Risk Stratification of Type 2 Long-QT Syndrome Mutation Carriers With Normal QTc Interval

Introduction

Invoering van cascade genetische screening bij de behandeling van families met het lang-QT-syndroom (LQTS) heeft geleid tot de identificatie van het groeiende aantal mutatiedragers, van wie velen een normaal QTc hebben. Eerdere studies gaven aan dat mutatiedragers een hoger risico op cardiale voorvallen hebben dan genotype-negatieve familieleden, zelfs als er geen QTc-verlenging optreedt,1 hetgeen wordt gebruikt als rationale voor toediening van β-blokkertherapie aan asymptomatische LQTS-mutatiedragers, ongeacht de QTc-duur.2 Mutatiepenetrantie kan echter niet alleen tot uiting komen in QTc-verlenging, maar ook in afwijkende T-golfmorfologie, waarbij de meest opvallende T-golfafwijkingen geassocieerd zijn met het LQT2-genotype.

Het type en de plaats van de LQT2-mutatie lijken geassocieerd te zijn met het risico op cardiale voorvallen, waarbij het hoogste risico beperkt blijft tot poriemutaties, zoals gerapporteerd in een groot internationaal LQT2-cohort.3 Het is echter niet bekend of het risico van een specifiek mutatietype onafhankelijk is van repolarisatie-afwijkingen die bij KCNH2-mutatiedragers aantoonbaar zijn als verlengde QTc of abnormale T-golf morfologie. In een eerder onderzoek waarin patiënten met de 3 meest voorkomende LQTS genotypes werden geïncludeerd, was het effect van het mutatietype (d.w.z. transmembrane missense mutaties) alleen beperkt tot de mutatiedragers die geen QTc-verlenging vertoonden, terwijl bij patiënten met verlengde QTc het voorspellende effect van het genotype werd verzwakt.1

Wij veronderstelden dat LQTS-penetrantie bij LQT2-mutatiedragers met een normaal QTc-interval, beoordeeld als het optreden van aritmische gebeurtenissen en syncope-episoden, samenhangt met het type KCNH2-mutatie en T-golf morfologieveranderingen die kunnen worden beoordeeld op basis van een standaard ECG in rust. Ons doel was om te beoordelen of abnormale T-golf morfologie en informatie over de locatie van het genetisch defect nuttig kan zijn bij de risicostratificatie van volwassen LQT2 mutatiedragers met een normaal QTc-interval in de Rochester LQTS Registry.

Materialen

De gegevens, analysemethoden en studiematerialen zullen niet aan andere onderzoekers ter beschikking worden gesteld om de resultaten te reproduceren of de procedure te repliceren.

Studiepopulatie

Patiënten in deze studie waren afkomstig uit de in Rochester gevestigde LQTS Registry; de inschrijving in de registry is eerder beschreven.4,5 Patiënten werden geselecteerd voor de huidige analyse als zij (1) drager bleken te zijn van een ziekte-veroorzakende mutatie in KCNH2 (LQT2), (2) een door Bazett gecorrigeerd QT-interval (QTc) <470 ms voor vrouwen en <460 ms voor mannen hadden, en (3) 18 jaar of ouder waren om variatie in T-golf morfologie uit te sluiten die bij kinderen en adolescenten kan worden waargenomen. Patiënten werden uitgesloten van het onderzoek indien zij >1 LQTS-geassocieerde mutatie hadden.

De op basis van deze criteria geselecteerde studiepopulatie bestond uit 154 proefpersonen met genotype-positieve LQT2 patiënten en normale of minimaal aangedane QTc en proefpersonen die behoorden tot families met genotype-positieve probands die genetisch getest waren en negatief bleken voor LQTS-geassocieerde mutatie (n=1007).

Gegevensverzameling

Standaard 12-afleidingen ECG in rust werd verkregen op het moment van inschrijving in het register. RR en QT intervallen werden gemeten op het eerste opgenomen ECG en gebruikt voor de berekening van het hartslag gecorrigeerde QT interval volgens de Bazett formule (QTc). Klinische gegevens werden verzameld op prospectief ontworpen formulieren met informatie over demografische kenmerken, persoonlijke en familiale medische geschiedenis, ECG-bevindingen, therapieën, met inbegrip van QT-verlengende medicatie, en gebeurtenissen tijdens de lange termijn follow-up. Informatie over het gebruik van β-blokkers werd ook verzameld om een tijdsafhankelijke beoordeling van hun mogelijke invloed op de incidentie van cardiale voorvallen mogelijk te maken.

Eindpunten

Het vooraf gespecificeerde eindpunt van de studie was het optreden van een eerste cardiale gebeurtenis (CE), waaronder syncope (gedefinieerd als voorbijgaand verlies van bewustzijn dat abrupt optrad en herstelde), afgebroken hartstilstand (ACA) waarvoor defibrillatie nodig was als onderdeel van reanimatiepogingen, of LQTS-gerelateerde plotselinge hartdood (SCD; abrupt begin zonder duidelijke oorzaak, indien bijgewoond of overlijden dat niet door een andere oorzaak kon worden verklaard indien voorgevallen in een niet bijgewoonde omgeving, inclusief slaap).

ECG-Fenotype karakterisering

Alle binnenkomende ECG’s werden beoordeeld door een cardioloog (W.Z.), geblindeerd voor de klinische karakteristieken van de proefpersonen, met betrekking tot de T-golf morfologie in afleidingen V5 en II, die werd geclassificeerd als normaal, breed, vlak, gekerfd, negatief, of bifasisch.6,7 Voor het doel van deze analyse werden T-golf morfologieën, die niet als normaal werden beoordeeld in afleiding II of V5, geclassificeerd als abnormaal, wat wijst op de mogelijke aanwezigheid van ventriculaire repolarisatie afwijking/mutatie penetrantie.

ECG’s werden ook beoordeeld met betrekking tot de conventionele interval metingen, zoals PR, QRS, QT gemeten in de ledemaatafleiding II en gecorrigeerd met behulp van de Bazett formule, en Tpeak-Tend interval gemeten vanaf het absolute maximum van de T-golf tot het einde van het QT-interval.

De studie werd goedgekeurd door een institutionele beoordelingsraad en deelnemers aan de studie gaven informed consent.

Genotype karakterisering

De aanwezigheid van de LQTS-veroorzakende KCNH2-mutatie werd geverifieerd met behulp van standaard genetische tests uitgevoerd in academische moleculair genetische laboratoria waarover eerder verslag is gedaan.1 Genetische veranderingen van de aminozuur volgorde werden gekarakteriseerd aan de hand van de locatie in het kanaal-eiwit, dat werd gedefinieerd als behorend tot de porie-regio als de coderende sequentie aminozuur residuen betrof gelegen in de S5-lus-S6 regio (552 tot 657). Alle andere genetische varianten werden beschouwd als niet-pore mutaties voor het doel van deze studie.

Statistische analyse

Verschillen in de univariate karakteristieken door LQT2-normale QTc proefpersonen versus genotype-negatieve controlepersonen werden vergeleken met behulp van de χ2-test of Fisher exact test voor categorische variabelen en de Wilcoxon rank-sum test voor continue variabelen. Categorische gegevens werden gepresenteerd als frequentie en percentage en continue variabelen als gemiddelde±SD of mediaan en bijbehorend interkwartiel bereik.

De cumulatieve waarschijnlijkheid van de primaire en secundaire eindpunten werd beoordeeld met de Kaplan-Meier methode met significantietoetsing door de log-rank statistiek. Het Cox proportionele hazard model werd gebruikt om de onafhankelijke bijdrage van klinische en genetische factoren aan het eerste optreden van tijdsafhankelijke cardiale voorvallen te evalueren vanaf de leeftijd van 18 jaar tot het einde van de follow-up. Het Cox regressiemodel werd gecorrigeerd voor het tijdsafhankelijke β-blokker gebruik (de leeftijd waarop patiënten β-blokker therapie kregen en stopten) en gestratificeerd naar geslacht. Aangezien de voorgeselecteerde QTc-inclusiecriteria overlapten met borderline QTc-verlenging, werd het model ook aangepast voor QTc-duur met 440 ms als cutoff voor normale versus borderline QTc-waarden. Om geslachtsspecifieke regressieparameterschattingen voor de klinische en genetische factoren te ontwikkelen, werden interacties tussen geslacht en de variabelen van belang gebruikt. De proportionaliteitsaanname werd getest met behulp van tijdsafhankelijke covariaten die werden gecreëerd uit interacties tussen overlevingstijd en verschillende covariaten.

Alle statistische tests waren 2-zijdig, en een P-waarde <0,05 werd als statistisch significant beschouwd. Analyses werden uitgevoerd met SAS software versie 9.4 (SAS Institute, Cary, NC).

Resultaten

Studiebevolking

Distributie van QTc-intervallen in de studiegroep en genotype-negatieve controlegroep worden gepresenteerd in Figuur 1. In totaal werden 60 unieke pathogene genetische varianten gerapporteerd onder normale QTc-mutatiedragers, van wie de overgrote meerderheid (n=119, 78%) mutaties droeg die ook werden gerapporteerd onder aangetaste familieleden met verlengde QTc.

De klinische kenmerken van de studiepopulatie worden gepresenteerd in tabel 1 met vergelijkingen tussen dragers van normale QTc LQT2 en dragers die geen drager waren. De leeftijd bij inschrijving in het register en de geslachtsverdeling verschilden niet tussen de groepen. Er waren verschillen in QTc duur die langer was bij dragers dan bij niet-dragers ondanks dat ze binnen de normale grenzen vielen. Tpeak-Tend gemeten in afleidingen II en V5 was ook langer bij mutatiedragers. Abnormale T-golf morfologie werd waargenomen bij 39% van de LQT2-dragers met normale QTc en bij 7% niet-dragers. De poreuze mutaties werden geïdentificeerd in 15% van de dragers. Syncope voor de leeftijd van 18 jaar werd waargenomen bij 23 LQT2-dragers met normale QTc, van wie 5 poreuze mutaties hadden en 12 abnormale T-golf morfologie.

Among the 154 LQT2 carriers, there were 44 (29%) patients with cardiac events ≥18 years of age including 8 (5%) ACA or SCD. Van de 1007 niet-draagsters hadden 135 (13%) patiënten ten minste 1 cardiaal voorval, waaronder 3 (0,3%) met ACA of SCD. Vanwege het kleine aantal ACA/SCD in dit cohort, richtten wij onze analyses op cardiale voorvallen. Van de 25 ontvangers van implanteerbare cardioverter-defibrillatoren onder LQT2-dragers had geen enkele een voorgeschiedenis van hartstilstand of gedocumenteerde torsades de pointes; 9 hadden echter een voorgeschiedenis van syncope en 6 hadden een familiegeschiedenis van SCD. Een enkele persoon uit deze groep die tijdens de follow-up een implanteerbare cardioverter-defibrillator kreeg toegediend, was drager van de niet-poreuze mutatie 209 A>G, had een abnormale T-golf morfologie, en een baseline QTc van 450 ms.

Clinisch beloop in de LQT2-dragers met normale QTc

T-golf morfologie

Figuur 2A toont cumulatieve waarschijnlijkheid van cardiale voorvallen in LQT2-dragers met abnormale T-golf versus LQT2-dragers met normale T-golf in vergelijking met niet-dragers. Na 10 jaar follow-up vanaf de leeftijd van 18 jaar hadden LQT2-dragers met abnormale T-golf een significant hogere kans op cardiale voorvallen dan LQT2-dragers met normale T-golf en niet-dragers (respectievelijk 27% versus 10% en 6%; P<0,001). Na 30 jaar follow-up vanaf de leeftijd van 18 jaar, waren de percentages respectievelijk 37% versus 19% (P=0,134) en 12% (P<0,001). Na multivariate correctie voor geslacht en tijdsafhankelijke β-blokker therapie hadden LQT2 dragers met normale QTc en abnormale T-golf morfologie een groter risico op cardiale voorvallen dan LQT2 dragers met normale T-golf morfologie en niet-dragers (Tabel 2). In vergelijking met niet-dragers hadden LQT2-dragers met normale T-golf morfologie een trend naar een groter risico op cardiale voorvallen met hazard ratio (HR) van 1,58 (P=0,072). Tpeak–Tend did not demonstrate an independent prognostic value in the multivariable analysis, and its inclusion in the model did not affect the results.

Pore Versus Nonpore LQT2 Mutatie

Het dragen van een LQT2-mutatie in het pore-domein bleek een risico-indicator te zijn in de subgroep van mutatie-positieve patiënten met een normale QTc (figuur 2B). Na multivariate correctie voor geslacht en tijdsafhankelijke β-blokkertherapie hadden dragers van normale QTc LQT2 met pore mutaties een trend naar een groter risico op cardiale gebeurtenissen dan dragers van niet-pore LQT2 mutaties (HR, 1,93; P=0,068; Tabel 2).

We hebben ook een sensitiviteitsanalyse uitgevoerd door dragers van normale QTc LQT2-mutaties uit te sluiten die syncopale episoden hadden gehad voor de leeftijd van 18 jaar, wat vergelijkbare resultaten van de Kaplan-Meier curve-analyse opleverde en geen invloed had op de risicoschattingen.

Sex-Related Risk of Cardiac Events in LQT2 Mutation Carriers

Because the risk of cardiac events is significantly different in adult LQT2 women than men, we analyzed the above associations in men and women separately (Table 3). Among LQT2 carriers with normal QTc, women had greater risk of cardiac events than men (HR, 4.09, 95% confidence interval, 1.89–8.81; P<0.001; Figure 3).

Anormale T-golfmorfologie werd waargenomen bij 26 mannen (39%) en 29 vrouwen (33%); er werden echter cardiale voorvallen gemeld bij slechts 4 (15%) mannen en 19 (66%) vrouwen (P-waarde voor interactie=0,018). Zoals weergegeven in Tabel 3, hadden vrouwelijke LQT2-draagsters met abnormale T-golf een groter risico op cardiale voorvallen dan vrouwelijke LQT2-draagsters met normale T-golf morfologie (HR, 3,31; P=0,001; Figuur 4A en 4B). Er was geen significant verband tussen T-golf morfologie en cardiale voorvallen bij mannen.

Pore-locatie van LQT2-mutaties gaf een significant verhoogd risico op cardiale voorvallen te zien dan bij mannen met een niet-poreuze LQT2-mutatie (HR, 3,70; P=0,002). Er was echter geen dergelijke associatie bij vrouwen (HR, 1,37; P=0,487; figuur 4C en 4D). LQT2 porie mutatie dragers vormden de enige mannen subgroep die significant risico vertoonden in vergelijking met niet-draagsters (Figuur 4C).

Discussie

Wij hebben aangetoond dat onder dragers van ziekte-veroorzakende mutaties in het KCNH2-gen met een normaal QTc-interval verdere risicostratificatie kan worden bereikt door het combineren van informatie over het geslacht van de patiënt, de aangetaste KCNH2-regio, en T-golf morfologie. Onze bevindingen breiden eerder gerapporteerde risico’s geassocieerd met het vrouwelijk geslacht uit naar de subgroep van LQT2 mutatiedragers met een normaal QTc interval. Bovendien hebben patiënten met een normale T-golf morfologie en niet-poreuze KCNH2 mutaties over het algemeen een laag risico op cardiale gebeurtenissen; er bestaan echter belangrijke verschillen in de waarde van deze kenmerken voor risicostratificatie tussen mannen en vrouwen. Vrouwen met LQT2-mutaties vertonen een significant verhoogd risico op cardiale voorvallen in vergelijking met genotype-negatieve controles, dat samenhangt met de aanwezigheid van abnormale T-golven en niet met het type mutatie. Integendeel, het dragen van een poreuze mutatie was de enige risicofactor die een subgroep identificeerde met een verhoogd risico op CE bij mannen.

Dragers van LQTS-veroorzakende mutaties met een normale QTc vormen een uitdagende patiëntengroep. Hoewel het risico op ACA/SCD laag wordt geacht, zoals eerder door onze groep is aangetoond,1 is het nog steeds goed voor ≈4% cumulatief risico op de leeftijd van 40 jaar en is het 10-voudig verhoogd in vergelijking met niet-aangedane familieleden. Deze observatie heeft geleid tot de aanbeveling van β-blokker therapie bij alle LQTS mutatiedragers, ongeacht de QTc duur.2 Hoewel β-blokkers bekend staan om hun uitstekende veiligheidsprofiel, zijn familieleden bij wie de diagnose wordt gesteld als gevolg van breed geïmplementeerde cascade genetische familiescreening vaak jonge en gezonde individuen, die worden blootgesteld aan een langdurige β-blokker therapie en de bijbehorende bijwerkingen, die hun kwaliteit van leven aanzienlijk kunnen beïnvloeden. Verdere pogingen tot risicostratificatie van LQTS-mutatiedragers met een normale QTc zijn daarom nodig.

We hebben de hypothese dat mutatiepenetrantie en het bijbehorende aritmisch risico niet alleen kunnen worden beoordeeld aan de hand van de mate van QTc-verlenging, maar ook aan de hand van de veranderingen in T-golfvorm die ook in het normale QTc-bereik zichtbaar zijn. Van de 2 meest voorkomende LQTS genetische varianten, is het type 2 bekend om zijn karakteristieke T-golf vervorming die voor het eerst werd beschreven in 19956 en betrouwbaar kon worden onderscheiden met computer-gebaseerde methoden.8-10 Onze bevindingen van een sterke associatie tussen de door cardiologen beoordeelde abnormale T-golf morfologie en het risico op aritmische voorvallen bij patiënten met het type 2 LQTS syndroom geven aan dat de eerder gebruikte terminologie van fenotype-negatieve LQTS uitsluitend gebaseerd op QTc beoordeling geherdefinieerd moet worden en, tenminste in de context van type 2 LQTS, gebaseerd moet zijn op beoordeling van zowel QTc als de vorm van de T-golf.

Ondanks het lagere risico op aritmische voorvallen in vergelijking met patiënten met abnormale T-golf morfologieën, hadden LQT2 vrouwen met normale T-golven nog steeds een verhoogd risico op cardiale voorvallen in vergelijking met genotype-negatieve familieleden, wat niet werd waargenomen bij mannen. Het significante restrisico dat werd waargenomen bij vrouwen met normale T-golven kan te wijten zijn aan de welbekende invloed van geslachtshormonen op de aritmiegenese die recent werd besproken,11 en die zich mogelijk niet rechtstreeks vertaalt in de afwijkingen op het oppervlakte ECG. Het is echter ook mogelijk dat het verband tussen individuele genetische varianten en hun expressie op het oppervlakte ECG mutatiespecifiek is en dat het aritmisch risico niet gebonden is aan de ECG expressie van het ionkanaal defect.

Een verband tussen mutaties in de transmembraan porie regio van KCNH2 en een verhoogd aritmie risico werd voor het eerst gerapporteerd in 200212 en later uitgebreid in een groot internationaal cohort van LQT2 patiënten.3 In lijn met eerdere observaties,2 was de prevalentie van de porie mutaties in onze studie relatief laag in onze groep van patiënten met normale QTc. In een eerdere analyse van de invloed van mutatie-specifieke kenmerken op de uitkomst bij patiënten met verschillende varianten van LQTS,3 werd gesuggereerd dat mutatiekenmerken alleen prognostische invloed hadden bij patiënten met een normaal QTc-interval, terwijl bij patiënten met een verlengde QTc eerder de mate van QTc-verlenging dan het mutatietype van invloed was op het risico op ritmestoornissen. Het is echter opmerkelijk dat zelfs laag-risico niet-poreuze mutaties in onze studie geassocieerd waren met een 3-voudig verhoogd risico op cardiale gebeurtenissen bij mannelijke dragers van een LQT2-mutatie met een normaal QTc vergeleken met genotype-negatieve familieleden.

Onze bevindingen illustreren verder het belang van sekse bij de risico-inschatting van LQT2-mutatiedragers. Hoewel de associatie van het vrouwelijk geslacht met een verhoogd risico op CE in LQT2 al herhaaldelijk eerder is gerapporteerd,5,13 breiden onze bevindingen deze kennis uit naar de groeiende groep van fenotype-negatieve mutatie-dragende familieleden als gevolg van de implementatie van genetische cascade screening in de klinische routine. Hoewel beoordeling van de T-golfmorfologie nuttig zou kunnen zijn bij het identificeren van de hoogste risicogroep bij vrouwen, lijken zelfs LQT2-mutatiedragende vrouwen met een ogenschijnlijk normaal ECG, d.w.z. normale T-golven en normale QTc, een significant verhoogd risico te lopen in vergelijking met niet-draagsters. Bovendien blijft het risico van CE geassocieerd met het LQTS genotype levenslang bestaan, zoals onze groep eerder heeft aangetoond,14 en onze huidige bevindingen bevestigen de juistheid van deze observatie bij vrouwen met een normaal QTc, die risico blijven lopen gedurende de late postmenopauzale periode. Daarentegen lijken mannen met LQT2 mutaties een zeer laag risico op voorvallen te hebben als zij een normale QTc hebben onafhankelijk van de T-golf morfologie, zodat hun risico op voorvallen niet te onderscheiden is van de genotype-negatieve controles met uitzondering van de kleine minderheid van mannelijke personen met poreuze mutaties die een 4-voudig verhoogd risico hadden in vergelijking met niet-dragers.

Ten slotte roepen onze bevindingen de vraag op of primair preventieve β-blokkertherapie, die momenteel wordt aanbevolen bij mutatiedragers met een normale QTc,2 zonder onderscheid moet worden toegepast. Onze bevindingen van seksegerelateerde verschillen in het risico op cardiale voorvallen bij LQT2-mutatiedragers met een normale QTc suggereren dat mannen met een niet-poreuze LQT2-mutatie, die de overgrote meerderheid van de mannelijke mutatiedragers uitmaken, een risico op aritmische voorvallen lopen dat niet te onderscheiden is van het 1 dat wordt waargenomen bij genotype-negatieve familieleden en dus mogelijk onvoldoende risico-batenverhouding hebben om levenslange β-blokkertherapie te rechtvaardigen.

Beperkingen van het onderzoek

Onze bevindingen zijn alleen van toepassing op volwassen LQT2-mutatiedragers, omdat we met opzet personen jonger dan 18 jaar hebben uitgesloten vanwege een grotere variatie van leeftijdsgerelateerde normale varianten van T-golf morfologie. Het blijft daarom onbewezen of een vergelijkbaar risicostratificatieschema kan worden ontwikkeld voor kinderen en zuigelingen die met een ziekteveroorzakende KCNH2-variant worden geboren en volgens de huidige aanbevelingen met een β-blokkade moeten worden behandeld.2

De beoordeling van de T-golf morfologie werd uitgevoerd zonder gebruik te maken van automatische computergestuurde algoritmen en zou daarom ECG manifestaties van kaliumkanaal defecten onderschat kunnen hebben die mogelijk toe te schrijven zijn aan het aritmisch risico bij patiënten met normale T-golf morfologieën.

Finitief, ook al werd het model gecorrigeerd voor tijdsafhankelijk β-blokker gebruik, zijn we niet in staat geweest om toegang te krijgen tot de informatie over omstandigheden rond gerapporteerd CE. Daarom kunnen we geen rekening houden met mogelijke triggers, blootstelling aan potentiële QT-verlengende geneesmiddelen of predisponerende factoren, die mogelijk hebben bijgedragen aan syncopale episoden bij LQT2-mutatiedraagsters.

Conclusies

Bij elektrocardiografisch niet-aangedane LQT2-patiënten zijn vrouwelijk geslacht, de T-golf morfologie, en het type LQT2-mutaties onafhankelijk geassocieerd met het risico op cardiale gebeurtenissen en moeten worden overwogen bij het afwegen van risico’s en voordelen van primaire preventieve therapieën. Genotype-positieve vrouwelijke LQT2-patiënten met een normale QTc hebben een hoger risico op cardiale voorvallen dan de controlepopulatie, hoewel de aanwezigheid van een T-golf afwijking geassocieerd is met een hoger risico dan een normale T-golf morfologie. Mutatietype is nuttig bij de risicostratificatie van cardiale voorvallen bij mannelijke LQT2-dragers met een normale QTc: bij niet-poreuze LQT2-mutaties is het risico op cardiale voorvallen niet significant anders dan bij niet-aangedane familieleden. De bevindingen geven aan dat risicostratificatie binnen de niet-aangedane LQT2-mutatiedragers mogelijk is en pleiten voor op de patiënt toegesneden gebruik van profylactische β-blokkertherapie.

Footnotes