązania Ca(2+) in vitro; jednak zmutowanemu białku brakowało zdolności jego odpowiednika WT do hamowania aktywności RyR2 przy niskim poziomie [Ca2+] w płaskich dwuwarstwach lipidowych. Wnioskujemy, że mutacja R33Q zakłóca interakcje CASQ2 z kompleksem kanału RyR2 i upośledza regulację RyR2 przez Ca2+ w świetle. Wyniki te pokazują, że wewnątrzkomórkowy cykl Ca2+ w normalnym sercu opiera się na skomplikowanej interakcji CASQ2 z białkami kompleksu kanału RyR2 i że zakłócenie tych interakcji może prowadzić do arytmii serca.
Mutacje których genów są związane z katecholaminergicznym polimorficznym częstoskurczem komorowym (CPVT)?
Stwierdzono, że mutacje w pięciu genach - receptora ryanodyny 2 (RYR2), sekwestryny 2 (CASQ2), triady (TRDN), kalmoduliny 1 (CALM1) i kanału potasowego prostującego do wewnątrz podrodziny J, członka 2 (KCNJ2) - są związane z CPVT.