13.05.2019

Modelos experimentales del síndrome de Brugada

Investigadores escoceses y españoles encabezados por Ramón Brugada acaban de publicar en abril último en el International Journal of Molecular Sciences una revisión sobre modelos experimentales del síndrome de Brugada*.

Señalan los autores que el síndrome de Brugada, descrito por primera vez por los hermanos Brugada en 1992, es una enfermedad arritmogénica potencialmente mortal caracterizada por un electrocardiograma anormal con elevación del segmento ST en las derivaciones precordiales derechas V1 a V3 y bloqueo de rama derecha con un curso clínico impredecible. 

Es responsable del 4 al 12% de las muertes cardíacas súbitas en la población general. 

Es una enfermedad hereditaria que generalmente se transmite de manera autosómica dominante con una penetrancia incompleta. 

Los pacientes a menudo presentan síntomas de taquicardia ventricular, bradicardia o trastornos de la conducción del nódulo auricular-ventricular (AV). Estos síntomas son más frecuentes en los hombres que en las mujeres.

Se propuso inicialmente como una enfermedad eléctrica primaria en el corazón estructuralmente normal. Sin embargo, las anomalías estructurales encontradas en el tracto de salida del ventrículo derecho (RVOT por sus siglas en inglés) de los pacientes sugieren que el síndrome de Brugada puede pertenecer a un espectro mayor de miocardiopatías del ventrículo derecho.

Hasta la fecha, la implantación de un cardiodesfibrilador es el único tratamiento efectivo para la condición. 

Las mutaciones genéticas se identifican en 11-28% de los pacientes con síndrome de Brugada, de los cuales la mayoría (> 90%) se encuentran en el gen SCN5A. 

Este gen codifica la subunidad alfa del canal de sodio cardíaco Nav1.5, que es responsable de la corriente de entrada de sodio (INa). Las mutaciones en otros canales, o proteínas reguladoras de canal, también se han relacionado con el síndrome de Brugada. 

Hasta ahora, más de 20 genes se han asociado con estas enfermedades. Estos incluyen genes que codifican los canales de calcio tipo L Cav1.2 (CACNA1c) y Cavß2b (CACNB2b), glicerol-3-fosfato deshidrogenasa 1-como la enzima (GPD1L), subunidades β de canal de sodio (SCN1, SCN2, SCN3) y MiRP2 (KCNE3), entre otros. 

Sin embargo, las asociaciones de genes y enfermedades fueron reevaluadas recientemente por un consorcio de expertos del Clinical Genomic Resource (ClinGen). 

Esta validación de genes basada en la evidencia indicó que 20 de 21 genes carecen de pruebas suficientes para apoyar la causalidad del síndrome. 

Con respecto a la validez clínica, solo el gen SCN5A se clasificó por demostrar evidencia definitiva como causa. Las variantes en otros genes aún pueden contribuir a la susceptibilidad, lo que sugiere que esta enfermedad, inicialmente considerada como monogénica autosómica dominante, podría ser multigénica. 

En la presente revisión, se hizo centro en los modelos utilizados para estudiar el síndrome de Brugada relacionado con las mutaciones de SCN5A, con una mención limitada de otros genes.

Si bien el papel de la pérdida de la función del canal Nav1.5 es indiscutible, existe un desacuerdo sobre el mecanismo subyacente a la fisiopatología de esta enfermedad. 

Se han propuesto dos hipótesis principales: la “hipótesis de repolarización” basada en la dispersión transmural de la repolarización en el ventrículo derecho (VD) entre el endocardio y el epicardio; y la “hipótesis de despolarización” basada en la disminución de la conducción del VD y la presencia de anomalías estructurales sutiles. Los argumentos a favor y en contra de cualquiera de las hipótesis han sido ampliamente revisados ​​y discutidos en la literatura.

Los estudios de casos han contribuido a comprender los mecanismos subyacentes, así como a mejorar el diagnóstico y el tratamiento de los pacientes.

Aunque el corazón humano representa el estándar de oro para el estudio del síndrome de Brugada, las limitaciones éticas y metodológicas inherentes imponen la necesidad de confiar en los estudios celulares y de animales. 

Se han utilizado diferentes modelos para simular esta enfermedad, incluidos ratones transgénicos, preparaciones de corazón canino, miocardio de cerdo transgénico, expresión de SCN5A mutante en diferentes modelos celulares y miocardiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas (iPS-CM).

Modelos animales completos coinciden en que las arritmias asociadas se originan en el RVOT. Además, cada vez hay más evidencia que muestra que las anomalías microestructurales se producen en esta área del corazón, lo que puede conducir a defectos de conducción. Estas anomalías no se pueden observar en el modelo de preparación de cuña canina, en el que se basa la hipótesis de repolarización. 

Por lo tanto, aunque las diferencias en el potencial de acción epicárdico y endocárdico pueden contribuir al desarrollo de arritmias, es probable que estas diferencias no expliquen completamente la fisiopatología. Es importante señalar que en el modelo de cuña canina se necesitan herramientas farmacológicas para inducir arritmias.

El papel de una corriente de sodio defectuosa como un mecanismo fisiopatológico subyacente es evidente en todos los modelos utilizados. Se han estudiado muchas mutaciones de SCN5A en sistemas de expresión heteróloga, y la pérdida de función de la corriente de sodio observada coincide en gran medida con los hallazgos clínicos. Sin embargo, la penetrancia incompleta es quizás el interrogatorio principal que queda.

Esta revisión tuvo como objetivo analizar los sistemas experimentales más utilizados para modelar el síndrome de Brugada. El conocimiento obtenido de los estudios realizados con los diferentes modelos ha contribuido a la comprensión actual de los mecanismos involucrados en el síndrome de Brugada. 

El reciente desarrollo de la tecnología de células madre pluripotentes brinda la oportunidad de estudiar los miocardiocitos derivados de pacientes e individuos sanos. Hasta la fecha, solo unos pocos estudios se han realizado utilizando el iPS-CM específico para el paciente con el síndrome de Brugada, que ha proporcionado nuevos conocimientos sobre los mecanismos y la fisiopatología. 

Una de las preguntas no resueltas es la falta de mutaciones genéticas conocidas en aproximadamente el 70% de los pacientes diagnosticados. 

El desarrollo de iPS-CM como modelo para estudiar el síndrome brindó la oportunidad de profundizar en la fisiología celular detallada de miocardiocitos derivados de portadores de mutaciones reales y / o pacientes diagnosticados sin una causa genética identificada. 

Varios laboratorios, incluido el de los autores de la revisión, han demostrado evidencia de la pérdida de la función del canal de sodio en los portadores de mutaciones en SCN5A. 

Por ejemplo, se esperaba que las células de pacientes con BrS mostraran anomalías en las propiedades de la corriente de sodio, incluso si el paciente no tuviera una mutación en SCN5A (por ejemplo, mutaciones en regiones no codificantes que conducen a una baja expresión de la proteína). Sin embargo, esto no se observó en dos estudios diferentes que utilizaron iPS-CM derivado de este tipo de pacientes. 

Esto podría implicar que la manifestación clínica de la enfermedad puede ocurrir en ausencia de disfunción de la corriente de sodio. En otras palabras, esto puede sugerir que, al menos en algunos casos, el síndrome ya no puede considerarse una canalopatía. 

Queda por determinar si esto es válido para la gran mayoría de los casos de BrS (es decir, aquellos sin defectos genéticos). En ese sentido, los autores postulan que los estudios de iPS-CM serán críticos para redefinir la etiología de BrS. 

Aún así, estos hallazgos no descartan que un deterioro fisiológico transitorio de la corriente de sodio pueda desencadenar arritmia en un individuo susceptible. 

A medida que aparezcan más estudios sobre iPS-CM, se podrá comprender mejor la fisiopatología a nivel celular. Se espera que este modelo ayude a responder interrogantes no resueltos, como si la penetrancia incompleta es causada por interacciones de proteínas particulares a cada fondo genético individual. Además, un gran número de estudios sobre iPS-CM en pacientes con BrS con prueba genética negativa puede revelar anomalías en su fenotipo celular.

Está claro que se necesitan estudios completos de animales y / o órganos para comprender completamente la aparición de arritmias. Es probable que iPS-CM ayude a repensar modelos animales que recapitulen mejor la diversidad de patrones fenotípicos.

En resumen, la definición de los mecanismos celulares que conducen a la enfermedad ayudará a comprender las diferencias en los resultados clínicos entre los pacientes y el papel de los genes modificadores. 

Sin embargo, con más de 400 alteraciones genéticas asociadas con el síndrome de Brugada, esto plantea un enorme desafío. Los modelos complementarios in vitro e in vivo se han sumado a la comprensión, pero una validación de estos modelos utilizando iPS-CM específico del paciente ayudará a revelar las verdaderas consecuencias de diferentes mutaciones para pacientes individuales. 

La caracterización funcional de los miocardiocitos a partir de células iPS con mutaciones específicas proporcionará una nueva visión de los mecanismos y la fisiopatología de esta enfermedad y puede ofrecer oportunidades para mejorar el diagnóstico y el tratamiento de los pacientes con síndrome de Brugada.

* Sendfeld F, Selga E, Scornik FS, Pérez GJ, Mills NL, Brugada R. Experimental Models of Brugada syndrome. Int J Mol Sci. 2019 Apr 29;20(9). pii: E2123. doi: 10.3390/ijms20092123.

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