Caracterización clínica y electrofisiológica de una mutación de ganancia de función de SCN5A asociada con arritmia tipo TVPC
Investigadores suecos estudiaron a miembros de 5 familias que presentaban arritmias ventriculares símil a la taquicardia ventricular polimorfa catecolaminérgica en los cuáles analizaron una mutación en el gen SCN5A, responsable de la arritmia, y publicaron sus resultados y conclusiones en la edición del 8 de abril de 2025 de The Journal of Molecular and Cellular Cardiology*.
En la NOTICIA DEL DÍA, hoy se comentará esta publicación.
Los autores comenzaron señalando que las enfermedades caracterizadas por arritmias cardíacas hereditarias a menudo son la causa subyacente de muerte súbita cardíaca (MSC) entre individuos jóvenes.
Estas enfermedades raras incluyen canalopatías como el síndrome de QT largo (SQTL) y la taquicardia ventricular polimórfica catecolaminérgica (TVPC), causadas por mutaciones en genes que codifican canales iónicos o proteínas involucradas en su regulación.
Estos defectos genéticos conducen a alteraciones en las corrientes iónicas que determinan la actividad eléctrica del corazón, y los individuos con estos trastornos a menudo presentan síncope o un episodio arrítmico potencialmente mortal.
Las enfermedades de arritmia cardíaca hereditarias generalmente se pueden controlar de manera efectiva mediante intervenciones farmacéuticas y de estilo de vida, por lo tanto, el diagnóstico exitoso puede salvar vidas.
El cribado genético es esencial para aclarar el diagnóstico de los individuos afectados y para permitir la realización de pruebas presintomáticas a los familiares.
El gen SCN5A codifica la subunidad formadora de poros del canal cardíaco Na + selectivo y dependiente de voltaje, NaV 1.5 .
El canal NaV 1.5 es un componente crítico del acoplamiento excitación-contracción, que contribuye al inicio del potencial de acción cardíaco (PA) y su propagación por todo el corazón.
Tanto la pérdida como la ganancia de la función NaV 1.5 causadas por mutaciones de SCN5A se han asociado con arritmias cardíacas; específicamente, la pérdida de la función es la principal causa del síndrome de Brugada; mientras que la inactivación deteriorada de NaV 1.5 es un medio de ganancia de función, causando LQTS tipo 3 (LQT3).
Otros trastornos de arritmia asociados con mutaciones de SCN5A incluyen defecto progresivo de la conducción cardíaca, fibrilación auricular, síndrome del seno enfermo y EVs multifocales relacionadas con Purkinje (MEPPC por sus siglas en inglés de multifocal ectopic premature Purkinje-related contractions).
Además, se ha informado que una mutación con ganancia de función en SCN5A se asocia con un fenotipo similar a la TVPC.
Sin embargo, se discute si SCN5A es causa de TVPC.
En este trabajo, como fue dicho, describieron cinco familias con características clínicas coincidentes de TVPC y SQTL.
El cribado genético reveló que los miembros afectados de todas las familias eran heterocigotos para una mutación sin sentido en el gen SCN5A , denominada I1333V.
Estudiaron la manifestación clínica de la variante en pacientes positivos para I1333V y realizaron estudios electrofisiológicos en canales NaV 1.5 humanos recombinantes para evaluar cómo la mutación I1333V afectaba la función del canal.
Finalmente, estudiaron las consecuencias de los canales NaV 1.5 mutantes en el modelo matemático ToR-ORd de la excitabilidad de los miocitos ventriculares humanos.
Resumiendo lo expresado en forma sintética, el presente estudio tuvo como objetivo caracterizar la variante I1333V del gen SCN5A , presente en cinco familias con antecedentes de presunta taquicardia ventricular polimórfica catecolaminérgica (TVPC).
Expresaron que el gen SCN5A codifica la subunidad formadora de poros del canal de sodio dependiente de voltaje cardíaco Na V 1.5.
La ganancia de la función del gen SCN5A causa el síndrome de QT largo tipo 3 (LQT3), pero su implicancia en la TVPC es controvertida.
Se identificaron diecinueve pacientes con la variante I1333V en aquellas cinco familias, que comúnmente presentaban arritmia inducida por el ejercicio, incluyendo extrasístoles ventriculares polimórficas, bigeminismo ventricular, pareados y taquicardias ventriculares.
El intervalo QT prolongado fue un hallazgo menos consistente y no se observaron cambios estructurales en el miocardio.
Los complejos humanos Na V 1.5/β1 se expresaron en ovocitos de Xenopus laevis (rana de uñas africana), utilizando combinaciones de ARN para emular las condiciones homocigóticas de tipo salvaje, heterocigóticas y homocigóticas de mutantes I1333V.
Las células se estudiaron utilizando la fijación de voltaje de brecha de vaselina de ovocitos cortados para evaluar los efectos de I1333V en la función de Na V 1.5.
Los canales de Na V 1.5 (I1333V) requirieron menos despolarización para activarse, clasificando esta variante como ganancia de función.
La inactivación rápida no se vio afectada y la fijación del potencial de acción (PA) no mostró diferencias significativas en la corriente tardía de Na + .
Un modelo computacional de la excitabilidad del miocito ventricular humano no predijo ningún efecto de I1333V en la duración del PA; en cambio, mostró una afluencia de Na + más fuerte durante la fase ascendente del PA, concurrente con una importación elevada de Ca 2+ a través del intercambiador de sodio-calcio.
Finalmente, los canales Na V 1.5(I1333V) mostraron una respuesta reducida al AMPc (emulando la estimulación adrenérgica), lo que probablemente también contribuyó a la arritmogénesis.
Discutiendo sus propios hallazgos, los investigadores suecos plantearon que el estudio estableció la variante I1333V en SCN5A como una mutación patogénica para la arritmia cardíaca, basándose en la caracterización fenotípica de portadores de la mutación en cinco familias diferentes y en estudios experimentales que demostraron un efecto de ganancia de función en Na V 1.5.
Sin embargo, las manifestaciones clínicas y electrofisiológicas de I1333V difirieron de las observadas habitualmente con mutaciones de ganancia de función en SCN5A .
Hubo una heterogeneidad fenotípica entre los pacientes positivos para I1333V, también dentro de las familias, y LQT3 no pareció ser el diagnóstico más pertinente para esta variante dado que el QTc prolongado no fue común.
En cambio, las características clínicas más consistentes fueron las arritmias inducidas por el ejercicio, incluyendo bigeminismo ventricular y TV polimórfica, que inicialmente llevaron a la sospecha clínica de TVPC.
Ningún individuo mostró la TV bidireccional inducida por el ejercicio que supuestamente es patognomónica para la TVPC.
Sin embargo, en el gran estudio sobre variantes de RYR2 por Giudicessi et al , este hallazgo fue raro incluso en pacientes con TVPC con una variante clara de RYR2 y antecedentes de eventos cardíacos.
Por lo tanto, el fenotipo clínico de la TVPC no siempre está claro y, en la práctica clínica, llegar a un diagnóstico requiere verificación genética.
El origen celular de la TVPC es el manejo deficiente de Ca 2+, y como tal, un diagnóstico de TVPC se confirma mediante la detección de mutaciones en genes de manejo de Ca 2+ como RYR2 , CALM1–3 , CASQ2 , TRDN y TECRL .
Na V 1.5, codificado por SCN5A , es crítico para la función cardíaca, permitiendo la entrada de Na + que inicia el potencial de acción cardíaca, pero no afecta directamente la dinámica del Ca 2+ .
Por lo tanto, se discutió que SCN5A fuera una causa de la TVPC y no se examina de forma rutinaria en los paneles de genes de la TVPC.
En dos de las familias descritas aquí, esto condujo a un retraso sustancial de varios años en llegar a un diagnóstico genético y, en consecuencia, también a un retraso en las pruebas en cascada.
La ubicación sensible de I1333V en la estructura del canal, su alto grado de conservación y la presencia de variantes equivalentes asociadas a la enfermedad en genes relacionados con el canal de sodio fueron todos sugestivos de un efecto perjudicial en la función de Na V 1.5.
Los estudios suecos funcionales en ovocitos de Xenopus laevis confirmaron esta noción, mostrando que I1333V induce ganancia de función al mejorar la apertura dependiente del voltaje de Na V 1.5.
Sin embargo, I1333V dejó intacta la inactivación rápida de Na V 1.5, lo que diferencia esta variante del patrón típico de las variantes de ganancia de función asociadas a LQT3 de SCN5A , es decir , dependencia de voltaje alterada o completitud de la inactivación rápida.
La variante I1333V se ha informado previamente a ClinVar y también en cohortes de LQTS publicadas.
Sin embargo, no hay información detallada sobre los fenotipos clínicos de estos individuos.
Hay al menos un informe previo de una variante de SCN5A asociada con características clínicas y electrofisiológicas similares a las descritas aquí: se informó que una mutación sin sentido en SCN5A (I141V) se asociaba con arritmias ventriculares polimórficas inducidas por el ejercicio en una gran familia finlandesa.
Identificaron a 20 miembros de la familia que portaban la mutación I141V, de los cuales 13 se consideraron afectados cuando se definieron por tener abundantes complejos polimórficos inducidos por el ejercicio.
Relativamente pocos de los portadores de I141V en su estudio presentaron síntomas clínicos, y 3 experimentaron episodios sincopales y un caso de muerte súbita cardíaca.
En este estudio, identificaron 19 portadores de I1333V, 3 de los cuales sufrieron un paro cardíaco y 4 episodios de síncope.
Curiosamente, el I141V también desplaza la activación de NaV 1.5 hacia potenciales más hiperpolarizados, aunque en aproximadamente un 50 % en comparación con el I1333V.
Además de LQT3, la ganancia de función de Na V 1.5 también se ha asociado con extrasístoles multifocales relacionadas con Purkinje (MEPPC), que es una entidad clínica rara caracterizada por múltiples EVs durante el ejercicio, como se observó en el estudio que se está comentando, pero también arritmia auricular, EVs frecuentes en el ECG en reposo, cámaras cardíacas dilatadas y función ventricular deteriorada.
Ninguna de estas últimas características se vio en el estudio sueco.
Una característica constante de las variantes de MEPPC ( p. ej ., G213D y R814W) fue la conductancia persistente elevada; ya sea a través de corrientes de ventana expandida (ya que tienden a ocurrir en los VSD –voltage sensing domain– dominio de detección de voltaje del canal), o corrientes de poro de puerta (se refiere a corrientes iónicas anómalas a través del poro del canal).
Estas últimas (también conocidas como corrientes omega) fluyen a través de los VSD con mutaciones.
Aunque sustancialmente menores que la corriente de Na + que fluye a través del poro del canal canónico, las corrientes de poro de puerta pueden fluir incluso durante la diástole y pueden desafiar la homeostasis iónica celular.
La dishomeostasis, a través de corrientes de poro de puerta o de ventana elevadas, presenta un desafío metabólico para el cardiomiocito, lo que podría explicar la característica de miocardiopatía del MEPPC.
Por el contrario, el I1333V no se produce en los VSD y no produce una corriente persistente elevada.
En general, la correlación genotipo-fenotipo y las características electrofisiológicas únicas del I1333V sugieren que causa una forma distinta de arritmia cardíaca.
Los autores mencionaron el mecanismo de apertura mejorada de Na V 1.5 por la mutación I1333V
El cambio considerable hacia potenciales negativos observado en la curva de activación de estado estacionario de Na V 1.5(I1333V) indicó que esta mutación hace que el estado abierto del canal sea más estable en relación con el estado cerrado.
Esto es plausible, dada su ubicación en la estructura de la proteína.
La apertura del canal evocada por la despolarización comienza con la activación de los dominios de detección de voltaje.
Estos son módulos proteicos conservados que rodean y controlan el poro central selectivo de iones.
La despolarización de la membrana es detectada por los dominios de detección de voltaje, lo que los obliga a cambiar de conformación.
Este movimiento se transduce mecánicamente al dominio del poro.
El cruce del haz de hélice formado por los flancos citosólicos de las hélices S5 y S6 forma una restricción, o puerta, que determina si los iones pueden ser conducidos a través del poro.
En Na V 1.5, la posición 1333 se encuentra en el lado citosólico de la hélice S5 III y contribuye a la interfaz S5 III -S6 IV.
Las mutaciones asociadas a la arritmia pueden perturbar tanto la estructura de la macromolécula Na V 1.5 como los reordenamientos estructurales que subyacen a su función dependiente del voltaje.
Los autores propusieron que, cuando el canal está abierto, el átomo de C δ de I1333 actúa como un impedimento estérico en la interacción de S5 III con S6 IV ; su ausencia en la sustitución de valina podría así favorecer la transición a la conformación abierta del canal, por lo que la apertura requeriría una menor despolarización de la membrana.
Las variantes a veces pueden tener efectos inesperados en la función del canal, desafiando la hipótesis original.
Aquí, las variantes asociadas con la enfermedad equivalentes en canales selectivos de sodio relacionados tuvieron diferentes efectos en la función del canal, a pesar del alto grado de homología de secuencia de la posición de la variante y sus residuos circundantes.
A diferencia de Na V 1.5(I1333V), la variante I1160V en Na V 1.4 resultó en una recuperación de inactivación deteriorada.
La variante I1327V en Na V 1.6 facilitó la apertura del canal (al igual que la variante Na V 1.5(I1333V)) pero también perjudicó la dependencia del voltaje de la inactivación rápida y confirió mayor sensibilidad a la fenitoína, un bloqueador dependiente del uso.
Sin embargo, no observaron ningún efecto sobre la inactivación rápida ni un cambio en la respuesta a la fenitoína en Na V 1.5(I1333V) en comparación con el tipo silvestre.
Si bien la anotación de parálogos es valiosa para obtener información sobre la patogenicidad general de las nuevas variantes, aún se necesitan estudios mecanísticos para definir los efectos mutacionales y determinar la etiología de la enfermedad.
I1333V puede causar una desregulación del Ca 2+ impulsada por Na +
La observación de que I1333V causa un fenotipo similar a CPVT sugiere una desregulación de Ca 2+ .
De hecho, hay precedentes de un trastorno de Na + que conduce a una desregulación de Ca 2+: podría producirse una concentración interna elevada de Na + ([Na + ] i ) a partir del intercambio Na + /H + en la isquemia, lo que a su vez conduce a una sobrecarga de Ca 2+ a través del NCX (intercambiador de Na + /Ca2 +) de modo inverso tras la reperfusión.
Un modelo computacional del miocito ventricular humano ajustado para ser heterocigoto o mutante homocigoto para Na V 1.5(I1333V) predijo una afluencia elevada de Na + durante el ascenso de AP en comparación con el tipo silvestre y una extrusión de Na + y una importación de Ca 2+ elevadas simultáneamente a través del NCX.
Esto último ofrece un posible medio de desregulación de Ca 2+ en cardiomiocitos que contienen I1333V.
Otro mecanismo potencial, no excluyente, es que una [Na + ] elevada podría provocar una inhibición de NCX dependiente de Na + y una reducción de la extrusión de Ca₂₄ en diástole.
Sin embargo, hasta la fecha no existen modelos ventriculares humanos que contengan una regulación tan detallada.
Se requieren más investigaciones para determinar este caso, como estudios de excitabilidad y manejo de Ca₂₄ en cardiomiocitos derivados de células madre.
I1333V puede causar arritmia debido a una respuesta defectuosa al tono simpático alto
La observación de los autores de que el AMPc no aumentó la amplitud de la corriente en la mutación I1333V tanto como en los canales Na V 1.5 de tipo salvaje sugiere que el I1333V altera la respuesta a la entrada simpática al corazón.
Esto podría explicar por qué la arritmia en pacientes con la mutación I1333V se indujo principalmente durante el ejercicio.
Se cree que el AMPc actúa a través de la fosforilación de Na V 1.5 mediada por PKA , y el bloqueo de PKA es en sí mismo arritmogénico, probablemente debido a la disminución de la reserva de despolarización.
No está completamente claro por qué el AMPc aumenta las corrientes Na V 1.5 de tipo salvaje, pero se ha especulado que es un mecanismo compensatorio durante el estímulo simpático.
El alto consumo de energía en los cardiomiocitos durante el ejercicio podría conducir a un aumento en la relación NADH/NAD + que regula negativamente las corrientes Na V 1.5.
Por lo tanto, el aumento del NaV 1.5 de tipo silvestre causado por niveles elevados de AMPc durante la estimulación simpática podría ser un mecanismo compensatorio para retener suficientes canales de NaV 1.5 activos en la membrana plasmática y así mantener un ritmo cardíaco normal.
La respuesta defectuosa al AMPc en la mutación I1333V podría alterar este mecanismo compensatorio durante el ejercicio.
Una interpretación alternativa de este resultado es que I1333V produce una sobreexpresión de los canales de Na₁V₁₀ , de modo que la estimulación adicional por AMPc no tiene efecto.
A su vez, esto podría explicar los intervalos QT elevados observados en algunos pacientes.
Estudios posteriores en cardiomiocitos derivados de células madre probablemente aclararán este mecanismo.
No obstante, la abolición de la respuesta al AMPc por I1333V es otra consecuencia interesante de esta mutación.
Una limitación de este estudio fue que los participantes se caracterizaron en el contexto de la atención clínica, y los exámenes médicos, las imágenes y los datos inmunohistoquímicos no se obtuvieron de manera uniforme en todos los pacientes, y no se realizaron paneles completos en todos los probandos.
Los estudios electrofisiológicos aquí se centraron más en caracterizar los efectos de la mutación en la función aislada de Na V 1.5, en lugar de la excitabilidad de los cardiomiocitos.
Además, este estudio no investigó exhaustivamente la respuesta del canal mutante a todos los moduladores conocidos de Na V 1.5, como el calcio/calmodulina, los factores de crecimiento de fibroblastos y las modificaciones postraduccionales.
El modelo computacional, si bien planteó una hipótesis plausible para la etiología de la enfermedad, pudo requerir un ajuste adicional (después de estudios experimentales en cardiomiocitos) para proporcionar un mecanismo.
Finalmente, debido a
(i) la presentación clínica inusual, que desafía un diagnóstico directo de LQT3 u otras arritmias asociadas a Na V 1.5 y
(ii) la combinación única, hasta donde se sabe, de efectos mutacionales sobre la función de Na V 1.5, no se pudo ofrecer un mecanismo definitivo de arritmogénesis para esta variante en este estudio.
Como conclusiones, los autores mencionan que I1333V es una variante de SCN5A con ganancia de función asociada con arritmias cardíacas en ausencia de miocardiopatía estructural.
El fenotipo clínico no fue típico del QTL3, sino que se caracterizó principalmente por arritmias inducidas por el ejercicio, incluyendo bigeminismo ventricular y taquicardia ventricular polimórfica.
Las propiedades únicas de I1333V, que potencian específicamente la apertura de Na₁V₁₀ , manteniendo intacta la inactivación, lo que podría afectar la regulación del Ca₂₂ , podrían explicar este fenotipo atípico.
Los hallazgos señalados respaldaron la inclusión de SCN5A en el cribado genético de la sospecha de TVPC.
Palabras clave
- Taquicardia ventricular polimórfica catecolaminérgica
- Síndrome de QT largo
- Genética humana
- Gen SCN5A
- Canal de sodio cardíaco NaV1.5
- Canalopatía
* Dahlberg P, Pozzi S, Bulmer L, Golluscio A, Nilsson M, Nygren A, Larsson HP, Pantazis A, Gummesson A. Clinical and electrophysiological characterization of a SCN5A gain-of-function mutation associated with CPVT-like arrhythmia. J Mol Cell Cardiol. 2025 Apr 8;203:47-58. doi: 10.1016/j.yjmcc.2025.04.001. Epub ahead of print. PMID: 40209984.
