Short-QT-Syndrom(SQT): Schaffung, phänotypischer und molekulare Charakterisierung transgener Kaninchenmodelle für das SQT1 und 2 und Analyse beta-adrenerger Modulation der Short-QT-Mutationen.
Final Report Abstract
Im Rahmen dieses DFG-Projektes haben wir erfolgreich mittels Oozyten-Mikroinjektion von transgenen β-MyHC-FLAG-HA-HERG-N588K Konstrukten die ersten transgenen SQT1 Kaninchenmodelle generiert. Diese exprimieren selektiv im Herzen humane HERG Kanäle mit der Mutation HERG-N588K, welche eine höhere Amplitude des IKr steady Stroms, eine gestörte Inaktivierung und einen reduzierten IKr tail Strom und somit eine „gain-of-Function“ des IKr Stroms zeigen. Die transgenen SQT1 Kaninchen imitieren den menschlichen Phänotyp mit Verkürzung der QT-Intervalle, Verkürzung der Aktionspotentialdauer in allen Segmenten des linken Ventrikels, dem Auftreten von Kammerflimmern und des plötzlichen Herztodes. Damit steht uns nun ein Tiermodell zur Verfügung, um nachfolgend die Mechanismen der Arrhythmogenese beim SQTS in vivo, auf der Herzebene, der zellulären und molekularen Ebene zu untersuchen. Auf zellulärer Ebene konnten wir bereits ein räumlich heterogenes Remodeling mit einer Herunterregulation der L-type Ca2+ Kanal mRNA in der LV Septum-Mitte und einer Herunterregulation der Ryanodinrezeptor mRNA im LV Septum-Apex sowie eine erhöhte Protein-Expression von SERCA in der Septum Mitte und eine Reduktion der NCX-Expression in der LV Mitte in den SQT1 Herzen identifizieren. Da neben Na+ Kanal-Blockern auch eine Kombination aus Betablockern und Amiodaron bei SQTS Patienten anti-arrhythmisch wirksam ist und Betablocker neben ihren anti-adrenergen Effekten auch direkt die repolarisierenden Ströme IKr und IKs blockieren und damit das QT-Intervall verlängern, haben wir im zweiten Teil des DFG-Projektes die Effekte von Carvedilol und Metoprolol auf SQT1 und SQT2 mutierte Kanäle untersucht. Wir konnten zeigen, dass die SQT1 und SQT2 Mutationen KCNH2/HERG-N588K und KCNQ1/KvLQT1-V307L die Blockade der IKr und IKs tail Ströme durch Carvedilol reduzieren, die Inhibition des IKr steady Stroms durch Carvedilol jedoch begünstigen. Im Gegensatz dazu ist die K+ Kanal-blockierende Wirkung von Metoprolol in den KCNH2/HERG-N588K und KCNQ1/KvLQT1-V307L mutierten Kanälen verstärkt. Diese differentiellen IK-blockierenden Wirkungen von Carvedilol und Metoprolol sollten bei der Wahl der Betablocker-Therapie bei SQTS Patienten berücksichtigt werden Zusammenfassend haben wir somit Ziel I (Schaffung der SQT-Konstrukte und Schaffung von transgenen SQTS Kaninchen) und Ziel II (Patch clamp-Analyse der differentiellen Effekte verschiedener Betablocker auf SQT1- und SQT2-mutierte Kanäle) vollständig und erfolgreich abgeschlossen. Ziel III (Phänotypische Charakterisierung der SQTS Kaninchen) ist zu über 90% abgeschlossen – hier fehlt noch die Arrhythmieauswertung der telemetrischen EKG Daten. Ursache für die Verzögerung war eine Infektion der SQT1-Founder Kaninchen mit E. cuniculi, die die komplette Neugründung der Kolonie in Freiburg durch künstliche Befruchtung mit Sperma der transgenen Founder notwendig machte. Die Daten zum transgenen SQT1 Kaninchen wurden ausgewählt bei den Scientific Sessions der American Heart Association im November 2014 in Chicago im Rahmen der "Best of Basic Science" Postersession vorgestellt zu werden.
Publications
- Differential Effects of Beta-Adrenoceptor Blockers Carvedilol and Metoprolol on SQT1- and SQT2-Causing Mutant Channels. J Cardiovasc Electrophys 2013 24(10):1163-1171. Epub 2013 May 7
I. Bodi, G. Franke, N.D. Pantulu, K. Wu, S. Perez-Feliz, C. Bode, M. Zehender, A. zur Hausen, M. Brunner, K.E. Odening
- Differential Ion Channel Blocking Effects of the Beta-Adrenoceptor Blockers Carvedilol and Metoprolol on Short-QT1- and Short-QT2-Mutant Channels. “79th Annual Meeting of the German Society of Cardiology”, April 2013, Mannheim
I. Bodi, G. Franke, N.D. Pantulu, K. Wu, S. Perez Feliz, M. Zehender, A. zur Hausen, M. Brunner, C. Bode, K.E. Odening
- Transgenic Short QT Syndrome Type 1 Rabbits (HERG-N588K) Mimic the Human Phenotype with Shortened Cardiac Repolarization, Ventricular Fibrillation, and Sudden Death. Circulation. 130(Suppl_2):A15529, NOV 2014. Originally published March 27, 2018
K.E. Odening, G. Franke, R. Rieke, A. Topf Aguiar de Medeiros, I. Bodi, S. Perez-Feliz, N.D. Pantulu, C.N. Lang, D. Ziupa, M. Zehender, A. zur Hausen, C. Bode, G. Jolivet, M. Brunner
(See online at https://doi.org/10.1161/circ.130.suppl_2.15529) - Transgenic Short QT Syndrome Type 1 Rabbits (HERG-N588K) Mimic the Human Phenotype with Shortened Cardiac Repolarization, Ventricular Fibrillation, and Sudden Death. “Annual Scientific Sessions of the American Heart Association”, November 2014, Chicago, IL, USA
K.E. Odening, G. Franke, R. Rieke, A. Topf Aguiar de Medeiros, I. Bodi, S. Perez-Feliz, N.D. Pantulu, C.N. Lang, D. Ziupa, M. Zehender, A. zur Hausen, C. Bode, G. Jolivet, M. Brunner
- Transgenic Short QT Syndrome Type 1 Rabbits Mimic the Human Phenotype with Shortened Cardiac Repolarization, Ventricular Fibrillation, and Sudden Death. Meeting der European Working Group on Cardiac Cellular Electrophysiology des ESC, September 2014, Maastricht, NL
K.E. Odening
(See online at https://doi.org/10.1161/circ.130.suppl_2.15529)
