Mutační analýza LQT genů u jedinců s polékovým prodloužením QT intervalu

Mutational analysis of LQT genes in individuals with drug induced QT interval prolongation

Background:
In a long list of non-cardiovascular drugs a risk of QT interval prolongation and thus an increased risk of malignant arrhythmias has been described. The precise mechanism remains unclear. Many of these drugs are potent blockers of cardiac ion channels. Thus, prolongation of repolarization could be caused by latent ion channel genes mutations which are revealed under stress conditions.

Group of patients and methods:
Patients were recruited in screening of antipsychotic drugs with proarrhythmic potential, another sporadic cases were reffered from regional hospitals. In 13 individuals pathologic values of corrected QT interval (> 0.44 s in males, > 0.46 s in females) were observed. Eleven patients gave their consent to mutational analysis of KCNQ1, KCNH2, SCN5A, KCNE1, KCNE2 and KCNJ2 genes (associated with congenital long QT syndrome).

Results:
At present complete results of mutational analysis are available in 8 patients. In 5 individuals changes in DNA sequence were found which are considered normal variants according to the literature (nucleotide and aminoacid polymorphisms, intronic variants). In 1 male a KCNQ1 gene mutation A590T was identified (yet not reported in literature).

Conclusion:
Mechanisms of drug-induced QT interval prolongation is complex and it cannot be explained simply by ion channel disorders.

Key words:
gene - ion channel - mutation - proarrhythmia - QT interval

Autoři: T. Novotný ¹; J. Kadlecová ²; I. Papoušek ³; K. Chroust ³; A. Bittnerová ²; A. Floriánová ¹; E. Češková ⁴; M. Weislamplová ¹; V. Pálenský ⁴; M. Šišáková ¹; O. Toman ¹; R. Gaillyová ²; J. Špinar ¹
Působiště autorů: Interní kardiologická klinika Lékařské fakulty MU a FN Brno, pracoviště Bohunice, přednosta prof. MUDr. Jindřich Špinar, CSc., FESC ¹; Oddělení lékařské genetiky FN Brno, pracoviště Fakultní dětská nemocnice J. G. Mendla, přednosta prim. MUDr. Renata Gaillyová ²; Katedra genetiky a molekulární biologie Přírodovědecké fakulty MU Brno, vedoucí prof. RNDr. Jiří Doškař, CSc. ³; Psychiatrická klinika Lékařské fakulty MU a FN Brno, pracoviště Bohunice, přednosta prof. MUDr. Eva Češková, CSc. ⁴
Vyšlo v časopise: Vnitř Lék 2006; 52(2): 116-118
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Úvod:
U celé řady nekardiovaskulárních léků bylo popsáno riziko prodloužení QT intervalu, a tím i zvýšení rizika maligních arytmií. Mechanizmus jevu zůstává nejasný. Řada z těchto léků jsou účinné blokátory iontových kanálů kardiomyocytů. Prodloužení repolarizace by tedy mohlo být způsobeno dosud latentními mutacemi genů pro tyto kanály, které se odkryjí až v zátěžové situaci.

Soubor a metody:
V rámci vlastního screeningu pacientů léčených preparáty s proarytmickým potenciálem a sporadických případů odeslaných na naše pracoviště z okresních nemocnic byly celkem u 13 osob zachyceny patologické hodnoty korigovaného QT intervalu (nad 0,44 s u mužů, nad 0,46 s u žen). Jedenáct pacientů dalo svůj souhlas k mutační analýze genů KCNQ1, KCNH2, SCN5A, KCNE1, KCNE2 a KCNJ2 (genů asociovaných se syndromem dlouhého QT intervalu).

Výsledky:
Kompletní výsledky mutační analýzy jsou k dispozici do dnešního dne u 8 pacientů. U 5 jedinců byly nalezeny odchylky v sekvenci DNA, které jsou v literatuře označovány jako varianty normy (nukleotidové a aminokyselinové polymorfizmy, varianty intronu). U jednoho muže byla v genu KCNQ1 detekována mutace A590T dosud ve světové literatuře nepopsaná.

Závěr:
Mechanizmus polékového prodloužení QT intervalu je komplexní a nelze jej vysvětlit pouhým postižením na úrovni iontových membránových kanálů.

Klíčová slova:
gen - iontový kanál - mutace - proarytmie - QT interval

Úvod

Při podávání celé řady nekardiovaskulárních léků bylo popsáno riziko proarytmie - prodloužení QT intervalu, a tím i zvýšení rizika vzniku maligních arytmií, synkop i náhlé smrti [5,9]. QT interval povrchového elektrokardiogramu (EKG) odráží trvání akčního potenciálu komorových myocytů, především trvání repolarizace. Je to proces tvořený křehkou rovnováhou mezi celou řadou iontových proudů dovnitř a ven z buňky. Z tohoto hlediska je důležité, že společnou vlastností prakticky všech preparátů prodlužujících QT interval je blokáda draslíkového kanálu I_Kr v srdečních myocytech [1]. Zvýšené riziko maligních arytmií mají především ti jedinci, u nichž po nasazení léčiva dojde k prodloužení korigovaného QT intervalu povrchového EKG, zejména při prodloužení nad 0,5 sekundy [2].

Stejné příznaky (tzn. prodloužení QT intervalu, polymorfní komorová tachykardie torsade des pointes - TdP, synkopy, náhlá smrt) charakterizují také onemocnění zvané kongenitální syndrom dlouhého QT intervalu (LQTS). Dnes toto onemocnění chápeme jako společné fenotypové vyjádření nejméně 9 geneticky odlišných nozologických jednotek, jejichž příčinou jsou v převážné většině případů mutace genů kódujících jednotlivé podjednotky iontových membránových kanálů, které hrají důležitou roli v tvorbě a trvání akčního potenciálu kardiomyocytů. V rodinách s výskytem LQTS se nezřídka vyskytují jedinci - nositelé patologických mutací - jejichž QT interval nedosahuje patologických hodnot [8].

Prodloužení repolarizace při tzv. polékovém syndromu dlouhého QT intervalu by tedy mohlo být způsobeno dosud latentními mutacemi genů pro tyto kanály, které se odkryjí až v zátěžové situaci, kterou může být právě podání léku s rizikem proarytmie. Cílem naší studie bylo ověřit tuto hypotézu.

Soubor a metody

V rámci našeho vlastního screeningu pacientů léčených preparáty s proarytmickým potenciálem [7] a sporadických případů odeslaných na naše pracoviště z regionálních nemocnic jsme celkem u 13 osob zachytili patologické hodnoty korigovaného QT intervalu (nad 0,44 s u mužů, nad 0,46 s u žen). QT interval byl odečítán nezávisle na sobě dvěma vyšetřujícími z 12svodového povrchového EKG s posunem 50 mm/s a voltáží 20 mV/mm a korigován dle Bazettovy formule (QTc = QT/RR^0,5).

Jedenáct pacientů dalo svůj souhlas s odběrem periferní krve k izolaci DNA a s následnou mutační analýzou genů KCNQ1, KCNH2, SCN5A, KCNE1, KCNE2 a KCNJ2 (asociovaných s kongenitálním syndromem dlouhého QT intervalu), která byla prováděna metodami v minulosti již podrobně popsanými (PCR, SSCP, DNA sekvenování).

Výsledky

Kompletní výsledky mutační analýzy jsou k dispozici do dnešního dne u 8 pacientů. Výsledky shrnuje tab. 1. U 5 jedinců byly nalezeny odchylky v sekvenci DNA, které jsou v literatuře označovány jako varianty normy (nukleotidové polymorfizmy, varianty intronu, aminokyselinové polymorfizmy). U jednoho muže - pacienta č. 5 - byla v genu KCNQ1 detekována mutace A590T (genotyp A590T/non), dosud ve světové literatuře nepopsaná.

Diskuse

V naší studii jsme provedli mutační analýzu genů pro iontové kanály v malém souboru jedinců, u kterých bylo zachyceno prodloužení QT intervalu při léčbě preparáty s proarytmogenním potenciálem. Pouze v 1 případě mutační analýza odhalila změnu sekvence DNA, kterou je možno označit za mutaci. U dalších 5 jedinců byly nalezeny změny označované jako běžné polymorfizmy. Tyto termíny (mutace, polymorfizmus) samozřejmě odkazují na četnost výskytu, nikoliv na eventuální funkční uplatnění.

Zajímavý je fakt, že ani u 2 pacientů s významným prodloužením QTc a dokonce výskytem TdP nebyla nalezena žádná mutace v analyzovaných genech. Naopak pacient s jen hraniční hodnotou QTc (0,45 s) nositelem mutace je (tab. 1). Tento nález je v současné době nutno brát jako fakt, pro který zatím nemáme uspokojivé vysvětlení.

Dostupná data uvádějí, že mutace genů asociovaných s LQTS jsou nacházeny u 5-10 % osob s polékovými TdP [6,10,11]. Výskyt těchto mutací u jedinců pouze s izolovaným polékovým prodloužením QT intervalu není znám. Dá se však předpokládat, že zde bude ještě nižší. Tomu odpovídají i výsledky naší studie.

I když všechny léky (kardiovaskulární i nekardiovaskulární) dosud asociované s prodloužením QT intervalu jsou účinné blokátory HERG/KCNH2 kanálu [4], nelze fenomén proarytmie vysvětlit pouhým postižením na úrovni iontových membránových kanálů. Mechanizmus polékového prodloužení QT intervalu je komplexní, obecně lze říci, že podkladem interindividuálních rozdílů v reakci na určité léčivo jsou polymorfizmy genů kódujících 1) enzymy metabolizmu léčiv, 2) proteiny účastnící se transportu léků, 3) cílové struktury pro léky [3].

Závěr

Přes pokroky na úrovni molekulární biologie v posledních deseti letech zůstává přesný mechanizmus polékového prodloužení QT intervalu nejasný.

Výzkum je podporován grantem IGA MZ NA 7424-3.

MUDr. Tomáš Novotný

www.fnbrno.cz

e-mail: novotny-t@seznam.cz

Doručeno do redakce: 1. 11. 2005

Přijato po recenzi: 21. 11. 2005

Zdroje

1. Clancy CE, Kurokawa J, Tateyama M et al. K+ channel structure-activity relationships and mechanisms of drug induced QT prolongation. Annu Rev Pharmacol Toxicol 2003; 43: 441-461.

2. European Agency for the evaluation of Medicinal Products. Human Medicines Evaluation Unit. The Committee for Proprietary Medicinal Products (CPMP). Points to consider: The assessment of the potential for QT interval prolongation by noncardiovascular medicinal products. March 1997 (CPMP/986/96).

3. Evans WE, McLeod HL Pharmacogenomics - drug disposition, drug targets and side effects. N Engl J Med 2003; 348: 538-549.

4. Fenichel RR, Malik M, Antzelevitch C et al. Independent Academic Task Force. Drug-induced torsades de pointes and implications for drug development. J Cardiovasc Electrophysiol 2004; 15: 475-495.

5. Haverkamp W, Breithardt G, Camm AJ et al. The potential for QT prolongation and pro-arrhythmia by non-anti-arrhyhtmic drugs: clinical and regulatory implications. Report on a Policy conference of the European Society of Cardiology. Cardiovasc Res 2000; 47: 219-233.

6. Napolitano C, Schwartz PJ, Brown AM et al. Evidence for a cardiac ion channel mutation underlying drug-induced QT prolongation and life-threatening arrhythmias. J Cardiovasc Electrophysiol 2000; 11: 691-696.

7. Novotný T, Florianová A, Češková E et al. Monitorace intervalu QT u pacientů léčených psychofarmaky. Cor Vasa 2005; 47(Suppl): 75.

8. Priori SP, Rivolta I, Napolitano C. Genetics of long QT, Brugada, and other channelopathies. In: Zipes DP, Jalife J (eds). Cardiac electrophysiology: from cell to bedside. 4th ed. Philadelphia: WB Saunders 2000: 462-470.

9. Semrád B. Od selhání antiarytmik k pochopení fenoménu proarytmie. Vnitř Lék 2003; 49: 700-706.

10. Sesti F, Abbot GW, Wei J et al. A common polymorphism associated with antibiotic-induced cardiac arrhythmia. Proc Natl Acad Sci USA 2000; 97: 10613-10618.

11. Yang P, Kanki H, Drolet B et al. Allelic variants in long-QT disease genes in patients with drug-associated torsade des pointes. Circulation 2002; 105: 1943-1948.