cardiomiopatie lezione

Corso di Biochimica clinica
Valutazione di laboratorio delle
Cardiopatie congenite
Prof. Giuseppe Castaldo (anno accademico 2015-16)
Classificazione delle Cardiomiopatie
(CMP) Società Europea di Cardiologia
(2008)
CMP ipertrofica
CMP dilalativa
CMP restrittiva
CMP aritmogena del ventricolo destro
CMP non classificate
Familiari/genetiche
Non familiari/non genetiche
Non c’è distinzione tra forme primarie e secondarie
Modalità di trasmissione
TRASMISSIONE AUTOSOMICA DOMINANTE
TRASMISSIONE AUTOSOMICA DOMINANTE
PENETRANZA VARIABILE
Storia naturale delle cardiomiopatie ereditarie:
-Senza sintomi e segni (normale esame cardiologico,
normale ECG/ECO)
-Senza sintomi
ECG/ECO
ma
con
alterazioni
variabili
-Con sintomi, espressione tipica della malattia
Il rischio di morte improvvisa (SCD) vi è sempre
all’
VARIABILE ESPRESSIVITA’
Severità variabile nell’espressione fenotipica, con
notevoli differenze in relazione a:
 età di insorgenza
 gravità dei sintomi
 severità delle alterazioni ECG/ECO
 rischio di complicanze
 risposta ai trattamenti medici
VARIABILITA’ CLINICA
ETEROGENEITA’ GENETICA
•geni multipli
•multiple mutazioni nello stesso gene o in più geni
•differenti meccanismi patogenetici
FATTORI AMBIENTALI
UTILITA’ DELLA DIAGNOSI MOLECOLARE
• Conferma diagnostica, diagnosi definitiva
• Diagnosi differenziale
• Identificazione dei portatori nella famiglia
• Possibilità di diagnosi prenatale nella famiglia
• Contributo alla definizione del rapporto genotipofenotipo
• Prevalenza: 1:500
• Sporadica (40%)
• Familiare (60%)
• Autosomica dominante
• Penetranza incompleta
• Spesso asintomatica
• L’ispessimento del setto o di altre strutture può causare
diverse anomalie:
- Ridotto riempimento diastolico
- Ridotto afflusso di sangue al tessuto cardiaco
(ischemia)
- Anomalie del ritmo
• In genere benigna
Cause di ipertrofia cardiaca
Dopo aver escluso:
Ipertensione
Cuore d’atleta
Obesità
Feocromocitoma
Errori congeniti del
metabolismo
Sindromi malformative
Disordini neuromuscolari
Terapie steroidee
Diabete gestazionale
HCM Familiare
Spettro delle manifestazioni cliniche nei
pazienti HCM
Cardiomiopatia ipertrofica (HCM)
Caratteristiche genetiche
GENI HCM
o Geni
codificanti
proteine
sarcomeriche (60%):
 MYH7,
MYBPC3,
TNNT2,
TNNI3, TPM1, MYL2, MYL3,
ACTC1
o Geni codificanti proteine del
disco Z (<5%):
 T-CAP,
MYOZ2,
ACTN2,
CSRP3, LBD3, VCL, ANKRD1,
TTN
GENI CHE CODIFICANO PER PROTEINE SARCOMERICHE
(40-60%):
MYH7, MYBPC3, TNNT2, TNNI3, TPM1, MYL2, MYL3, ACTC
GENI CODIFICANTI PROTEINE DEL DISCO Z (<5%):
TTN, T-CAP, MYOZ2, ACTN2, CSRP3, LBD3, VCL
GENI CODIFICANTI PROTEINE LEGANTI CALCIO (rari):
PLN, JPH2
GENE CODIFICANTE OBSCURINA (raro):
OBSN
MUTAZIONI IN GENI ASSOCIATI A DISTURBI METABOLICI
E DISORDINI NEUROMUSCOLARI ( Fenocopie, 3%):
PRKAG2, LAMP2, GLA, FTX, RAF1, PTPN11
PAZIENTI HCM MUTATI
vs
PAZIENTI HCM NON MUTATI
 Maggiore prevalenza di storia familiare di
HCM e SCD
 Ipertrofia più severa
 Maggiore disfunzione microvascolare
 Maggiore fibrosi miocardica
HCM e SUDDEN CARDIAC DEATH
(SCD)
SCD nella populazione generale
1/1,000/anno (≥ 35 anni di età)
FATTORI DI RISCHIO PER MORTE IMPROVVISA
Anche la presenza di mutazioni maligne della miosina o mutazioni della Troponina T o doppie o
triple mutazioni sono fattore di rischio per la morte
improvvisa
GUIDELINES
GENETIC EVALUATION OF CARDIOMYOPATHY
EUROPEAN SOCIETY OF CARDIOLOGY WORKING GROUP
ON MYOCARDIAL AND PERICARDIAL DISEASES
Charron et al. Eur Heart J 2010
Elliott et al. Eur Heart J 2014
Diagnosi molecolare
Estrazione di DNA da sangue periferico
Amplificazione della regione codificante e del 5’ e 3’ UTR mediante PCR
(Polymerase Chain Reaction)
GENE
N° AMPLICONI
MYH7
42
MYBPC3
34
TNNI3
9
TPM1
10
TNNT2
17
ACTC
8
MYL2
7
MYL3
7
Screening degli 134 amplificati per la ricerca di sostuituzioni nucleotidiche
mediante sequenziamento
CASO CLINICO 2
M.G. : giunta all’attenzione dei cardiologi all’età di 2
anni
SINTOMI: Dispnea e palpitazioni
SEGNI: Soffio di lieve entità in corrispondenza del
focolaio di auscultazione della mitrale
Elettrocardiogramma :
Ecocardiogramma
bi-dimensionale:
Anomalie aspecifiche
della ripolarizzazione
rare extrasistoli ventricolari
S.I.V. 17 mm
(v.n. 10 mm)
Z-score: 6,4
(v.n. <2)
DIAGNOSI: CARDIOMIOPATIA IPERTROFICA
HCM: epidemiologia molecolare
Gene
Protein
Mutation Frequency
MYH7
-myosin heavy chain
30%-40%
MYBPC3
Myosin-binding protein C
30%-40%
TNNT2
Cardiac troponin T
10%-20%
TPM1
-tropomyosin
2%-5%
TNNI3
Cardiac troponin I
2%-5%
MYL2
Myosin regulatory light chain
1-3%
MYL3
Myosin essential light chain
1-3%
ACTC1
Cardiac actin
1-3%
TTN
Titin
Rare
MYH6
-myosin heavy chain
Rare
TCAP
Titin-cap or telethonin
Rare
TNNC1
Troponin C
Rare
Modificata da Hershberger et al. J Card Failure 2009
HCM16 PEDIGREE
I
I.1
II
I.3
I.2
II.1
III
I.4
II.2
A A G G N A G
III.1 M.G.
c.3627+2A / WT
MYBPC3 cDNA
WT:Wild Type
MYBPC3
Esone 32: c.3627+2 T>A
Splice-site mutation
MYBPC3 c.3627+2 T>A
Splice-site mutation
*
*
p.K1163fs32X
*
*:c.3627+2T>A
p.K1163fs64X
Frisso et al. Clin Genet 2009
HCM16 PEDIGREE
I
II
III
MYBPC3 cDNA
WT:Wild Type
na: not analysed
I.1
na
I.3
na
I.2
na
II.1
WT/c.3627+2A
I.4
na
II.2
WT/WT
III.1 M.G.
c.3627+2A / WT
HCM16 PEDIGREE
I
II
III
MYBPC3 cDNA
WT:Wild Type
na: not analysed
I.1
WT/WT
I.2
WT/c.3627+2A
I.3
na
II.1
WT/c.3627+2A
I.4
na
II.2
WT/WT
III.1 M.G.
c.3627+2A / WT
ANAMNESI PERSONALE E
FAMILIARE
• Severa ipertrofia ventricolare alla nascita
• Il padre (38 y.o.) è asintomatico, la nonna paterna (62
y.o.) mostra una lieve ipertrofia (MTW: 13 mm) che,
associata all’ipertensione, era stata considerata
secondaria
ETEROGENEITA’
INTRAFAMILIARE DEL FENOTIPO
• IL TEST GENETICO E’ APPROPRIATO PER ESEGUIRE
DIAGNOSI NEI FAMILIARI ASINTOMATICI, QUANDO E’
STATA
PRECEDENTEMENTE
IDENTIFICATA
LA
MUTAZIONE NEL PROBANDO
Sindromi aritmogeniche
ereditarie
• Gruppo di patologie cardiache, caratterizzate da alterata
funzionalità del miocardiocita, che predispone alla comparsa di
aritmie cardiache maligne, in assenza di alterazioni morfologiche
evidenti
• Possono precipitare in arresto cardiaco e morte improvvisa,
generalmente in individui giovani, bambini o adolescenti,
apparentemente in buona salute
• Sebbene siano malattie con una mortalità molto alta tra i pazienti
non trattati, quando correttamente diagnosticate possono
beneficiare di terapie molto efficienti (beta-bloccanti e l'impianto di
defibrillatori)
• Malattie a penetranza incompleta ed espressività variabile
Sindromi aritmogeniche
ereditarie
• Costituiscono uno spettro di patologie note
come “canalopatie”
• Eterogeneità fenotipica e all’ECG
Sindromi aritmogeniche ereditarie:
fenotipi
• Sindrome del QT lungo (LQTS1-12)
• Sindrome di Brugada (BrS1-4)
• Tachicardia ventricolare polimorfica
catecolaminergica (CPVT1-2)
• Sindrome del QT corto (SQTS1-3)
Sindromi aritmogeniche ereditarie:
basi genetiche
SINDROME
GENE
PROTEINA
LQT1 e SQT1
KCNQ1
IKs catena 
LQT2 e SQT2
KCNH2
IKr catena 
LQT3 e BrS1
SCN5A
INa catena 
LQT4
ANK2
anchirina
LQT5
KCNE1
IKs catena 
LQT6
KCNE2
IKr catena 
LQT7 e SQT3
KCNJ2
IK1
LQT8 e BrS4
CACNA1C
ICa canale L
LQT9
CAV3
caveolina
LQT10
SCN4B
INa catena 
LQT11
AKAP9
Yotiao
LQT12
SNTA1
syntrophin  1
CPVT1
hRyR2
recettore della rianodina
CPVT1
CASQ2
calsequestrina
Sindromi aritmogeniche ereditarie:
basi genetiche
• Canali del potassio
• Canale del sodio
• Canale del calcio
Il potenziale d’azione cardiaco
Entrata di calcio
Uscita di
potassio
Entrata di
sodio
Lo scambio di ioni attraverso la membrana del
miocardiocita determina il potenziale d’azione. La
presenza di un difetto dei canali ionici cardiaci altera
tali scambi mediante un aumento o una riduzione
delle correnti ioniche (gain or loss of function)
GENESI DEL POTENZIALE D’AZIONE CARDIACO
Potenziale d’azione:
Fase 0, depolarizzazione rapida
(ingresso di Na+)
Fase 1, ripolarizzazione precoce
(corrente transitoria, uscita di K+)
Fase 2, plateau
(ingresso di Ca2+ eguaglia la
fuoriuscita di K+ )
Fase 3, ripolarizzazione tardiva
(K+ dipendente)
Caratterizzato da lunga durata,
con allungamento del periodo
refrattario assoluto
Fase 4, Potenziale di riposo
stabile (- 80 mV)
Sindrome del QT lungo
(LQTS)
• Sindrome aritmogena, ereditaria o acquisita, caratterizzata
dall’allungamento del QTc e da anomalie della ripolarizzazione
• Prevalenza: 1/5.000
• Causa di 3.000/4.000 morti improvvise tra bambini ed adulti ogni
anno negli Stati Uniti
• Mutazioni di tipo “gain of function” nel gene del canale del sodio
(SCN5A), o di tipo “loss of function” nei geni dei canali cardiaci del
potassio
LQTS
Gain of function
del canale del sodio
Loss of function
dei canali del potassio
LA SINDROME DEL QT LUNGO
L’allungamento della fase di depolarizzazione o il ritardo di
ripolarizzazione si traduce in termini elettrocardiografici come
un prolungamento del tratto Q-T
Intervallo Q-T:
Durata del ciclo
depolarizzazioneripolarizzazione
dei cardiomiociti ventricolari
Nella norma è < 440 msec
nell’uomo, 460 nella donna
Sintomi principali:
• attacchi sincopali
• aritmie
• morte improvvisa
LQTS: basi genetiche
SINDROME
GENE
PROTEINA
LQT1
KCNQ1
IKs catena 
LQT2
KCNH2
IKr catena 
LQT3
SCN5A
INa catena 
LQT4
ANK2
anchirina
LQT5
KCNE1
IKs catena 
70% dei
LQT6
KCNE2
IKr catena 
pz LQTS
LQT7
KCNJ2
IK1
LQT8
CACNA1C
ICa canale L
LQT9
CAV3
caveolina
LQT10
SCN4B INa
catena 
LQT11
AKAP9
Yotiao
LQT12
SNTA1
syntrophin  1
Pochi casi
descritti
LQTS: basi genetiche
SINDROME
GENE
PROTEINA
LQT1
KCNQ1
IKs catena 
LQT2
KCNH2
IKr catena 
LQT3
SCN5A
INa catena 
LQT4
ANK2
anchirina
LQT5
KCNE1
IKs catena 
LQT6
KCNE2
IKr catena 
LQT7
KCNJ2
IK1
LQT8
CACNA1C
ICa canale L
LQT9
CAV3
caveolina
LQT10
SCN4B INa
catena 
LQT11
AKAP9
Yotiao
LQT12
SNTA1
syntrophin  1
Forme
sindromiche
CASO CLINICO N°1
P.M. F, 8 anni
SINTOMI: episodio sincopale, a riposo, che richiede il ricorso al pronto soccorso
Si esegue un controllo biochimico in urgenza ed un ECG
CASO CLINICO N°1
ECG :
Blocco di branca sinistro
QT = 530 msec (460)
ANAMNESI REMOTA: alcuni episodi di lipotimia di ndd
ANAMNESI PROSSIMA: negativa. La madre nega assunzione di farmaci
ANAMNESI FAMILIARE: Descritti in famiglia casi di morte improvvisa per
cause non note
DIAGNOSI CLINICA: Sospetta Sindrome del QT lungo
TERAPIA: Propanololo
Confronto ECG
V1
V2
Intervallo Q-T:
Durata del ciclo
depolarizzazione-
ripolarizzazione
V3
dei cardiomiociti ventricolari
Nella norma è < 460 msec
V1
V1
V2
V2
Intervallo QT
allungato
V3
V3
QT corretto: formula di Bazett
QTc=490 msec
PEDIGREE QT 4
I
I:1
I:2
II
II:1
II:2
III:2
III:3
II:3
II:4
III
III:1
IV
IV:1
IV:2
III:4
III:5
III:6
PEDIGREE QT 4,
dopo ECG a tutti i membri della famiglia
I
I:1
I:2
II
II:1
II:2
III:2
III:3
II:3
II:4
III
III:1
III:4
III:5
IV
IV:1
IV:2
SI RICHIEDE IL TEST GENETICO PER
LA CONFERMA DIAGNOSTICA
III:6
La Sindrome del QT lungo ereditaria
LQT
GENE
CROMOSOMA
LQT1
KCNQ1
11
LQT2
KCNH2
7
LQT3
SCN5A
3
LQT4
ANK2
4
LQT5
KCNE1
21
LQT6
KCNE2
21
LQT7
KCNJ2
2
LQT8
CACNA1C
12
LQT9
CAV3
3
LQT10
SCN4B
11
LQT11
AKAP9
7
LQT12
SNTA1
20
70-75%
DEI PAZIENTI
PROCEDURA DI SCREENING
• Estrazione di DNA e RNA da leucociti di
sangue periferico dei pazienti
PROCEDURA DI SCREENING
• Estrazione di DNA da sangue periferico dei pazienti
• Amplificazione di ogni esone mediante PCR (86 ampliconi)
SM 4/12 4/13 4/16 B
4/12 4/13 4/16 B
4/12 4/13 4/16 B
4/12 4/13 4/16 B 4/12 4/13 4/16 B
Sequenziamento bidirezionale:
SCN5A, esone 28C
WT
ACC GAG CCC
T
E
P
Mut
ACC AAG CCC
T
K
P
N
c.5350G>A
p.Glu1784Lys
Proteina
SCN5A
protein
DI
DII
DIII
DIV
Extracellular
S1
S6
Intracellular
COO-
p.E1784K
CONSEGNA DEL REFERTO
Consulenza multidisciplinare
Scopo:
Chiarire le relazioni genotipo-fenotipo
Allargare lo screening per individuare eventuali soggetti a
rischio.
La mutazione segrega con la malattia
I
I:1
SCN5A
I:2
II
II:1
II:3
II:2
II:4
WT c.5350G>A
III
III:1
III:2
III:3
WT c.5350G>A
IV
IV:1
IV:2
WT c.5350G>A
III:4
III:5
WT c.5350G>A
III:6
Il test genetico ha individuato un portatore silente
I
I:1
SCN5A
I:2
II
II:1
II:3
II:2
II:4
WT c.5350G>A
III
III:1
III:2
WT c.5350G>A
IV
IV:1
III:3
WT c.5350G>A
IV:2
WT c.5350G>A
III:4
III:5
WT c.5350G>A
III:6
Il test genetico permette la diagnosi precoce alla nascita
I
I:1
SCN5A
I:2
II
II:1
II:3
II:2
II:4
WT c.5350G>A
III
III:1
III:2
WT c.5350G>A
IV
IV:1
WT c.5350G>A
III:3
WT c.5350G>A
IV:2
WT c.5350G>A
III:4
III:5
WT c.5350G>A
III:6
HIGH THROUGHPUT SEQUENCING
Sequenza di 202 genes, comprendenti geni:
 HCM related
 Ionic channels
 Inflammation and cardiac fibrosis
 Transcriptional Factors
 Histone (de)acetylases
 Growth factors
 MAP Kinases
 ROS production
Obiettivo:
Identificatione di nuovi geni HCM related
Identificatione di geni modificatori
GENI LQTS
Tester et al. Annu. Rev. Med. 2009
• La diagnosi genetica può rivelare caratteristiche
precedentemente undetected
• High
throughput
sequencing
permette
simultaneamente la rapida e accurata analisi di
centinaia di differenti geni ad un costo
comparabile a quello corrente per l’analisi di
qualche dozzina di geni
Tuttavia ….