R14del-PLN in Hartfunctie Litsa Kranias, Ph.D. University of Cincinnati College of Medicine

Wat is PLN? PLN Is een regelsysteem voor het pompen van het hart Hart klopt: ~70x/min of 100,000x per dag 80ml or 1/3 kopje per hartklop Wanneer we rennen en bewegen gaat er een signaal naar het hart om harder te pompen en meer bloed rond te sturen; PLN speelt een hoofdrol Ontspannen Samentrekken

PLN reguleert de calcium cyclus en de knijpkracht in hartspiercellen 5 6 pCa 7 8 Ca Ca channel Ca Ca RR Myofillaments Pump PLN SR Ca

I IB IB II II Menselijke PLN Mutaties: R9C, R9L, R9H, R14del, R25C, L39stop, and V49G (geel is het eiwit, de rode bolletjes zijn de mutaties) R V I IB II L R R IB C II L V 4

Dood, geen cardiomyopathy 2006: PLN-R14Deletion in een Griekse familie I II III IV (+) index V (+) (+) (+) (+) VI (+) VII Dood, geen cardiomyopathy PLN-R14 Deletion PLN-Normaal Dood, cardiomyopathy + Cardiomyopathy Onbepaald

PLN-R14Del Mutatie in de stamboom van een subfamilie II I III IV V DCM Dood, geen cardiomyopathy PLN-R14Del Niet getest Dood, CM PLN-Normaal

Griekse patienten met de PLN-R14Del mutatie 10jr-mid 30er jaren: geen ziekteverschijnselen Vanaf 30 jaar: symptomen van hartfalen, hart trekt niet goed samen, ritmestoornissen Ritmestoornissen in het rechter ventrikel en DCM (hartfalen) bij elke Griekse drager In Nederland: Van der Zwaag et al., 2012

en hartfalen? Hoe veroorzaakt R14del-PLN ritmestoornissen Bouwen van diermodellen om de menselijke ziekte na te bootsen Gehumaniseerde modellen: Team van Roger Hajjar WT-PLN R14del-PLN

Isoleren en bestuderen van spiercellen van het Rechter en Linker ventrikel LV Rechter Ventrikel cellen Linker Ventrikel cellen RA LA RV LV Bloed met zuurstof Bloed zonder zuurstof

R14del-PLN remt de calciumcyclus in het Rechter Ventrikel GEEN effecten in het Linker Ventrikel RV R14del PLN A Force or Ca Ca B Ca LV SR SERCA Time A. Het verwijderen van Calcium gaat langzaam: Ontspannen en weer vullen van het RV gaat ook LANGZAAM B. Calciumniveau blijft hoog; RV ontspant niet volledig om weer gevuld te worden met bloed Time

R14del-PLN bindt en onderdrukt SERCA meer dan WT of normaal PLN (Athene Lab) Calcium Calcium SERCA SERCA PLN R14del SERCA komt hier uit de lucht vallen Kracht Kracht Tijd Tijd

R14del-PLN verhoogt Ca2+ Sparks: Defect in de calciumcyclus WT R14del 50 µm 1 s Ca-sparks Ca-sparks RyR RyR WT-PLN R14del PLN Ca Ca SERCA SERCA SR SR

R14del veroorzaakt extra samentrekkingen (ritmestoornissen) 40 WT 30 R14del 20 Aftercontractions ( % Cells) 10 R14del+KN93 LV +KN93 RV +KN93 CaMKII remmer KN-93 remt na-samentrekkingen

R14del-PLN veroorzaakt ritmestoornissen door enorme remming van SERCA en SR Ca-lek 3Na 3 Na Trigger ritmestoornissen Ca KN93 Ca lek P CaMKIIdc RyR R14del PLN Ca SERCA Ca SR 1) R14del-PLN remt SERCA en dit verhoogt cytosolisch (vloeistof in cellen) calcium 2) Hoog niveau calcium activeert CaMKII, dat fosforyliseert RyR 3) P-RyR calciumlek van SR veroorzaakt samentrekkingen op het verkeerde moment (ritmestoornissen)

De functie van gezond (wildtype WT) PLN en gemuteerd PLN SR Ca lek; ritmestoornissen P JNK TRI CamKII JNK RyR RyR TRI HRC HRC CSQ SERCA CSQ SERCA PLN Ca R14del-PLN Ca SR SR WildType-PLN: remt SERCA R14del-PLN: Remt SERCA MEER, verhoogt diastolisch Calcium, activeert CaMKII en verhoogt RyR lek: Meer onderdrukte functie en ritmestoornissen onder stress

Twee stappen in r14del-pln pathologie: vroeg: serca remming en calciumlek Laat: ophoping 3Na 3 Na Ritmestoornissen Autophagy, Remodeling. Lipid droplets Ca Ca leak P CaMKIIdc RyR SERCA Ca R14del PLN: Ophopingen SR R14del PLN ER Stress, Autophagy Nucleus

De toekomst ziet er rooskleurig uit Bij veel hart- en vaatziekten is er uitgebreid de tijd om te behandelen omdat de ziekte zich maar langzaam ontwikkelt. Dit biedt de mogelijkheid om de betreffende ziekte eerst in kaart te brengen, de meest effectieve behandelingen te testen in een diermodel en dan de een behandeling te personaliseren zodat die op elk moment kan worden toegediend, of zelfs vóórdat er symptomen ontstaan. J James and J Robbins, Circ Res 2016

Team Effort Towards Therapy University of Cincinnati Stanford University The Mount Sinai Medical Center The Netherlands Heart Institute University of Gottingen Biomedical Research Foundation Academy of Athens

PLNR14 lokaliseert niet helemaal met SERCA in hartspiercellen Overlap

R14del-PLN kan mogelijk de reacties tussen eiwitten in het hart veranderen   Bcl-2 Beclin Hsp 20 PDE4 Autophagy Overleving Hermodelleren Cel overleving Hsp 90 Akt1 HAX PLN RGL PP2b AKAP 18δ PKA   PP1c I-1 SERCA HRC TR1 RYR X X ? Potentiele nieuwe R14del partners Ritmestoornissen Hartfalen Ca-Cycling Contractility Contractility Remodeling