Varianti patogene nel gene TAX1BP3 causano una forma recessiva di cardiomiopatia aritmogena mediata da TRPV4

Arrhythmogenic cardiomyopathy (ACM) is one of the leading causes of sudden cardiac death in children, young adults, and athletes and is characterized by the fibro-fatty replacement of the myocardium, predominantly of the right ventricle. Sixty percent of patients with ACM have a known genetic cause, but for the remainder, the etiology is unknown. METHODS: Induced pluripotent stem cells (iPSCs) from 3 family members were differentiated into cardiac myocytes (CMs). Calcium imaging was conducted by labeling calcium with CAL-520 and confocal imaging to capture calcium sparks after iPSC-CMs were electrically paced. A cardiac-specific, inducible knockout mouse (Tax1bp3−/−) was made and intracardiac electrophysiology studies conducted to observe arrhythmia inducibility following pacing. RESULTS: We identified a kindred with multiple members affected by ACM cosegregating with biallelic variants in the gene TAX1BP3, which encodes the protein TAX1BP3 (Tax1-binding protein 3). iPSC-CMs derived from this kindred demonstrated increased intracellular lipid droplets, induction of TRPV4 (transient receptor potential vanilloid type 4) expression, and inducible TRPV4 current. This was associated with depletion of the intracellular sarcoplasmic reticulum Ca2+ store and increased RyR2 (ryanodine receptor 2)-mediated store Ca2+ leak and delayed afterdepolarizations, a known mechanism of Ca2+-mediated arrhythmogenesis. Similarly, Tax1bp3 cardiac-specific knockout mice had increased Ca2+ leak and were predisposed to ventricular arrhythmias compared with wild-type mice. Ca2+ leak in both the iPSC-CMs and mouse ventricular myocytes was rescued by small molecule TRPV4 inhibition. (plakophilin 2) p.His773AlafsX8 iPSC-CM model of ACM. CONCLUSIONS: We conclude that TAX1BP3 is associated with rare autosomal recessive ACM through TRPV4-mediated Ca2+ leak from RyR2. Further, TRPV4 current inhibition has the potential to be a new therapeutic target for ACM.

La cardiomiopatia aritmogena (ACM) è una delle principali cause di morte cardiaca improvvisa in bambini, giovani adulti e atleti, ed è caratterizzata dalla sostituzione fibro‑adiposa del miocardio, principalmente del ventricolo destro. Il 60 % dei pazienti con ACM presenta una causa genetica nota, ma per il restante non si conosce l’eziologia. METODI Cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) di tre membri della famiglia sono state differenziate in cardiomiociti (CM). È stata effettuata una calcium imaging , per rilevare i “calcium sparks” dopo pacing elettrico dei iPSC‑CM. È stato generato un topo knock‑out inducibile specifico per il cuore (Tax1bp3^−/−) e sono stati svolti studi di elettrofisiologia intracardiaca per osservare l’inducibilità di aritmie a seguito di pacing. RISULTATI Abbiamo identificato una famiglia con molti membri affetti da ACM, che segregava con varianti bialleliche nel gene TAX1BP3, codificante la proteina TAX1BP3 (Tax1-binding protein 3). I cardiomiociti derivati da queste iPSC mostravano: aumento di gocce lipidiche intracellulari, induzione dell’espressione di TRPV4 (canale transient receptor potential vanilloid tipo 4), presenza di corrente inducibile attraverso TRPV4. Questo era associato a: esaurimento delle scorte di Ca²⁺ nel reticolo sarcoplasmatico (SR), aumentata perdita di Ca²⁺ mediata da RyR2 (ryanodine receptor 2), comparsa di postdepolarizzazioni ritardate (delayed afterdepolarizations), noto meccanismo di aritmogènesi mediata da calcio. Analogamente, i topi Tax1bp3 knock‑out specifici per il cuore mostravano aumento della perdita di Ca²⁺ e maggiore predisposizione ad aritmie ventricolari rispetto ai topi selvatici. La perdita di Ca²⁺ sia nei iPSC‑CM che nei miociti ventricolari murini è stata ripristinata mediante l’inibizione con piccole molecole di TRPV4. CONCLUSIONI Concludiamo che TAX1BP3 è associato a una forma rara di ACM autosomica recessiva, attraverso una perdita di Ca²⁺ mediata da TRPV4 a partire da RyR2. Inoltre, l’inibizione della corrente TRPV4 potrebbe rappresentare un nuovo target terapeutico per ACM.