Riskstratifiering av bärare av typ 2 lång-QT-syndrom med normalt QTc-intervall

Introduktion

Införandet av kaskadgenetisk screening i hanteringen av familjer med long-QT-syndrom (LQTS) har lett till att ett ökande antal mutationsbärare har identifierats, av vilka många har normal QTc. Tidigare studier visade att mutationsbärare har högre risk för hjärthändelser än genotypnegativa familjemedlemmar även i avsaknad av QTc-förlängning,1 vilket används som en motivering för administrering av β-blockerare till asymtomatiska LQTS-mutationsbärare oavsett QTc-varaktighet.2 Mutationspenetrering kan dock manifesteras inte bara i QTc-förlängning utan även i avvikande T-vågsmorfologi med de mest anmärkningsvärda T-vågsavvikelserna i samband med LQT2-genotypen.

Typen och platsen för LQT2-mutationen tycks vara förknippad med risken för hjärthändelser, med den högsta risken begränsad till pore-mutationer enligt vad som rapporterats i en stor internationell LQT2-kohort.3 Det är dock inte känt om den risk som ges av en specifik mutationstyp är oberoende av repolariseringsavvikelser som kan påvisas som antingen förlängd QTc eller onormal T-vågsmorfologi hos bärare av KCNH2-mutationer. I en tidigare studie som inkluderade patienter med de tre vanligaste LQTS-genotyperna begränsades effekten av mutationstypen (dvs. transmembran missense-mutationer) endast till mutationsbärare som inte uppvisade någon QTc-förlängning, medan genotypens prediktiva effekt avtog hos patienter med förlängd QTc1.

Vi antog att LQTS-penetrering hos bärare av LQT2-mutationer med normalt QTc-intervall bedömt som förekomst av arytmiska händelser och synkopala episoder är kopplad till typen av KCNH2-mutation och T-vågsmorfologiska förändringar som kan bedömas från standard viloEKG. Vårt syfte var att bedöma om onormal T-vågsmorfologi och information om den genetiska defektens placering kan vara användbara vid riskstratifiering av vuxna LQT2-mutationsbärare med normalt QTc-intervall i Rochester LQTS-registret.

Material

Data, analysmetoder och studiematerial kommer inte att göras tillgängliga för andra forskare i syfte att reproducera resultaten eller replikera förfarandet.

Studiepopulation

Patienterna i den här studien kom från det Rochester-baserade LQTS-registret; inskrivning i registret har tidigare beskrivits.4,5 Patienterna valdes ut till den aktuella analysen om de (1) visade sig vara bärare av sjukdomsframkallande mutation i KCNH2 (LQT2), (2) hade Bazett-korrigerat QT-intervall (QTc) <470 ms för kvinnor och <460 ms för män, och (3) var 18 år eller äldre för att utesluta variation av T-vågsmorfologi som kan observeras hos barn och ungdomar. Patienterna uteslöts från studien om de hade >1 LQTS-associerad mutation.

Studiepopulationen som valdes ut enligt dessa kriterier bestod av 154 försökspersoner med genotyp-positiva LQT2-patienter och normal eller minimalt påverkad QTc och försökspersoner som tillhörde familjer med genotyp-positiva probands som testades genetiskt och visade sig vara negativa för LQTS-associerad mutation (n=1007).

Datainsamling

Standard 12-ledars viloekg registrerades vid tidpunkten för registrering i registret. RR- och QT-intervall mättes på det första registrerade EKG:t och användes för beräkning av det hjärtfrekvenskorrigerade QT-intervallet enligt Bazett-formeln (QTc). Kliniska data samlades in på prospektivt utformade formulär med information om demografiska egenskaper, personlig och familjär sjukdomshistoria, EKG-fynd, behandlingar, inklusive QT-förlängande mediciner, och händelser under långtidsuppföljningen. Information om användning av β-blockerare samlades också in för att möjliggöra en tidsberoende bedömning av deras eventuella inverkan på förekomsten av hjärthändelser.

Endpunkter

Den förspecificerade slutpunkten för studien var förekomsten av en första hjärthändelse (CE) som inkluderade synkope (definierat som övergående medvetandeförlust som var abrupt i debut och återhämtning), avbrutet hjärtstillestånd (ACA) som krävde defibrillering som en del av återupplivningsförsök eller LQTS-relaterad plötslig hjärtdöd (SCD; plötsligt insjuknande utan uppenbar orsak, om det har bevittnats eller dödsfall som inte kunde förklaras av någon annan orsak om det inträffade i en icke bevittnad miljö, inklusive sömn).

EKG-fenotypkarakterisering

Alla inkommande EKG bedömdes av en kardiolog (W.Z.) som var blindad för försökspersonernas kliniska egenskaper med avseende på T-vågsmorfologin i avledningar V5 och II, som klassificerades som antingen normal, bred, platt, inskuren, negativ eller bifasisk.6,7 I denna analys klassificerades T-vågsmorfologier som inte bedömdes som normala i vare sig avledning II eller V5 som onormala, vilket indikerar eventuell förekomst av ventrikulär repolarisationsavvikelse/mutationspenetrering.

EKG:er bedömdes också med avseende på konventionella intervallmätningar såsom PR, QRS, QT mätt i ledningsledning II i extremiteten och korrigerad med Bazett-formeln samt Tpeak-Tend-intervallet mätt från T-vågens absoluta maximum till slutet av QT-intervallet.

Studien godkändes av en institutionell granskningsnämnd och studiedeltagarna gav informerat samtycke.

Genotypkarakterisering

Närvaron av LQTS-orsakande KCNH2-mutation verifierades med hjälp av genetiska standardtester som utfördes i akademiska molekylärgenetiska laboratorier och som rapporterats tidigare1. Genetiska förändringar av aminosyrasekvensen karakteriserades av placering i kanalproteinet, som definierades som tillhörande porregionen om den kodande sekvensen omfattade aminosyrarester belägna i S5-loop-S6-regionen (552 till 657). Alla andra genetiska varianter betraktades som icke-poremutationer i denna studie.

Statistisk analys

Differenser i de univariata egenskaperna av LQT2-normala QTc-ämnen jämfört med genotypnegativa kontrollpersoner jämfördes med hjälp av χ2-testet eller Fisher exact-testet för kategoriska variabler och Wilcoxon-rank-summa-testet för kontinuerliga variabler. Kategoriska data presenterades som frekvens och procent och kontinuerliga variabler som medelvärde ± SD eller median och motsvarande interkvartilområde.

Den kumulativa sannolikheten för de primära och sekundära slutpunkterna bedömdes med Kaplan-Meier-metoden med signifikanstestning med log-rank-statistiken. Cox proportional hazard-modellen användes för att utvärdera det oberoende bidraget från kliniska och genetiska faktorer till den första förekomsten av tidsberoende hjärthändelser från 18 års ålder till slutet av uppföljningen. Cox-regressionsmodellen justerades för tidsberoende β-blockeranvändning (den ålder då patienterna började och slutade med β-blockerbehandling) och stratifierades efter kön. Eftersom de förvalda QTc-inklusionskriterierna överlappade med borderline QTc-förlängning justerades modellen också för QTc-duration med 440 ms som valdes som gränsvärde för normala kontra borderline QTc-värden. För att utveckla könsspecifika regressionsparameterskattningar för de kliniska och genetiska faktorerna användes interaktioner mellan kön och de aktuella variablerna. Proportionalitetsantagandet testades med hjälp av tidsberoende kovariater som skapades av interaktioner mellan överlevnadstid och olika kovariater.

Alla statistiska tester var tvåsidiga och ett P-värde <0,05 ansågs vara statistiskt signifikant. Analyserna utfördes med SAS programvara version 9.4 (SAS Institute, Cary, NC).

Resultat

Studiepopulation

Fördelningen av QTc-intervall i undersökningsgruppen och genotyp-negativa kontrollgruppen presenteras i figur 1. Totalt rapporterades 60 unika patogena genetiska varianter bland bärare av normala QTc-mutationer, varav den stora majoriteten (n=119, 78 %) bar på mutationer som också rapporterades bland drabbade familjemedlemmar med förlängd QTc.

De kliniska egenskaperna hos studiepopulationen presenteras i tabell 1 med jämförelser mellan bärare av LQT2 med normal QTc och icke-bärare. Åldern vid inskrivning i registret och könsfördelningen skilde sig inte mellan grupperna. Det fanns skillnader i QTc-duration som var längre hos bärare än icke-bärare trots att den var inom normala gränser. Tpeak-Tend mätt i ledningar II och V5 var också längre hos mutationsbärare. Onormal T-vågsmorfologi observerades hos 39 % av LQT2-bärarna med normal QTc och hos 7 % icke-bärare. Pore-mutationerna identifierades hos 15 % av bärarna. Synkope före 18 års ålder observerades hos 23 LQT2-bärare med normal QTc, varav 5 hade pormutationer och 12 hade onormal T-vågsmorfologi.

Among the 154 LQT2 carriers, there were 44 (29%) patients with cardiac events ≥18 years of age including 8 (5%) ACA or SCD. Av de 1007 icke-bärarna hade 135 (13 %) patienter minst 1 hjärthändelse inklusive 3 (0,3 %) med ACA eller SCD. På grund av det låga antalet ACA/SCD i denna kohort fokuserade vi våra analyser på hjärthändelser. Av de 25 mottagarna av implanterbara kardioverter-defibrillatorer bland LQT2-bärare hade ingen tidigare historia av hjärtstillestånd eller dokumenterade torsades de pointes; 9 hade dock en historia av synkope och 6 hade en familjehistoria av SCD. En enda individ från denna grupp som fick en implanterbar kardioverter-defibrillator utskriven under uppföljningen var bärare av nonpore-mutation 209 A>G, hade onormal T-vågsmorfologi och en QTc vid baslinjen på 450 ms.

Kliniskt förlopp hos LQT2-bärare med normal QTc

T-vågsmorfologi

Figur 2A visar kumulativ sannolikhet för hjärthändelser hos LQT2-bärare med onormal T-våg jämfört med LQT2-bärare med normal T-våg i jämförelse med icke-bärare. Efter 10 års uppföljning från 18 års ålder hade LQT2-bärare med onormal T-våg signifikant högre frekvens av hjärthändelser än LQT2-bärare med normal T-våg och icke-bärare (27 % jämfört med 10 % respektive 6 %; P<0,001). Efter 30 års uppföljning från 18 års ålder var frekvenserna 37 % mot 19 % (P=0,134) respektive 12 % (P<0,001). Efter multivariat justering för kön och tidsberoende β-blockerarbehandling hade LQT2-bärare med normalt QTc och onormal T-vågsmorfologi större risk för hjärthändelser än LQT2-bärare med normal T-vågsmorfologi och icke-bärare (tabell 2). I jämförelse med icke-bärare hade LQT2-bärare med normal T-vågsmorfologi en tendens till större risk för hjärthändelser med ett riskförhållande (HR) på 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 kontra icke-pore LQT2-mutation

Bärare av LQT2-mutation i pore-domänen verkade vara en riskindikator i undergruppen av mutationspositiva patienter med normal QTc (figur 2B). Efter multivariat justering för kön och tidsberoende β-blockerarbehandling hade bärare av normal QTc LQT2 med pormutationer en tendens till större risk för hjärthändelser än bärare av LQT2-mutationer som inte har pormutationer (HR, 1,93; P = 0,068; tabell 2).

Vi har också utfört en känslighetsanalys genom att utesluta bärare av normal QTc LQT2-mutationer som hade haft synkoper före 18 års ålder, vilket gav liknande resultat från Kaplan-Meier-analysen av kurvorna och inte påverkade riskbedömningarna.

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).

Abnormala T-vågsmorfologier observerades hos 26 män (39 %) och 29 kvinnor (33 %), men hjärthändelser rapporterades dock endast hos 4 (15 %) män och 19 (66 %) kvinnor (P-värde för interaktion=0,018). Som framgår av tabell 3 hade kvinnliga LQT2-bärare med onormal T-våg större risk för hjärthändelser än kvinnliga LQT2-bärare med normal T-vågsmorfologi (HR, 3,31; P=0,001; figur 4A och 4B). Det fanns inget signifikant samband mellan T-vågsmorfologi och hjärthändelser hos män.

Porternas placering av LQT2-mutationer indikerade signifikant ökad risk för hjärthändelser än hos män med LQT2-mutationer som inte är porösa (HR, 3,70; P=0,002). Det fanns dock inget sådant samband hos kvinnor (HR, 1,37; P=0,487; figur 4C och 4D). Bärare av LQT2-pore-mutationer utgjorde den enda undergrupp av män som uppvisade signifikant risk jämfört med icke-bärare (Figur 4C).

Diskussion

Vi har visat att bland bärare av sjukdomsorsakande mutationer i KCNH2-genen med normalt QTc-intervall kan ytterligare riskstratifiering uppnås genom att kombinera information om patientens kön, den drabbade KCNH2-regionen och T-vågsmorfologi. Våra resultat utvidgar tidigare rapporterad risk i samband med kvinnligt kön till att omfatta undergruppen av bärare av LQT2-mutationer med normalt QTc-intervall. Dessutom har patienter med normal T-vågsmorfologi och icke porösa KCNH2-mutationer i allmänhet låg risk för hjärthändelser; viktiga skillnader i riskstratifieringsvärdet av dessa egenskaper finns dock mellan män och kvinnor. Kvinnor som bär på LQT2-mutationer uppvisar signifikant ökad risk för hjärthändelser jämfört med genotypnegativa kontroller, vilket är kopplat till förekomsten av onormala T-vågor och inte relaterat till typen av mutation. Att bära pore-mutation var tvärtom den enda riskfaktor som identifierade en undergrupp med förhöjd risk för CE bland män.

Bärare av LQTS-orsakande mutationer med normal QTc utgör en utmanande patientgrupp. Även om risken för ACA/SCD anses vara låg, vilket vår grupp tidigare visat,1 står den fortfarande för ≈4% kumulativ risk vid 40 års ålder och är 10-faldigt ökad jämfört med opåverkade familjemedlemmar. Denna observation har lett till rekommendationen om β-blockerterapi hos alla bärare av LQTS-mutationer oavsett QTc-duration.2 Även om β-blockerare är kända för sin utmärkta säkerhetsprofil är familjemedlemmar som diagnostiseras som ett resultat av allmänt genomförd kaskadgenetisk familjescreening ofta unga och friska individer som utsätts för en långvarig β-blockerterapi och dess tillhörande biverkningar, vilket kan påverka deras livskvalitet avsevärt. Ytterligare försök att riskstratifiera LQTS-mutationsbärare med normal QTc behövs därför.

Vi antog att mutationspenetransparens och tillhörande arytmisk risk kan bedömas inte bara av graden av QTc-förlängning utan även av de förändringar i T-vågsformen som är synliga även i det normala QTc-området. Bland de två vanligaste genetiska LQTS-varianterna är typ 2 känd för sin karakteristiska T-vågsdistorsion som först beskrevs 19956 och som kan särskiljas på ett tillförlitligt sätt med hjälp av datorbaserade metoder8 .-10 Våra fynd av ett starkt samband mellan den av kardiologer bedömda onormala T-vågsmorfologin och risken för arytmiska händelser bland patienter med typ 2 LQTS-syndromet tyder på att den tidigare använda terminologin för fenotypnegativ LQTS, som uteslutande baseras på QTc-bedömning, bör omdefinieras och, åtminstone i samband med typ 2 LQTS, baseras på bedömning av både QTc och T-vågsmorfologin.

Trots att de uppvisar lägre risk för arytmiska händelser jämfört med patienter med onormal T-vågsmorfologi hade LQT2-kvinnor med normala T-vågor fortfarande en ökad risk för hjärthändelser jämfört med genotypnegativa familjemedlemmar, vilket inte observerades bland männen. Signifikant kvarstående risk som observerades bland kvinnor med normala T-vågor kan bero på den välkända inverkan av könshormoner på arytmogenesen som nyligen granskats,11 och som kanske inte direkt översätts i abnormaliteterna på yt-EKG. Det är dock också möjligt att kopplingen mellan enskilda genetiska varianter och deras uttryck på yt-EKG är mutationsspecifik och att arytmisk risk kanske inte är bunden till EKG-uttrycket av jonkanaldefekten.

Sambandet mellan mutationer i KCNH2:s transmembranporeregion och ökad arytmisk risk rapporterades för första gången 200212 och har senare utvidgats till att även gälla en stor internationell kohort av LQT2-patienter.3 I linje med tidigare observationer2 var prevalensen av pormutationerna i vår studie relativt låg i vår grupp av patienter med normal QTc. I en tidigare analys av inverkan av mutationsspecifika egenskaper på utfallet hos patienter med olika varianter av LQTS3 föreslogs att mutationsegenskaperna hade prognostisk inverkan endast bland dem med normalt QTc-intervall, medan det hos patienter med förlängt QTc var graden av QTc-förlängning snarare än mutationstypen som påverkade risken för arytmier. Det är dock anmärkningsvärt att även lågriskmutationer som inte är porösa i vår studie var förknippade med 3-faldigt ökad risk för hjärthändelser hos manliga bärare av LQT2-mutationer med normal QTc jämfört med genotypnegativa familjemedlemmar.

Våra fynd illustrerar ytterligare betydelsen av kön vid riskbedömning av bärare av LQT2-mutationer. Även om kvinnligt könsassociation med förhöjd risk för CE i LQT2 har rapporterats upprepade gånger tidigare,5,13 utökar våra fynd denna kunskap till den växande gruppen av fenotypnegativa mutationsbärande familjemedlemmar som är resultatet av implementeringen av genetisk kaskadscreening i den kliniska rutinen. Även om bedömning av T-vågsmorfologi kan vara användbar för att identifiera den högsta riskgruppen hos kvinnor, verkar även LQT2-mutationsbärande kvinnor med skenbart normalt EKG, det vill säga normala T-vågor och normal QTc, ha en signifikant förhöjd risk jämfört med icke-bärare. Dessutom kvarstår risken för CE i samband med LQTS-genotyp under hela livet, vilket vår grupp tidigare har visat,14 och våra nuvarande resultat bekräftar giltigheten av denna observation hos kvinnor med normalt QTc, som förblir i riskzonen under den sena postmenopausala perioden. Tvärtom verkar män som bär på LQT2-mutationer ha en mycket låg risk för händelser om de har normal QTc oberoende av T-vågsmorfologi, så att deras risk för händelser förblir omöjlig att skilja från de genotypnegativa kontrollerna, med undantag för den lilla minoritet av manliga försökspersoner som bär på pore-mutationer och som hade en 4-faldig riskökning jämfört med icke-bärare.

Slutligt väcker våra resultat frågor om primärpreventiv β-blockerarbehandling, som för närvarande förespråkas hos mutationsbärare med normal QTc,2 bör tillämpas urskillningslöst. Våra fynd av könsrelaterade skillnader i risken för hjärthändelser bland LQTT2-mutationsbärare med normal QTc tyder på att män som bär på en icke porös LQT2-mutation, vilket står för den stora majoriteten av manliga mutationsbärare, löper en risk för arytmiska händelser som inte går att särskilja från den 1 som observeras hos genotypnegativa familjemedlemmar och som därmed kanske inte har ett tillräckligt risk/nytta-förhållande för att motivera livslång β-blockerarbehandling.

Studiebegränsningar

Våra resultat är endast tillämpliga på vuxna LQT2-mutationsbärare eftersom vi avsiktligt har uteslutit individer under 18 år på grund av en större variation av åldersrelaterade normala varianter av T-vågsmorfologi. Det är därför fortfarande obevisat om ett liknande riskstratifieringsschema skulle kunna utvecklas för barn och spädbarn som föds med sjukdomsorsakande KCNH2-variant och bör behandlas med β-blockad enligt de nuvarande rekommendationerna2.

Den bedömning av T-vågsmorfologi utfördes utan användning av automatiska datorbaserade algoritmer och kan därför ha underskattat EKG-manifestationer av kaliumkanalfel som möjligen kan tillskrivas arytmisk risk hos patienter med normal T-vågsmorfologi.

Till sist, även om modellen justerades för tidsberoende användning av β-blockerare, har vi inte kunnat få tillgång till information om omständigheterna kring rapporterad CE. Därför kan vi inte redogöra för möjliga utlösare, exponering för potentiella QT-förlängande läkemedel eller predisponerande faktorer, som kan ha bidragit till synkopala episoder hos bärare av LQT2-mutationer.

Slutsatser

Mellan elektrokardiografiskt opåverkade LQT2-patienter är kvinnligt kön, T-vågsmorfologin och typen av LQT2-mutationer oberoende av varandra förknippade med risken för hjärthändelser och bör beaktas vid avvägning av risker och fördelar med primärpreventiva behandlingar. Genotyp-positiva kvinnliga LQT2-patienter med normal QTc löper högre risk för hjärthändelser än kontrollpopulationen, även om förekomsten av T-vågsavvikelse är förknippad med en högre risk än normal T-vågsmorfologi. Mutationstyp är användbar vid riskstratifiering av hjärthändelser hos män som är LQT2-bärare med normal QTc: icke porösa LQT2-mutationer har inte en signifikant annorlunda risk för hjärthändelser än opåverkade familjemedlemmar. Fynden indikerar att riskstratifiering inom opåverkade LQT2-mutationsbärare är möjlig och förespråkar patientanpassad användning av profylaktisk β-blockerarbehandling.

Fotnoter