Nowa metoda elektrofizjologii serca myszy została wykorzystana do badania myszy z mutacją missense łańcucha ciężkiego łańcuch ciężki alfa-miozyny Arg403Gln mutacja missense (alfa-MHC403/+), która powoduje histologiczne i hemodynamiczne nieprawidłowości charakterystyczne dla rodzinnej kardiomiopatii przerostowej (FHC) i nagłej śmierci o niepewnej etiologii podczas podczas ćwiczeń. Zwierzęta typu dzikiego miały całkowicie prawidłową elektrofizjologię serca. Natomiast myszy FHC wykazywały (a) nieprawidłowości elektrokardiograficzne, w tym wydłużone odstępy repolaryzacji i oś prawostronną; (b) nieprawidłowości elektrofizjologiczne, w tym niejednorodne elektrofizjologiczne, w tym niejednorodne właściwości przewodzenia komorowego i wydłużony czas powrotu węzła zatokowego; oraz (c) indukowalna ektopia komorowa. Dane te dane identyfikują odrębne nieprawidłowości elektrofizjologiczne u myszy FHC z specyficzną mutacją alfa-miozyny, a także weryfikują nową metodę badania in vivo związek między określonymi genotypami a ich fenotypami elektrofizjologicznymi. fenotypami elektrofizjologicznymi. --- Samce, ale nie samice myszy niosące pojedynczy allel missense R403Q dla łańcucha ciężkiego łańcucha ciężkiego alfa-miozyny (odpowiednio M-alfaMHC(R403Q/+) i F-alfaMHC(R403Q/+), odpowiednio) rozwijają znaczną kardiomiopatię przerostową (HCM) w porównaniu z samcami i samicami myszy typu dzikiego (odpowiednio M-alfaMHC(+/+) i F-alfaMHC(+/+), odpowiednio) po około 30 tygodniach życia. Przetestowaliśmy hipotezę, że wydajność mechaniczna miofilamentów różni się między M-alfaMHC (R403Q/+) i F-alfaMHC(R403Q/+) w młodszym wieku (10-20 tyg.) i może odpowiadać za różnice płciowe w rozwoju HCM. różnice w rozwoju HCM. Wrażliwość chemicznie skórowanych pasków mięśnia sercowego na aktywację Ca(2+) (pCa(50)) była znacząco (P < 0,05) zwiększona u samców myszy niezależnie od genotypu (P < 0,05). samców myszy niezależnie od genotypu (M-alfaMHC(R403Q/+): 5,70 +/- 0,06, M-alfaMHC(+/+): 5,63 +/- 0,05, F-alfaMHC(R403Q/+): 5,57 +/- 0,03, F-alfaMHC(+/+): 5,54 +/- 0,04) przez dwukierunkową ANOVA, podczas gdy maksymalne rozwinięte napięcie napięcie było znacznie zwiększone w alfa-MHC (R403Q / +) niezależnie od płci (M-alfaMHC(R403Q/+): 29,3 +/- 2,3, M-alfaMHC(+/+): 26,0 +/- 1,4, F-alfaMHC(R403Q/+): 30,2 +/- 2,1, F-alfaMHC(+/+): 26,2 +/- 1,2 mN/mm(2)). Częstotliwość częstotliwość maksymalnej pracy generowanej przez sinusoidalne perturbacje długości była znacznie wyższa u myszy alfaMHC(R403Q/+) niż u dopasowanych płciowo kontroli (M-alfaMHC(R403Q/+): 2,26 +/- 0,47, M-alfaMHC(+/+): 1,29 +/- 0,18, F-alfaMHC(R403Q/+): 3,21 +/- 0,33, F-alfaMHC(+/+): 2,52 +/- 0,36 Hz). Nieobciążony prędkość skracania była znacznie zwiększona w alfaMHC (R403Q/+) i w samic myszy (M-alfaMHC(R403Q/+): 2,26 +/- 0,47, M-alfaMHC(+/+): 1,29 +/- 0,18, F-alfaMHC(R403Q/+): 3,21 +/- 0,33, F-alfaMHC(+/+): 2,52 +/- 0,36 długości mięśni/s. długości/s), a znormalizowana moc mechaniczna, obliczona na podstawie zależność napięcie-prędkość, była znacząco zwiększona w alfaMHC(R403Q/+) niezależnie od płci (M-alfaMHC(R403Q/+): 60 +/- 2 10(-3), M-alfaMHC(+/+): 37 +/- 3 10(-3)). +/- 3 10(-3), F-alfaMHC(R403Q/+): 57 +/- 3 10(-3), F-alfaMHC(+/+) 25 +/- 3 10(-3) długości mięśni/s x znormalizowane napięcie). Nie znaleźliśmy statystycznie istotnej interakcji płeć x mutacja dla jakiejkolwiek miary miofilamentu wydajność. Dlatego też sarkomeryczna inkorporacja miozyny R403Q w podobny sposób zwiększyło wydajność mechaniczną miofilamentów lewej komory zarówno u samców, jak i samic myszy. samic myszy. Zależny od płci rozwój HCM spowodowany miozyną R403Q może być hamowany przez żeńskie hormony płciowe. być hamowany przez żeńskie hormony płciowe, co może dodatkowo leżeć u podstaw obserwowane różnice płci dla pCa(50) i prędkości skracania bez obciążenia. --- Genetycznie manipulowane myszy z mutacją missense Arg403Gln łańcucha ciężkiego alfa-miozyny (alpha-MHC403/+) (alfa-MHC403/+) wykazują fenotyp charakterystyczny dla rodzinnej kardiomiopatii przerostowej (FHC). rodzinnej kardiomiopatii przerostowej (FHC). Mężczyźni i kobiety (w wieku 30 +/- 8 tygodni) heterozygotyczne myszy alfa-MHC403/+ i mioty kontrolne oceniano za pomocą elektrokardiogramu powierzchniowego (EKG) i badania elektrofizjologii serca in vivo (EPS). Zwierzęta typu dzikiego miały normalną elektrofizjologię wewnątrzsercową, bez znaczących różnic między samcami i samicami myszy kontrolnych podczas EPS. Samice samice myszy typu dzikiego miały wolniejsze tętno i dłuższe odstępy EKG niż ich męskie odpowiedniki typu dzikiego. Samice myszy alfa-MHC403/+ miały podobny EKG, czasy przewodzenia serca i okresy refrakcji w porównaniu z samicami myszy myszy typu dzikiego. W przeciwieństwie do nich, samce myszy FHC miały charakterystyczny EKG i elektrofizjologiczne, w tym odchylenie prawej osi, przedłużoną repolaryzację repolaryzację komór i wydłużony czas powrotu węzła zatokowego. Podczas zaprogramowanej stymulacji komór, 62% samców myszy alfa-MHC403/+ i 28% samic alfa-MHC403/+. samic myszy alfa-MHC403/+ miało indukowalny częstoskurcz komorowy. Badania te identyfikują specyficzne dla płci nieprawidłowości elektrofizjologiczne u myszy alfa-MHC403/+ FHC myszy, zgodne z histologicznymi i hemodynamicznymi zaburzeniami wcześniej zgłaszanymi wcześniej. --- Aby przeanalizować potencjalne konsekwencje funkcjonalne mutacji łańcucha ciężkiego miozyny (MHC) zidentyfikowanych u pacjentów z rodzinną kardiomiopatią przerostową (FHC), oceniliśmy stabilność zmutowanych MHC i ich zdolność do tworzenia grubych włókien. Konstrukty kodujące szczurze alfa MHC typu dzikiego i siedem szczurzego alfa MHC typu dzikiego i siedem odpowiadających im mutantów FHC typu missense transfekowano do komórek COS. Analiza immunoblot sugeruje, że mutacje FHC nie zmieniają znacząco stabilności białka. Dziki typ alfa MHC transfekowany do komórek COS tworzy struktury wcześniej wykazane jako jako tablice grubych filamentów, które również przypominają struktury miozyny obserwowane struktury miozyny obserwowane na wczesnym etapie różnicowania komórek mięśniowych. Co zaskakujące, do 29% komórek COS transfekowanych mutantami FHC nie tworzyło struktur filamentowych. Aby ocenić, czy fenotyp ten był specyficzny dla mutantów FHC, a nie można uogólnić na dowolną mutację miozyny, komórki COS transfekowano konstruktem konstruktem kodującym MHC ze 168-aminokwasową delecją regionu zawiasu/pręta region. Ten delecyjny konstrukt tworzył nitkowate struktury z taką samą częstotliwością jak z taką samą częstotliwością jak MHC typu dzikiego. Analiza biochemiczna jednego mutanta FHC (Arg-249-->Gln) pokazuje, że struktury utworzone przez mutanta są rozpuszczane przy niższej sile jonowej niż te utworzone przez MHC typu dzikiego. My że chociaż zmutowany MHC FHC nie jest labilny, jego właściwości montażowe mogą być upośledzone. mogą być upośledzone. --- TŁO: Mutacje w genie łańcucha ciężkiego beta-miozyny (betaMyHC) powodują przerostowe (HCM) i rozszerzeniowe (DCM) formy kardiomiopatii. przerostową (HCM) i rozstrzeniową (DCM) postać kardiomiopatii. W niewydolnych ludzkich serca, obniżenie poziomu mRNA lub białka alfaMyHC zostało skorelowane z dysfunkcją skurczową. dysfunkcją skurczową. Postawiliśmy hipotezę, że mutacje w alfaMyHC mogą również prowadzić do plejotropowych fenotypów serca, w tym HCM i DCM. METODY I WYNIKI: Kohorta 434 osób, 374 (134 dotkniętych, 214 (134 dotkniętych, 214 niedotkniętych, 26 nieznanych) należących do 69 rodzin DCM i 60 (29 dotkniętych, 30 (29 dotkniętych, 30 niezmienionych, 1 nieznana) w 21 rodzinach HCM, została przebadana pod kątem mutacji genu alfaMyHC (MYH6). Zidentyfikowano trzy heterozygotyczne mutacje missense MYH6 u DCM (P830L, A1004S i E1457K; 4,3% probantów). Mutację Q1065H wykryto u 1 z 21 probantów z HCM i była ona nieobecna u 2 potomków. Wszystkie mutacje MYH6 były rozmieszczone w wysoce konserwatywnych resztach, przewidywano, że zmienić strukturę lub wiązania chemiczne alfaMyHC i były nieobecne w co najmniej co najmniej 300 chromosomach kontrolnych z etnicznie podobnej populacji. Fenotyp nosiciela DCM charakteryzował się późnym początkiem, podczas gdy fenotyp HCM był charakteryzował się progresją w kierunku poszerzenia, dysfunkcji lewej komory i niewydolność serca. WNIOSKI: Badanie to sugeruje, że mutacje w MYH6 mogą powodować spektrum fenotypów spektrum fenotypów od DCM do HCM. --- Heterozygotyczne myszy z mutacją missense Arg403Gln w genie łańcucha ciężkiego miozyny serca alfa łańcucha ciężkiego miozyny (alfa-MHC403/+) wykazują cechy histopatologiczne ludzkiej rodzinnej kardiomiopatii przerostowej. Co zaskakujące, homozygotyczne myszy alfa-MHC403/403 umierają w 8. dniu życia. Tutaj donosimy, że śmiertelność noworodków śmiertelność jest spowodowana piorunującą kardiomiopatią rozstrzeniową charakteryzującą się dysfunkcją i utratą miocytów. Tkanki serca od noworodków typu dzikiego i alfa-MHC403/403 wykazują równoważne przełączanie izoform MHC; izoformy alfa w każdej z nich wzrasta z 30% przy urodzeniu do 70% w 6. dniu życia. Wymiary serca i funkcja, badane po raz pierwszy u noworodków myszy za pomocą echokardiografii o wysokiej częstotliwości (45 MHz), były prawidłowe po urodzeniu. Między 4. a 6. dniem życia, Myszy alfa-MHC403/403 rozwinęły szybko postępującą kardiomiopatię z poszerzeniem lewej komory lewej komory, ścieńczeniem ścian i zmniejszonym skurczem skurczowym. Badanie histopatologiczne wykazało martwicę mięśnia sercowego z dystroficznym zwapnieniem. Mikroskopia elektronowa wykazała prawidłową architekturę zmieszaną z ogniskowymi zaburzeniami miofibrylarnymi. ogniskowymi zaburzeniami miofibrylarnymi. Wnioskujemy, że echokardiografia 45-MHz jest doskonałym narzędziem narzędziem do oceny fizjologii serca u noworodków myszy i że stężenie stężenie Gln403 alfa sercowego MHC w miocytach wpływa zarówno na i żywotność komórek. Spekulujemy, że zmienna inkorporacja zmutowanego i normalnego MHC do sarkomerów heterozygot może odpowiadać za ogniskową śmierć miocytów w rodzinnej hipertrofii. w rodzinnej kardiomiopatii przerostowej. --- Pacjenci z rodzinną kardiomiopatią przerostową (FHC) są narażeni na ryzyko arytmii komorowych i nagłej śmierci. Regionalna zmienność odstępu QT [dyspersja QT (QTd)] jest znacznie zwiększona u osób z FHC i komorowymi zaburzeniami rytmu serca. arytmią komorową. Myszy model FHC wynikający z mutacji w łańcuchu ciężkim w łańcuchu ciężkim alfa-miozyny (Arg403Gln) został wykorzystany do badania elektrofizjologicznego fenotypu tej choroby. fenotypu elektrofizjologicznego tej choroby. Badania elektrofizjologiczne serca i powierzchniowe EKG przeprowadzono u myszy FHC i myszy kontrolnych typu dzikiego, aby ocenić wykonalność i znaczenie pomiarów QTd w przewidywaniu ryzyka arytmii komorowych. arytmii komorowych. Przedsionkowe i komorowe elektrody stymulujące zostały umieszczone przez przezżylnie lub nasierdziowo. Stosowano standardowe protokoły stymulacji i ekstrastymulacji. i ekstrastymulacji. Odstęp QT mierzono w sześciu powierzchniowych odprowadzeniach EKG. QTd był zdefiniowano jako różnicę między maksymalnym i minimalnym zmierzonym odstępem QT. Samce myszy FHC miały dłuższy QTd niż samce kontrolne typu dzikiego (37,1 +/- 3,0 ms w porównaniu do 23,9 +/- 1,9 ms, p = 0,001). Istniała również znacząca różnica płci w QTd w obrębie każdego genotypu; samice myszy typu dzikiego miały większy QTd niż samce myszy typu dzikiego (37,4 +/- 5,3 ms w porównaniu do 23,9 +/- 1,9 ms, p = 0,005), a samce myszy FHC miały większy QTd niż samice myszy FHC (37,1 +/- 3,0 ms w porównaniu do 27,2 +/- 2,0 ms, p = 0,02). Dwanaście z 23 myszy FHC miało indukowalne arytmie komorowe, podczas gdy tylko 2 z 32 myszy typu dzikiego były indukowalne (p = 0,004). Chociaż znacznie większa liczba myszy FHC miała arytmie w porównaniu z myszami typu myszy typu dzikiego, QTd nie korelował z indukowalnością arytmii. Znaczenie Znaczenie tego badania polega na tym, że weryfikuje ono model mysi do dalszego badania ryzyka arytmogennego i różnic płciowych w fenotypie fenotypu elektrofizjologicznego w FHC. Sugeruje również, że chociaż wartości QTd i genotypu są zwiększone, nie przewidują ryzyka arytmii u myszy z FHC. arytmii u myszy FHC. --- Wstęp: Rodzinna kardiomiopatia przerostowa (FHC) charakteryzuje się heterogennością genetyczną i kliniczną. heterogennością genetyczną i kliniczną. Pięć procent rodzin z FHC ma 2 mutacje powodujące FHC, co skutkuje wcześniejszym wystąpieniem choroby, zwiększoną dysfunkcją serca dysfunkcję serca i większą częstość występowania nagłych zgonów. Te obserwacje sugerują związek między liczbą mutacji genów a nasileniem fenotypu w FHC. a nasileniem fenotypu w FHC. METODY I WYNIKI: Staraliśmy się opracować, scharakteryzować i zbadać mechanizmów patogenetycznych w mysim modelu FHC z podwójną mutacją. Model ten (oznaczony jako TnI-203/MHC-403) został wygenerowany przez krzyżowanie myszy z mutacją sercową Gly203Ser troponiny sercowej I (TnI-203) i Arg403Gln łańcucha ciężkiego alfa-miozyny (MHC-403) powodującymi mutacje FHC. Wskaźnik śmiertelności u myszy TnI-203/MHC-403 wynosił 100% w wieku 21 dni. W wieku 14 dni u myszy TnI-203/MHC-403 rozwinął się znacznie zwiększony stosunek masy serca do masy ciała, zaznaczone śródmiąższowe zwłóknienie mięśnia sercowego i zwiększona ekspresja przedsionkowego czynnika natriuretycznego i mózgowego peptydu natriuretycznego w porównaniu z myszami nietransgenicznymi, TnI-203 i MHC-403. W wieku od 16 do 18 dni u myszy TnI-203/MHC-403 szybko rozwinęła się ciężka kardiomiopatia rozstrzeniowa i niewydolność serca, z indukowalnością arytmii komorowych, co doprowadziło do śmierci po 21 dniach. Obniżenie poziomu mRNA kluczowych regulatorów homeostazy Ca(2+) u myszy TnI-203/MHC-403. zaobserwowano. Zwiększone poziomy fosforylowanego STAT3 zaobserwowano u myszy u myszy TnI-203/MHC-403 i odpowiadał początkowi choroby, co sugeruje możliwą odpowiedź kardioprotekcyjną. WNIOSKI: Myszy z podwójnym mutantem TnI-203/MHC-403 rozwijają ciężki fenotyp serca fenotyp serca charakteryzujący się niewydolnością serca i wczesną śmiercią. Obecność 2 mutacji powodujących chorobę może predysponować osobniki do większego ryzyka rozwoju ciężkiej niewydolności serca niż ludzka FHC spowodowana mutacją pojedynczego genu. --- TŁO: Aby lepiej zrozumieć patogenezę rodzinnej kardiomiopatii przerostowej kardiomiopatii, określiliśmy, w jaki sposób kardiomiopatia wywołana mutacją Arg403-->Gln mutacja missense w łańcuchu ciężkim alfa-miozyny (403) jest dotknięta przez przewlekle zwiększając napęd współczulny poprzez kojarzenie myszy z tymi, które nadekspresją G (s) alfa (G (s) alfa x403). METODY I WYNIKI: Tętno u 3-miesięcznych przytomnych myszy było podwyższone podobnie (P<0.05) u myszy z nadekspresją G(s)alfa (myszy G(s)alfa; 746 +/- 14 bpm) i myszy G(s)alpha x403 (718 +/- 19 bpm) w porównaniu z myszami dzikiego typu (WT; 623 +/- 19 bpm). myszy (WT; 623 +/- 18 bpm) i myszy 403 (594 +/- 16 bpm). Frakcja wyrzutowa lewej komory (LVEF), określona za pomocą echokardiografii, była zwiększona u myszy G(s)alpha x403 (88+/- 1%, P<0,001) w porównaniu z myszami WT (69+/- 1%), 403 (75+/- 1%) i G(s)alpha (69 +/- 2%) myszy. Izolowane kardiomiocyty od myszy G(s)alpha x403 wykazywały również wyższy (P<0,001) wyjściowy procent skurczu (11,9 +/- 0,5%) niż WT (7,0 +/- 0,5%), 403 (5,5 +/- 0,5%) i kardiomiocyty G (s) alfa (7,8 +/- 0,3%). Relaksacja miocytów była upośledzona u myszy 403 w porównaniu z WT, ale zwiększona u myszy G(s)alpha i znormalizowana u myszy G(s)alpha x403. Zaobserwowano to również in vivo. In vivo izoproterenol (0,1 mikrograma . kg(-1) . min(-1)) zwiększał LVEF do maksymalnego poziomu u myszy G(s)alpha x403. maksymalnych poziomów w G(s)alpha x403 i G(s)alpha, podczas gdy w 403 odpowiedź była osłabiona w porównaniu z WT. W wieku 10 miesięcy G(s)alpha x403 miał znacznie obniżoną LVEF (57 +/- 4%). Badanie histopatologiczne wykazało, że przerost i zwłóknienie miocytów były już obecne u młodych osobników G(s)alpha x403, a u starszych zwierząt występowała ciężka kardiomiopatia. Do 15 miesiąca życia przeżywalność myszy G(s)alpha x403 wynosiła 0% w porównaniu do 100% dla WT, 71% dla G(s)alpha i 100% dla myszy 403 (P<0,05). WNIOSKI: Wyniki te pokazują, że kardiomiopatia rozwinięta przez myszy G(s)alfa x403 jest raczej synergistyczna niż addytywna, najprawdopodobniej ze względu na podwyższoną w połączeniu ze zwiększoną reaktywnością na stymulację współczulną. stymulację współczulną. --- Chociaż rodzinna kardiomiopatia przerostowa (FHC) jest scharakteryzowana jako choroba serca serca przy braku jawnych czynników stresogennych, penetracja choroby i patologiczny w dużej mierze zależą od czynników modyfikujących. W związku z tym przeciążenie ciśnieniowe przez poprzeczne zwężenie aorty (TAC) u 2-miesięcznych samców myszy z i bez mutacji FHC (R403Q) w łańcuchu ciężkim α-miozyny. Znacząco większa liczba myszy FHC (n = 8) niż myszy typu dzikiego (WT) (n = 5) zmarła podczas 9-tygodniowego okresu badania. 9-tygodniowego okresu badania. TAC indukował znaczący wzrost masy serca mierzony w 2 lub 9 tygodniu po TAC u myszy WT i FHC, aczkolwiek w różnym stopniu. różnym stopniu. Jednak czasowa i morfologiczna trajektoria przebudowy komór przebudowy komór była zależna od transgenu FHC. Zarówno serca WT, jak i FHC zareagowały na TAC wczesnym (2 tygodnie po TAC) i znaczącym zwiększeniem względnej grubości ściany (RWT) wskazującej na koncentryczny przerost. Do 9 po TAC, RWT zmniejszyła się w sercach WT (przerost ekscentryczny), ale pozostała podwyższony w sercach FHC. Serca WT po TAC wykazywały zwiększoną mierzoną zależnością ciśnienie końcowo-skurczowe-objętość, obciążenie wstępne i relaksację mięśnia sercowego wskazującą na kompensacyjny przerost mięśnia sercowego. przerost kompensacyjny. Podobnie, TAC indukował zróżnicowaną przebudowę histologiczną i komórkową. komórkową; TAC zmniejszał ekspresję retikulum sarkoplazmatycznego (SERCA2a; 2 i 9 tygodni) i fosfolambanu (PLN; 2 tygodnie), ale zwiększał fosforylację PLN (2 tygodnie). zwiększona fosforylacja PLN (2 tygodnie) i łańcuch ciężki β-miozyny (β-MyHC; 9 tygodni) w sercach WT. tygodnie) w sercach WT. Serca FHC-TAC wykazywały zwiększone β-MyHC (2 i 9 tygodni) oraz późny (9 tygodni) spadek ekspresji PLN wraz ze znacznym wzrostem fosforylacji PLN. wzrostem fosforylacji PLN. Wnioskujemy, że serca FHC reagują na przeciążenie ciśnieniowe indukowane przeciążeniem ciśnieniowym ze zwiększoną przedwczesną śmiercią, ciężkim koncentrycznym przerostem i zróżnicowaną zdolnością do przechodzenia morfologicznej, funkcjonalnej lub przebudowy komórkowej w porównaniu do serc WT.
Które mutacje genu łańcucha ciężkiego alfa-miozyny są związane z kardiomiopatią przerostową?
Następujące mutacje genu łańcucha ciężkiego alfa-miozyny są związane z kardiomiopatią przerostową: R403Q; Q1065H i Arg-249-->Gln