OBJETIVO: Estudar os marcadores moleculares para os genes da cadeia pesada da beta-miosina cardíaca e da proteína-C de ligação à miosina em familiares de portadores de cardiomiopatia hipertrófica. MÉTODOS: Foram estudadas 12 famílias que realizaram anamnese, exame físico, eletrocardiograma, ecocardiograma e coleta de sangue para o estudo genético através da reação em cadeia da polimerasse. RESULTADOS: Dos 227 familiares 25% eram acometidos, sendo 51% do sexo masculino com idade média de 35±19 (2 a 95) anos. A análise genética mostrou ligação com o gene da b-miosina cardíaca em uma família e, em outra, ligação com o gene da proteína C de ligação à miosina. Em cinco famílias foram excluídas ligações com os dois genes; em duas, a ligação com o gene da proteína C de ligação à miosina, porém para o gene da b-miosina os resultados foram inconclusivos; em duas famílias os resultados foram inconclusivos para os dois genes e em uma foi excluída ligação para o gene da b-miosina mas ficou inconclusivo para o gene da proteína C de ligação à miosina. CONCLUSÃO: Em nosso meio, talvez predominem outros genes que não aqueles descritos na literatura, ou que existam outras diferenças genéticas relacionadas com a origem de nossa população e/ou fatores ambientais.
Pesquisa de marcadores para os genes da cadeia pesada da b-miosina cardíaca e da proteína C de ligação à miosina em familiares de pacientes com cardiomiopatia hipertrófica
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas - FMUSP - São Paulo, SP
A cardiomiopatia hipertrófica é doença cardíaca primária, caracterizada por hipertrofia do ventrículo esquerdo, sem dilatação, na ausência de qualquer outra doença cardíaca ou sistêmica que possa levar a hipertrofia miocárdica1. A prevalência estimada da doença na população geral é de cerca de 0,2% (1:500) e da 0,5% entre os portadores de cardiopatia2. A mortalidade anual descrita em centros de referência (pacientes selecionados) é de 3% a 4% nos adultos e de 6% em crianças, substancialmente maior do que em pacientes não selecionados (0,5% a 1%)3,4. É causada por mutações em genes codificadores para proteínas do sarcômero cardíaco e transmitida de forma autossômica dominante em 50% a 60% dos casos5,6. Desde 1989, quando foi demonstrado pela primeira vez um gene relacionado à doença, foram descritas cerca de 270 mutações, a maioria do tipo
Morte súbita pode ocorrer em qualquer idade, embora seja mais comum entre 12 e 35 anos, sendo a cardiomiopatia hipertrófica considerada a causa mais freqüente desse evento em atletas jovens. Pacientes com história familiar de morte súbita são considerados de maior risco e algumas mutações têm sido associadas a maior incidência desse desfecho1, 11-14.
A identificação das mutações responsáveis pela cardiomiopatia hipertrófica constitui importante recurso diagnóstico, atualmente definido pelo ecocardiograma, que mostra a hipertrofia miocárdica (fenótipo). Porém, em muitos casos, isso pode não ser evidente até a puberdade. O diagnóstico genético é possível a qualquer tempo, independentemente dos sintomas ou da presença de hipertrofia do miocárdio, sendo útil na diferenciação entre cardiomiopatia hipertrófica e hipertrofia venticular esquerda secundária à hipertensão arterial, assim como a hipertrofia do atleta, podendo fornecer informações prognósticas relativas à evolução e à morte súbita.
Assim, investigamos marcadores moleculares para os genes da cadeia pesada da b-miosina cardíaca e da proteína C de ligação à miosina (os mais freqüentemente alterados) em familiares de pacientes com cardiomiopatia hipertrófica e avaliamos a incidência de indivíduos acometidos (fenótipo) nas famílias e sua relação com as variáveis demográficas, clínicas e laboratoriais.
Dos 310 pacientes portadores de cardiomiopatia hipertrófica em seguimento ambulatorial foram selecionadas, consecutivamente, 12 famílias com membros portadores da doença ou que relataram morte súbita em indivíduos jovens (idade <40 anos). O diagnóstico de cardiomiopatia hipertrófica baseou-se nos achados ecocardiográficos de hipertrofia sem dilatação do ventrículo esquerdo, com espessamento da parede ventricular >15 mm nos pacientes e >13 mm em familiares, na ausência de outras causas de hipertrofia ventricular13.
Todos os componentes das famílias foram avaliados de forma ascendente, descendente e horizontal, sob o ponto de vista fenotípico, entre janeiro de 1999 e julho de 2001. Após explicação detalhada dos procedimentos necessários ao estudo, os participantes concordaram e assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido (conforme resolução do Conselho Nacional de Saúde 196, de 10/10/96).
Os familiares foram convocados, elaborado o heredograma e cada indivíduo foi submetido a anamnese, exame físico, eletrocardiograma de repouso, ecocardiograma com Doppler e coleta de sangue para o estudo genético.
A anamnese e o exame físico foram realizados com ênfase nos sintomas e sinais: dispnéia, palpitações, dor torácica, síncopes, freqüência cardíaca, pressão arterial e presença de sopro sistólico na borda esternal baixa e na área mitral. Pela intensidade dos sintomas os pacientes foram classificados pelos critérios da
O eletrocardiograma de repouso foi realizado nas 12 derivações clássicas, com ênfase nas variáveis: presença de fibrilação atrial, sobrecarga de átrio esquerdo e sobrecarga ventricular esquerda quando
O ecocardiograma com Doppler foi realizado para avaliação da estrutura e função das câmaras cardíacas (modo M, uni e bidimensional, análise espectral de fluxos cardíacos pelo Doppler pulsátil e contínuo), de acordo com as recomendações da Sociedade Americana de Ecocardiografia17,18. As variáveis ecocardiográficas estudadas foram: espessura do septo interventricular e da parede posterior do ventrículo esquerdo, diâmetro máximo do átrio esquerdo, diâmetros diastólico e sistólico do ventrículo esquerdo, fração de ejeção do ventrículo esquerdo ventrículo esquerdo pela fórmula do cubo e gradiente sistólico máximo na via de saída do ventrículo esquerdo. Foram utilizados os critérios de normalidade previamente estabelecidos para as medidas das dimensões ventriculares 19. A fração de ejeção foi considerada normal para valores > 0,60. O gradiente na via de saída do ventrículo esquerdo foi considerado significativo quando >30 mmHg.
Para o estudo genético foi utilizada a técnica da reação em cadeia da polimerase (PCR) para amplificação das seqüências dos genes da cadeia pesada da b-miosina cardíaca (cromossomo 14) e da proteína C de ligação à miosina (cromossomo 11)20. Foram utilizados dois pares de
Os dados são descritos utilizando média, desvio padrão (DP) e proporções. Utilizou-se o teste de associação pelo qui-quadrado para comparar a distribuição em relação ao sexo, entre os acometidos e os não acometidos. Na comparação entre as médias de espessura do septo e idade, entre os acometidos com e sem sintoma utilizou-se o teste de Mann-Whitney.
Foram avaliados 227 indivíduos pertencentes a 12 famílias (idade média 26±19 anos; variação: 1 a 95 anos), sendo 117 (51,5%) homens e 110 (48,5%) mulheres. O número de indivíduos acometidos foi de 57 (25%), sendo 29 (51%) do sexo masculino e 28 (49%) do feminino (idade média 35±19 anos; variação: 2 a 95 anos). Do total de indivíduos acometidos, apenas seis não foram avaliados (falecidos) mas foram relatados porque, pelas informações dos familiares e de exames complementares fornecidos, houve certeza do seu acometimento.
Em relação ao sexo, não houve diferença significante quando comparados os acometidos e os não acometidos, sendo que 48% eram mulheres em ambos os grupos (p=0,90). Também não se observou diferença significante entre a espessura média do septo interventricular nos indivíduos acometidos com e sem sintomas (p=0,57). Não houve também variabilidade importante nas médias da espessura do septo entre as famílias, o mesmo acontecendo em relação à idade de início dos sintomas.
Os resultados do estudo genético estão no
Desde a confirmação da etiologia genética da cardiomiopatia hipertrófica, em 198920, muitos genes e numerosas mutações vêm sendo descritos como responsáveis pela doença e vem crescendo o interesse pelo estudo das famílias. Na literatura, a mutação tem sido relacionada à morte súbita (malignidade), a manifestação mais temível, com mecanismo não totalmente elucidado, ocorrendo geralmente em pacientes jovens.
Das 12 famílias estudadas com marcadores para os genes descritos, a família 1 teve ligação com o gene da b-miosina e a família 2, com o gene da proteína C de ligação à miosina. Nas famílias 4, 5, 9, 11 e 12 foram excluídos os dois genes e nas famílias 3 e 7 foi excluída a ligação com o gene da proteína C; o estudo foi inconclusivo para o gene da b-miosina. Na família 10 foi excluída a ligação com o gene da b-miosina; o estudo foi inconclusivo para o gene da proteína C. Nas famílias 6 e 8 os marcadores foram inconclusivos para os dois genes.
Nossos achados podem parecer diferentes dos da literatura, em que as alterações no gene da b-miosina ocorrem em 35% a 50% de todos os casos de CMH e o gene da proteína C de ligação à miosina vem logo em seguida, ocorrendo em 20% a 25%9. Podemos especular que, no Brasil, cuja população resulta da miscigenação de povos de vários continentes (Europa Ocidental, África e nativos) e que sofreu influências do meio ambiente, poderiam existir outras mutações com fenótipos diferentes dos já descritos na América do Norte, Europa e Japão e, por isso, a mortalidade em nosso meio seria menor que a descrita2, 23, 24.
Por outro lado, se pensarmos que a etiologia genética da cardiomiopatia hipertrófica ocorre em 50% a 60% dos casos, que outros 40% a 50% não têm ainda etiologia definida 5,6 e que em cinco famílias os resultados foram inconclusivos (significando poder existir ligação com um dos dois genes), nossos dados se aproximariam dos da literatura.
A família 1 mostrou ligação com o gene da b-miosina, 54% de acometidos e 23% de óbitos. Possivelmente terá, no seqüenciamento do gene, uma mutação maligna, talvez já descrita, como a Arg403Gln (na qual arginina foi trocada pela glicina na posição 403 da cadeia da proteína)14,25, Arg719Trp26 ou Arg453Cys14,25 cujos estudos mostram alta penetrância, início precoce dos sintomas, alta mortalidade em indivíduos jovens e alterações importantes ao eletro e ecocardiograma. Marian e Roberts25 estudaram 14 pacientes com cardiomiopatia hipertrófica e mutação Arg403Gln, que tinham média da espessura septal de 18 mm, semelhante à média encontrada nesta família (17 mm). Talvez, no seqüenciamento do gene encontremos uma nova mutação, ainda não descrita, mas com as mesmas características de malignidade. Outra característica importante, comprometendo ainda mais o prognóstico dessa família, é a existência de duas crianças acometidas (dois anos, septo = 21 mm e forma obstrutiva e outra com 11 anos). A literatura mostra pior prognóstico em crianças e adolescentes, com maior mortalidade que nos adultos3.
A família 2 mostrou ligação com o gene da proteína C, 22% de acometidos e nenhum óbito, parecendo ser uma mutação benigna. No entanto, a característica fundamental das mutações nesse gene é a penetrância reduzida até a 5ª década de vida, início tardio dos sintomas, menor hipertrofia ventricular e prognóstico favorável até 40 anos27-31. Nessa família, observamos média de idade dos acometidos de 41 anos, todos assintomáticos, 50% com sobrecarga ventricular esquerda ao eletrocardiograma, coincidindo com a literatura. A média da espessura septal (19 mm), acima do que mostra a literatura (13 mm), pode ser explicada pelo seguinte fato: na literatura são relatados os portadores da mutação sem hipertrofia (genótipo sem fenótipo) e, em nossa série, consideramos como acometidos os com fenótipo. Estudos mostram que as mutações no gene da proteína C de ligação à miosina costumam ser mais benignas que as da b-miosina28,29. No entanto, esta família deverá ser acompanhada, pois sabe-se que indivíduos aparentemente normais ao ecocardiograma podem desenvolver hipertrofia tardiamente, algumas vezes com mutações tão malignas quanto as da b-miosina29.
A família 3 teve alta porcentagem de indivíduos acometidos (46%). Na 2ª geração houve acometimento de 100% e mortalidade global de 15%. Excluiu-se a ligação com o gene da proteína C, porém para a b-miosina o estudo foi inconclusivo (podendo estar ligado a esse gene), possivelmente porque a família tinha poucos componentes. No entanto, percebemos que as características são malignas, qualquer que seja a mutação, pois um indivíduo teve morte súbita e dois evoluíram com a forma dilatada da doença. Além disso, antes de entrar em nosso estudo, dois indivíduos acometidos já haviam sido submetidos a tratamento cirúrgico, por serem refratários ao tratamento clínico. Na literatura, as mutações Gly716Arg e Arg403Leu da cadeia pesada da b-miosina têm alta penetrância, desenvolvem hipetrofia precoce e morte súbita prematura, além de evoluir para insuficiência cardíaca na fase adulta32,33. Os genes da a-tropomiosina34,35, da actina36,37 e da troponina T38 também podem sofrer mutações que levam a dilatação ventricular, insuficiência cardíaca e alta incidência de morte súbita.
Na família 4, com 26% dos indivíduos acometidos, ambos os genes foram excluídos. Apesar da ausência de óbitos relacionados à doença, há dois casos com a forma obstrutiva, um com a forma dilatada, dois em CF III/IV e uma criança (8 anos), mostrando que a mutação não pode ser considerada benigna. O mesmo não ocorreu na família 5, na qual os dois genes também foram excluídos, mas que apresentou baixa porcentagem de indivíduos acometidos (11%), todos pouco sintomáticos, sem ocorrência de óbito.
Nas famílias 6 e 8 os resultados foram inconclusivos para os dois genes, provavelmente por terem poucos componentes, tornando os marcadores pouco informativos. A família 6 mostrou algumas características malignas pois um familiar, acometido, teve morte súbita; os outros dois eram pouco sintomáticos na época do estudo e um deles evoluiu rapidamente para a forma dilatada, vindo a falecer dois anos depois. A média de idade desses pacientes, por ocasião do óbito, foi de 23 anos, ao contrário da família 8, na qual a porcentagem de acometidos foi alta (80%), com um óbito em paciente de 70 anos com a forma dilatada da doença. Os outros familiares são pouco sintomáticos, sugerindo mutação benigna.
O estudo da família 7 foi inconclusivo para b-miosina, tendo sido excluída a ligação com o gene da proteína C. A porcentagem de acometidos era alta (43%), não houve óbito e todos os acometidos eram sintomáticos, sugerindo mutação com características não tão malignas, apesar de haver uma criança acometida (7 anos), podendo indicar pior prognóstico.
Nas famílias 9 e 11 foram excluídos os dois genes, com porcentagem moderada de indivíduos acometidos, sem ocorrência de morte súbita, sugerindo mutações benignas.
A família 10 foi a única que teve exclusão do gene da b-miosina com análise genética inconclusiva para o gene da proteína C, porém com algumas características indicativas desse gene: a média de idade dos acometidos (47 anos), todos sintomáticos, eletrocardiograma normal e sem ocorrência de óbito27-31.
Na família 12, com 12% de acometidos, não houve óbito e nela registramos o acometido mais idoso do estudo (95 anos). Foi observado que três (50%) dos acometidos tinham síncopes, sintoma infreqüente nas outras famílias. A presença de síncope indica pior prognóstico11,12,39, mas é pouco relatado em estudos genéticos7.
A analise estatística das variáveis clínicas (sexo, sintomas, grau de hipertrofia e idade ao inicio dos sintomas) não evidenciou diferenças que nos ajudassem a reconhecer os indivíduos com potencial de malignidade e pior prognóstico. Houve grande variação quanto à presença de sopro cardíaco em cada família. A forma obstrutiva esteve presente em oito (14%) acometidos, menor do que o observado na literatura (25% em pacientes selecionados)1,9. A forma dilatada com disfunção sistólica foi observada em 8% dos acometidos, valor próximo do descrito na literatura para pacientes selecionados (10%)40.
Durante este estudo observamos que o heredograma evidencia não apenas a porcentagem de indivíduos acometidos, mas também os que morreram subitamente, dando-nos a idéia se a família tinha tendência à forma maligna da doença. Assim, para nós, foi de grande valia na orientação do tratamento e prognóstico, não apenas dos acometidos como dos que não têm fenótipo. Por exemplo, na família 1, a porcentagem de indivíduos acometidos (54%) e a mortalidade da doença (23%) foram altas (
Assim, a construção do heredograma é uma forma prática e simples de se saber o que acontece com a penetrância (número de acometidos) e com a letalidade de determinado gene (desconhecido), auxiliando na conduta clínica do paciente e no aconselhamento familiar.
Este é o primeiro estudo realizado no Brasil, com enfoque nas alterações genéticas das formas familiares da cardiomiopatia hipertrófica. São poucos os centros no mundo, que realizam este tipo de estudo e as razões da ocorrência. Em primeiro lugar, a cardiomiopatia hipertrófica é uma doença complexa, com muitos genes acometidos, penetrância incompleta (portadores da mutação que não desenvolvem hipertrofia), idade-dependente, heterogeneidade e grande variabilidade clínica da expressão genética, fazendo com que cada família seja estudada de forma individualizada, o que torna o estudo de ligação complexo. Além disso, estamos trabalhando com genes que codificam proteínas sarcoméricas, grandes, com seqüenciamento trabalhoso e de alto custo, que exige pessoal capacitado.
O ideal seria encontrar a mutação em todas as famílias e relacioná-las à sua malignidade. Mas, devido aos aspectos descritos, infelizmente o estudo genético das famílias com cardiomiopatia hipertrófica não se tornará um exame de rotina, pelo menos a médio prazo. O uso rotineiro dessa prática, certamente, ajudaria no diagnóstico desde o nascimento e na diferenciação com as hipertrofias do atleta e do hipertenso.
Nossos resultados iniciais mostram que não há diferenças significativas relacionadas às variáveis estudadas, sejam elas demográficas, clínicas ou laboratoriais, levando-nos a pensar que o fator genético é realmente importante, mas que, possivelmente, outros fatores genéticos ou ambientais estejam também relacionados. Os genes modificadores foram descritos para explicar a variabilidade da expressão fenotípica, sendo que sozinhos não causariam a doença, mas afetariam a sua severidade. É possível que o polimorfismo da enzima conversora da angiotensina-1, variantes da endotelina-1 e fator alfa de necrose tumoral, também, sejam moduladores do fenótipo da cardiomiopatia hipertrófica41, 42.
São descritos na literatura como fatores limitantes nos estudos de correlação genótipo-fenótipo: famílias pequenas, pequeno número de famílias com mutações idênticas, variabilidade da expressão fenotípica entre os indivíduos acometidos de uma mesma família ou entre diferentes famílias com a mesma mutação, baixa freqüência de cada mutação e influência de genes modificadores, assim como fatores não genéticos no fenótipo. Independentemente dessas limitações, todos concordam que as mutações afetam a expressão fenotípica da cardiomiopatia hipertrófica, principalmente a hipertrofia cardíaca e o risco de morte súbita. As mutações no gene da b-miosina geralmente estão associadas a maior grau de hipertrofia em pacientes jovens e maior risco de morte súbita, quando comparadas com mutações nos genes da proteína C de ligação à miosina e da a-tropomiosina. No entanto, para cada gene são descritas mutações benignas e malignas, cada uma com características particulares, dificultando a generalização desses achados para os indivíduos ou para toda a família.
A mortalidade de pacientes selecionados24 é semelhante à de casuísticas de pacientes não selecionados43 e menor do que a descrita em centros de referência3. Talvez, o que possa ser explicado em nosso meio, pela predominância de outros genes que não os descritos na literatura, como sendo os mais freqüentes, ou que possam existir outras diferenças genéticas ou ambientais interferindo no fenótipo da nossa população.
No entanto, falar da predominância de outros genes em nosso meio é muito precoce, tendo em vista que este é um trabalho inicial e que deverá ser ampliado, com envolvimento de outras famílias, utilização de marcadores para outros genes, seqüenciamento dos genes encontrados para achar as mutações e procura de fatores modificadores que possam explicar as diferenças na nossa população, se elas realmente existirem. Além disso, é de grande importância a realização de pesquisas em outros centros, para que se possa avaliar a predominância genética nas várias regiões do país, e chegarmos a conclusões definitivas.
Endereço para correspondência Edmundo Arteaga Rua Arruda Alvim, 49/111 05410-020 - São Paulo, SP E-mail:
Enviado em 29/06/2004
Aceito em 15/09/2004
OBJECTIVE: To study the molecular markers for the genes of the heavy chain of cardiac beta-myosin and the myosin binding protein C in relatives of carriers of hypertrophic cardiomyopathy. METHODS: Twelve families who had anamnesis, physical exam, electrocardiogram, echocardiogram and blood collection for the genetic study through the chain reaction of polymerase. RESULTS: From the 227 relatives, 25% were ill-taken, with 51% men, with an average age of 35±19 (2 to 95) years old. The genetic analysis showed a connection with the gene of the cardiac b-myosin in a family and, in another, a connection with the gene of the myosin-binding protein C. In five families, the connections with the two genes were excluded; in two, the connection with the gene of the myosin-binding protein C, but for the b-myosin gene the results were non-conclusive; in two families, the results were non-conclusive for both genes and in one the connection for the b-myosin gene was excluded. The results were non-conclusive for the gene of the myosin-binding protein C. CONCLUSION: In our environment, other genes, different from those described in the literature, may prevail, or there are other genetic differences related to the origin of our population and/or environmental factors.
Research of markers for the genes of the heavy chain of cardiac b-myosin and myosin binding protein C in relatives of patients with hypertrophic cardiomyopathy
Instituto do Coração do Hospital das Clínicas - FMUSP - São Paulo, SP - Brazil
The hypertrophic cardiomyopathy is a primary cardiac disease, characterized by the hypertrophy of the left ventricle, without dilatation, in the absence of any other cardiac or systemic disease that may lead to the myocardial hypertrophy1. The estimate prevalence of the disease in the general population is about 0.2% (1:500) and 0.5% among the cardiopathy carriers2. The yearly mortality described in reference centers (selected patients) I from 3% to 4% in adults and 6% in children, which is significantly greater than in non-selected patients (0.5% to 1%)3,4. It is caused by mutations in codifier genes for proteins of the cardiac sarcomere and transmitted is a dominant autosomal way in 50% to 60% of the cases5,6. Since 1989, when a disease-related gene was demonstrated for the first time, approximately 270 mutation have been described, most of them of
Sudden death can happen at any age, although it is more common between 12 and 35 years old, being the hypertrophic cardiomyopathy regarded as the most frequent cause of such event in young athletes. Patients with family history of sudden death are considered as greater risk and some mutations have been associated to a greater incidence of that outcome1,11-14.
The identification of the mutations responsible for the hypertrophic cardiomyopathy is an important diagnostic resource, currently defined by the echocardiogram, which shows the myocardial hypertrophy (phenotype). However, in many cases, that cannot be evident until puberty. The genetic diagnostic is possible at any time, regardless of the symptoms or the presence of myocardial hypertrophy, being useful in the differentiation between hypertrophic cardiomyopathy and left ventricular hypertrophic secondary to the hypertension, as well as the hypertrophy of the athletes, which can provide prognostic information related to the evolution and the sudden death.
So, we have investigated molecular markers for the genes of the heavy chain of the cardiac b-myosin and the myosin-binding protein C (the most frequently changed) in relatives of patients with hypertrophic cardiomyopathy and we assessed the incidence of assailed individuals (phenotype) in the families and their relation with the demographic, clinical, and laboratorial variables.
From the 310 patients carriers of hypertrophic cardiomyopathy under medical care follow-up, 12 families were consecutively selected with relatives who were carriers of the disease or that reported sudden death in young individuals (age < 40 years old). The diagnosis of hypertrophic cardiomyopathy was based on the echocardiographic findings of hypertrophy without dilatation of the left ventricle, with ventricular wall inspissation >15 mm among the patients and >13 mm among the relatives, in the absence of other cause of ventricular hypertrophy13.
All components of the families were assessed in ascending, descending and horizontal, under the phenotype point of view, between January 1999 and July 2001. After a detailed explanation on the procedures necessary to the study, the participants agreed and signed the free and clear consent term (according to resolution by the National Health Council 196, of 10/10/96).
The relatives were called, the heredogram was elaborated and each individual was submitted to an anamnesis, physical exam, rest electrocardiogram, Doppler echocardiogram and blood collection for the genetic study.
The anamnesis and the physical exam were made with emphasis on the symptoms and signs; dyspnea, palpitations, thoracic pain, syncope, heart rate, blood pressure and presence of systolic murmur in the lower sternal rim and in the mitral area. Due to the intensity of the symptoms, the patients were classified according to the criteria of the
The rest electrocardiogram was done in the 12 classic derivations, with an emphasis in the following variables: presence of atrial fibrillation, overload in the left atrium, and left ventricular overload, when
The Doppler echocardiogram was done for the assessment of the structure and function of the cardiac chambers (M, unidimensional, bidimensional modes, spectral analysis of cardiac flow with the pulsatile and continuous Doppler), in accordance to the recommendations of the American Echocardiography Society17,18. The echocardiographic variables studied were: thickness of the interventricular septum and the posterior wall of the left ventricle, maximum diameter of the left atrium, diastolic and systolic diameters of the left ventricle, fraction of ejection of the left ventricle through the cube formula, and maximum systolic gradient in the outlet way of the left ventricle. The previously established normality criteria were used for the measurements of the ventricular dimensions19. The ejection fraction was considered as normal for values > 0,60. The gradient at the outlet way of the left ventricle was considered as significant when >30 mmHg.
For the genetic study, the technique of the polymerase chain reaction (PCR) for the amplification of the sequences of the genes of the heavy chain of the cardiac b-myosin (chromosome 14) and the myosin-binding protein C (chromosome 11)20 was used. Two pairs of
The data are described using mean, standard deviation (SD) and proportions. The chi-square association test was used to compare the distribution in relation to the sex, among the ill-taken and non-ill-taken. In the comparison between the average thickness of septum and age among the ill-taken patients, with or without symptoms, the Mann-Whitney test was used.
Two hundred and twenty-seven individuals belonging to 12 families (average age of 26±19 years old, variation: 1 to 95 years olds) were assessed, with 117 (51.5%) men and 110 (48.5%) women. The number of ill-taken individuals was 57 (25%), being 29 (51%) men and 28 (49%) women (average age of 35± 19 years old; variation: 2 to 95 years old). From the total of ill-taken individuals, only six were not assessed (deceased), but they were reported because, according to their relatives' information and supplementary exams provided, their ill-taking was confirmed.
Regarding the sex there was no significant difference when we compare the ill-taken and non-ill-taken individuals, as 48% were women in both groups (p=0.90). No significant difference was observed between the average thickness of the interventricular septum in the ill-taken individuals, with or without symptoms (p=0.57). There was not also any important variability in the average thickness of the septum among the families, and the same happened in relation to the age of the beginning of the symptoms.
The results from the genetic study are on the
Since the confirmation of the genetic etiology of the hypertrophic cardiomyopathy, in 1989 20, many genes and a great number of mutations have been described as responsible for the disease and the interest for the study of the families has been growing. In the literature, the mutation has been related to the sudden death (malignity), the most feared manifestation, with a not totally clear mechanism, generally occurring in young patients.
From the 12 families studied with markers for the genes described, the family 1 had a connection with the gene of the b-myosin, and the family 2, with the gene of the myosin-binding protein C. The two genes were excluded in the families 4, 5, 9, 11 and 12, and in the families 3 and 7, the connection with the gene of the protein C was excluded; the study was non-conclusive for the gene of the b-myosin. In the family 10, the connection with the gene of the b-myosin was excluded; the study was non-conclusive for the gene of the protein C. In the families 6 and 8, the markers were non-conclusive for both genes.
Our findings may seem different from those in the literature, in which the changes in the gene of the b-myosin take place in 35% to 50% of all cases HCM and the gene of the myosin-binding protein C comes in second, occurring in 20% to 25%9. We can speculate that, in Brazil, whose population results from the miscegenation of people from many continents (Western Europe, Africa, and natives) and that had many influences in the environment, there could be other mutations with different phenotypes from those already described in North America, Europe and Japan and, for that reason, the mortality in our environment would be lower than the described 2,23, 24.
On the other hand, if we think that the genetic etiology of the hypertrophic cardiomyopathy takes place in 50% to 60% of the cases, that other 40% to 50% do not have defined etiology5,6 yet, and that the results were non-conclusive (which means the possibility of a connection with one of the two) in five families, our data are close to those in the literature.
Family 1 showed a connection with the gene of the b-myosin, 54% of ill-taken and 23% of deaths. There will possibly be, in the sequencing of the gene, a malignant mutation, maybe already described, as Arg403Gln (in which arginine was exchanged for glycine at the position 403 in the chain of the protein)14,25, Arg719Trp26 or Arg453Cys14,25 whose studies show a high penetrance, early beginning of the symptoms, high mortality in young individuals and important changes at the electrocardiogram and echocardiogram. Marian and Roberts25 studied 14 patients with hypertrophic cardiomyopathy and Arg403Gln mutation, who had an average septal thickness of 18 mm, which was similar to the average found in this family (17 mm). In the sequencing of the gene we may find a new mutation, yet not described, but with the same characteristics of malignity. Another important characteristic, which compromises the prognostic of such family even more, is the existence of two ill-taken children (two years old, septum = 21 mm and obstructive shape, and another 11-year-old child). The literature shows worse prognostic in children and teenagers, with a higher mortality rate that in the adults3.
Family 2 showed connection with the gene of the protein C, 22% of ill-taken and no deaths, which seemed to be a benign mutation. However, the fundamental characteristic of the mutations in that gene is de reduced penetrance up to the 5th decade of life, late beginning of the symptoms, lower ventricular hypertrophy and favorable prognostic up to 40 years of age27-31. In that family we noted an average age of the ill-taken of 41 years old, all symptomless, 50% with left ventricular overload at the electrocardiogram, which coincides with the literature. The average of the septal thickness (19 mm), above of what the literature shows (13 mm), can be explained by the following fact: in the literature, the carriers of the mutation without hypertrophy (genotype without phenotype) are reported and in our series, we considered as ill-taken those with the phenotype. Studies show that the mutations in the gene of the myosin-binding protein C are usually more benign than those of the b-myosin28,29. However, that family must be followed, as it is known that the apparently normal individual to the echocardiogram can develop late hypertrophy, sometimes with mutations as malignant as those of the b-myosin29.
Family 3 had a high percentage of ill-taken individuals (46%). In the 2nd generation there was an onset of 100% and global mortality of 15%. The connection with the gene of the protein C was excluded, but for the b-myosin the study was non-conclusive (which could be connected to that gene), possibly because the family had few components. However, we noticed that the characteristics are malignant, whatever the mutation is, as an individual had sudden death and two evolved with the dilated form of the disease. Besides, before joining our study, two ill-taken individuals had already been submitted to a surgical treatment, as they were refractory to the clinical treatment. In the literature, the Gly716Arg and Arg403Leu mutations in the heavy chain of the b-myosin have high penetrance, develop early hypertrophy and premature sudden death, besides evolving to cardiac insufficiency in adulthood32,33. The genes of a-tropomyosin34,35, of actine36,37 and troponin T38 can also have mutations that lead to the ventricular dilatation, cardiac insufficiency and high incidence of sudden death.
In family 4, with 26% of ill-taken individual, booth genes were excluded. Despite the absence of disease-related deaths, there are two cases with the obstructive form, one with the dilated form, two in CF III/IV and a child (8 years old), showing that the mutation cannot be regarded as benign. The same did not happen in the family 5, in which the two genes were also excluded, but that showed a low percentage of ill-taken individuals (11%), all little symptomatic, without occurrence of deaths.
In the families 6 and 8 the results were non-conclusive for both genes, probably because they had few components, which made the markers little informative. Family 6 showed some malignant characteristics, as an ill-taken relative had sudden death; the other two were little symptomatic at the time of the study and one of them evolved quickly to the dilated form, and died two years later. The average age of those patients, when they died, was 23 years old, different from the family 8, in which the percentage of ill-taken was high (80%), with the death of a 70-year-old patient with the dilated form of the disease. The other relatives are little symptomatic, which suggests a benign mutation.
The study in the family 7 was non-conclusive for the b-myosin, and the connection with the gene of the protein C was excluded. The percentage of ill-taken was high (43%), there were no deaths and all the ill-taken individual were symptomatic, suggesting a mutation with not so malignant characteristics, despite having an ill-taken 7-year-old child, which could indicate a worse prognostic.
In families 9 and 11, the two genes were excluded, with a moderate percentage of ill-taken individuals, without any occurrence of sudden death, suggesting benign mutations.
Family 10 was the only one that had exclusion of the gene of the b-myosin, with a non-conclusive genetic analysis for the gene of the protein C, but with some indicating characteristics of that gene: the average age of the ill-taken (47 years old), all symptomatic, normal electrocardiogram and no occurrence of deaths 27-31.
In the family 12, with 12% of ill-taken individuals, there were no deaths and in it we recorded the oldest ill-taken in the study (95 years old). It was observed that three (50%) from the ill-taken had syncope, a non-frequent symptom in the other families. The presence of syncope indicates a worse prognostic11,12,39, but it is very little reported in genetic studies7.
The statistic analysis of the clinical variables (sex, symptoms, hypertrophy level and age at the beginning of the symptoms) did not evidence differences that could help us to recognize the individuals with potential of malignity and worse prognostic. There was a great variation concerning the presence of cardiac murmur in each family. The obstructive form was present in eight (14%) of the ill-taken individuals, which was less than that was observed in the literature (25% in selected patients)1,9. The dilated form with systolic dysfunction was observed in 8% of the ill-taken, a value close to the one described in the literature for selected patients (10%)40.
During that study we noted that the heredogram makes evident not only the percentage of ill-taken individuals, but also those who died suddenly, which gives us the idea if the family had a tendency to the malignant form of the disease. So, for us, it was very valuable in the guidance of the treatment and prognostic, not only among the ill-taken, but also those who does not have the phenotype. For example, in the family 1, the percentage of ill-taken individuals (54%) and the mortality rate of the disease (23%) were high (
So, the construction of the heredogram is a practical and simple way to know what is happening to the penetrance (number of ill-taken) and to the lethality of a certain gene (unknown), by helping in the clinical behavior of the patient and the familial counseling.
This is the first study performed in Brazil, with an emphasis on the genetic changes of the familial forms of the hypertrophic cardiomyopathy. There are few centers in the world that perform that kind of study and the reasons of its occurrence. Firstly, the hypertrophic cardiomyopathy is a complex disease, with many ill-taken genes, incomplete penetrance (carriers of the mutation that do not develop hypertrophy), age-dependant, heterogeneity, and great clinical variability of the genetic expression, which makes that every family be studied individually, making the connection study complex. Besides, we have been working with genes that codify big sarcomeric proteins, with difficult sequencing and of high cost, which requires qualified personnel.
The ideal would be finding the mutation in all families and related them to their malignity. However, due to the aspects described, unfortunately the genetic study of the families with hypertrophic cardiomyopathy will not become a routine exam, at least in middle term. The routine use of that practice would surely help in the diagnosis from the birth and in the differentiation with the hypertrophies of the athletes and the hypertensive people.
Our initial results show that there are no significant differences related to the variables studied, whether they are demographic, clinical or laboratorial, which lead us to think that the genetic factor is really important, but that possibly other genetic or environmental factors are also related. The modifying genes were described to explain the variability of the phenotypic expression, as they alone could not cause the disease, but they would affect its seriousness. It is possible that the polymorphism of the converter enzyme of the angiotensin-1, variants of the endothelin-1 and alpha factor of tumorous necrosis are also modulators of the phenotype of the hypertrophic cardiomyopathy41, 42.
Small families, small number of families with identical mutations, variability of the phenotypic expression among the ill-taken individuals from the same family or among different families with the same mutation, low frequency of each mutation and the influence of modifying genes, as well as non-genetic factors in the phenotype, are described in the literature as limiting factors in the studies of genotype-phenotype correlation. Regardless of those limitations, everyone agrees that the mutations affect the phenotypic expression of the hypertrophic cardiomyopathy, especially the cardiac hypertrophy and the risk of sudden death. The mutations in the gene of the b-myosin are generally associated to a greater level of hypertrophy in young patients and a greater risk of sudden death, when compared with mutations in the genes of the myosin-binding protein C and of the a-tropomyosin. However, for each gene benign and malignant mutations are described, each with particular characteristics, which makes difficult the generalization of those findings for the individuals or for the whole family.
The mortality rate of selected patients24 is similar to the casuistic ones of non-selected patients 43 and lower than the one described in reference centers3. Maybe what can be explained in our environment, due to the prevalence of other genes that are not those described in the literature, as being the most frequent ones, or that there may be other genetic or environmental differences interfering in the phenotype of our population.
However, it is very early to talk about the prevalence of other genes in our environment, having in mind that this is an initial work and it must be extended, with the involvement of other families, use of markers for other genes, sequencing of genes found to find the mutations, and the search for modifying factors that can explain the differences in our population, if they really exist. Besides, it is very important the realization of researches in other centers, in order to make possible to assess the genetic prevalence in many regions in the country, and to make us arrive to definite conclusions.
João Carlos Ferreira Braga Rua Ametistas, 55 17516-080 - Marília, SP - Brazil E-mail:
Sent for publishing on 06/29/2004
Accepted on 09/15/2004