Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)97310.18786/2072-0505-2019-47-007ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИThe study on the modifying role of mitochondrial DNA polymorphism in the Brugada syndrome manifestationИсследование модифицирующей роли полиморфизма митохондриальной ДНК в манифестации синдрома БругадаGolubenkoM. V.ГолубенкоМ. В.
Russian Federation

PhD (in Biol.), Senior Research Fellow, Population Genetics Laboratory

10 Naberezhnaya reki Ushayki ul., Tomsk, 634050, Russian Federation +7 (3822) 51 37 44

канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаборатории популяционной генетики

634050, г. Томск, ул. Набережная реки Ушайки, 10, Российская Федерация+7 (3822) 51 37 44

maria.golubenko@medgenetics.ruMikhaylovV. S.МихайловВ. С.
Russian Federation

Research Fellow, Laboratory of Medical Genetics

2 Abrikosovskiy pereulok, Moscow, 119991, Russian Federation

науч. сотр. лаборатории медицинской генетики

119991, г. Москва, Абрикосовский пер., 2, Российская Федерация

 

ZaklyazminskayaE. V.ЗаклязьминскаяЕ. В.
Russian Federation

MD, PhD, Head of Laboratory of Medical Genetics;

Associate Professor, Department of Cell Biology and Molecular Genetics, Medical-Biological Faculty

2 Abrikosovskiy pereulok, Moscow, 119991, Russian Federation

1 Ostrovityanova ul., Moscow, 117997, Russian Federation

д-р мед. наук, заведующая лабораторией медицинской генетики;

доцент кафедры клеточной и молекулярной генетики медико-биологического факультета

119991, г. Москва, Абрикосовский пер., 2, Российская Федерация

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1, Российская Федерация

Research Institute of Medical Genetics, Tomsk National Research Medical CenterНаучно-исследовательский институт медицинской генетики (НИИ медицинской генетики) ФГБНУ "Томский национальный исследовательский медицинский центр"Petrovsky National Research Center of SurgeryФГБНУ «Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского»Pirogov Russian National Research Medical University (RNRMU)ФГБОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова»26022019471667114022019Copyright ©; 2019, Golubenko M.V., Mikhaylov V.S., Zaklyazminskaya E.V.Copyright ©; 2019, Голубенко М.В., Михайлов В.С., Заклязьминская Е.В.2019Golubenko M.V., Mikhaylov V.S., Zaklyazminskaya E.V.Голубенко М.В., Михайлов В.С., Заклязьминская Е.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/973

Background: Brugada syndrome is a hereditary disease with genetic and phenotypic variability characterized by a high risk for arrhythmia and sudden cardiac death. It is assumed that  modifying genetic factors contribute to the variability of the phenotype. Mitochondrial DNA (mtDNA) polymorphism can be considered among such factors, since mitochondrial dysfunction, including that associated with mtDNA variants, can have an arrhythmogenic effect. Aim: To study possible association between mtDNA polymorphism with the phenotype in the Russian patients with Brugada syndrome. Materials and methods: We have studied mtDNA polymorphism in 36 Russian probands with Brugada syndrome. Common “European” haplogroups of mtDNA were assigned using sequencing of the hypervariable segment 1 in mtDNA D-loop. Results: In the study sample, the frequencies of the mtDNA haplogroups generally correspond to the distribution common for the Russian populations, except the J haplogroup, which was not found in the studied probands. The results contradict with previously published data on the J and T haplogroups as risk factors for Brugada syndrome manifestation. Conclusion: The study did not reveal the role of mtDNA polymorphism (J and T haplogroups) in the formation of the Brugada syndrome phenotype.

Актуальность. Синдром Бругада – генетически и фенотипически гетерогенное наследственное заболевание, для которого характерен высокий риск развития аритмий и внезапной сердечной смерти. Предполагают, что в вариабельность фенотипа вносят вклад модифицирующие генетические факторы. Среди них рассматривают полиморфизм митохондриальной ДНК (мтДНК), поскольку дисфункция митохондрий, в том числе связанная с вариантами мтДНК, может оказывать аритмогенный эффект. Цель – изучение возможной связи полиморфизма мтДНК с фенотипом у российских больных с синдромом Бругада. Материал и методы. Исследован полиморфизм мтДНК у 36 российских пробандов с синдромом Бругада. На основании секвенирования первого гипервариабельного сегмента D-петли определена принадлежность мтДНК к основным европейским гаплогруппам мтДНК. Результаты. Частоты основных гаплогрупп мтДНК в исследованной выборке в целом соответствуют распределению, характерному для русских популяций, за исключением гаплогруппы J, которая не была выявлена у исследованных пробандов. Полученные результаты не согласуются с опубликованными ранее данными, согласно которым гаплогруппы J и T были фактором риска проявления симптомов при этом заболевании. Заключение. Наше исследование не выявило роли полиморфизма мтДНК (гаплогрупп J и T) в формировании фенотипа синдрома Бругада.

Brugada syndromemodifying genetic factorsmitochondrial DNAсиндром Бругадамодифицирующие генетические факторымитохондриальная ДНК1. Brugada P, Brugada J. Right bundle branch block, persistent ST segment elevation and sudden cardiac death: a distinct clinical and electrocardiographic syndrome. A multicenter report. J Am Coll Cardiol. 1992;20(6): 1391–6. doi: 10.1016/0735-1097(92)90253-J.2. Juang JM, Huang SK. Brugada syndrome – an under-recognized electrical disease in patients with sudden cardiac death. Cardiology. 2004;101(4): 157–69. doi: 10.1159/000076693.3. Nademanee K, Veerakul G, Nimmannit S, Chaowakul V, Bhuripanyo K, Likittanasombat K, Tunsanga K, Kuasirikul S, Malasit P, Tansupasawadikul S, Tatsanavivat P. Arrhythmogenic marker for the sudden unexplained death syndrome in Thai men. Circulation. 1997;96(8): 2595–600. doi: 10.1161/01.CIR.96.8.2595.4. Miyasaka Y, Tsuji H, Yamada K, Tokunaga S, Saito D, Imuro Y, Matsumoto N, Iwasaka T. Prevalence and mortality of the Brugada-type electrocardiogram in one city in Japan. J Am Coll Cardiol. 2001;38(3): 771–4. doi: 10.1016/S0735-1097(01)01419-X.5. Rattanawong P, Ngarmukos T, Chung EH, Vutthikraivit W, Putthapiban P, Sukhumthammarat W, Vathesatogkit P, Sritara P. Prevalence of Brugada ECG pattern in Thailand from a population-based cohort study. J Am Coll Cardiol. 2017;69(10): 1355–6. doi: 10.1016/j.jacc.2016.12.028.6. Дупляков ДВ, Глухова ВЛ, Максимова СВ, Вождаева ЗИ, Старостина ИВ, Васильева ЕН, Сысуенкова ЕВ, Светлакова ЛП, Голева СВ, Сорокина ТТ. Частота выявления признаков синдрома Бругада при регистрации ЭКГ. Кардиология. 2007;47(11): 55–9.7. Nielsen MW, Holst AG, Olesen SP, Olesen MS. The genetic component of Brugada syndrome. Front Physiol. 2013;4:179. doi: 10.3389/fphys.2013.00179.8. Kapplinger JD, Tester DJ, Alders M, Benito B, Berthet M, Brugada J, Brugada P, Fressart V, Guerchicoff A, Harris-Kerr C, Kamakura S, Kyndt F, Koopmann TT, Miyamoto Y, Pfeiffer R, Pollevick GD, Probst V, Zumhagen S, Vatta M, Towbin JA, Shimizu W, Schulze-Bahr E, Antzelevitch C, Salisbury BA, Guicheney P, Wilde AA, Brugada R, Schott JJ, Ackerman MJ. An international compendium of mutations in the SCN5A-encoded cardiac sodium channel in patients referred for Brugada syndrome genetic testing. Heart Rhythm. 2010;7(1): 33–46. doi: 10.1016/j.hrthm.2009.09.069.9. Shimizu W, Matsuo K, Kokubo Y, Satomi K, Kurita T, Noda T, Nagaya N, Suyama K, Aihara N, Kamakura S, Inamoto N, Akahoshi M, Tomoike H. Sex hormone and gender difference – role of testosterone on male predominance in Brugada syndrome. J Cardiovasc Electrophysiol. 2007;18(4): 415–21. doi: 10.1111/j.1540-8167.2006.00743.x.10. Antzelevitch C, Patocskai B. Brugada syndrome: clinical, genetic, molecular, cellular, and ionic aspects. Curr Probl Cardiol. 2016;41(1): 7–57. doi: 10.1016/j.cpcardiol.2015.06.002.11. Keller DI, Rougier JS, Kucera JP, Benammar N, Fressart V, Guicheney P, Madle A, Fromer M, Schläpfer J, Abriel H. Brugada syndrome and fever: genetic and molecular characterization of patients carrying SCN5A mutations. Cardiovasc Res. 2005;67(3): 510–9. doi: 10.1016/j.cardiores. 2005.03.024.12. Barajas-Martínez HM, Hu D, Cordeiro JM, Wu Y, Kovacs RJ, Meltser H, Kui H, Elena B, Brugada R, Antzelevitch C, Dumaine R. Lidocaine-induced Brugada syndrome phenotype linked to a novel double mutation in the cardiac sodium channel. Circ Res. 2008;103(4): 396–404. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.108.172619.13. Priori SG, Wilde AA, Horie M, Cho Y, Behr ER, Berul C, Blom N, Brugada J, Chiang CE, Huikuri H, Kannankeril P, Krahn A, Leenhardt A, Moss A, Schwartz PJ, Shimizu W, Tomaselli G, Tracy C; Document Reviewers, Ackerman M, Belhassen B, Estes NA 3rd, Fatkin D, Kalman J, Kaufman E, Kirchhof P, Schulze-Bahr E, Wolpert C, Vohra J, Refaat M, Etheridge SP, Campbell RM, Martin ET, Quek SC; Heart Rhythm Society; European Heart Rhythm Association; Asia Pacific Heart Rhythm Society. Executive summary: HRS/EHRA/APHRS expert consensus statement on the diagnosis and management of patients with inherited primary arrhythmia syndromes. Europace. 2013;15(10): 1389–406. doi: 10.1093/europace/eut272.14. Brugada J, Brugada R, Brugada P. Pharmacological and device approach to therapy of inherited cardiac diseases associated with cardiac arrhythmias and sudden death. J Electrocardiol. 2000;33 Suppl:41–7. doi: 10.1054/jelc.2000.20322.15. Brugada P, Brugada R, Brugada J, Geelen P. Use of the prophylactic implantable cardioverter defibrillator for patients with normal hearts. Am J Cardiol. 1999;83(5B):98D–100D. doi: 10.1016/S0002-9149(98)01009-1.16. Lizotte E, Junttila MJ, Dube MP, Hong K, Benito B, DE Zutter M, Henkens S, Sarkozy A, Huikuri HV, Towbin J, Vatta M, Brugada P, Brugada J, Brugada R. Genetic modulation of Brugada syndrome by a common polymorphism. J Cardiovasc Electrophysiol. 2009;20(10): 1137–41. doi: 10.1111/j.1540-8167.2009.01508.x.17. Sommariva E, Pappone C, Martinelli Boneschi F, Di Resta C, Rosaria Carbone M, Salvi E, Vergara P, Sala S, Cusi D, Ferrari M, Benedetti S. Genetics can contribute to the prognosis of Brugada syndrome: a pilot model for risk stratification. Eur J Hum Genet. 2013;21(9): 911–7. doi: 10.1038/ejhg.2012.289.18. Montaigne D, Maréchal X, Lacroix D, Staels B. From cardiac mitochondrial dysfunction to clinical arrhythmias. Int J Cardiol. 2015;184:597–9. doi: 10.1016/j.ijcard.2015.03.012.19. Tse G, Yan BP, Chan YW, Tian XY, Huang Y. Reactive oxygen species, endoplasmic reticulum stress and mitochondrial dysfunction: the link with cardiac arrhythmogenesis. Front Physiol. 2016;7:313. doi: 10.3389/fphys.2016.00313.20. Zhou L, Solhjoo S, Millare B, Plank G, Abraham MR, Cortassa S, Trayanova N, O'Rourke B. Effects of regional mitochondrial depolarization on electrical propagation: implications for arrhythmogenesis. Circ Arrhythm Electrophysiol. 2014;7(1): 143–51. doi: 10.1161/CIRCEP.113.000600.21. Liu M, Liu H, Dudley SC Jr. Reactive oxygen species originating from mitochondria regulate the cardiac sodium channel. Circ Res. 2010;107(8): 967–74. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.110.220673.22. Ng YS, Grady JP, Lax NZ, Bourke JP, Alston CL, Hardy SA, Falkous G, Schaefer AG, Radunovic A, Mohiddin SA, Ralph M, Alhakim A, Taylor RW, McFarland R, Turnbull DM, Gorman GS. Sudden adult death syndrome in m.3243A>G-related mitochondrial disease: an unrecognized clinical entity in young, asymptomatic adults. Eur Heart J. 2016;37(32): 2552–9. doi: 10.1093/eurheartj/ehv306.23. Castro MG, Huerta C, Reguero JR, Soto MI, Doménech E, Alvarez V, Gómez-Zaera M, Nunes V, González P, Corao A, Coto E. Mitochondrial DNA haplogroups in Spanish patients with hypertrophic cardiomyopathy. Int J Cardiol. 2006;112(2): 202–6. doi: 10.1016/j.ijcard.2005.09.008.24. Hagen CM, Aidt FH, Hedley PL, Jensen MK, Havndrup O, Kanters JK, Moolman-Smook JC, Larsen SO, Bundgaard H, Christiansen M. Mitochondrial haplogroups modify the risk of developing hypertrophic cardiomyopathy in a Danish population. PLoS One. 2013;8(8):e71904. doi: 10.1371/journal.pone.0071904.25. Tafti MF, Khatami M, Rezaei S, Heidari MM, Hadadzadeh M. Novel and heteroplasmic mutations in mitochondrial tRNA genes in Brugada syndrome. Cardiol J. 2018;25(1): 113–9. doi: 10.5603/CJ.a2017.0104.26. Stocchi L, Polidori E, Potenza L, Rocchi MB, Calcabrini C, Busacca P, Capalbo M, Potenza D, Amati F, Mango R, Romeo F, Novelli G, Stocchi V. Mutational analysis of mitochondrial DNA in Brugada syndrome. Cardiovasc Pathol. 2016;25(1): 47–54. doi: 10.1016/j.carpath.2015.10.001.27. Bayés de Luna A, Brugada J, Baranchuk A, Borggrefe M, Breithardt G, Goldwasser D, Lambiase P, Riera AP, Garcia-Niebla J, Pastore C, Oreto G, McKenna W, Zareba W, Brugada R, Brugada P. Current electrocardiographic criteria for diagnosis of Brugada pattern: a consensus report. J Electrocardiol. 2012;45(5): 433–42. doi: 10.1016/j.jelectrocard.2012.06.004.28. Andrews RM, Kubacka I, Chinnery PF, Lightowlers RN, Turnbull DM, Howell N. Reanalysis and revision of the Cambridge reference sequence for human mitochondrial DNA. Nat Genet. 1999;23(2): 147. doi: 10.1038/13779.29. van Oven M, Kayser M. Updated comprehensive phylogenetic tree of global human mitochondrial DNA variation. Hum Mutat. 2009;30(2):E386–94. doi: 10.1002/humu.20921.30. Morozova I, Evsyukov A, Kon'kov A, Grosheva A, Zhukova O, Rychkov S. Russian ethnic history inferred from mitochondrial DNA diversity. Am J Phys Anthropol. 2012;147(3): 341–51. doi: 10.1002/ajpa.21649.