PREDISPOSICIÓN GENÉTICA A LA

MUERTE SÚBITA DEL LACTANTE ?

ESTADO ACTUAL DE LA

INVESTIGACIÓN

Dra. Marta C Cohen

Sheffield Children’s Hospital.

Reino Unido

Causas de “colapso”

1. Arritmias cardiacas ¤ QT prolongado ¤ QT corto 2. Infecciones 3. Descompensación metabólica 4. Obstrucción de vía aérea 5. Apnea/ALTE/hipoxia 6. Rol del Complejo –Pre Bötzinger en la zona ventral del bulbo raquídeo 7. Vitamina D

1. Arritmias causadas por QT

prolongado • LQTS es un trastorno genético causado por

mutaciones en los genes que codifican los canales de Na y K en el músculo cardiaco (“channelopathies”) y se caracteriza por la prolongación del intervalo QT del ECG y por arritmias durante:

• La activación simpática

• El reposo

• El sueño

De acuerdo al tipo de gen afectado

Tipo de mutación

• En canales del Sodio: 4 mutaciones y 5 variantes identificadas en 13 casos en localización citoplasmática (78%)

• En canales de potasio: en 11 casos de SIDS, 9 mutaciones diferentes o variantes raras se identificaron; 7 de las 9 mutaciones eran nuevas mutaciones (78%)

• En total, 10% de los SIDS tuvieron algún tipo de mutación FUNCIONAL en los genes del LQTS.

• En un estudio estudio colaborativo con Peter Schwartz utilizando DHPLC (denaturing high-performance liquid chromatography) estamos corroborando la incidencia de los genes de LQTS mas frecuentes KCNQ1, KCNH2 y SCN5A en 300 casos de SIDS y encontramos un 15% de incidencia

Resultados

• Algunas variantes identificadas son capaces de causar arritmias fatales y otras que pueden ser parte del “triángulo fatal”

• Estadio del desarrollo Vulnerable, predisposición y factor desencadenante.

• Los niños están constantemente expuestos a situaciones que aumentan la inestabilidad eléctrica del corazón : sueño REM con activación vagal y simpática, infección de vías aéreas que puede inducir hipoxemia y desencadenar reflejos quimioreceptores

• Coexistencia de estos eventos puede incrementar el riesgo de arritmias fatales

2nd hit

• Es posible que la presencia de variantes comunes (2nd hit) pueda amplificar el deterioro funcional electrofisiológico de variantes genéticas localizadas en el mismo gen

Con danio cerebral

18/ 29 (62%) pacientes asintomáticos;

10 (34%) tuvieron paro cardio-respiratorio;

En 8 (28%) este fue el síntoma inicial

3 casos eran lactantes (2 familiares; 1 esporádico )

7 casos tuvieron un sincope

Riesgo de Muerte Súbita, incluyendo SIDS

AD con heterogeneidad genética

8 Meses edad, ALTE debido a QT corto (dx @ 6 años), con daño cerebral

Sincope a 8 meses (dx @ 15 años)

Estudio multicéntrico

• SCH, BWH, Royal London

• Peter Schwartz group de Italy

• Funding body: Lullaby Trust

• Ya ha sido demostrado en muestras de tejido no identificadas (estudio Noruego) que el 10% de los casos de MSL tienen una variante genéticamente significativa en alguno de los genes del QT prolongado.

Objetivos

M&M • Investigación molecular de 300 casos de MSL

del RU, con investigación de las familias de los casos positivos

• Aplicación de DHPLC (denaturing high-performance liquid chromatography) y anáalisis de los principales genes del QT prolongado: KCNQ1, KCNH2 and SCN5A.

• Variantes genéticas verificadas en un panel de controles internos y en 3 bases de datos de exomas públicas

Resultados

• 7 variantes missense identificadas en 7 (15%) casos de MSL

• Se identificaron 4 variantes genéticas, no existentes en la base de datos de referencia de exomas, en los genes KCNH2 (3 variantes) y SCN5A : podrían considerarse mutaciones de susceptibilidad para el QT prolongado

• 3 casos de MSL presentaron 3 variantes genéticas del SCN5A descriptas anteriormente.

Conclusión

• Confirmamos que el QT prolongado contribuye en un porcentaje de casos de MSL

• A través del estudio de la familia intentamos identificar si son mutaciones de novo o si son heredadas y las familias tienen riesgo de MS

• El estudio permitirá entender el rol de screening geneticos para el QT prolongado en las muertes de SMSL e implicaciones epidemiológicas.

• LQT genes encontrados en 3.3% mortinatos

• ?arritmia in –utero

2. Infecciones

Organismos productores de toxinas:

• 16% SUDI: Staph aureus (p=0.005)

• 6% E coli (p=<0.003)

• 57/116 (49%) SUDI tenían un microorganismo (bacteria/virus) (aunque no la causa de muerte)

Resultados

SPECIMEN SIDS SUDI COD SUDI HOSPITAL

CHRONIC CONDITION

Number samples

Significant results

Number samples

Significant results

Number samples

Significant results

Number samples

Signific. results

Total 151 41 % 81 71% 43 69% 46 29%

BC 49 14% 26 27% 14 12.5% 14 7 %

CSF 36 2.8% 18 11% 11 18% 13 0%

Ear swab 16 69 * 9 44 %* 2 0% 3 0%

“Other” 50 30% 28 61% 16 24% 16 31%

* % muestras positivas del oído medio

3. Descompensación metabólica

• Orina, bilis, sangre

• Muestra estéril de piel para cultivo de fibroblastos

• Aceite de Rojo O en riñón, hígado, corazón y músculo

• 2-3% casos de SMSL

• Mutaciones en genes que codifican enzimas

• MCAD (medium chain acyl CoA dehydrogenase deficiency)

• Deficiencias en aminoácidos

• Acidemias orgánicas

• Defectos en la cadena respiratoria mitocondrial

The investigation of Inherited Metabolic Disease in post mortem samples. Olpin S, Clark S, Croft J,

Downing M, John C, Ghoni F, Smith E, Allen J, Cohen M, Bonham J, Manning N, Talbot R. Department of

Clinical Chemistry & Histopathology, Sheffield Children’s Hospital Sheffield, S10 2TH UK.

Samples taken at post mortem offer the last opportunity for obtaining a diagnosis of IMD. Between 1989 and 2007 we have investigated over 800 cases of unexplained / unexpected death in neonates, infants and children by fibroblast studies on skin biopsies obtained post mortem. Where possible we obtained urine for organic acid analysis and more recently we added the investigation of acylcarnitine analysis by MS/MS on DBS, bile and CSF samples. We have analysed 197 DBS, 93 bile and 21 CSF samples and established post mortem reference ranges for the full range of acylcarnitine species C0-C18(OH) see Table 2. Using post mortem acylcarnitine analysis we detected and/or confirmed a case of each of the following:- MCADD, MADD, 3-ketothiolase, propionic acidaemia and GAI, the latter two cases were unexpected deaths in known patients. DBS C3 & C3/C2 ratio in PA was 164µmol/L & 2.8 (reference C3/C2 ratio ~0.1) respectively. DBS C8 & C8/C10 ratio in MCADD was 8.4 µmol/L & 11.3 (reference C8/C10 ratio ~1.2) respectively.

The use of acylcarnitine ratios in post mortem samples is of paramount importance as it helps to exclude false positives e.g. C8/C10 in MCAD, C3/C2 in PA/MMA, C14:1/C12:1 in VLCAD. Profiling in DBS, bile & CSF provides valuable complementary data.

Overall in the period between 1989 and 2007 we have diagnosed, or confirmed a suspected diagnosis, in cultured fibroblasts in 70 cases, mostly fatty acid oxidation disorders and respiratory chain defects (see Table 1). Acylcarnitine analysis on DBS, bile and CSF and urine OA analysis with confirmation by fibroblast assay is an effective method of detecting and confirming IMD through autopsy and offers the opportunity for future prenatal diagnosis for the family.

POST MORTEM DIAGNOSES 1989-2005 at Sheffield Children’s Hospital

Acylcarnitine Profiles

C0 C2 C3 C4

C5:1 C5 C6 C5-OH C8 C10:1

DBS <319 <149 <10.8 <19.2 <0.21 <1.55 <1.69 <1.32 <0.60 <0.22

Bile <459 <188 <9.1 <10.6 <0.65 <3.11 <2.74 <1.35 <6.70 <14.01

CSF <532 <146 <4.0 <38.1 <0.23 <1.46 <1.93 <1.09 <0.62

<0.08

C10 C5-DC C12 C14:1 C14 C16 C16-OH C18:1 C18-OH

DSB <0.49

<0.51 <0.54

<0.28

<0.53 <3.41

<0.16 <2.70 <0.13

Bile <8.67 <3.25 <6.59 <9.54 <2.66 <5.04

<0.74

<4.12 <0.55

CSF <0.14 <0.42

<0.08 <0.05 <0.10 <0.14 <0.08 <0.22 <0.03

Fig 1. PM DBS (Twin 1). Patient

died at birth. DBS taken at post

mortem

C5:1 C5(OH)

C5:1 = 0.6µmol/L (<0.21)

C5(OH) = 2.5µmol/L (<1.32)

? 3-Ketothiolase deficiency

Fig 2. Day 6 DBS in surviving twin

(Twin 2) indicating 3-ketothiolase

deficiecy – baby treated

accordingly

C5:1 C5(OH)

C5:1 = 0.47µmol/L (<0.02)

C5(OH) = 0.83µmol/L (<0.5)

3-Ketothiolase deficiency

Fig 4. PM CSF. Known GAI patient

died suddenly at 14 years of age.

DBS C5DC = 7.2 µmol/L

C5-DC 11µmol/L (<0.42)

Glutaryl-CoA dehydrogenase deficiency

Fig 3. PM DBS. Appeared well at

birth. Sent home from hospital on

day 1 and died during journey –

MADD confirmed on fibroblasts

C4 19.2µmol/L (<19.2)

C5 13.7µmol/L (<1.55)

C5-DC 9.6µmol/L (<0.56)

C16 10µmol/L (<3.41)

C14 1.8µmol/L (<0.53)

Multiple acyl-CoA dehydrogenase deficiency

Table 2. Upper reference limit for post-mortem specimens

Table 1. Post Mortem diagnoses between 1989 & 2007

Respiratory chain disorder 16

Multiple acyl-CoA dehydrogenase defect (Severe) 11

Medium-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency 8

Carnitine palmitoyltransferase deficiency Type II 6

Very long-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency 4

Long-chain 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase deficiency 4

Zellweger 3

Mitochondrial trifunctional protein deficiency 2

Carnitine-acylcarnitine translocase deficiency 2

Fumarate hydratase deficiency 2

Methylmalonic aciduria 2

IVA 2

Argininosuccinic aciduria 1

Carnitine palmitoyltransferase deficiency Type I 1

Glutaric aciduria type I 1

Glutathione synthetase deficiency 1

GSD IV 1

Primary carnitine deficiency 1

Pyruvate dehydrogenase deficiency 1

X-linked adrenal leucodystrophy 1

The investigation of Inherited Metabolic Disease in post mortem

samples. Olpin S, Clark S, Croft J, Downing M, John C, Ghoni F, Smith E,

Allen J, Cohen M, Bonham J, Manning N, Talbot R. Department of Clinical

Chemistry & Histopathology, Sheffield Children’s Hospital Sheffield, S10

2TH UK.

Caso

• 20 SEG : ecografía anormal Dx: coartación aórtica.

• Descartada y luego confirmada nuevamente • Oligohidramnios • Al nacer : corazón “normal “ • Dada de alta • MS a los 5 días de vida. • Autopsia: edema, palidez de piel, corazón

normal, ascitis y riñones pequeños.

Corazón y riñones

• Histología

Diagnóstico

• Estudios metabólicos en sangre y tejido

• Deficiencia de la trasnferasa II de Carnitil Palmitoil (CPT2)

4. OBSTRUCCION DE VIA AEREA (Rohde

et al. Forensic Sci Med Pathol 2005)

Lactantes > riesgo pues: • Vía aérea estrecha • Reflejos de deglución no bien desarrollados • Dentición y masticación inmaduras • Causas particulares: micrognatia, inhalación de cuerpo

extraño, macroglosia, tumores • Atresia de coanas : puede ser unilateral en 1/8000 niños • Estenosis nasal: obstrucción funcional sin que sea

anatómica • Masas linguales posteriores : quiste tirogloso (Byard) • Membrana laríngea • Laringomalacia • Anillos vasculares que rodean la tráquea y/o el esófago

5. APNEA/ALTE/HIPOXIA

• Evento clínico

• Común a varios factores etiológicos desconocidos

• Posibilidad de predisposición genética

• Podría involucrar a:

¤ Reflejo de auto- resucitación

¤ Reflejo laríngeo

¤ Reflujo gastroesofágico

Asociación genética con hipoxia (en SIDS)

• Zonas en el bulbo raquídeo que regulan el control de la vía aérea, la respiración, temperatura, funciones autonómicas y del sistema nervioso simpático

• La respuesta a factores de estrés ambiental del lactante puede reflejar respuestas intrínsecas aberrantes

Kinney & Thach NEJM 2009

Asociación genética con la hipoxia

• La muerte súbita puede ser por defectos en el sistema de defensa que protege de la hipoxia, hipercapnia, asfixia, estrés de hipertermia y/o inestabilidad cardiovascular que puede:

• 1. Originarse in - útero

• 2. puede manifestarse como ALTE

• 3. Ocasionar daño hipóxico-isquémico Kinney & Thach NEJM 2009

Autoresuscitación (AR) • Mecanismo que permite a los

mamíferos sobrevivir períodos transitorios de hipoxia

• Ante la falta de oxígeno, los mamíferos entran en apnea manifestando bradicardia y “gasping”

• La respiración normal se resume si se provee de aire durante el período de “gasping” (AR)

Autoresuscitación (AR)

• Los lactantes y niños pequeños tienen tendencia a presentar episodios de hipoxemia y/o hipoperfusión (Thach)

• Breves periodos de apnea se observan en prematuros , apnea del reflejo laríngeo (laryngeal chemoreflex apnoea), apnea obstructiva del sueño

• Respiraciones espontáneas tipo “gasping “re-oxigenan al organismo : AR

• Síntoma : ALTE (near-miss SIDS) Thach B. THE AMERICAN JOURNAL OF MEDICINE (2000); Volume 108 (4A)

• AR es un mecanismo fisiológico protector • Monitores de apnea en SIDS demuestran que el

“gasping” ocurre, sugiriendo una falla del reflejo de AR

• Experimentos con inyección de solución salina en la faringe de ratones en coma hipóxico: falla del reflejo de deglución y del reflejo de AR

Hipótesis: el contenido gástrico en la vía aérea puede afectar al reflejo de AR (el reflujo Gastro-esofágico es frecuente en los lactantes )

Thach B. THE AMERICAN JOURNAL OF MEDICINE (2000); Volume 108 (4A)

La deficiencia de reflejo de AR está

genéticamente determinada en ratones

de la cepa SWR/J (Thach et al. Heredity 2009)

• Una cepa del ratón Suizo (SWR/J tiene un periodo de su desarrollo (19-22 días de edad ) durante el cual falla el reflejo de AR

• Antes y después de este periodo el reflejo de AR esta intacto y los ratones sobreviven (reflejo de AR intacto)

• El mapa Genómico asoció 2 locus al numero de reflejos de AR con sobrevida , incluyendo uno que es especifico de sexo con expresión en el sexo masculino (consistente con el 50% de exceso de SIDS en varones)

• Demuestra una base genética para el fallo del reflejo de AR

Reflejo laríngeo

(Laryngeal chemoreflex (LCR) • Activado por la estimulación directa de liquido

en contacto con la mucosa laríngea

• Desencadena respuestas complejas: apnea, bradicardia, tragar, hipotensión, redistribución regional del flujo sanguíneo

• Existe solo en los lactantes (no se sabe a que edad desaparece)

LCR: experimentos en animales

• La apnea inducida por el LCR solo es letal cuando el animal esta anestesiado y el estimulo se aplica directamente en la laringe (a través de traqueotomía) o ha estimulado la laringe desde la faringe

• Esto sugiere que luego de que el liquido estimula la faringe, la apnea que induce el LCR puede ser letal si el mecanismo que protege a la vía aérea de la entrada de líquido, tal como el tragar, despertar y reflejos espiratorios están “deprimidos” en el lactante (por ejemplo: AR).

• Resultados de otros estudios indirectamente confirman esta hipótesis Page M, Jeffery H; Early Human Development 59 (2000) 127–149

SIDS es la consecuencia de la falla de uno o mas de los mecanismos que

protegen de eventos potencialmente letales en el lactante vulnerable

que atraviesa un periodo critico del desarrollo. Mecanismos genéticos e

interacciones del medio ambiente influencian el desenlace

LCR

• Reflujo contenido gástrico • Apnea obstructiva

Asfixia

progresiva

• Lactante vulnerable • Coma hipóxico

Gasping • Bradicardia extrema

Falla

de AR

• Gasping ineficiente

Apnea • Muerte

Kinney & Thach NEJM 2009

BRAIN RESEARCH Nino Ramirez Lab

Dr. Atsushi Doi

Dr. Frank Elsen

Dr, Alfredo Garcia

Dr. Aguan Wei

Dr. Tatiana Malaschenko

Dr. Jenna Schuster

Benedikt Ramirez

Dan Rubens Lab Travis Allen

Jing Tang

The University of Chicago

• Nanduri Prabhakar

• Ganesh Kumar

• Jayarsi Nanduri

• Shakil Khan

Work supported by NIH Grants

Seattle Childrens Hospital

Oslo, Mayo 2012

Current Status on Brain Research in SIDS

Jan-Marino Ramirez Center for Integrative Brain Research Seattle Children’s Research Institute,

Departments of Neurological Surgery and Pediatrics University of Washington, Seattle, USA

Soria Moria, May 2012

O2

CO2

Hipoxia Hipercapnia

La campaña “Back to Sleep” Salvó muchas vidas

Pero también dio varias “claves”

Despertar

“lo que sea” que interfiere con esta respuesta estereotipada aumenta la probabilidad de SIDS

Durante una etapa vulnerable

del desarrollo

Polygraph recordings during arousal from sleep in an infant breathing CO2-O2mixture.

Lijowska A S et al. J Appl Physiol 1997;83:219-228

La respuesta de despertar es

estereotipada

Lijowska A S et al. J Appl Physiol 1997;83:219-228

Polygraph recordings of a spontaneous sigh and startle in an infant during natural sleep.

Los “suspiros” se evocan antes del

despertar espontáneo

“The earliest indication of brain stem arousal is an augmented breath or sigh” From:

Graded arousal responses in infants: advantages and disadvantages of a low threshold for arousal Bradley T Thach

Sleep Medicine Volume 3, Supplement 2, December 2002, Pages S37–S40

Therefore

El cambio en el ritmo cardíaco

inducido por los suspiros es anormal

en victimas de SMSL

From:

Andre Kahn

(Belgium)

Less arousals?

Niños que luego murieron de SMSL tenían menos “suspiros”

Sudden Infant Death

Syndrome

SIDS

Num

ber

of

sig

hs

control

From:

Andre Kahn

(Belgium)

SUDDEN INFANT DEATH SYNDROME

SIDS

Nu

mb

er o

f si

gh

s

control Modified from Kahn et al. 1988

1 minute

300

0

Heart rate (1/min)

Impedance (Inspiration )

ECG

modified from Poets et al. (1999)Pediatric Research 45

single gasp

Suspiros y jadeos ( gasps) estan alterados en SIDS Andre Kahn/Christian Poets

Cuál es el mecanismo neuronal?

6. Suspiros y gasps se generan en el complejo pre-Bötzinger

Schwarzacher S W et al. Brain 2011;134:24-35

Red neuronal que genera el ritmo respiratorio

Sighs and gasps are generated within the pre-Bötzinger complex.

Schwarzacher S W et al. Brain 2011;134:24-35 Brainstem and adrenal abnormalities in

the sudden infant death syndrome: Naeye RL. Am J Clin Pathol. 1976 Sep;66(3):526-30.

Mecanismos neuronales de los suspiros y gasping

Mecanismos neuronales de la respiración

Este complejo genera los suspiros que llevan al despertar

WT KO

death

Sighs can be eliminated

by genetically knocking out the P-

type calcium channel

Persistent sodium-dependent (INaP) pacemaker activity requires endogenous activation of 5-HT-2A and a2-adrenergic receptors

Pena and Ramirez, 2002

Block of endogenous

5-HT2A receptors Block of endogenous

a2-adrenergic receptors

Viemari and Ramirez, 2011

Lesioning Vestibular Nucleus leads to significant decrease in 5-HT

Abe C et al. J Appl Physiol 2010;109:1635-1643

©2010 by American Physiological Society

Pulse Oximetry: Recovery following the Post Hypoxic

Ventilatory Depression delayed in the male gender

Differences in infant mortality suggest that

neonatal gender influences physiology in early in

life

SUDDEN INFANT DEATH SYNDROME

Norway:

67% males

33% females

1 minute

300

0

Heart rate (1/min)

Impedance (Inspiration )

ECG

modified from Poets et al. (1999)Pediatric Research 45

single gasp

Disturbances in serotonin Hannah C. Kinney & NE

Decreased activation of INap pacemakers Jan-Marino Ramirez

Sighs and gasps are disturbed Andre Kahn Christian Poets

Arousal disturbed SIDS Andre Kahn

SUDDEN INFANT DEATH SYNDROME

SIDS

Nu

mb

er o

f si

gh

s

control Modified from Kahn et al. 1988

vestibular nucleus

hearing

Daniel Rubens

O2

CO2

Raphe nucleus

O2

CO2

Hipoxia Hipercapnia

Despertar

Suspiros/gasps

Nap pacemakers

Pre-Botzinger complex

Gran esfuerzo en investigar la

fisiologia cardio-respiratoria durante la hipercapnia y /o la

hipoxemia .

O2

Nucleo Vestibular

Raphe nucleus

Nap pacemakers

Pro- & anti-inflammatory mechanisms/cytokines

O2

CO2

Hipoxia Hipercapnia

Nucleo Vestibular

Raphe nucleus

Tabaco

Temperatura/fiebre

Despertar

Jadeos/gasps

Nap pacemakers

Pre-Botzinger complex

O2

“Predisposicion Genetica AQP4

El futuro

La investigación científica debe resolver: • Porque algunos lactantes tienen episodios

apneicos • Porqué y cuando es el período de

vulnerabilidad • Qué genes están involucrados.

Genome-wide association study of

SIDS • Lo que ya se sabe:

- Causas monogénicas de SMSL de herencia Mendeliana: 5-15% LQT; 2-5% MCAD

- Otros: síndrome de hipoventilación central y sindrome de Brugada

- Los estudios dirigidos a identificar mutaciones geneticas especificas solo pueden identificar el 15% de los casos de MSL.

- GWAS estudio comparó 295 SMSL vs 823 casos control (GeSID/Sheffield)

- Se identifico una asociacion genomica significativa entre un SNP en Chr. 15 y SMSL. OR=8.9 (95%CI (6.3-13.1, p=4.0x10-28)

- El Chr.15 incluye mas de 20 marcadores geneticos signficativos , tiene al menos 3 picos estadisticamente independientes y se esta localizado dentro de la region PWS/AS de imprinting (parentally imprinted)

Manhattan plot of the pilot study GWAS results featuring 4 Mio SNPs after QC

and imputation using a SNP haplotype backbone derived from the 1000

Genomes project and demonstrating a genome-wide significant

association signal on Chr. 15

- Also several other SNP association signals (on Chr. 8 and Chr. 10) which approached the genome-wide significance level of our study design (p<1.1x10-8)

- Next steps in our study:

- To increase the power of our GWAS approach by increasing the sample sizes of both our cases (950 SIDS) and our controls.

- To identify and confirm disease-associated single nucleotide polymorphisms (SNPs) in SIDS.

• Further steps

- To perform Whole exome sequencing (WES) or whole genome sequencing (WGS)

Sheffield Children’s Hospital

Vitamin D deficiency and sudden

unexpected death in infancy and

childhood: a cohort study.

MC Cohen A Offiah A Sprigg, M Al-Adnani

Sheffield Children’s Hospital NHS FT

Pediatr Dev Pathol. 2013 Apr 19. [Epub ahead of print]

PMID: 23600989 [PubMed - as supplied by publisher]

M&M

• Service evaluation of Vit D measurements conducted at SCH between 2009-2010

• Aim to determine if there is a higher prevalence of inadequate VD levels in those children dying of SIDS, SUDEP or SUDIC.

• Excel sheet to collect age, sex, race, cause of death, post mortem serum VD levels, skeletal survey findings and microbiology results

Vit D levels

The report received from the chemical pathology laboratory refers to 25-OHD level of

< 25nmol/L : severely deficient

25 - 50 nmol/L moderately deficient

50 - 75 nmol/L sub-optimal

75 nmol/L adequate

(to convert from nmol/L to ng/mL, which is used in some other studies values should be divided by 2.5).

Histological review of ribs

Addressed presence or absence of:

-widening of the metaphysis,

-thickening of the growth plate,

- presence of blood vessels penetrating the growth plate

- identification of abnormal trabeculae in the rib shaft. The latter was defined as the presence of rather thickened trabeculae showing a core of woven bone with persistent mineralised cartilage

(no case had excess osteoid, fractures or changes or fully developed rickets)

Radiological review

Addressed :

bone density (normal or reduced)

trabecular markings

presence or absence of radiological signs of rickets

Skull thickness

VD levels in 41/45 cases in which the

sample was sufficient VD levels were: adequate : 10/41 cases (24.5%) Sub-optimal: 5/41 (12%) Moderate deficiency : 16/41 (39%) Severe deficiency: 10/41 (24.5%)

Vit D levels in 25/41 (61%) sudden

deaths 25 sudden deaths were: 19 SIDS cases (all <12 months of life) 4 SUDEC (all 13 - 28 months of age) 2 SUDEP (4 years and 14 years of age)

Histological findings on the rib

• 44% thickening of the cartilaginous growth plate (GP) 62.5% presence of penetrating vessels into GP

• 62.5% abnormal trabeculae

• These changes could be secondary to inadequate levels of vitamin D.

Normal GP

Normal trabeculae

Abnormal GP Abnormal Trabeculae

Radiological findings in the skeleton • 19% cases all with

inadequate levels (but 2 cases) had abnormalities

• Reduced bone density was identified in cases 26, 21, 29, 37 and 38.

• 2 c with mod def had cupped and frayed metaphyses and diffuse osteoporosis

• Rickets was suspected in cases 10 and 21 by Reader 2 but not by Reader 1

Lateral spine radiograph shows osteoporosis and loss of height of thoracic vertebral bodies

thin skull vault

Conclusions 1 • A significant proportion of infants and children

who died suddenly and unexpectedly had inadequate levels of vitamin D.

• Our cohort included 25 cases where the cause of death remained unexplained after a thorough post mortem examination. We were unable to confirm an association between VDD and increased risk of infection, and this could potentially be due to the small size of the sample.

• The histology of the ribs demonstrated abnormal features in a high proportion of infants and children with inadequate levels of vitamin D.

Conclusions 2 • Our finding of a higher incidence of bone abnormalities

on histology than on radiology (62.5% versus 19%) is not unexpected as bone mineralization needs to drop approximately 30% before reduced density is appreciated on the radiography.

• Some specific histologic features of “rickets” such as thickening of the cartilaginous growth plate and presence of penetrating vessels cannot be detected on X rays

• It is likely that the abnormal trabeculae seen under the microscope reflect as reduced bone density on radiographs.

• We confirm that Vit D measurement can be done at post mortem

• The results of this study are limited in that it is an observational study, and therefore causality should not be inferred.

Severe VDD

Total 25-OH Vitamin D: 7.6 nmol/L

Widening of chondro-costal junction

Columns of chondrocytes:

Disorganized and higher

than normal

Irregularity of columns of chondrocytes

Persistence of woven bone

Normal X Ray

Normal X rays

Vitamin D, Hypocalcaemia and SIDS

Connecting Dots

Dr Bhavin Parekh

University of Sheffield

Vitamin D deficit causes Hypocalcaemia

The commonest cause of childhood hypocalcaemia is Vitamin D deficiency.

Mangat, J.S., Till, J. & Bridges, N. Hypocalcaemia mimicking long QT syndrome: case report. European Journal of Pediatrics 167, 233-235 (2008)

http://understandingwilliamssyndrome.blogspot.co.uk/p/growth-and-diet.html

Wang, J. et al. High prevalence of vitamin D and calcium deficiency among pregnant women and their newborns in Chengdu, China. World journal of pediatrics WJP 6, 265-267 (2010).

Hypocalcaemia lengthens QT interval Calcium channel mediates plateau phase of cardiac action potential

http://quizlet.com/9456609/familiarize/embedv2?&m

Hypocalcaemia prolongs the second, or plateau, phase of the cardiac

action potential, manifesting as an increased duration of the ST

segment, and consequently the QT interval

Calcium supplements reduce QT interval

Graph showing improvement in the QTc over time as corrected calcium concentrations improved with oral

calcium replacement and 1-α-calcidol; the blue legends show the corrected calcium concentration at each QTc.

Nijjer S et al. Hypocalcaemia, long QT interval and atrial arrhythmias BMJ Case Reports

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Sick sinus syndrome cured by vitamin D

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http://www.medexpressrx.com/blog/sss-sick-sinus-syndrome.aspx