The importance of proarrhythmia in athlete's heart  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
105882
Type PD
Principal investigator Farkas, Attila
Title in Hungarian Proaritmia jelentősége sportszívben
Title in English The importance of proarrhythmia in athlete's heart
Keywords in Hungarian proaritmia, Torsades de Pointes, sporszív, hipertrófia, pitvarfibrilláció
Keywords in English proarrhythmia, Torsades de Pointes, athlete's heart, hypertrophy, atrial fibrillation
Discipline
Experimental pharmacology, drug discovery and design (Council of Medical and Biological Sciences)60 %
Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)40 %
Panel Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent Department of Medicine (University of Szeged)
Starting date 2012-09-01
Closing date 2016-02-29
Funding (in million HUF) 9.392
FTE (full time equivalent) 2.60
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A fizikai aktivitás pozitív hatással van az életminőségre és az átlagos várható élettartamra. Azonban az utóbbi években több, hirtelen haláleset történt fiatal sportolók körében. A hirtelen halál oka pontosan nem ismert, de valószínűleg nem akut koronária sy. következménye lehet.
Ennek a munkának célja annak vizsgálata, hogyan befolyásolja a fizikai tréning által indukált szívizom hipertrófia a gyógyszeresen kiváltott proaritmiák, elsősorban a Torsade de Pointes (TdP) kamrai aritmia, valamint a pitvarfibrilláció kialakulását.
Egy fizikai tréning indukált szívizom hipertrófia modellt fogunk nyulakon beállítani. A modell pontos jellemzése miatt elektrofiziológiai, biokémiai és immunohisztokémiai vizsgálatokat fogunk végezni.
Az esetleges kamrai és pitvari hipertrófia miatt kialakult aritmia érzékenységet fogjuk vizsgálni in vivo és in vitro proaritmia kísérletekben. Kisérleteink során a fizikai tréning által kondicionált nyulakat fogjuk a pihenő társaikkal összehasonlítani.
Érdekes információval szolgálna, ha a pitvarfibrilláció gyakorisága, valamint a TdP előfordulása nagyobb lenne a sportszívekben/állatokban, mint a kontrollban. Ebben az esetben élsportolók rendszeres kardiológiai szűrése és utánkövetése mellett fontossá válhat a proaritmiát kiváltó gyógyszerek és egyéb szerek kerülése.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Fizikai tréning által okozott szívizom hipertrófia hatásai a ritmuszavarok kialakulásában pontosan nem ismertek. Sportolók körében előforduló hirtelen szívhalál oka szintén nem ismert. Elképzelhető, hogy a szívizom fizikai tréning miatti átalakulása szerepet játszat a hirtelen halál bekövetkeztében. Továbbá, elképzelhető, hogy egyéb ritmuszavarok, mint a pitvarfibrilláció szintén nagyobb valószínűséggel fordulhat elő hypertrófizált szívizom esetében.
A fenti hipotézis megválaszolására tervezünk proaritmia, molekuláris biológiai és immunhisztológiai vizsgálatokat végezni. Ezek által a gyógyszeresen kiváltott hosszú QT szindrómáról, és következetes hirtelen halálról, valamint a pitvarfibrilláció kialakulásáról, előfordulásáról kapnánk információt sportszívekben.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A sportolók körében kialakuló ritmuszavarok és azok körülményeinek megismerése csökkentheti a hirtelen halál bekövetkeztét, fiatal sportolók tragikus, közvélemény számára nagy visszhanggal járó elvesztését. A gyakori pitvarfibrilláció kialakulásáról kaphatnánk újabb információt, amely a leggyakoribb ritmuszavar.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Élsportolók körében előforduló hirtelen szívhalál oka pontosan nem ismert. Elképzelhető, hogy a sok fizikai tréning hatására, a megnövekedett terhelés kompenzálására átalakult szívizom szerepet játszat a hirtelen halál kialakulásában. Továbbá, egyéb ritmuszavar kialakulásában, mint a szív pitvarokat érintő u.n. pitvarfibrilláció, szintén szerepet játszat a megnövekedett, átalakult szívizom. Célunk ezen összefüggések megismerése, ami a hirtelenhalál események bekövetkezését csökkentheti a fialat sportolók körében.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The physical exercise improves the quality of life and life expectancy. However a number of tragic sudden deaths involving young competitive athletes have been reported in recent years. The exact mechanism of SCD in athletes is still unknown, but it must be something different than acut coronary sy.
The aim of this study is to investigate how the exercise-induced cardiac hypertrophy influences the development of drug-induced long QT sy. and Torsades de Pointes ventricular arrhythmia, and atrial fibrillation in rabbits.
We will establish an exercise-induced cardiac hypertrophy rabbit model. Electrophysiology, biochemistry and immunohistochemistry assessment will be done to chareacterize the model.
The sensitivity of the hypertrophic hearts (athlete’s hearts) to arrhythmia will be tested with in vivo and in vitro studies and will be compared to those of sedentary rabbits.
If TdP and atrial fibrillation occur more frequently in the exercise-induced hypertrophic rabbits/hearts a more proper cardiovascular screening and follow-up of athletes taking certain drugs, chemicals etc. should be taken into consideration.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The effects of excercise-induced hypertrophy on the development of arrhythmias are not clearly known. The reason of sudden cardiac death among young athletes is also unknown. The cardiac muscle hypertrophy might have importance in the development in the sudden cardiac death. Furthermore, other arrhythmias, like atrial fibrillation, may also occur at higher propensity in hypertrophic hearts.
We planned to do proarrhythmia, molecular biology and immunohistochemistry experiments to test the above-mentioned hypothesis. These experiments will provide information about the role of long QT sy prior to sudden cardiac death and the development and propensity of atrial fibrillation in the athlete's heart.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The understanding of the development- and the recognition of circumstances of the arrhythmias may decrease the incidence of sudden cardiac death among young athletes. The study might provide more information about the development of the most frequent cardiac arrhythmia, the atrial fibrillation.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
The reason of sudden cardiac death among athletes is not cleraly known. It is possible that the compensatory cardiac muscle increase has a role in the development of the sudden cardiac death. Furthermore, the increased cardiac muscle might also play a role in the formation of other arrhyhtmias, like atrial fibrillation. Our aim to reveal the realation between these factors which may decrease the episodes of sudden cardiac death events among young and healthy athletes.




 

Final report

  
Results in Hungarian
1. Sikeresen beállítottunk egy általunk kifejlesztett speciális futószőnyegen egy nyúl sportszív modellt. 2. Eredményeink alapján, legalább 12 heti, napi rendszerességgel végzett tréning a bal kamrai diasztolés átmérő és az aorta átmérő szignifikáns megnövekedéséhez vezetett. Szívfrekvencia variabilitás és az EKG RR szakasz megnövekedése sportszív kialakulását bizonyítja. RT-qPCR vizsgálat szignifikáns TIMP-1 expressziót, a szemikvantitatív vizsgálat nagyobb kollagén koncentrációt mutatott, ami a szív kötőszövetes átépülésére utal. Proaritmia vizsgálat azonban egyértelmű malignus szívritmuszavar incidencia növekedést nem mutatott. 3. Repolarizációs ionáramok beszűkítésével érzékeny, proaritmiát előrejelző, az EKG QTc szakasz szignifikáns megnyúlását tapasztaltunk izolált tengerimalac szíveken. Eredményeink alapján egy új preklinikai model állhat rendelkezésre gyógyszerbiztonsági vizsgálatokhoz. 4. Egy általunk korábban kifejlesztett abszolút variabilitás biomarker sikeresen előrejelezte ischaemia-indukált kamra fibrilláció kialakulását patkányokban. Repolarizációs inhomogenitás egy fontos biomarkere az ischaemia által kiváltott kamrai fibrillációnak. 5. Egy Langendorff perfundált tengerimalac szív modellben azt találtuk, hogy egyértelmű összefüggés van a szívfrekvencia és a koronáriaáramlás között, de a szívfrekvencia variabilitás befolyásolja ezt az összefüggést.
Results in English
1. We succeeded in setting up a new athlete's heart model on a self-developed treadmill system. 2. Our results showed that at least 12 week training led to a significant increase in left ventricular end-diastolic intraventricular diameter and aorta diameter. The increased heart rate variability and ECG RR interval proved the development of athlete's heart. RT-qPCR showed significantly greater mRNA expression of TIMP-1 and the semi-quantitative histology showed higher collagen indicating the fibrous tissue transformation of the heart muscle. However, proarrhythmia investigation did not show a clear evidence of higher arrhythmia incidence in our study. 3. We found a prolonged ECG QTc interval by the decrease of repolarization of reserve indicating a sensitive proarrhythmia effect in isolated guinea pig hearts. This study might provide a sensitive preclinical model for safety pharmacology investigations. 4. The novel absolute beat-to-beat absolute variability parameters that predicted TdP in rabbit, also predict ischaemia-induced VF in rat. Repolarization inhomogeneity represents a pivotal biomarker of ischaemia-induced ventricular fibrillation. 5. In a Langendorff perfused guinea pig model, we found that there is a linear correlation between the average heart rate and the coronary flow, but the variability of heart rate influences the correlation.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=105882
Decision
Yes





 

List of publications

  
Ivány Emese, Sarusi Annamária, Csík Norbert, Farkas Attila, Forster Tamás, Varró András, Farkas András: A Na+ csatorna gátló szerek proaritmiás hatása jellemezhető az általunk kifejlesztett új biomarkerekkel, az EKG abszolút variabilitás és instabilitás paramétereivel, Cardiologia Hungarica 43:B19, 2013, 2013
Kui Péter, Orosz Szabolcs, Sarusi Annamária, Csekő Csongor, Forster Tamás, Varró András, Farkas András, Farkas Attila: Izolált, repolarizációs-rezerv szűkített tengerimalac-szív proaritmia model validációja, CARDIOLOGIA HUNGARICA 44:(Suppl.E) pp. E30-E31., 2014
Kui Péter, Orosz Szabolcs, Sarusi Annamária, Csekő Csongor, Forster Tamás, Varró András, Farkas András, Farkas Attila: New in vitro model for proarrhythmia screening: IKs inhibition potentiates the QTc prolonging effect of IKr inhibitors in isolated guinea pig hearts, CARDIOVASCULAR RESEARCH 103:(Suppl.1) p. S116., 2014
Takács Hedvig, Farkas Attila, Forster Tamás, Varró András, Farkas András: Az új Lambeth convenciós módosított kamrafibrilláció definíciója megváltoztathatja az aritmiavizsgálatok konklúzióját, CARDIOLOGIA HUNGARICA 44:(Suppl.E) pp. E38-E39., 2014
Orosz Szabolcs, Sarusi Annamária, Csík Norbert, Papp Gyula, Varró András, Farkas Sándor, Forster Tamás, Farkas Attila, Farkas András: The assessment of efficacy of proarrhythmia biomarkers in isolated rabbit hearts with attenuated repolarization reserve, JOURNAL OF CARDIOVASCULAR PHARMACOLOGY 64:(3) pp. 266-276., 2014
Sarusi Annamária, Rárosi Ferenc, Szűcs Mónika, Csik Norbert, Farkas Attila, Papp Gyula, Varro András, Forster Tamás, Curtis Michael, Farkas András: Absolute beat-to-beat variability and instability parameters of ECG intervals: biomarkers for predicting ischaemia-induced ventricular fibrillation, BRITISH JOURNAL OF PHARMACOLOGY 171: pp. 1772-1782., 2014
Kui P, Takács H, Morvay N, Leprán I, Farkas A, Varró A, Forster T, Farkas A: Sportszív kamrahipertrófia modell beállítása nyulakban (Setting up an athlete's heart model in rabbits), CARDIOLOGIA HUNGARICA 45:(Suppl. D) p. D34. (2015), 2015
Takács H, Kui P, Farkas A, Forster T, Varró A, Farkas A: A kamrai irregularitás okozta koronáriaáramlás-növekedés mechanizmusa izolált, langendorff perfundált tengerimalac szívben (The mechanism of increased coronary flow caused by ventricular irregularity in isolated, langendorff perfused guinea pig hearts), CARDIOLOGIA HUNGARICA 45:(Suppl. D) pp. D25-D26. (2015), 2015
Takács Hedvig, Kui Péter, Farkas Attila S, Sarusi Annamária, Forster Tamás, Papp Julius Gy, Varró András, Curtis Michael J, Shattock Michael J, Farkas András: Ventricular cycle length irregularity affects the correlation between ventricular rate and coronary flow in isolated, Langendorff perfused guinea pig hearts, JOURNAL OF PHARMACOLOGICAL AND TOXICOLOGICAL METHODS 77: pp. 45-52. (2016), 2016
Nagy N, Acsai K, Kormos A, Sebők Z, Farkas AS, Jost N, Nánási PP, Papp JG, Varró A, Tóth A.: [Ca2+] i-induced augmentation of the inward rectifier potassium current (IK1) in canine and human ventricular myocardium, Pflügers Archiv, 2013
Papp Henriett, Varró András, Sarusi Annamária, Farkas András, Orosz Szabolcs, Farkas Attila, Forster Tamás: Repolarizációs rezerv szűkítésen alapuló új in vitro tengerimalac proaritmia modell érzékenységének vizsgálata aritmiák kialakulására, Cardiologia Hungarica 43:B26-27, 2013
Ivány Emese, Sarusi Annamária, Csík Norbert, Farkas Attila, Forster Tamás, Varró András, Farkas András: A Na+ csatorna gátló szerek proaritmiás hatása jellemezhető az általunk kifejlesztett új biomarkerekkel, az EKG abszolút variabilitás és instabilitás paramétereivel, Cardiologia Hungarica 43:B19, 2013
Kui Péter, Orosz Szabolcs, Sarusi Annamária, Csekő Csongor, Forster Tamás, Varró András, Farkas András, Farkas Attila: A szűkített repolarizációs-rezerv vizsgálata Langendorff perfundált tengerimalac szívben, Cardiologia Hungarica 43:B23, 2013
Pósa Ildikó, Orosz Szabolcs, Farkas Attila, Csekő Csongor: Egy új, in vivo éber nyúl biztonságfarmakológiai modell beállítása a szív repolarizációs paramétereinek jobb mérésére, Cardiologia Hungarica 43:B28, 2013




 

Events of the project

  
2021-02-01 12:37:20
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Belgyógyászati Klinika II. sz. és Kardiológiai Központ (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Belgyógyászati Klinika (Szegedi Tudományegyetem).



Back »