Investigation of antiarrhythmic and proarrhythmic mechanisms in modified systems with molecular biological methods

Horváth, András
Investigation of antiarrhythmic and proarrhythmic mechanisms in modified systems with molecular biological methods.
[Thesis] (Unpublished)

[img]
Preview
PDF (disszertáció)
Download (1MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (239kB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (290kB) | Preview

Abstract in Hungarian

A halálozások egyik fő okai a szívritmuszavarok. Ahhoz, hogy ezeket a tragikus eseményeket elkerüljük, a szívre ható antiaritmiás szerek, illetve az öröklött szívbetegségek (hosszú QT-szindróma, LEOPARD-szindróma, Andersem-Tawil szindróma) pontos ismeretére van szükség. Bármilyen változás, amely a szívciklus alatt a az elektromos impulzusok sorrendjében vagy formájában beközvetkezik aritmiának nevezzük. Ezek nagyon fontos problémák, így szükség van megbízható modellekre, amiken az öröklött betegségeket tanulmányozhatjuk, illetve biztonságfarmakológiai teszteléshez megfelelő eszközök lehetnek. Fentiek alapján a PhD értekezésemben bemutatott kísérletes munkának a következő volt a célja: i) AZ IK1 áram denzitásának összehasonlítása a hiPSC-CM-ben?; ii) Megvizsgálni hogy a hiPSC-CM-ek pitvari, vagy kamrai fenotípust mutatnak; iii) nyugalmi potenciál vizsgálata EHT-ben; 4) Egy új transzgenikus LQT5-ös nyúlmodell celluláris szívelektrofiziológiai tulajdonságainak karakterizálása és vizsgálata és annak reakciója az aritmia provokációra. Kísérletes munkánk fő eredményei a következők voltak: 1. HiPSC-CM erős IK1-áram denzitással rendelkezhetnek. Az áram denzitása ML kultúrából származó sejtek esetén hasonló volt, mint humán LV-CM ben, EHT kultúrából származó sejtek esetén pedig, mint RA-CM-ben, azonos kísérleti körülmények között. 2. Feltehetően technikai problémák okozhatják a kis méretű sejtekben mért alacsony RMP-t patch clamp technika alkalmazása esetén. HiPSC-CM-ben, mind a pitvari (IK1 és RMP), mind a kamrai (IK,ACh hiánya és alacsony repolarizációs frakció) fenotípus megtalálható. Az alacsony IK1 és a depolarizált RMP nem feltételnül öröklött sajátossága a hiPSC-CM-nek. 3. Egy új, transzgénikus LQT5-ös nyúlmodellt sikeresen létrehoztunk, amely a humán KCNE1 gént G52R mutációval overexpresszálja. Az állatok gyengült repolarizációs tartalékkal rendelkeznek, de súlyos repolarizációs zavarok és kamrai aritmiák nem voltak tapasztalhatóak kontroll körülmények között. AZ LQT5-ös transzgenikus nyulak fogékonyabbak az aritmiákra a vad típusúaknál, repolarizációs stressz esetén, ezáltal egy megfelelő modell lehet a kihívást jelentő „csendes” LQT klinikai esetekhez. 4. Ez a modell további belátást nyújthat az repolarizációs zavarok okozta aritmiák és a hirtelen szívhalál mechanizmusainak megértésében. Ezen kívül egy új modellként szolgálhat az új, fejlesztés alatt álló vegyületek proaritmiás potenciáljainak tesztelésében.

Abstract in foreign language

In cardiovascular research, there is a high need to use reliable tools for modelling cardiovascular diseases (LQT, LEOPARD, Andersen-Tawil syndrome) and for cardiovascular drug testing. It is necessary that those models reflect human heart physiology. The most commonly used models are human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CM) and transgenic animals, which showed promising results to study heart physiology. However, the existing hiPSC-CM and the animal models showed differences in electrophysiological properties due to immaturity and species differences. Therefore, it was of interest to study in detail the electrophysiological properties of the introduced models, hiPSC-CM and a Long QT-syndrome type 5 (LQT5) transgenic (LQT5-TG) rabbit model. The major results described in this thesis can be summarized as follows: 1. When studying the electrophysiological profile of hiPSC-CM, one of the major concerns is the low inward rectifier potassium current (IK1) and resting membrane potential (RMP). In our study, hiPSC-CM were cultivated in two different conditions. One was the conventional monolayer (ML), while the other was Engineered Heart Tissues (EHT). In our hiPSC-CM cell line we were able to measure IK1 comparable to human adult cardiomyocytes (CM). 2. In contrast to previous publications, we were able to measure resting membrane potential (RMP) values in a physiological range using sharp microelectrode in intact EHT. We showed that the low RMP measured by patch electrodes may be prone to error. 3. Patch-clamp experiments on ventricular myocytes isolated from LQT5-TG rabbits were performed. The results showed differences in IKs and IKr deactivation kinetics. The deactivation kinetics of the currents were accelerated. 4. At baseline, LQT5-TG animals showed slightly, but significantly prolonged heart-rate corrected QT index (QTi) and increased STVQT. Dofetilide provoked Torsades de Pointes (TdP) arrhythmia in a larger number of LQT5-TG rabbits, paralleled by a further increase in short-term QT-interval variability (STVQT).

Item Type: Thesis (PhD)
Creators: Horváth, András
Hungarian title label: Antiaritmiás és proaritmiás mechanizmusok vizsgálata transzgenikus rendszerekben
Divisions: Doctoral School of Multidisciplinary Medical Sciences
Discipline label: Medicine > Theoretical Medicine
Language label: English
Defence date label: 2019. March 08.
Item ID: 10059
MTMT id: 30657695
doi: https://doi.org/10.14232/phd.10059
Date Deposited: 2019. Jan . 18. 11:03
Last Modified: 2020. Jul . 06. 13:23
URI: https://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/10059
Defence/Citable status: Defended.

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year