Mutations in the gene encoding the homeobox transcription factor NKX2-5 were found to cause nonsyndromic, human congenital heart disease. A dominant disease locus associated with cardiac malformations and atrioventricular conduction abnormalities was mapped to chromosome 5q35, where NKX2-5 , a Drosophila tinman homolog, is located. Three different NKX2-5 mutations were identified. Two are predicted to impair binding of NKX2-5 to target DNA, resulting in haploinsufficiency, and a third potentially augments target-DNA binding. These data indicate that NKX2-5 is important for regulation of septation during cardiac morphogenesis and for maturation and maintenance of atrioventricular node function throughout life.

Background

 Brugada syndrome (BrS) is a common heritable channelopathy. Mutations in the SCN5A-encoded sodium channel (BrS1) culminate in the most common genotype. 

Objective

 This study sought to perform a retrospective analysis of BrS databases from 9 centers that have each genotyped >100 unrelated cases of suspected BrS. 

Methods

 Mutational analysis of all 27 translated exons in SCN5A was performed. Mutation frequency, type, and localization were compared among cases and 1,300 ostensibly healthy volunteers including 649 white subjects and 651 nonwhite subjects (blacks, Asians, Hispanics, and others) that were genotyped previously. 

Results

 A total of 2,111 unrelated patients (78% male, mean age 39 ± 15 years) were referred for BrS genetic testing. Rare mutations/variants were more common among BrS cases than control subjects (438/2,111, 21% vs. 11/649, 1.7% white subjects and 31/651, 4.8% nonwhite subjects, respectively, P <10⁻⁵³). The yield of BrS1 genetic testing ranged from 11% to 28% (P = .0017). Overall, 293 distinct mutations were identified in SCN5A: 193 missense, 32 nonsense, 38 frameshift, 21 splice-site, and 9 in-frame deletions/insertions. The 4 most frequent BrS1-associated mutations were E1784K (14×), F861WfsX90 (11×), D356N (8×), and G1408R (7×). Most mutations localized to the transmembrane-spanning regions. 

Conclusion

 This international consortium of BrS genetic testing centers has added 200 new BrS1-associated mutations to the public domain. Overall, 21% of BrS probands have mutations in SCN5A compared to the 2% to 5% background rate of rare variants reported in healthy control subjects. Additional studies drawing on the data presented here may help further distinguish pathogenic mutations from similarly rare but otherwise innocuous ones found in cases.

Connie Bezzina, Richard Redon and colleagues show that common variants at SCN5A-SCN10A and HEY2 are associated with Brugada syndrome, a rare disorder with high risk of sudden cardiac death. The newly discovered loci have a large cumulative effect on disease risk and illustrate how common variants can have a strong impact on predisposition to rare diseases. Brugada syndrome is a rare cardiac arrhythmia disorder, causally related to SCN5A mutations in around 20% of cases1,2,3. Through a genome-wide association study of 312 individuals with Brugada syndrome and 1,115 controls, we detected 2 significant association signals at the SCN10A locus (rs10428132) and near the HEY2 gene (rs9388451). Independent replication confirmed both signals (meta-analyses: rs10428132, P = 1.0 × 10−68; rs9388451, P = 5.1 × 10−17) and identified one additional signal in SCN5A (at 3p21; rs11708996, P = 1.0 × 10−14). The cumulative effect of the three loci on disease susceptibility was unexpectedly large (Ptrend = 6.1 × 10−81). The association signals at SCN5A-SCN10A demonstrate that genetic polymorphisms modulating cardiac conduction4,5,6,7 can also influence susceptibility to cardiac arrhythmia. The implication of association with HEY2, supported by new evidence that Hey2 regulates cardiac electrical activity, shows that Brugada syndrome may originate from altered transcriptional programming during cardiac development8. Altogether, our findings indicate that common genetic variation can have a strong impact on the predisposition to rare diseases.

Brugada syndrome is a genetic disease associated with sudden cardiac death that is characterized by ventricular fibrillation and right precordial ST segment elevation on ECG. Loss-of-function mutations in SCN5A, which encodes the predominant cardiac sodium channel α subunit NaV1.5, can cause Brugada syndrome and cardiac conduction disease. However, SCN5A mutations are not detected in the majority of patients with these syndromes, suggesting that other genes can cause or modify presentation of these disorders. Here, we investigated SCN1B, which encodes the function-modifying sodium channel β1 subunit, in 282 probands with Brugada syndrome and in 44 patients with conduction disease, none of whom had SCN5A mutations. We identified 3 mutations segregating with arrhythmia in 3 kindreds. Two of these mutations were located in a newly described alternately processed transcript, β1B. Both the canonical and alternately processed transcripts were expressed in the human heart and were expressed to a greater degree in Purkinje fibers than in heart muscle, consistent with the clinical presentation of conduction disease. Sodium current was lower when NaV1.5 was coexpressed with mutant β1 or β1B subunits than when it was coexpressed with WT subunits. These findings implicate SCN1B as a disease gene for human arrhythmia susceptibility.

We have tested whether a genotype-phenotype relationship exists in Brugada syndrome (BS) by trying to distinguish BS patients with (carriers) and those without (non-carriers) a mutation in the gene encoding the cardiac sodium channel (SCN5A) using clinical parameters.Brugada syndrome is an inherited cardiac disease characterized by a varying degree of ST-segment elevation in the right precordial leads and (non)specific conduction disorders. In a minority of patients, SCN5A mutations can be found. Genetic heterogeneity has been demonstrated, but other causally related genes await identification. If a genotype-phenotype relationship exists, this might facilitate screening.In a multi-center study, we have collected data on demographics, clinical history, family history, electrocardiogram (ECG) parameters, His to ventricle interval (HV), and ECG parameters after pharmacologic challenge with I(Na) blocking drugs for BS patients with (n = 23), or those without (n = 54), an identified SCN5A mutation.No differences were found in demographics, clinical history, or family history. Carriers had a significantly longer PQ interval on the baseline ECG and a significantly longer HV time. A PQ interval of > or =210 ms and an HV interval > or =60 ms seem to be predictive for the presence of an SCN5A mutation. After I(Na) blocking drugs, carriers had significantly longer PQ and QRS intervals and more increase in QRS duration.We observed significantly longer conduction intervals on baseline ECG in patients with established SCN5A mutations (PQ and HV interval and, upon class I drugs, more QRS increase). These results concur with the observed loss of function of mutated BS-related sodium channels. Brugada syndrome patients with, and those without, an SCN5A mutation can be differentiated by phenotypical differences.

Brugada syndrome is an arrhythmogenic disease characterized by an ECG pattern of ST-segment elevation in the right precordial leads and augmented risk of sudden cardiac death. Little is known about the clinical presentation and prognosis of this disease in children.Thirty children affected by Brugada syndrome who were <16 years of age (mean, 8+/-4 years) were included. All patients displayed a type I ECG pattern before or after drug provocation challenge. Diagnosis of Brugada syndrome was made under the following circumstances: aborted sudden death (n=1), syncope of unexplained origin (n=10), symptomatic supraventricular tachycardia (n=1), suspicious ECG (n=1), and family screening for Brugada syndrome (n=17). Syncope was precipitated by fever in 5 cases. Ten of 11 symptomatic patients displayed a spontaneous type I ECG. An implantable cardioverter-defibrillator was implanted in 5 children; 4 children were treated with hydroquinidine; and 1 child received a pacemaker because of symptomatic sick sinus syndrome. During a mean follow-up of 37+/-23 months, 1 child experienced sudden cardiac death, and 2 children received an appropriate implantable cardioverter-defibrillator shock; all of them were symptomatic and had manifested a type I ECG spontaneously. One child had a cardioverter-defibrillator infection that required explantation of the defibrillator.In the largest population of children affected by Brugada syndrome described to date, fever represented the most important precipitating factor for arrhythmic events, and as in the adult population, the risk of arrhythmic events was higher in previously symptomatic patients and in those displaying a spontaneous type I ECG.

Mutations in SCN5A are identified in approximately 20% to 30% of probands affected by Brugada syndrome (BrS). However, in familial studies, the relationship between SCN5A mutations and BrS remains poorly understood. The aim of this study was to investigate the association of SCN5A mutations and BrS in a group of large genotyped families.Families were included if at least 5 family members were carriers of the SCN5A mutation, which was identified in the proband. Thirteen large families composed of 115 mutation carriers were studied. The signature type I ECG was present in 54 mutation carriers (BrS-ECG+; 47%). In 5 families, we found 8 individuals affected by BrS but with a negative genotype (mutation-negative BrS-ECG+). Among these 8 mutation-negative BrS-ECG+ individuals, 3, belonging to 3 different families, had a spontaneous type I ECG, whereas 5 had a type I ECG only after the administration of sodium channel blockers. One of these 8 individuals had also experienced syncope. Mutation carriers had, on average, longer PR and QRS intervals than noncarriers, demonstrating that these mutations exerted functional effects.Our results suggest that SCN5A mutations are not directly causal to the occurrence of a BrS-ECG+ and that genetic background may play a powerful role in the pathophysiology of BrS. These findings add further complexity to concepts regarding the causes of BrS, and are consistent with the emerging notion that the pathophysiology of BrS includes various elements beyond mutant sodium channels.