Změny spontánní aktivity derivovaných kardiomyocytů s variantou Y4734C-RYR2 za vybraných arytmogenních podmínek

KRÁL, Martin, Olga ŠVECOVÁ, Štefan ZELENÁK, Jiří PACHERNÍK, Tomáš BÁRTA, Iva SYNKOVÁ, Jana ZÍDKOVÁ, Samuel LIETAVA, Tomáš NOVOTNÝ and Markéta BÉBAROVÁ. Změny spontánní aktivity derivovaných kardiomyocytů s variantou Y4734C-RYR2 za vybraných arytmogenních podmínek (Changes of spontaneous activity of derived cardiomyocytes carrying a variant Y4734-RYR2 in selected proarrhythmic conditions). In 50. pracovní konference Komise experimentální kardiologie. 2023.

Basic information

• Original name: Změny spontánní aktivity derivovaných kardiomyocytů s variantou Y4734C-RYR2 za vybraných arytmogenních podmínek
• Name (in English): Changes of spontaneous activity of derived cardiomyocytes carrying a variant Y4734-RYR2 in selected proarrhythmic conditions
• Authors: KRÁL, Martin (203 Czech Republic, belonging to the institution), Olga ŠVECOVÁ (203 Czech Republic), Štefan ZELENÁK (703 Slovakia, belonging to the institution), Jiří PACHERNÍK (203 Czech Republic), Tomáš BÁRTA (203 Czech Republic, belonging to the institution), Iva SYNKOVÁ (203 Czech Republic), Jana ZÍDKOVÁ (203 Czech Republic), Samuel LIETAVA (703 Slovakia, belonging to the institution), Tomáš NOVOTNÝ (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Markéta BÉBAROVÁ (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution).
• Edition: 50. pracovní konference Komise experimentální kardiologie, 2023.

Other information

• Original language: Czech
• Type of outcome: Conference abstract
• Field of Study: 30201 Cardiac and Cardiovascular systems
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• RIV identification code: RIV/00216224:14110/23:00134662
• Organization unit: Faculty of Medicine
• Keywords (in Czech): hiPSC; kardiomyocyt; dědičné arytmie; RYR2; Y4734C; arytmie; multielectrode array
• Keywords in English: hiPSC; cardiomyocyte; inherited arrhythmia; RYR2; Y4734C; arrhythmia; multielectrode array

Abstract

Úvod: Idiopatická fibrilace komor (iKF) je život ohrožujícím stavem i u mladých dospělých. U části pacientů trpících tímto onemocněním je možné detekovat varianty v genech kódujících strukturu srdečních iontových kanálů. Tak tomu bylo i u našeho probanda s iKF, u něhož byla objevena doposud neznámá varianta Y4734C v genu pro ryanodinový receptor typu 2 (RYR2). Běžně bývají patologické varianty v RYR2 spojovány s katecholaminergní polymorfní komorovou tachykardií (CPVT). Stejně tak je tomu i u sestry probanda se stejnou variantou v RYR2, avšak proband známky CPVT nevykazuje. Jelikož u pacienta vznikla iKF z neznámých příčin, zkoumali jsme spontánní aktivitu pacient-specifických kardiomyocytů derivovaných z lidských indukovaných pluripotentních buněk (hiPSC-CM) za vybraných arytmogenních podmínek. Materiál a metody: Pro měření byly použity hiPSC-CM probanda s iKF (IF), sestry probanda s CPVT (CPVT), synovce probanda coby zdravé příbuzné kontroly (WT) a dále zdravé nepříbuzné kontroly (M67). Jejich spontánní aktivita byla snímána pomocí metody microelectrode array v kontrolním roztoku (Tyrodův roztok 5 mM K+, 37⁰C; zkr. Tyr 5 mM K+), v roztoku se sníženou koncentrací draslíku (Tyrodův roztok 3 mM K+, 37⁰C; zkr. Tyr 3 mM K+), po přidání isoprenalinu (ISO) a za zvýšené teploty (40⁰C). Hodnocena byla délka cyklu (CL) a jeho krátkodobá variabilita (STVCL). Získaná data neměla normální rozložení, proto jsou střední hodnoty udávány jako medián a mezikvartilové rozmezí (IQR) a použity byly neparametrické statistické testy. Výsledky: Hodnoty CL se u jednotlivých testovaných skupin hiPSC-CM statisticky významně nelišily. Statisticky významné zkrácení CL bylo pozorováno u IF mezi Tyr 3 mM K+ a Tyr 3 mM K+ + ISO + 40 ⁰C a u M67 mezi Tyr 5 mM K+ a Tyr 3 mM K+ + ISO. STVCL se statisticky významně lišilo jen mezi M67 a IF v Tyr 3 mM K+ + ISO + 40⁰C. Mezi jinými skupinami nebo uvnitř skupin za různých podmínek nebyl pozorován statisticky významný rozdíl v STVCL. Závěr: Pilotní data prokázala, že změny CL nejsou mezi skupinami a často ani v rámci skupin signifikantní. Významný je zejména nález signifikantně vyšší STVCL u IF po kumulaci tří potenciálně proarytmogenních stimulů relevantních pro klinickou praxi, tj. hypokalémie, β-adrenergní stimulace a horečky.

Abstract (in English)

Introduction: Idiopathic ventricular fibrillation (iKF) is a life-threatening condition even in young adults. Variants in the genes encoding the structure of cardiac ion channels can be detected in some patients with this condition. This was also the case in our proband with iKF, in whom a previously unknown variant Y4734C in the ryanodine receptor type 2 (RYR2) gene was discovered. Commonly, pathological variants in RYR2 are associated with catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT). This is also the case in the sister of a proband with the same variant in RYR2, but the proband does not show signs of CPVT. As the patient developed iKF from unknown causes, we investigated the spontaneous activity of patient-specific cardiomyocyte-derived human induced pluripotent stem cell (hiPSC-CM) under selected arrhythmogenic conditions. Materials and Methods: hiPSC-CMs from a proband with iKF (IF), a proband's sister with CPVT (CPVT), a proband's nephew as a healthy related control (WT), and a healthy unrelated control (M67) were used for the measurements.Their spontaneous activity was detected by the microelectrode array method in control solution (Tyrode's solution 5 mM K+, 37⁰C; abbreviated Tyr 5 mM K+), in solution with reduced potassium concentration (Tyrode's solution 3 mM K+, 37⁰C; abbreviated Tyr 3 mM K+), after addition of isoprenaline (ISO) and at elevated temperature (40⁰C). Cycle length (CL) and its short-term variability (STVCL) were evaluated. The data obtained did not have a normal distribution; therefore, means are reported as median and interquartile range (IQR) and non-parametric statistical tests were used. RESULTS: CL values were not statistically significantly different between the hiPSC-CM groups tested. Statistically significant CL shortening was observed for IF between Tyr 3 mM K+ and Tyr 3 mM K+ + ISO + 40 ⁰C and for M67 between Tyr 5 mM K+ and Tyr 3 mM K+ + ISO. STVCL was statistically significantly different only between M67 and IF at Tyr 3 mM K+ + ISO + 40⁰C. No statistically significant difference in STVCL was observed between other groups or within groups under different conditions. Conclusion: pilot data showed that changes in CL were not significant between groups and often not significant within groups. Of particular significance is the finding of significantly higher STVCL in IF after the accumulation of three potentially pro-arrhythmogenic stimuli relevant to clinical practice, i.e. hypocalcemia, β-adrenergic stimulation and fever.

Links

• MUNI/A/1343/2022, interní kód MU: Name: Zátěže kardiovaskulárního systému od A po Z

Investor: Masaryk University, Loads on the cardiovascular system from A to Z

• NU22-02-00348, research and development project: Name: Funkční hodnocení genetických variant u případů klinicky „skutečné“ idiopatické fibrilace komor: in vitro a in silico modelování s cílem odhalit arytmogenní mechanismus

Investor: Ministry of Health of the CR, Subprogram 1 - standard