>40% of infants with Alström Syndrome (AS) present with a transient, severe cardiomyopathy in the first months of life, with apparent recovery in survivors. One in five individuals then develop a later-onset cardiomyopathy but wide clinical variability is observed, even within the same family. The rationale for this study is to provide a comprehensive evaluation of the cardiovascular phenotype in adults with AS.

Reduced left atrial PITX2 is associated with atrial cardiomyopathy and atrial fibrillation. PITX2 is restricted to left atrial cardiomyocytes in the adult heart. The links between PITX2 deficiency, atrial cardiomyopathy and atrial fibrillation are not fully understood.

The electrophysiological properties of the hearts of women and men are different. These differences are at least partly mediated by the actions of circulating estrogens and androgens on the cardiomyocytes. Experimentally, much of our understanding in this field is based on studies focusing on ventricular tissue, with considerably less known in the context of atrial electrophysiology. The aim of this investigation was to compare the electrophysiological properties of male and female atria and assess responses to acute sex steroid exposure. Age-matched adult male and female C57BL/6 mice were anesthetized (4 % isoflurane) and left atria isolated. Atria were loaded with Di-4-ANEPPS voltage sensitive dye and optical mapping performed to assess action potential duration (APD; at 10 %, 20 %, 30 %, 50 %, and 70 % repolarization) and conduction velocity in the presence of 1 nM and 100 nM 17β-estradiol or testosterone. Male and female left atria demonstrated similar baseline action potential duration and conduction velocity, with significantly greater APD

Abstract (1) Aims Atrial fibrillation (AF) is the most common cardiac arrhythmia. Pathogenic variants in genes encoding ion channels are associated with familial AF. The point mutation M1875T in the SCN5A gene, which encodes the α-subunit of the cardiac sodium channel Na v 1.5, has been associated with increased atrial excitability and familial AF. (2) Methods We designed a new murine model carrying the Scn5a -M1875T mutation enabling us to study the effects of the Na v 1.5 mutation in detail in vivo and in vitro using patch clamp and microelectrode recording of atrial cardiomyocytes, optical mapping, ECG, echocardiography, gravimetry, histology and biochemistry. (3) Results Atrial cardiomyocytes from newly generated adult Scn5a -M1875T +/- mice showed a selective increase in the early (peak) cardiac sodium current, larger action potential amplitude and a faster peak upstroke velocity. Conduction slowing caused by the sodium channel blocker flecainide was less pronounced in Scn5a -M1875T +/- compared to wildtype atria. Overt hypertrophy or heart failure in Scn5a -M1875T +/- mice could be excluded. (4) Conclusion The Scn5a -M1875T point mutation causes gain-of-function of the cardiac sodium channel. Our results suggest increased atrial peak sodium current as a potential trigger for increased atrial excitability and thus AF. What’s new The point mutation M1875T in the C-terminal domain of the cardiac sodium channel Na v 1.5 causes an increase in early peak sodium current in left atria. The observed changes induced by this point mutation suggest an increase in peak sodium current as a cause of familial atrial fibrillation (AF). Our findings provide a possible explanation for the variable effectiveness of sodium channel blockers in patients with AF. Carriers of such sodium channel gain-of-function mutations may benefit more from tailored treatments. Graphical abstract

Abstract Androgenic anabolic steroids (AAS) are commonly abused by young men. Male sex associates with earlier manifestation of common and rare cardiac conditions including atrial fibrillation and arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy (ARVC). Clinical data suggest an atrial involvement in ARVC. The disease is caused by desmosomal gene defects such as reduced plakoglobin expression. Analysis of clinical records from 146 ARVC patients identified male preponderance and increased prevalence of atrial arrhythmias in patients with definite ARVC. Definite patients displayed ECG changes suggesting atrial remodelling. To study mechanisms of atrial remodelling due to desmosomal vulnerability and AAS, young adult male mice, heterozygously deficient for plakoglobin (Plako +/- ) and wildtype (WT) littermates, were chronically exposed to 5α-dihydrotestosterone (DHT) or placebo. DHT increased atrial expression of pro-hypertrophic, fibrotic and inflammatory transcripts. DHT caused atrial conduction slowing, decreased peak sodium current density, reduced action potential amplitude and lowered the peak depolarisation rate in Plako +/- but not WT atria. Super-resolution microscopy revealed a reduction in Na v 1.5 clustering in Plako +/- atrial cardiomyocytes following DHT exposure. These data reveal that AAS combined with plakoglobin deficiency cause pathological atrial electrical remodelling in young male hearts. AAS abuse may increase the risk of atrial myopathy in males with desmosomal gene variants.

ABSTRACT Cardiovascular disease is the leading cause of global mortality and morbidity. Cardiac dysrhythmias contribute significantly to this disease burden. Atrial fibrillation (AF) is the most common chronic dysrhythmia. Human induced pluripotent stem cell-derived atrial cardiomyocytes (hiPSC-AMs) present an exciting new model for AF but currently fail to reach maturity and so are limited in translational potential currently. We report a new approach using a combination of Gremlin 2 and retinoic acid treatment of human iPSCs for generating cardiomyocytes resembling atrial cells. More than 40% of myocytes generated by this approach showed rod-shaped morphology, expression of cardiomyocyte proteins (including RyR2 receptors, a-actinin-2, F-actin) and typically a striated appearance, all of which were broadly similar to the characteristics of adult atrial myocytes. Isolated myocytes were electrically quiescent until stimulated to fire action potentials with an atrial myocyte profile and an amplitude of approximately 100 mV, arising from a resting potential of approximately −70 mV. Single-cell RNA sequence (scRNASeq) analysis showed a high level of expression of several atrial specific transcripts including NPPA , MYL7 , HOXA3 , SLN , KCNJ4 , KCNJ5 and KCNA5 . Amplitudes of calcium transients recorded from spontaneously beating cultures were increased by the stimulation of α-adrenoceptors (activated by phenylephrine and blocked by prazosin) or β-adrenoceptors (activated by isoproterenol and blocked by CGP20712A). Thus, our new method provides an efficient approach for differentiating human atrial myocytes with mature characteristics from hiPSCs. This preparation will be very useful for studying signalling pathways in human atrial myocytes, and provides a valuable model for investigating atrial fibrillation and drug discovery.

Abstract Collagen, the most thrombogenic constituent of blood vessel walls, activates platelets through glycoprotein VI (GPVI). In suspension, following platelet activation by collagen, GPVI is cleaved by A Disintegrin And Metalloproteinase (ADAM)10 and ADAM17. In this study, we use single-molecule localization microscopy and a 2-level DBSCAN-based clustering tool to show that GPVI remains clustered along immobilised collagen fibres for at least 3 hours in the absence of significant shedding. Tyrosine phosphorylation of spleen tyrosine kinase (Syk) and Linker of Activated T cells (LAT), and elevation of intracellular Ca 2+ , are sustained over this period. Syk, but not Src kinase-dependent signalling is required to maintain clustering of the collagen integrin α2β1, whilst neither is required for GPVI. We propose that clustering of GPVI on immobilised collagen protects GPVI from shedding in order to maintain sustained Src and Syk-kinases dependent signalling, activation of integrin α2β1 and continued adhesion.

ABSTRACT Background Fabry disease (FD) is an X-linked lysosomal storage disorder caused by α-galactosidase A (α-Gal A) deficiency, resulting in multi-organ accumulation of sphingolipid, namely globotriaosylceramide (Gb3). This triggers ventricular myocardial hypertrophy, fibrosis, and inflammation, driving arrhythmia and sudden death, a common cause of FD mortality. Atrial fibrillation (AF) is common in FD, yet the cellular mechanisms accounting for this are unknown. To address this, we conducted electrocardiography (ECG) analysis from a large cohort of adults with FD at varying stages of cardiomyopathy. Cellular contractile and electrophysiological function were examined in an atrial FD model, developed using gene-edited atrial cardiomyocytes and imputed into in-silico atrial models to provide insight into arrhythmia mechanisms. Methods In 115 adults with FD, ECG P-wave characteristics were compared with non-FD controls. Induced pluripotent stem cells (iPSCs) were genome-edited using CRISPR-Cas9 to introduce the GLA p. N215S variant and differentiated into atrial cardiomyocytes (iPSC-CMs). Contraction, calcium handling and electrophysiology experiments were conducted to explore proarrhythmic mechanisms. A bi-atrial in-silico model was developed with the cellular changes induced by GLA p. N215S iPSC-CMs. Results ECG analysis demonstrated P-wave duration and PQ interval shortening in FD adults before onset of cardiomyopathy on imaging and biochemical criteria. FD patients exhibited a higher incidence of premature atrial contractions and increased risk of developing AF. In our cellular model, GLA p. N215S iPSC-CMs were deficient in α-Gal A and exhibited Gb3 accumulation. Atrial GLA p. N215S iPSC-CMs demonstrated a more positive diastolic membrane potential, faster action potential upstroke velocity, greater burden of delayed afterdepolarizations, greater contraction force, slower beat rate and dysfunction in calcium handling compared to wildtype iPSC-CMs. Inputting these changes into the in-silico model resulted in similar P-wave morphology changes to those seen in early FD cardiomyopathy and increased the action potential duration (APD) restitution slope, causing APD alternans and inducing AF. Conclusions These findings enhance our understanding of atrial myopathy in FD by providing novel insights into underpinning mechanisms for atrial arrhythmia and a rationale for early P-wave changes. These may be targeted in future research to develop therapeutic strategies to reduce the arrhythmic burden in FD and other atrial cardiomyopathies.

 Fabry Disease (FD) is an X-linked disease due to enzyme deficiency of α-galactosidase A resulting in multi-organ accumulation of globotriaosylceramide (Gb3). Cardiac accumulation triggers myocardial hypertrophy, inflammation, and fibrosis, predisposing to ventricular and atrial arrhythmia. Atrial fibrillation (AF) is common, yet the direct effects of FD on the atrial myocyte are unclear. Using genome-edited induced pluripotent stem-cell derived atrial cardiomyocytes (iPSC-CMs) with a cardiac variant of FD (N215S), we quantified atrial contraction, calcium handling, and intracellular electrophysiology. These were correlated with signal averaged P-wave analysis from the electrocardiograms (ECG) of adults with FD and left atrial (LA) volume on echocardiography. We confirmed greater accumulation of Gb3 in N215S iPSC-CMs with under-expression of α-galactosidase A compared with wild type (WT) controls. We demonstrated greater contraction force, slower beat rate and greater transients of calcium in N215S iPSC-CMs compared to WT. From atrial action potentials (AP) we demonstrated greater upstroke velocity, amplitude and diastolic membrane potential compared to WT. ECG analysis revealed shorter P-wave duration and PQ interval in adults with FD and no apparent cardiomyopathy compared to healthy controls which prolonged as cardiomyopathy developed. Patients with AF had prolonged P-wave duration when in sinus rhythm compared to those without AF. P-wave duration and PQ interval correlated with increasing LA volume as cardiomyopathy progressed. These findings suggest that enzyme deficiency and Gb3 accumulation associate with changes in atrial contractility, intracellular calcium kinetics and action potential morphology. The ECG changes observed of shorter P-wave duration and PQ interval in FD patients without cardiomyopathy, mimics the cellular data of greater upstroke velocity in atrial action potentials. The identified early electrophysiological changes may provoke arrhythmia through increased excitability due to greater calcium cycling alterations to inward sodium currents. These early changes in atrial electrophysiology suggest that risk of AF in FD may be exacerbated by the direct impact of enzyme deficiency and Gb3 accumulation on atrial cardiomyocytes rather than the secondary effects of ventricular disease.

Introduction

 Obesity is a common risk factor for atrial fibrillation (AF). The precise mechanisms by which obesity promotes AF, are not fully understood. Furthermore, the interaction between obesity induced electrical and structural remodelling and genetic pre-disposition for AF, remains unexplored. Mutations in the vicinity of the paired like homeodomain-2 transcription factor (PITX2) gene have been associated with the increased risk of AF development. 

Aim

 Investigate how high fat diet (HFD) and PITX2c isoform deficiency alters left atrial electrophysiology. 

Methods

 Wild type (WT) and pitx2c+/- male and female mice were fed a high fat "SDS Western" diet (HFD) for 20 weeks, Simultaneously, age-matched mice were fed on a control diet. Following the diet, the left atria was dissected, and optical mapping was performed using transmembrane voltage dye DI-4-ANEPPS to assess electrophysiology. Atria were paced at cycle lengths of 120, 100 and 80 ms, and raw data was analysed using ElectroMap. 

Results

 HFD increased body weight to 48.6±1.5 g versus 40.0±1.8 g for WT animals on control diet (P=0.0032). Similarly, pitx2null mice fed on HFD had a body weight of 47.0±1.3 g versus 35.5±1.3 g (P = 0.0004) for control diet. Action potential duration to 80% was prolonged by HFD when compared to control conditions (26.1±1.4 vs 20.04±2.7 ms; P=<0.0001) in WT mice (figures 1 and 2). Similarly, HFD prolonged APD80 of pitx2null mice (19.5±2.3 vs 16.26±2.1 ms; P=0.02) (figures 1 and 2). Pitx2null mice exhibited shorter APD80 than WT mice on the same diet, however these differences were not significant. Conduction velocity was not significantly altered by HFD or genotype. 

Conclusion

 High fat diet alters left atrial electrophysiology, independent of Pitx2 expression. 

Conflict of Interest

 n/a