Cardiac sodium channel, its mutations and their spectrum of arrhythmia phenotypes

ABSTRACT

The mechanisms of cellular excitability and propagation of electrical signals in the cardiac muscle are very important functionally and pathologically. The heart is constituted by three types of muscle atrial, ventricular, and specialized excitatory and conducting fibers. From a physiological and pathophysiological point of view, the conformational states of the sodium channel during heart function constitute a significant aspect for the diagnosis and treatment of heart diseases. Functional states of the sodium channel (closed, open, and inactivated) and their structure help to understand the cardiac regulation processes. There are areas in the cardiac muscle with anatomical and functional differentiation that present automatism, thus subjecting the rest of the fibers to their own rhythm. The rate of these (pacemaker) areas could be altered by modifications in ions, temperature and especially, the autonomic system. Excitability is a property of the myocardium to react when stimulated. Another electrical property is conductivity, which is characterized by a conduction and activation process, where the action potential, by the all-or-nothing law, travels throughout the heart. Heart relaxation also stands out as an active process, dependent on the energetic output and on specific ion and enzymatic actions, with the role of sodium channel being outstanding in the functional process. In the gene mutation aspects that encode the rapid sodium channel (SCN5A gene), this channel is responsible for several phenotypes, such as Brugada syndrome, idiopathic ventricular fibrillation, dilated cardiomyopathy, early repolarization syndrome, familial atrial fibrillation, variant 3 of long QT syndrome, multifocal ectopic ventricular contractions originating in Purkinje arborizations, progressive cardiac conduction defect (Lenègre disease), sudden infant death syndrome, sick sinus syndrome, sudden unexplained nocturnal death syndrome, among other sodium channel alterations with clinical overlapping. Finally, it seems appropriate to consider the "sodium channel syndrome" (mutations in the gene of the alpha subunit of the sodium channel, SCN5A gene) as a single clinical entity that may manifest in a wide range of phenotypes, to thus have a better insight on these cardiac syndromes and potential outcomes for their clinical treatment.

RESUMO

Os mecanismos da excitabilidade celular e de propagação dos sinais elétricos no músculo cardíaco são de grande importância funcional e patológica. O coração é composto por três tipos de músculo atrial, ventricular e das fibras especializadas excitatórias e condutoras. Do ponto de vista fisiológico e fisiopatológico os estados conformacionais do canal de sódio constitui-se um importante aspecto para o diagnóstico e tratamento de doenças cardíacas. A descrição dos estados funcionais do canal de sódio (fechado, aberto e inativado) e sua estrutura ajudam a compreensão dos processos de regulação cardíaca. Há áreas no músculo cardíaco com diferenciação anatômica e funcional que possuem automatismo submetendo as demais fibras ao seu próprio ritmo. A frequência dessas áreas (marca-passo) pode ser alterada por modificações iônicas, pela temperatura e, especialmente, do sistema autonômico. Já a excitabilidade é a propriedade que tem o miocárdio de reagir quando estimulado. A outra propriedade elétrica é a condutibilidade, que se caracteriza por um processo de condução e ativação, no qual o potencial de ação, pela ei do tudo ou nada, percorre todo o coração. Destaca-se que o relaxamento do coração também é um processo ativo, dependente de gasto energético e de ações iônicas e enzimáticas específicas, destacando o papel dos canais de sódio no processo funcional. Nos aspectos das mutações no gene que codifica o canal rápido de sódio (gene SCN5A), este é responsável por vários fenótipos, tais como a síndrome de Brugada; a fibrilação ventricular idiopática, a miocardiopatia dilatada; a síndrome de repolarização precoce; a fibrilação atrial familiar; a síndrome do QT longo variante 3; as contrações ventriculares ectópicas multifocais originadas nas arborizações de Purkinje; o distúrbio progressivo de condução intraventricular cardíaco (doença de Lenègre); a síndrome da morte súbita do recém-nascido; a síndrome do nódulo sinusal doente; a síndrome da morte súbita noturna inesperada, entre outras alterações do canal de sódio com sobreposições clínicas, as chamadas "overpping". Por fim, parece ser apropriado considerar a "síndrome do canal de sódio" (mutações no gene da subunidade alfa do canal de sódio, gene SCN5A) como uma entidade clínica única que pode manifestar-se com um amplo espectro de fenótipos e assim, prover um melhor entendimento destas síndromes cardíacas e potencial desfecho para seu tratamento clínico.