>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.

Introduction

 Fabry disease (FD) is an X-linked lysosomal storage disorder in which deficiency of the alpha-galactosidase A enzyme results in multi-system accumulation of globotriaosylceramide (Gb3). Multi-organ Gb3 accumulation leads to progressive renal, cardiac, and cerebrovascular disease. Cardiac events are the primary cause of death. Incidence of FD is estimated between 1:40,000 and 1:100,000, though is likely underdiagnosed. The non-specific nature of symptoms and a lack of awareness of FD among clinicians can lead to considerable diagnostic delays. Treatments aim to delay disease progression, but their efficacy is reduced with advancing disease. As FD is inherited, family screening facilitates early identification of those harbouring pathogenic variants, allowing for ongoing disease monitoring and prompt treatment initiation. We implemented a family screening initiative with the aim of improving the coordination of family screening within the FD service at University Hospitals Birmingham (UHB). 

Methods

 A genomic associate (GenA) has been embedded with the FD service to support family screening. A retrospective audit of the FD cohort at UHB was carried out to assess the prior effectiveness of family screening and establish a baseline for comparison going forward. Newly diagnosed patients have their pedigree mapped after their first appointment. Pedigree mapping of known families is carried out over the phone or when a patient attends a follow- up clinic. The GenA identifies at-risk relatives and supports patients to discuss family screening with their relatives, identifying screening barriers in the process. Patient materials, including letters to pass to relatives, have been developed to support family screening. 

Results

 We identified 123 families, of which 95 (77%) did not have a pedigree. 815 at-risk relatives were identified, with only 262 (37%) having come forward for family screening. This highlights a relatively low uptake of family screening. A lack of pedigree mapping likely contributed to the low uptake of family screening, as at-risk relatives are not easily identified. Patients reported several barriers to discussing family screening with relatives, including limited communication, uncertainty on how to bring up the topic, and worry about relatives' reactions. Effective genetic counselling can support patients to overcome these barriers. Newly or recently diagnosed patients appear more engaged with family screening and are more pro-active in informing relatives compared to patients who were diagnosed some time ago. Since the initiation of the project, pedigree mapping and discussion of family screening has resulted in 6 new diagnoses. None of the patients described any symptoms related to FD at the time of genetic testing. Additionally, 7 individuals tested negative, which has allowed for a further 6 to be reassured they are not at risk. 

Conclusions

 Embedding a GenA into the FD clinic has improved the family screening service, resulting in new diagnoses before the onset of symptoms. Further work is needed to confirm results. 

Conflict of Interest

 The Fabry family screening project at UHB is part of a collaborative working agreement with Amicus Therapeutics UK, which includes the provision of funding and project management

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.

Background: Fabry disease (FD) is an X-linked lysosomal storage disorder caused by a-galactosidase deficiency, resulting in multi-organ accumulation of sphingolipid, namely globotriaosylceramide (Gb3). Gb3 accumulation triggers left ventricular hypertrophy, fibrosis, and inflammation, forming an environment for arrhythmia and sudden death, a common cause of FD mortality. Atrial fibrillation is common in FD and contributes to the high burden of stroke, yet the cellular mechanisms accounting for this are unknown. To address this, we conducted signal-averaged electrocardiography (ECG) analysis from a large cohort of adults with FD at varying stages of cardiomyopathy. Findings were compared with a novel human atrial model of FD, developed using gene-edited stem-cell derived atrial cardiomyocytes, exploring their molecular and functional properties. Methods: In 115 adults with FD, staged according to degree of cardiomyopathy, ECG P-wave characteristics were compared with non-FD age/sex-matched controls. Induced pluripotent stem cells were then genome-edited using CRISPR-Cas9 to carry the GLA p. N215S variant, the most common cardiac variant of FD in the UK, and differentiated into atrial cardiomyocytes (iPSC-CMs). Contraction, calcium handling and single-cell electrophysiology experiments were conducted to explore proarrhythmic mechanisms. Results: ECG analysis demonstrated P-wave duration and PQ interval shortening in FD adults with no cardiomyopathy compared with non-FD controls, which prolonged with cardiomyopathy stage. FD patients exhibited atrial dilation, high incidence of premature atrial contractions and increased risk of AF. In our cellular model, GLA p. N215S iPSC-CMs were deficient in a-Gal A and exhibited Gb3 accumulation. GLA p. N215S iPSC-CMs demonstrated a more positive diastolic membrane potential, a faster action potential upstroke velocity, a greater burden of delayed afterdepolarizations, greater contraction force, slower beat rate and significant dysfunction in calcium handling compared to WT iPSC-CMs. The identified ECG changes may be partly explained by our observed cellular changes. Conclusions: These findings enhance our understanding of atrial myopathy in FD by providing novel insights into underpinning mechanisms for atrial arrhythmia as well as rationale for early identified P-wave changes in FD. Mechanisms identified in this study may be targeted in future research to develop therapeutic strategies to reduce the atrial arrhythmic burden in FD.

Fabry disease (FD) causes multiorgan sphingolipid accumulation, with cardiac involvement responsible for the largest burden of morbidity and mortality. Exercise intolerance in FD is prevalent, yet the mechanisms of this are poorly understood. The aim of this study was to assess exercise intolerance in FD and identify whether this correlates with the phase of cardiomyopathy.