Zwillingsstudie zu genetischen Einflüssen auf herzmorphologische Kenngrößen unter besonderer Beachtung der Papillarmuskeln

Abstract

Diese Arbeit soll anhand von gesunden Zwillingen die genetischen Einflüsse auf die linksventrikuläre Masse unter besonderer Berücksichtigung der zum linken Ventrikel zählenden Papillarmuskeln ermitteln. Zu diesem Zweck wurden bei 50 vermeintlich gesunden Probanden (13 monozygote Zwillingspaare und 12 dizygote Zwillingspaare) die linksventrikulären Strukturen mittels Kardiomagnetresonanztomographie vermessen und miteinander verglichen. In der vorliegenden Zwillingsstudie konnten die bereits untersuchten Erblichkeiten der linksventrikulären Masse grundsätzlich bestätigt werden, der genetische Einfluß muss jedoch gegenüber den bisher ermittelten Werten nach oben korrigiert werden. Es wurde zum ersten Mal die linksventrikuläre Masse getrennt vom Papillarmuskel auf Erblichkeit untersucht. Es ergab sich hierbei ein signifikanter genetischer Einfluß von 0,7 und für die solitär betrachteten Papillarmuskelmassen von 0,8. Eine multivariate Analyse ergab, dass der genetische Einfluss auf die jeweiligen Massen zu circa 50% übereinstimmt. Darüber hinaus sind zusätzlich jeweils spezifische Gene für die Morphologie und Einbindung in physiologische Regelkreise der betrachteten kardialen Strukturen vorhanden. Auch für die funktionellen Parameter wie Schlagvolumen und enddiastolisches Volumen ließen sich Erblichkeitsanteile von über 0,7 berechnen. Wie zu erwarten, übersteigen die Korrelationen innerhalb der Zwillingspaare dieser MRT basierten Studie die Werte vorangegangener echobasierter Studien, was die höheren genetischen Einflüsse erklären kann. Zumindest zeigt es deutlich den Einfluß der Meßmethode auf die statistischen Berechnungen. Die Daten dieser Studie geben weiterhin Hinweise darauf, des auch Zusammenhänge zwischen der Herzfrequenz, dem Blutdruck und den Serumlipiden bezüglich der linksventrikulären Masse (mit und ohne Papillarmuskel) bzw. dem solitär betrachteten Papillarmuskelmassen gibt.

Aims: Earlier studies in monozygotic (MZ) and dizygotic (DZ) twins showed genetic variance on echocardiographically determined heart size. However, cardiovascular magnetic resonance (CMR) is superior in terms of accuracy and reproducibility. We performed a twin study relying on CMR, focusing on left ventricular mass and papillary muscle, since there are no genetic reports on this structure. Methods and results: We measured left heart dimensions of 25 healthy twin pairs with a 1.5 T MR scanner, analyzed with the mass©, Medis Software. We performed heritability analysis and tests for genetic influences shared between cardiac structures. We found that CMR-based heritability estimates (h2=84%) substantially exceeded estimates based on echocardiography. We also found significant genetic influence on papillary muscle mass (h2=82%). Bivariate analysis of papillary and left ventricular muscle mass revealed significant genetic influences shared by both phenotypes (genetic correlation 0.59) and suggested an additional genetic component specific to papillary muscle. We observed correlations between body mass index, surface area, and systolic blood pressure with cardiac dimensions, even in this small study. Environmental influences were relevant as well, indicating reciprocal influences on papillary vs. left ventricular muscle mass. Conclusion: CMR, even with few subjects, allows a genetic assessment of cardiac structures that cannot be attained with echocardiography. Hitherto fore unappreciated relationships can be uncovered by this method.