A thesis submitted to the Faculty of Health Sciences, University of the Witwatersrand, Johannesburg, in fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. Johannesburg, South Africa 2017. / Almost half of all cases of heart failure have a preserved ejection fraction. However, therapy targeting the mechanisms of this disorder has not improved outcomes. Left ventricular (LV) diastolic dysfunction is a characteristic feature of heart failure with a preserved ejection fraction. A more sound understanding of the mechanisms responsible for LV diastolic dysfunction produced by risk factors may lead to better approaches to preventing this syndrome. Although obesity is thought to be a major risk factor for LV diastolic dysfunction, this does not occur in all obese individuals. In the present thesis I have demonstrated in 737 randomly recruited participants from a community sample of African ancestry, that the relationship between insulin resistance (homeostasis model) and LV diastolic function, as assessed from trans-mitral velocity (E/A) and tissue Doppler imaging of the lateral and septal walls of the LV (e’ and E/e’), is markedly altered by the presence of a more concentrically remodelled LV (as indexed by LV relative wall thickness [RWT]). Importantly, insulin resistance was only associated with LV diastolic function or dysfunction in those with an RWT above a threshold value. In contrast no interactive effects on LV diastolic function between either blood pressure or age and RWT were noted. These data therefore suggest that obesity will only translate into LV diastolic dysfunction if it is associated with insulin resistance and a concentrically remodeled LV. Although hypertension is thought to play an important role in contributing to LV diastolic dysfunction, the pulsatile hemodynamic change primarily responsible for this effect is uncertain. In 524 randomly selected individuals from a community sample I have demonstrated that independent of confounders including left ventricular mass and RWT, aortic backward wave pressure effects (as determined using wave separation analysis), antedate the impact of aortic stiffness (indexed by aortic pulse wave velocity) or the factors determined by aortic stiffness (the time of backward wave return or forward wave pressures) on LV filling pressures (E/e’). These data therefore suggest that to adequately prevent LV diastolic dysfunction, targeting aortic backward wave pressures may be required. As conventional risk factors account for only a portion of the inter-individual variations in LV diastolic function, it is thought that the genetic factors may play a iv significant role. In 694 randomly recruited participants of African ancestry belonging to nuclear families, I demonstrated that independent of conventional risk factors, heritability accounts for approximately 50% of the variation in LV RWT, an important LV structural determinant of LV diastolic function. Moreover, in 442 randomly recruited individuals of African ancestry belonging to nuclear families, I also demonstrated that heritability accounts for approximately 50% of the variation in the index of LV filling pressures, E/e’, independent of LV mass or RWT remodeling and aortic function. These data provide strong evidence that genetic factors responsible for LV diastolic dysfunction and the structural determinants thereof should be sought. In conclusion, the results provided in the present thesis have advanced our knowledge of possible pathophysiological mechanisms that play a role in the development of LV diastolic dysfunction and hence possibly heart failure with a preserved ejection fraction. / MT2017

Diss. (sammanfattning) Umeå : Univ., 2004. / Härtill 5 uppsatser.

Or Man Wai. / "January 2002." / "glued" in title is superscript. / Thesis (Ph.D.)--Chinese University of Hong Kong, 2002. / Includes bibliographical references. / Electronic reproduction. Hong Kong : Chinese University of Hong Kong, [2012] System requirements: Adobe Acrobat Reader. Available via World Wide Web. / Mode of access: World Wide Web.

Introdução: A cardiomiopatia hipertrófica (CH) é uma doença genética cardíaca primária, caracterizada por hipertrofia do ventrículo esquerdo, sem dilatação, geralmente assimétrica e predominantemente septal, com prevalência estimada em 1:500. Atualmente já foram descobertos 20 genes associados à doença, mas os genes mais frequentemente relacionados são o da Cadeia Pesada da ?-miosina (MYH7), Proteína C de Ligação da Miosina (MYBPC3) e Troponina T (TNNT2). O diagnóstico molecular dos pacientes é importante e custo-efetivo do ponto de vista de saúde pública, além de recomendado pela Sociedade Europeia de Cardiologia. Entretanto, o custo inicial do exame é muito alto, de forma que estudos tentam reduzir esse custo. Uma das propostas descritas utilizou o RNA extraído de leucócitos para sequenciamento com sucesso para o gene MYBPC3. Este trabalho tem como objetivo testar a metodologia de sequenciamento de RNA em larga escala e testar a aplicabilidade da mesma para os genes MYH7 e TNNT2, estimar as principais mutações envolvidas nos pacientes do estudo e estabelecer correlações entre os diferentes genótipos avaliados e os fenótipos dos grupos familiares portadores da doença. Métodos: Os sujeitos incluídos no estudo são portadores de cardiomiopatia hipertrófica nos quais foi feita uma coleta de sangue para extração de DNA e RNA. Foi utilizada nested PCR para amplificação do cDNA e PCR convencional para amplificação de DNA e posterior sequenciamento em sequenciador automático. As análises estatísticas dos dados clínicos foram realizadas utilizando-se ANOVA para comparação de médias e teste exato de Fisher para comparação de frequências. Resultados: O sequenciamento de RNA se mostrou problemático, com baixa taxa de amplificação, falsos positivos e possíveis falsos negativos, de forma que optou-se por utilizar o sequenciamento de DNA para identificação das alterações. Dos 268 pacientes estudados foi identificada uma mutação em 131 deles (48,8%). Das mutações encontradas, 78 (59,5%) estavam no gene MYH7, 50 (38,2%) no gene MYBPC3 e 3 (2,3%) no gene TNNT2. Foram identificadas 69 mutações diferentes, 24 delas ainda não descritas. Pacientes com mutação identificada possuíam em média idade de diagnóstico e idade atual menores, maior frequência cardíaca média e maior frequência de pacientes com taquicardia ventricular não sustentada quando comparados ao grupo sem mutação identificada. Pacientes com mutação no gene MYH7 possuíam maior tamanho de átrio esquerdo, maior frequência de fibrilação atrial e maior frequência de histórico familiar da doença do que pacientes com mutação em MYBPC3. Conclusões: A técnica sequenciamento de RNA extraído de leucócitos não é adequada para uma rotina de rastreamento em larga escala para CH devido à alta frequência de falsos positivos, possibilidade de falsos negativos e baixa taxa de amplificação, mas o sequenciamento de DNA, embora trabalhoso, se mostrou muito sensível para a análise. A identificação de uma mutação específica ainda não pode ser usada para prognóstico de gravidade da CH, mas as comparações de genótipo e fenótipo mostraram algumas relações interessantes que devem ser melhor avaliadas nos pacientes. Este é o primeiro trabalho a caracterizar a epidemiologia molecular da CH em pacientes brasileiros para os genes MYH7, MYBPC3 e TNNT2 / Introduction: Hypertrophic cardiomyopathy (HC) is a primary genetic cardiac disease characterized by left ventricular hypertrophy without dilation, usually asymmetric and predominantly septal, with an estimated prevalence of 1:500. There are 20 genes associated to the HC, but the ones more often related to the disease are ?-myosin heavy chain (MYH7), myosin binding protein C (MYBPC3) and troponin T (TNNT2). The molecular diagnosis of patients is important and cost-effective from the standpoint of public health, and recommended by the European Society of Cardiology. However, the initial cost of the exam is very high, so several studies are attempting to reduce it. One of the proposals described used the RNA extracted from leukocytes for sequencing successfully to the MYBPC3 gene. The present study aims to test the methodology for large-scale sequencing and test it\'s applicability to the MYH7 and TNNT2 genes, to estimate the main mutations involved in the studied patients and establish correlations between their genotypes and phenotypes. Methods: The subjects included in the study were patients previously diagnosed with hypertrophic cardiomyopathy in whom a blood sample was collected to DNA and RNA extraction. It was used nested PCR for cDNA amplification and conventional PCR for DNA amplification for posterior sequencing on an automatic sequencer. Statistical analyzes of clinical data were performed using ANOVA to compare means and Fisher\'s exact test for frequencies comparison. Results: The RNA sequencing was problematic with low rate of amplification, false positives and possible false negatives, so was used DNA sequencing to identify the mutations. Of the 268 patients studied a mutation was identified in 131 of them (48.8%). Among the mutations found, 78 (59.5%) were in the MYH7 gene, 50 (38.2%) in the MYBPC3 gene and three (2.3%) in the TNNT2 gene. We have identified 69 different mutations, 24 of them not yet described. Patients with an identified mutation had an average smaller age of diagnosis and current age, higher average cardiac frequency and higher frequency of patients with nonsustained ventricular tachycardia compared to those without an identified mutation. Patients with mutations in the MYH7 gene had larger left atrium size, higher frequency of atrial fibrillation and higher frequency of family history of the disease than patients with a mutation in the MYBPC3 gene. Conclusions: The technique of sequencing RNA extracted from leucocytes is not suitable for large scale routine screening for CH due to the high frequency of false positives, possibility of false negatives and low rate of amplification, but the DNA sequencing, though laborious, was very sensitive to the analysis. Identification of a specific mutation cannot yet be used for prognosis of the disease\'s severity, but comparisons of genotype and phenotype have shown some interesting relationships that should be further evaluated. The presente study is the first one to characterize the molecular epidemiology of hypertrophic cardiomyopathy in Brazilian patients for those three more important genes mentioned above

Introdução: A cardiomiopatia hipertrófica (CH) é uma doença genética cardíaca primária, caracterizada por hipertrofia do ventrículo esquerdo, sem dilatação, geralmente assimétrica e predominantemente septal, com prevalência estimada em 1:500. Atualmente já foram descobertos 20 genes associados à doença, mas os genes mais frequentemente relacionados são o da Cadeia Pesada da ?-miosina (MYH7), Proteína C de Ligação da Miosina (MYBPC3) e Troponina T (TNNT2). O diagnóstico molecular dos pacientes é importante e custo-efetivo do ponto de vista de saúde pública, além de recomendado pela Sociedade Europeia de Cardiologia. Entretanto, o custo inicial do exame é muito alto, de forma que estudos tentam reduzir esse custo. Uma das propostas descritas utilizou o RNA extraído de leucócitos para sequenciamento com sucesso para o gene MYBPC3. Este trabalho tem como objetivo testar a metodologia de sequenciamento de RNA em larga escala e testar a aplicabilidade da mesma para os genes MYH7 e TNNT2, estimar as principais mutações envolvidas nos pacientes do estudo e estabelecer correlações entre os diferentes genótipos avaliados e os fenótipos dos grupos familiares portadores da doença. Métodos: Os sujeitos incluídos no estudo são portadores de cardiomiopatia hipertrófica nos quais foi feita uma coleta de sangue para extração de DNA e RNA. Foi utilizada nested PCR para amplificação do cDNA e PCR convencional para amplificação de DNA e posterior sequenciamento em sequenciador automático. As análises estatísticas dos dados clínicos foram realizadas utilizando-se ANOVA para comparação de médias e teste exato de Fisher para comparação de frequências. Resultados: O sequenciamento de RNA se mostrou problemático, com baixa taxa de amplificação, falsos positivos e possíveis falsos negativos, de forma que optou-se por utilizar o sequenciamento de DNA para identificação das alterações. Dos 268 pacientes estudados foi identificada uma mutação em 131 deles (48,8%). Das mutações encontradas, 78 (59,5%) estavam no gene MYH7, 50 (38,2%) no gene MYBPC3 e 3 (2,3%) no gene TNNT2. Foram identificadas 69 mutações diferentes, 24 delas ainda não descritas. Pacientes com mutação identificada possuíam em média idade de diagnóstico e idade atual menores, maior frequência cardíaca média e maior frequência de pacientes com taquicardia ventricular não sustentada quando comparados ao grupo sem mutação identificada. Pacientes com mutação no gene MYH7 possuíam maior tamanho de átrio esquerdo, maior frequência de fibrilação atrial e maior frequência de histórico familiar da doença do que pacientes com mutação em MYBPC3. Conclusões: A técnica sequenciamento de RNA extraído de leucócitos não é adequada para uma rotina de rastreamento em larga escala para CH devido à alta frequência de falsos positivos, possibilidade de falsos negativos e baixa taxa de amplificação, mas o sequenciamento de DNA, embora trabalhoso, se mostrou muito sensível para a análise. A identificação de uma mutação específica ainda não pode ser usada para prognóstico de gravidade da CH, mas as comparações de genótipo e fenótipo mostraram algumas relações interessantes que devem ser melhor avaliadas nos pacientes. Este é o primeiro trabalho a caracterizar a epidemiologia molecular da CH em pacientes brasileiros para os genes MYH7, MYBPC3 e TNNT2 / Introduction: Hypertrophic cardiomyopathy (HC) is a primary genetic cardiac disease characterized by left ventricular hypertrophy without dilation, usually asymmetric and predominantly septal, with an estimated prevalence of 1:500. There are 20 genes associated to the HC, but the ones more often related to the disease are ?-myosin heavy chain (MYH7), myosin binding protein C (MYBPC3) and troponin T (TNNT2). The molecular diagnosis of patients is important and cost-effective from the standpoint of public health, and recommended by the European Society of Cardiology. However, the initial cost of the exam is very high, so several studies are attempting to reduce it. One of the proposals described used the RNA extracted from leukocytes for sequencing successfully to the MYBPC3 gene. The present study aims to test the methodology for large-scale sequencing and test it\'s applicability to the MYH7 and TNNT2 genes, to estimate the main mutations involved in the studied patients and establish correlations between their genotypes and phenotypes. Methods: The subjects included in the study were patients previously diagnosed with hypertrophic cardiomyopathy in whom a blood sample was collected to DNA and RNA extraction. It was used nested PCR for cDNA amplification and conventional PCR for DNA amplification for posterior sequencing on an automatic sequencer. Statistical analyzes of clinical data were performed using ANOVA to compare means and Fisher\'s exact test for frequencies comparison. Results: The RNA sequencing was problematic with low rate of amplification, false positives and possible false negatives, so was used DNA sequencing to identify the mutations. Of the 268 patients studied a mutation was identified in 131 of them (48.8%). Among the mutations found, 78 (59.5%) were in the MYH7 gene, 50 (38.2%) in the MYBPC3 gene and three (2.3%) in the TNNT2 gene. We have identified 69 different mutations, 24 of them not yet described. Patients with an identified mutation had an average smaller age of diagnosis and current age, higher average cardiac frequency and higher frequency of patients with nonsustained ventricular tachycardia compared to those without an identified mutation. Patients with mutations in the MYH7 gene had larger left atrium size, higher frequency of atrial fibrillation and higher frequency of family history of the disease than patients with a mutation in the MYBPC3 gene. Conclusions: The technique of sequencing RNA extracted from leucocytes is not suitable for large scale routine screening for CH due to the high frequency of false positives, possibility of false negatives and low rate of amplification, but the DNA sequencing, though laborious, was very sensitive to the analysis. Identification of a specific mutation cannot yet be used for prognosis of the disease\'s severity, but comparisons of genotype and phenotype have shown some interesting relationships that should be further evaluated. The presente study is the first one to characterize the molecular epidemiology of hypertrophic cardiomyopathy in Brazilian patients for those three more important genes mentioned above

O estudo de mutações genéticas como causa das cardiomiopatias teve início com a descoberta de mutações em proteínas sarcoméricas que levavam à Cardiomiopatia Hipertrófica, desde então, alterações em diversos genes, de proteínas contráteis ou não, foram descobertas e listadas como a responsável pelo desenvolvimento de diferentes cardiomiopatias. Estudar o efeito destas mutações nos cardiomiócitos destes pacientes permanecia um desafio devido ao difícil acesso às células cardíacas. Em 2007, a técnica de reprogramação de células somáticas em células-tronco pluripotentes foi descoberta. Pelo fato das células-tronco pluripotentes serem capazes de ser diferenciadas em cardiomiócitos, surgiu-se a possibilidade de se estudar essas células de indivíduos portadores das mutações genéticas. Esta tese teve como objetivo a criação de um modelo celular para estudar a Cardiomiopatia Hipertrófica causada por mutações genéticas. Inicialmente foi estabelecido um protocolo de reprogramação celular para se estabelecer linhagens celulares das células-tronco induzidas de um paciente com mutação no gene MYH7. Tendo as células caracterizadas, elas foram diferenciadas em cardiomiócitos através de um protocolo adaptado de protocolos de diferenciação direta em cardiomiócitos. Os cardiomiócitos gerados apresentaram características moleculares e funcionais semelhantes à cardiomiócitos primários humanos e foi visualizado, através de microscopia eletrônica de transmissão, que os cardiomiócitos do paciente com alteração genética possuíam grande proporção de sarcômeros desorganizados em comparação a cardiomiócitos de indivíduos saudáveis. Em conclusão, o modelo celular desenvolvido sugere ser possível o estudo do efeito de mutações genéticas em Cardiomiopatia Hipertrófica. / The study of genetic mutations as the cause of cardiomyopathies initiates with the discovery of mutations in sarcomeric proteins genes that lead to Hypertrophic Cardiomyopathy. Since then, mutations in several genes, coding to sarcomeric proteins or not, were discovered and listed as the reason to the cardiomyopathies. To study the effect of these mutations was a challenge due the difficulty to accesses cardiac cells. In 2007, the technique of reprogramming somatic cells into pluripotent stem cells was discovered. The fact that the pluripotent stem cells are capable of differentiating into cardiomyocytes opened the opportunity to study these cells from individuals with genetic mutations. This thesis aimed to create a cellular model to study Hypertrophic Cardiomyopathy caused by genetic mutations. Initially we established a cell reprogramming protocol to establish induced stem cells lines from a patient with mutation in MYH7 gene. Having characterized the cells, they were differentiated into cardiomyocytes using an adapted protocol from direct differentiation protocols. Cardiomyocytes generated showed molecular and functional characteristics similar to human primary cardiomyocytes and were visualized by means of transmission electron microscopy. The patient\'s cardiomyocytes had a large proportion of disorganized sarcomeres compared to cardiomyocytes from healthy individuals. In conclusion, the cell model developed suggests that it is possible to study the effect of genetic mutation in Hypertrophic Cardiomyopathy using induced pluripotent stem cells derived cardiomyocytes.

O estudo de mutações genéticas como causa das cardiomiopatias teve início com a descoberta de mutações em proteínas sarcoméricas que levavam à Cardiomiopatia Hipertrófica, desde então, alterações em diversos genes, de proteínas contráteis ou não, foram descobertas e listadas como a responsável pelo desenvolvimento de diferentes cardiomiopatias. Estudar o efeito destas mutações nos cardiomiócitos destes pacientes permanecia um desafio devido ao difícil acesso às células cardíacas. Em 2007, a técnica de reprogramação de células somáticas em células-tronco pluripotentes foi descoberta. Pelo fato das células-tronco pluripotentes serem capazes de ser diferenciadas em cardiomiócitos, surgiu-se a possibilidade de se estudar essas células de indivíduos portadores das mutações genéticas. Esta tese teve como objetivo a criação de um modelo celular para estudar a Cardiomiopatia Hipertrófica causada por mutações genéticas. Inicialmente foi estabelecido um protocolo de reprogramação celular para se estabelecer linhagens celulares das células-tronco induzidas de um paciente com mutação no gene MYH7. Tendo as células caracterizadas, elas foram diferenciadas em cardiomiócitos através de um protocolo adaptado de protocolos de diferenciação direta em cardiomiócitos. Os cardiomiócitos gerados apresentaram características moleculares e funcionais semelhantes à cardiomiócitos primários humanos e foi visualizado, através de microscopia eletrônica de transmissão, que os cardiomiócitos do paciente com alteração genética possuíam grande proporção de sarcômeros desorganizados em comparação a cardiomiócitos de indivíduos saudáveis. Em conclusão, o modelo celular desenvolvido sugere ser possível o estudo do efeito de mutações genéticas em Cardiomiopatia Hipertrófica. / The study of genetic mutations as the cause of cardiomyopathies initiates with the discovery of mutations in sarcomeric proteins genes that lead to Hypertrophic Cardiomyopathy. Since then, mutations in several genes, coding to sarcomeric proteins or not, were discovered and listed as the reason to the cardiomyopathies. To study the effect of these mutations was a challenge due the difficulty to accesses cardiac cells. In 2007, the technique of reprogramming somatic cells into pluripotent stem cells was discovered. The fact that the pluripotent stem cells are capable of differentiating into cardiomyocytes opened the opportunity to study these cells from individuals with genetic mutations. This thesis aimed to create a cellular model to study Hypertrophic Cardiomyopathy caused by genetic mutations. Initially we established a cell reprogramming protocol to establish induced stem cells lines from a patient with mutation in MYH7 gene. Having characterized the cells, they were differentiated into cardiomyocytes using an adapted protocol from direct differentiation protocols. Cardiomyocytes generated showed molecular and functional characteristics similar to human primary cardiomyocytes and were visualized by means of transmission electron microscopy. The patient\'s cardiomyocytes had a large proportion of disorganized sarcomeres compared to cardiomyocytes from healthy individuals. In conclusion, the cell model developed suggests that it is possible to study the effect of genetic mutation in Hypertrophic Cardiomyopathy using induced pluripotent stem cells derived cardiomyocytes.

Orientador: Kleber Gomes Franchini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T14:15:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Consonni_SilvioRoberto_D.pdf: 7954683 bytes, checksum: 766ce32e5bbb5a5c0b8cc78fd2735dc0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Há um crescente avanço no desenvolvimento das tecnologias que permitam a localização de proteínas em células por microscopias de luz e eletrônica combinadas, com o uso das sondas moleculares miniSOG e Apex2, por exemplo. Adicionalmente busca-se compreender como proteínas são responsáveis pelas funções celulares e teciduais. A Quinase de Adesão Focal (FAK), proteína da cascata de sinalização das integrinas é considerada uma mediadora em potencial do estresse mecânico nos cardiomiócitos. Sabe-se que em cardiomiócitos submetidos a estímulos hipertróficos, ocorre rápida ativação da FAK e sua redistribuição subcelular, contudo são pouco conhecidos os mecanismos envolvidos nesses processos. Outra proteína de grande importância no coração é a Calsarcina-1 (CS1), regulador negativo da via de Calcineurina, crucial no desenvolvimento da hipertrofia cardíaca. Entretanto os mecanismos envolvidos nessa regulação negativa, assim como a distribuição subcelular de CS1 são pouco conhecidos. Visando à interação entre essas áreas para estudo da distribuição espaço-temporal dos componentes celulares e de proteínas, bem como a importância da FAK e CS1 no sarcômero e seu papel na sinalização hipertrófica sob estímulo mecânico, o objetivo geral desse trabalho foi explorar a capacidade das proteínas FAK e CS1 para incorporar geneticamente sondas moleculares que permitissem monitorar por meio de imagens o comportamento dessas moléculas-chave na biologia do disco Z em MVRNs submetida ao estiramento mecânico. Para isso, foram realizados ensaios de localização subcelular com uso de sondas moleculares aplicadas à microscopia correlativa, bem como ensaios bioquímicos, moleculares e de atividade enzimática. Os dados confirmaram a FAK associada às fibras de actina e adesões focais em células H9c2 e foi demonstrado à microscopia de luz que FAK wild-type (wt) translocou-se parcialmente para o compartimento nuclear após estimulação do agonista fenilefrina, enquanto que FAK Y397F (forma mutante inativa) não apresentou mesmo fenótipo. Por outro lado, apesar da padronização e expressão das construções com FAK e miniSOG ou Apex2 em células HEK 293T e H9c2, não foi conclusiva a localização subcelular da FAK, por meio do uso de microscopia eletrônica em MVRN. Provavelmente devido à distribuição difusa da maior parte das moléculas de FAK, não foi identificada uma região elétron-densa conclusiva à microscopia eletrônica de transmissão. No tocante à importância da CS1, observou-se que o estiramento cíclico não induziu o aumento na expressão proteica ou gênica relativa de CS1 e CnA, assim como não houve alteração na atividade fosfatase de CnA. No entanto houve redução da interação de CS1 e CnA, bem como alteração na localização de CS1 em MVRN sob estímulo mecânico. Dados de superexpressão e silenciamento de CS1 corroboram a regulação negativa de CS1 à CnA em MVRN sob estímulo mecânico. Baseando-se em dados estruturais, especulou-se que como o sítio de ligação de NFAT e CS1 à CnA são muito próximos e ao mesmo tempo distante do sítio ativo da fosfatase, é possível que o papel de CS1 na regulação negativa de CnA ocorra por impedimento espacial ao fator de transcrição NFAT. Portanto, esses resultados podem contribuir para uma possível inferência farmacológica, visto que a via de Calcineurina-NFAT é uma das principais mediadoras de hipertrofia em cardiomiócitos, mediante estímulos patológicos / Abstract: There is an increasing move towards the development of technologies that allow the localization of proteins in cells by combined electron and light microscopy, with the use of molecular probes such as miniSOG and APEX2. Additionally we seek to understand how proteins are responsible for the cellular and tissue functions. The Focal Adhesion Kinase (FAK) is protein of integrin signaling cascade considered as a potential mediator of mechanical stress in cardiomyocytes. It is known that in cardiomyocytes subjected to hypertrophic stimuli by rapid activation of FAK and its subcellular redistribution, however the mechanisms involved in these processes are poorly understood. Another very important protein in the heart is Calsarcin-1 (CS1), a negative regulator of the Calcineurin pathway which is crucial in the development of cardiac hypertrophy. However the mechanisms involved in the negative regulation as well as the subcellular distribution CS1 are poorly understood. Aiming at the interaction between these areas to study the spatial-temporal distribution of cellular and protein components, and the importance of FAK and CS1 in the sarcomere and its role in hypertrophic signaling under mechanical stimulation, the aim of this study was to explore the ability of FAK and CS1 to incorporate genetically molecular probes that allow monitoring through images the behavior of these key molecules in the Z disc biology in MVRNs subjected to mechanical stretch. To this end, we performed subcellular localization assays using molecular probes applied to the correlative microscopy, biochemical and molecular assays and enzymatic activity. These data confirm the FAK associated with actin and focal adhesions fibers in H9c2 cells and has been shown by light microscopy that FAK wild-type (wt) is partially translocated to the nuclear compartment after stimulation of the agonist phenylephrine, while FAK Y397F (inactive mutant form) did not show the same phenotype. Moreover, despite standardization and expression of FAK and miniSOG or APEX2 in HEK 293T cells and H9c2, it was inconclusive subcellular localization of FAK, through the use of electron microscopy, in MVRN. Probably due to the diffuse distribution of most FAK molecules, it has no conclusive electron-dense region in transmission electron microscopy. Regarding the importance of CS1, it was observed that the cyclic stretch did not induce an increase in protein expression or gene relative CS1 and CnA, as there was no change in the phosphatase activity of CnA. However there was less interaction CS1 and CnA and change in CS1 location in MVRN under mechanical stimulation. CS1 overexpression and silencing corroborate the negative regulation of the CS1 over CnA in MVRN under mechanical stimulation. Based on structural data, it has been speculated that as the NFAT and CS1 binding sites are very close in CnA and at the same time distant from the active site of the phosphatase, it is possible that the role of CS1 in the negative regulation of CnA occur by steric hindrance to the NFAT transcription factor. Therefore, these results may contribute to a possible pharmacological inference, whereas Calcineurin-NFAT pathway is a major mediator of hypertrophy in cardiac myocytes by pathologic stimuli / Doutorado / Biologia Tecidual / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Vinte e seis pacientes com cardiomiopatia hipertrófica e fatores de risco de morte súbita, foram submetidos a implante de cardioversor-desfibrilador implantável de dupla-câmara, com seguimento médio de 19 meses. Observou-se quatro choques em arritmias letais, 4 pacientes apresentaram TVNS e 5 taquiarritmias supraventriculares. Ocorreu um óbito.Conclusões: Observamos: TPSV em 19,2%; TVNS em 15,4% e TVS/FV em 15,4%. Nenhuma variável clínica ou demográfica, discriminou o comportamento clínico ou funcional pós-implante de CDI; a recorrência de síncope pós implante de CDI, não se associou à presença de eventos arrítmicos e a hipertrofia maior que 30 mm se associou à choque precoce do CDI (p=0,003). / During 19 months of average follow-up period, we followed 26 patients with hypertrophic cardiomyopathy and high risk for sudden death, all treated by dual chamber implantable cardioverter-defibrillator. 4 patients had received appropriate ICD discharge, 4 patients with NSVT and 5 supraventricular arrhythmias. One death had occurred. Conclusions: we observed: supraventricular arrhythmias in 19,2%; NSVT in 15,4% and VT/VF in 15,4%. The clinical or demographic outcomes did not suggest any clinical or functional results after ICD implantation; syncope may occur after ICD implantation and no arrhythmias recordered by intracardiac electrograms and left-ventricular-wall thickness greater than 30 mm is associated with early ICD shocks (p=0,003).

Introdução: A cardiomiopatia hipertrófica (CH) é uma doença cardíaca estrutural primária, caracterizada por hipertrofia do ventrículo esquerdo, sem dilatação, geralmente assimétrica e predominantemente septal. Na população geral a prevalência estimada da CH é de 0,2% (1:500), correspondendo a 0,5% de todas as cardiopatias. Atualmente estão descritas mais de 1400 mutações associadas à CH em 20 genes relacionados com os miofilamentos do sarcômero, o disco-Z e o transporte de cálcio, sendo que os três mais associados são os genes MYH7, MYBPC3 e TNNT2, responsáveis por 50% do casos com diagnóstico molecular positivo no Brasil. Dessa forma, o advento de novas tecnologias de sequenciamento de DNA de alta performance promete revolucionar o diagnóstico molecular, tornando mais rápida e barata a identificação de alterações genéticas, impactando positivamente na custo-efetividade do manejo diagnóstico e terapêutico de pacientes e famílias com o diagnóstico de CH. Materiais e Métodos: Noventa e uma amostras de uma casuística de pacientes não relacionados, portadores de CH com diagnóstico molecular prévio para os 3 genes mais associados (19 positivas e 72 negativas) foram utilizadas juntamente com uma amostra referência do HapMap (NA12878) na validação de um pipeline proposto para a identificação de alterações genéticas em um painel com 74 genes associados à cardiomiopatias hereditárias, utilizando a plataforma Ion Torrent PGM. A etapa de chamada de variantes foi testada em dois limiares diferentes de cobertura de sequenciamento (30x e 10x) e três limiares de frequência de alelo variante (35%, 25% e 20%). A amostra NA12878 foi utilizada na aferição de valores de reprodutibilidade intra e inter-ensaio. As amostras da casuística de CH com diagnóstico molecular prévio negativo foram utilizadas na análise de ganho diagnóstico. Eram consideradas alterações potencialmente patogênicas aquelas que apresentassem associação prévia com CH ou classificação deletéria em dois de três algoritmos de predição de impacto funcional (PROVEAN, SIFT, PolyPhen2) e MAF<0,01, se disponível. Resultados: A plataforma de sequenciamento utilizada apresentou desempenho aceitável, gerando em média 165,9 ±13,1 Mb, com um valor médio de 146,9 ± 11,54 Mb acima de PhredQ>=20, por amostra. O valor médio de cobertura de sequenciamento por amostra foi de 250 ± 23,94x, com 95,2% das regiões alvo cobertas pelo menos 10x. A sensibilidade máxima observada para SNVs foi de 96,7% enquanto que para InDels foi 28,5%. Os valores de reprodutibilidade inter e intra-ensaio de 89,5% e 87,3%, respectivamente. Das 72 amostras negativas, 35 puderam ser reclassificadas como positivas, sendo que os dois genes com mais ocorrências de alterações genéticas foram FLNC e TRIM63, ambos já relacionados com CH. Vinte e duas amostras foram reclassificadas como inconclusivas e 15 permaneceram negativas. O ganho diagnóstico foi de 21,5%. Conclusões: A plataforma Ion Torrent PGM apresenta potencial no sequenciamento de genes relacionados à cardiomiopatias hereditárias e o pipeline validado mostrou valores analíticos praticáveis em uma rotina diagnóstica. A utilização do painel genético ampliado se mostrou viável na detecção de alterações genéticas, propiciando uma boa margem de ganho diagnóstico em comparação com o sequenciamento apenas dos três genes mais associados à CH / Introduction: Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is a primary cardiac disease, mainly characterized by unexplained left ventricle hypertrophy, in the absence of dilatation, usually asymmetric and predominantly septal. The estimated prevalence is 1:500 individuals in the general population, corresponding for 0.5% of all cardiac diseases. Up to now, more than 1400 mutations are associated with HCM in 20 genes related with sarcomeric myofibrils, Z-disc and calcium homeostasis, wherein the 3 most associated genes are MYH7, MYBPC3 and TNNT2, accounting for 50% of cases with positive molecular diagnostics in Brazil. Thus, the advent of new high throughput DNA sequencing technologies promise to revolutionize the use of molecular diagnostics, turning the identification of genetic mutations in a fast and cheap practice, increasing the cost-effectiveness of diagnostic and treatment of patients and families with HCM. Materials and Methods: Ninety one samples from an HCM casuistic of unrelated individuals with previous molecular diagnostics for the three most HCM-associated genes (19 positives and 72 negatives) were processed along with a reference HapMap sample (NA12878) in the validation process of a pipeline proposed for the detection of genetic alterations in a genetic panel composed of 74 genes associated with inherited cardiomyopathies, using Ion Torrent PGM platform. The variant call step was tested for two cutoffs of sequencing coverage (30x and 10x) and three cutoffs of variant allele frequency (35%, 25% and 20%). The sample NA12878 was used in the assessment of intra and inter-assay reproducibility. Negative samples from the HCM casuistic were used in the assessment of diagnostic yield. Variants were considered potentially pathogenic if previously described as associated with HCM or if presenting a deleterious score in at least two of three impact prediction algorithms tested (PROVEAN, SIFT and PolyPhen-2) and MAF < 0.01, if available. Results: The chosen next-generation sequencing platform presented an acceptable performance, with a mean throughput of 165,9 ±13,1 Mb, with a mean value of 146,9 ± 11,54 Mb above PhredQ >= 20. Mean sequencing coverage was 250 ± 23,94x, wherein 95.2% of target bases were covered at least 10x. Maximum achieved sensitivity for SNVs was 96.7% while for InDels was 28.5%. Both values of inter and intra-assay reproducibility were 89.5% and 87.3%, respectively. Of all 72 negative samples, 35 were reclassified as positive with the two most frequently mutated genes being FLNC and TRIM63, both already associated with HCM. Twenty two samples were reclassified as inconclusive and 15 remained negatives. Diagnostic yield was 21.5%. Conclusions: Ion Torrent PGM platform presented a feasible potential for the sequencing of inherited cardiomyopathies-associated genes and the designed pipeline presented reliable analytical values for diagnostic use. The expanded panel proved to be a good strategy for the detection of genetic alteration providing a good value of diagnostic yield in comparison with the sequencing of the three most HCM-associated genes alone