Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC QztVXH5txwVkxBsG7tp9qTz S0066-782X2017001400448 10.5935/abc.20170144 S0066-782X2017005018106 Original Articles Endostatin a Potential Biomarker for Heart Failure with Preserved Ejection Fraction Barroso Michael Coll 1 * Boehme Philip 2 * Kramer Frank 2 Mondritzki Thomas 3 Koehler Till 4 Gülker Jan-Erik 5 Karoff Martin 1 Dinh Wilfried 2 Klinik Königsfeld Ennepetal NRW Germany Klinik Königsfeld der Deutschen Rentenversicherung Westfalen in Ennepetal (NRW) - University Hospital Bayer AG Germany Bayer AG - Drug Discovery - Experimental Medicine Bayer AG Therapeutic Research Groups Cardiovascular III Germany Bayer AG - Drug Discovery - Therapeutic Research Groups Cardiovascular III University Hospital Witten/Herdecke HELIOS Clinic Wuppertal Department of Cardiology Germany Department of Cardiology - HELIOS Clinic Wuppertal - University Hospital Witten/Herdecke HELIOS Clinic Krefeld Department of Cardiology Germany Department of Cardiology - HELIOS Clinic Krefeld Mailing Address: Wilfried Dinh. Aprather Weg 18ª, 42113, Wuppertal. E-mail: wilfried.dinh@bayer.com, wilfried.dinh@gmail.com

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Conception and design of the research: Barroso MC, Dinh W; Acquisition of data: Barroso MC, Gülker JE, Dinh W; Analysis and interpretation of the data: Barroso MC, Boehme P, Kramer F, Gülker JE,Mondritzki T, Koehler T, Karoff M, Dinh W; Statistical analysis: Dinh W; Writing of the manuscript: Barroso MC, Boehme P, Dinh W; Critical revision of the manuscript for intellectual content: Boehme P, Kramer F, Mondritzki T, Koehler T, Gülker JE, Karoff M, Dinh W.

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 28 09 2017 11 2017 109 5 448 456 06 04 2017 04 07 2017 24 07 2017 This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License Abstract Background:

Endostatin is a circulating endogenous angiogenesis inhibitor preventing neovascularization. Previous studies demonstrated the prognostic value of Endostatin among patients with heart failure with reduced ejection fraction (HFrEF). However, the role of Endostatin among patients with heart failure with preserved ejection fraction (HFpEF) remains unclear.

 Objective:

This study aimed to investigate the association between serum Endostatin levels, natriuretic peptide levels and the severity of left ventricular diastolic dysfunction and the diagnosis of HFpEF.

 Methods:

Endostatin serum concentrations were measured in 301 patients comprising 77 HFpEF patients, 169 patients with asymptomatic left ventricular diastolic dysfunction (ALVDD), and 55 controls with normal cardiac function.

 Results:

Endostatin serum levels were significantly elevated in patients with HFpEF (median/interquartile range 179.0 [159-220]) and ALVDD (163.8 [145.4-191.3]) compared to controls (149.1 [130.6-176.9]), p < 0.001 and p = 0.004, respectively) and significant correlated with N-terminal pro B-type natriuretic peptide (NT-proBNP).

 Conclusions:

This hypothesis-generating pilot study gives first evidence that Endostatin correlates with the severity of diastolic dysfunction and may become a novel biomarker for HFpEF. We hypothesize a rise in Endostatin levels may reflect inhibition of adaptive angiogenesis and adverse cardiac remodeling.

 Keywords: Heart Failure Endostatins Natriuretic Peptides Biomarkers Stroke Volume Introduction

The patient population affected by heart failure (HF) is growing in a constant manner. This is because of an aging society, western lifestyle and improved acute clinical care (e.g. after myocardial infarction).1 Although, the treatment of chronic conditions improved over the last decades, mortality and morbidity rates in this patient population are amongst the highest for western healthcare systems.2 In the United States (US) HF is the leading cause for hospitalization for patients older > 65 years of age.3 In 2030 the direct costs for heart failure will reach 70 billion US$ in the US alone.4 Half of the patients affected by HF present with a diastolic dysfunction and a preserved ejection fraction (HFpEF), with this proportion increasing.5 Clinical data proves that those patients suffering from a reduced ejection fraction (HFrEF) show better outcomes compared to HFpEF patients.6-8 A reason might be that no therapy has been shown to improve outcomes in HFpEF.9 Current therapeutic options including fluid management, blood pressure control and physical exerciseto relief patients' symptoms. A major drawback regarding the development of new therapies for HFpEF, is the absence of clear diagnostic criteria.10 This makes the definition of patient populations for clinical studies difficult. At present, the diagnosis is solely based echocardiography. Especially, the separation between HFpEF and HFrEF is even more challenging and misleading in patients with newly diagnosed HF.11 Therefore new strategies for disease phenotyping in HF are urgently needed. New biomarkers may achieve better disease phenotyping.12 Although, many reports have been published on HF biomarkers over the last decades, the impact on clinical decision making is still limited.13 BNP/NTproBNP demonstrated high clinical utility to identify patients at high risk for heart failure hospitalization and death. However, in this context these markers for clinical studies are only applicable in relatively stable patients and not in terminal HF patients. Furthermore, the use of BNP/NTproBNP in clinical practice to optimize therapy with drugs, which are known to improve patient`s outcome is suitable.14 However, BNP/NTproBNP is not accepted as surrogate endpoint and can only exploratorily be used as endpoint in clinical trials. The appraisal of clinical utility of BNP/NTproBNP manifests in the current guidelines for the management of heart failure.15 A number of publications propose Endostatin, a potent angiogenesis inhibitor, known mostly from oncology, as a potential new HF biomarker candidate.16-18 Most importantly Gouya et al. reported in a prospective observational cohort study in 151 HF patients, a correlation between elevated circulating Endostatin levels and mortality. Furthermore, this study showed a clear association between Endostatin levels and progressing diastolic dysfunction, the key characteristic of HFpEF.19 This is why we hypothesize that Endostatin could potentially be a biomarker suitable to diagnose and disease phenotype HFpEF patients. In the present study, we aimed to investigate the sole role of Endostatin as a biomarker for HFpEF and diastolic dysfunction.

 Methods

The study protocol was approved by the Ethics Committee of the Private University of Witten/Herdecke, Germany (project n°. 91/08) and conducted in accordance with the Declaration of Helsinki. Signed written informed consent was obtained from all patients.

Study population

Participants of the prospective observational cohort study were patients contacting the HELIOS Klinikum Wuppertal Heart Center (Wuppertal, Germany) for elective coronary angiography or diagnostic work-up of heart failure. Patients with a stable or suspected coronary artery disease (CAD) and/or a diagnostic workup of CHF were included in the study. The exclusion criteria were: left ventricular ejection fraction (EF) < 50%, known CAD with progressive chest pain within the last month, coronary angioplasty or myocardial infarction within 6 weeks, hypertrophic cardiomyopathy, moderate-to-severe valvular heart disease, uncontrolled hypertension, atrial fibrillation or other severe arrhythmias, serum-creatinine > 2,0 mg/dl. Patients selected for the control group had to have no history or symptoms of CHF, a normal ejection fraction > 55%, a ratio of the early diastolic transmitral velocity (E) and the early diastolic tissue Doppler velocity (E´) of < 8, and normal NTproBNP values. A total of 301 patients were recruited and assigned to three groups based on echocardiographic diagnostic criteria as recommended by the European Society of Cardiology.20 The control group consisted of 55 patients (29 males) with normal diastolic function (DF). The group with asymptomatic left ventricular diastolic dysfunction (ALVDD) contained 169 patients (95 males) with E medial < 8 cm/s, E/E' medial ratio 8-15 and NT-proBNP levels < 220 pg/ml. The group with HFpEF comprised 77 patients (46 females, 31 males) displaying ALVDD Grad II - III with E/E´ratio > 15, NT-proBNP levels > 220 pg/mL and current or previous signs or symptoms of heart failure.

 Echocardiography

Echocardiography was performed using a standard ultrasound system (Vivid 7, General Electric, Milwaukee, Wisconsin). A complete transthoracic study was performed including 2D, M-mode, spectral and colour Doppler techniques following current recommendations and guidelines.21,22 The left atrium volume index (LAVI) was calculated using the biplane area-length method. Left ventricular EF was measured by means of the modified biplane Simpson's method.23 Left ventricular mass index (LVMi) was computed with the Devereux formula indexed to the body surface.22 HFpEF was defined in accordance with the EAE/ASE recommendation, based on the assessment of left ventricular diastolic function.24 Primary measurements included mitral inflow peak early (E-wave) and late (A-wave) diastolic filling velocities as well as systolic (S) and early diastolic (E') mitral annular velocities whereat in each case three consecutive beats were measured and averaged. Conventional transmitral flow was measured with Pulse-waved Doppler (PW). PW tissue Doppler imaging (DTI) was performed at the junction of the septal and lateral mitral annulus in the apical 4-chamber view. Based on primary measurements E/A and E/E' ratios were calculated.

 Laboratory analysis

Peripheral venous whole blood samples were taken after 5 minutes at rest for routine laboratory testing (OGTT, total cholesterol, LDL cholesterol, HDL cholesterol, triglyceride, creatine, leucocytes, hemoglobin, creatin kinase, TSH, hsCRP, GOT, GPT). Blood was drawn into pyrogen-free tubes without any additives, centrifuged at room temperature, aliquoted and stored at -80°C. All laboratory analysis were outsourced to Roche Diagnostics (Penzberg, Germany) and performed on blinded samples. For analysis of plasma NT-proBNP the Elecsys 2010 NT-proBNP assay (Roche Diagnostics, Mannheim, Germany) was used. For measurement of Endostatin the ELISA assay of R&D Systems (Minneapolis, MN USA) was used. All assays were performed according to manufacturer's recommendations.

 Statistical analysis

All analyses were performed using SPSS statistical software (SPSS 19.0, Chicago, IL, USA). The data are presented as median with 25th/75th percentiles (interquartile range) for continuous variables or as absolute numbers and corresponding percentages for categorical variables unless otherwise specified. Log transformed values were used for analysis as appropriate. A p-value < 0.05 was considered statistically significant. We used the Kolmogorov-Smirnov test as appropriate to test for normal distribution. The Mann-Whitney U-test was used to analyze differences between the medians of two groups and the Kruskal-Wallis test to test the equality of medians among more than two distinct groups. Fisher's Test was used for the comparison of two sets of binary variables and the c2 test to evaluate differences in proportions in more than 2 sets of categorical variables. Endostatin and NT-proBNP levels were compared across subjects with normal diastolic function, mild ALVDD and HFpEF by the Mann-Whitney U-test, and Jonckheere-Terpstra test. Spearman rank correlation was used to identify variables associated with Endostatin. A multivariable model was included to predict the presence of HFpEF and included the following covariates: Endostatin, age, gender, diabetes, hypertension, coronary artery disease and body mass index. Due to the exploratory nature of this study, there is no minimum required sample size.

 Results Study population characteristics

Table 1 provides an overview of the clinical characteristics of all 301 patients included in our study. The three groups showed comparable diastolic blood pressure, resting heart rate and history of myocardial infarction and stroke. Patients with mild ALVDD or HFpEF were older, more obese, had a higher systolic blood pressure on average and showed a higher prevalence of comorbidities including CAD and coronary artery bypass graft, as well as cardiovascular disease risk. In addition, treatments varied across groups.

Baseline characteristics of the study population. Values are median (25 75interquartile range) or absolute numbers and percentage (%)
Clinical variables(median/interquartile range or %) Studied patient groups p value
Control (n = 55) mild ALVDD (n = 169) HFpEF (n = 77)
Age (years) 54 (48-61) 66 (58-71) 73 (68-77) < 0.001*
BMI (kg/m2) 25.5 (24.1-29.1) 27.8 (25.6-32.3) 27.5 (25.7-32.0) 0.001*
Waist circumference (cm) 98 (86-107) 102 (94-114) 102 (98-111) 0.002*
Hip circumference(cm) 98 (94-103) 103 (96-111) 105 (98-114) 0.003*
Systolic BP (mmHg) 125 (110-136) 134 (127-140) 136 (130-140) 0.001*
Diastolic BP (mmHg) 80 (70-80) 80 (76-84) 80 (72-84) 0.12
Resting HR (beats/min) 70 (68-76) 72 (69-76) 70 (65-76) 0.51
CAD, n (%) 21 (38,2) 99 (58,6) 49 (63,6) 0.009*
CABG, n (%) 1 (2.0) 5 (3.0) 9 (11.7) 0.007*
PCI, n (%) 15 (27.3) 75 (44.4) 33 (42.9) 0.074
History of MI, n (%) 8 (14.5) 36 (21.3) 17 (22.1) 0.501
History of stroke, n (%) 1 (2.0) 5 (3.0) 3 (3.9) 0.824
Cardiovascular risk factors
Treated hypertension, n (%) 38 (69.1) 148 (88.1) 73 (96.1) < 0.001*
Diabetes mellitus, n (%) 4 (7.3) 45 (26.6) 22 (28,6) < 0.001*
Medication
ACE inhibitor, n (%) 26 (47.3) 110 (65.1) 42 (54.5) 0.042*
AT1 receptor blocker, n (%) 6 (10.9) 17 (10.1) 23 (29.9) < 0.001*
Diuretics, n (%) 8 (14.5) 45 (26.6) 36 (49.8) < 0.001*
Ca2 blocker, n (%) 6 (10.9) 23 (13.6) 21 (27.3) 0.013*
Β-blocker, n (%) 28 (50.9) 103 (60.9) 57 (74.0) 0.021*

statistically significant (p < 0.05). BMI: body mass index; BP: blood pressure; HR: heart rate; CAD: coronary artery disease; CABG: coronary artery bypass graft; PCI: percutaneous coronary intervention; MI: myocardial infarction; DF: diastolic function; ALVDD: left ventricular diastolic dysfunction; HFpEF: heart failure with preserved ejection fraction; NS: non-significant. The Mann-Whitney U-test was used to analyze differences between the medians of two groups and the Kruskal-Wallis test to test the equality of medians among more than two distinct groups.

 Endostatin and diastolic function

Table 2 summarizes the laboratory data and echocardiographic function parameter stratified by the study groups HFpEF vs. ALVDD vs. controls. Levels of Endostatin were 179.0 [159-220] ng/mL in HFpEF, 163.8 [145.4-191.3] ng/mL in ALVDD and 149 [130.6 - 176.9] ng/mL in the control group, respectively (Figure 1A). Serum levels of Endostatin were significantly higher in patients with HFpEF (p < 0.001) and mild ALVDD (p = 0.001; Table 2) compared to individuals from the control group. Furthermore, Endostatin serum concentration was elevated in patients with mild ALVDD compared to asymptomatic controls with normal diastolic and systolic function (p = 0,004). In addition, there was a significant association between increasing Endostatin quartiles and higher NT-pro-BNP levels. No clinically relevant differences were observed in the clinical routine laboratory assessments. In multivariable analysis included the covariates Endostatin, age, gender, diabetes, hypertension, coronary artery disease and body mass index, age (p < 0.001) and Endostatin (p = 0.008 were independently associated with HFpEF

Laboratory data and echocardiographic parameters. (25-75interquartile range) or absolute numbers and percentage (%) X<sup>2</sup> test was used as appropriate
Clinical variables Studied patient groups p value
Control (n = 55) mild ALVDD (n = 169) HFpEF (n = 77)
Biomarker
Endostatin (ng/ml) 149.1 (130.6-176.9) 163.8 (145.4-191.3) 179.0 (159-220) < 0.001*
NT-pro-BNP (pg/ml) 90.1 (45.8-129.2) 86.7 (43.7-170.7) 343.6 (151.7-703.4) < 0.001*
Routine parameter
Total cholesterol (mg/dl) 189 (163-228) 193 (171-221) 191 (170-210) NS
LDL-cholesterol (mg/dl) 107 (89-135) 109 (89-135) 109 (86-129) NS
HDL-cholesterol (mg/dl) 53 (46-64) 50 (38-62) 48 (41-61) NS
Triclyceride (mg/dl) 119 (83-185) 142 (100-206) 131 (104-189) NS
Lp (a) (mg/dl) 8 (5-27) 18 (6-39) 15 (6-52) NS
TSH (mU/l) 1.20 (0.94-2.09) 1.42 (0.824-2.08) 1.315 (0.80-1.90) NS
Creatinine (mg/dl) 0.8 (0.7-0.9) 0.9 (0.7-0.9) 0.9 (0.75-1.10) NS
hsCRP 0.1 (0.1-0.3) 0.3 (0.1-0.6) 0.3 (0.2-0.69) 0.005*
Glucose 89 (84-97) 100 (91-111) 97 (89-103) 0.020*
Hb (mg/dl) 14.3 (13.3-15.1) 14.1 (13.2-15.0) 13.6 (12.5-14.5) 0.004*
CK (U/l) 76 (58-105) 78 (60-114) 72 (55-104) NS
SGOT (U/l) 25 (21-31) 25 (21-31) 26 (21-32) NS
LV geometry
IVS (mm) 10 (9-11) 12 (10-13) 12 (11-14) < 0.001*
PLW (mm) 10 (9-11) 12 (10-13) 12 (11-14) < 0.001*
LVEDD(mm) 44 (42-47) 44 (39-48) 45 (41-50) NS
LVESD (mm) 30 (28-34) 29 (25-34) 31 (27-36) NS
LVMi (g/m²) 72 (62-84) 81 (67-102) 91 (77-119) < 0.001*
Systolic function
EF (%) 68 (62-72) 67 (61-71) 67 (63-73) NS
Smax (cm/s) 7.2 (6.3-8.0) 6.3 (5.7-7.5) 6.1 (5.4-6.7) < 0.001*
Diastolic function
LA-Index (ml/m2) 25.4 (21.8-28.7) 29.8 (25.7-33.3) 39.3 (36.7-49.1) < 0.001*
E (cm/s) 60 (60-80) 60 (50-70) 80 (70-90) < 0.001*
A (cm/s) 60 (50-70) 80 (70-90) 80 (70-90) < 0.001*
E/A ratio 1.14 (0.68-1.25) 0.75 (0.67-0.86) 1.11 (0.85-1.25) < 0.001*
E'septal (cm/s) 8.4 (7.3-9.4) 5.9 (5.2-6.8) 5.4 (4.6-6.3) < 0.001*
E'lateral (cm/s) 10.7 (9.5-13.0) 8.2 (6.9-9.5) 6.9 (5.6-8.4) < 0.001*
Average E'(cm/s) 9.8 (8.6-11.0) 7.2 (6.1-8.1) 6.2 (5.2-7.2) < 0.001*
E/E'septal ratio 8.0 (6.9-9.0) 10.2 (8.3-11.9) 15.1 (12.5-17.1) < 0.001*
E/E'average ratio 7.0 (6.0-7.7) 8.4 (6.8-10.1) 13.3 (11.1-14.8) < 0.001*

statistically significant (p < 0.05); NT-proBNP: N-terminal fragment of the prohormone B-type natriuretic peptide; LDL: low density lipoprotein; HDL: high density lipoprotein; Lp (a): lipoprotein (a); TSH: thyroid stimulating hormone; hsCRP: high sensitive C-reactive protein; Hb: hemoglobin; CK: creatinkinase; SGOT: serum glutamic oxaloacetic transaminase; IVS: interventricular septum; PLW: posterior lateral wall; LVEDD: left ventricular end-diastolic diameter; LVESD: left ventricular end-systolic diameter; EF: ejection fraction; LA: left atrial; E: early diastolic transmitral velocity; A: late diastolic transmitral velocity; E': early diastolic tissue Doppler velocity; DF: diastolic function; LVDD: left ventricular diastolic dysfunction; HFpEF: heart failure with preserved ejection fraction; NS: non-significant. The Mann‑Whitney U-test was used to analyze differences between the medians of two groups and the Kruskal-Wallis test to test the equality of medians among more than two distinct groups.

(A) The boxplot graphics show serum Endostatin levels for the ALVDD, HFpEF patients and the control group. (B)The correlation between Endostatin levels and the E/E' ratio as surrogate for increased left ventricular filling pressures. (C) The logarithmic dot blot displays the correlation of Endostatin serum levels with NT-proBNP.

Association of Endostatin levels with cardiac structure and function

Increasing quartiles of Endostatin were significantly associated with structural changes of the heart like the extent of LV- hypertrophy and left atrial enlargement, reflecting adverse cardiac remodeling. Moreover, increasing quartiles of Endostatin were significantly associated with worsening diastolic function measured by tissue Doppler imaging (E', E/E') (table 3). Thus, patients within the highest quartiles of Endostatin serum levels showed more advanced cardiac remodeling (LV hypertrophy and left atrial enlargement) as well as more severe diastolic function abnormalities reflecting increasing left ventricular filling pressures (Figure 1B). Consistently, there was a significant positive moderate correlation between Endostatin and NT-proBNP levels (r = 0.32, p < 0.001; Figure 1C).

Echocardiographic parameters stratified according to serum Endostatin quartiles. Values are median (interquartile range) or n (%). X<sup>2</sup> test was used as appropriate
Parameter Endostatin 1rd quartile Endostatin 2nd quartile Endostatin 3rd quartile Endostatin 4th quartile p value
LV geometry
IVS (mm) 11 (9-12) 12 (11-13) 12 (11-13) 12 10-14) 0.032*
PLW (mm) 11 (10-13) 11 (10-13) 12 (10-13) 12 (10-14) NS
LVEDD (mm) 44 (41-47) 43 (40-47) 47 (40-49) 45 (40-48) NS
LEVSD (mm) 30 (27-34) 29 (26-32) 31 (27-35) 29 (24-37) NS
LVMi (g/m²) 76.4 (61.6-100.4) 74.2 (66.2-97.8) 87.8 (72.9-100.3) 94.5 (70.8-117.1) 0.024*
Systolic function
Ejection fraction (%) 65 (60-70) 68 (63-72) 67 (61-71) 69 (63-74) 0.029*
Smax (cm/s) 6.6 (5.8-7.7) 6.6 (5.8-7.7) 6.4 (5.6-7.2) 6.1 (5.3-7.0) 0.005*
Diastolic function
LA-Index (ml/m²) 28.6 (23.8-35.3) 31.2 (25.7-35.2) 29.9 (25.7-36.9) 33.4 (27.9-38.8) 0.023*
E (cm/s) 60 (50-75) 60 (50-70) 70 (50-80) 70 (60-80) NS
A (cm/s) 70 (60-80) 70 (60-80) 80 (70-90) 80 (70-95) < 0.001*
E/A ratio 0.9 (0.7-1.2) 0.9 (0.7-1.1) 0.8 (0.7-1.0) 0.8 (0.7-1.1) NS
E'septal (cm/s) 6.9 (5.6-8.0) 6.0 (5.3-7.3) 6.3 (5.3-7.3) 5.6 (4.9-6.2) < 0.001*
E'lateral (cm/s) 9.1 (7.1-10.7) 8.6 (7.0-10.2) 8.3 (7.0-10.2) 7.5 (6.3-8.9) 0.001*
Average E' 7.9 (6.8-9.3) 7.4 (6.3-8.5) 7.6 (6.2-8.3) 6.4 (5.5-7.5 < 0.001*
E/E'septal ratio 8.8 (7.5-11.4) 10.3 (8.3-12.5) 10.8 (8.3-13.0) 12.1 (9.8-15.8) < 0.001*
E/E'average ratio 7.5 (6.5-9.8) 8.5 (7.1—10.5) 8.9 (7.1-11.5) 10.5 (8.4-13.1) < 0.001*
Laboratory
NT-pro-BNP (pg/ml) 81.40 (45.1-137.3) 93.25 (43.70-211.6) 104.6 (52.8-179.7) 218.2 (100.35-516.15) < 0.001*

statistically significant (p < 0.05). IVS: interventricular septum; PLW: posterior lateral wall; LVEDD: left ventricular end-diastolic diameter; LVESD: left ventricular end‑systolic diameter; EF: ejection fraction; LA: left atrial; E: early diastolic transmitral velocity; A: late diastolic transmitral velocity; E': early diastolic tissue Doppler velocity; NT‑proBNP: N-terminal fragment of the prohormone B-type natriuretic peptide; DF: diastolic function; LVDD: left ventricular diastolic dysfunction; NS: non‑significant, HFpEF, heart failure with preserved ejection fraction. The Mann-Whitney U-test was used to analyze differences between the medians of two groups and the Kruskal‑Wallis test to test the equality of medians among more than two distinct groups.

 Discussion

We hypothesized that circulating Endostatin levels are altered in patients with ALVDD and HFpEF. Furthermore, elevated levels are associated with the presence and severity of diastolic function abnormalities. To verify the hypothesis we performed a clinical observational study including 301 patients, which were assigned based on their echocardiographic characteristics to three different groups. To our knowledge, this is the first published report linking increased circulating Endostatin levels to the presence and severity of diastolic function abnormalities and HFpEF in a well phenotyped cohort of patients with normal systolic function. In the present study, Endostatin showed a graded increase from controls over ALVDD to HFpEF. Furthermore, higher Endostatin levels were significantly associated with established markers of structural cardiac abnormalities including the LAVi and increased LV mass as well as functional abnormalities like E/E' ratio. Particularly, an increased LAVi without concomitant mitral valve disease reflects a chronic remodeling process typical for HFpEF.25 Consistently, we found that elevated Endostatin levels were associated with elevated NT-proBNP levels, a well-recognized prognostic marker and indicator of elevated ventricular filling pressures among patients, independent from LVEF.26

Endostatin, a 20-kDa proteolytic fragment from the C-terminal domain of collagen XVIII, was shown to have an inhibitory effect on tumor growth working as an antiangiogenic growth factor.27 Endostatin plays a role in the local balance of angiogenesis and shows potent anti-angiogenic activity by inhibiting proliferation and migration of endothelial cells in addition to inducing endothelial cell apoptosis.27 Endostatin is produced by the proteolytic cleavage of the C-terminal domain of collagen XVIII, a component of the extracellular matrix. The precise mechanism of conversion from collagen XVIII to Endostatin has not yet been fully elucidated.28,29 Recent studies of patients with coronary artery disease (CAD) demonstrate that Endostatin protein levels correlate significantly with reduced angiogenesis and poorly developed cardiac collateral vasculature.18,30

The results from our study fit well to the pathophysiological model used to explain the development of HFpEF. In general, HFpEF is a complex disease involving an interplay of various factors. There is the hypothesis that a failure of oxygen delivery to the cardiomycytes triggers a pro-angiogenic response in patients suffering from heart failure.31-33 Nonetheless, angiogenic and antiangiogenic growth factors often co-exist in tissues with angiogenesis.34 Thus, the status of endothelial cells and endothelial function is determined by a balance between these positive and negative factors on angiogenesis, and the balance may in inappropriate shifted towards antiangiogenic factors in patients with HF. It was shown that the role of microvascular dysfunction and microvascular inflammation is especial for patients with the diagnosis of HFpEF.5,35,36 A new pathophysiologic model presented by Redfield et al.8 points from pro-inflammatory coexisting conditions to systemic endothelial inflammation and impaired oxygen delivery.8 Global ventricular performance is highly dependent on oxygen supply and thus myocardial perfusion, and an essential component of myocardial perfusion during ventricular hypertrophy is the myocyte-microvascular balance and the myocyte/capillary ratio. In cardiac autopsy specimens, it has recently been shown that microvascular rarefaction is a downstream phenomenon in HFpEF.37 Furthermore, Kitzman et al.38 has demonstrated that HFpEF patients display significant abnormalities in the skeletal muscle as well as an abnormal capillary-to-fiber ratio, probably building the basis for severe exercise intolerance in HFpEF patients.38 In addition, Gouya et al.19 have shown in a relatively small HFrEF study population that high levels of serum Endostatin were associated with all-cause mortality and concluded that the effect of increased angiogenesis is HF may be blunted by an overspill of anti-angiogenic factors such as Endostatin.19 Thus, we hypothesize that similar pathophysiological concepts may be involved in patients with HFpEF, were a high proportion of patients has a coincidence of coronary artery disease and diabetes, both damaging the endothelial structure.39 This was also true for our patient population as shown in table 1. Endostatin could be moderator of the microvascular effects seen in these patients.40

Several limitations of this study must be acknowledged. The observational nature of the present study prohibits definitive determination of cause and effect relationships. Second, the present study was a single-center experience with a relatively small number of subjects. Third, longitudinal follow-up data were not available to test associations between the Endostatin serum levels and clinical outcomes. Moreover, we enrolled consecutive patients referred for elective coronary angiography and echocardiography, which may not represent a general population cohort without evidence or suspicious for cardiovascular diseases.

Further studies should include more patients from a broader population and capture longitudinal data including information about hospitalization and mortality.

 Conclusion

In this exploratory hypothesis-generating study, we provide first evidence that Endostatin correlates with the presence and severity of diastolic dysfunction and HFpEF and may become a novel biomarker for the diagnosis and stratification of HFpEF. Increased Endostatin levels may reflect deterioration of diastolic function caused by adverse remodeling. Further prospective studies are needed to determine the causal relationship as well as the diagnostic and prognostic value of Endostatin in HFpEF and the potential role as a therapeutic target.

There were no external funding sources for this study.

This study is not associated with any thesis or dissertation work.

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Givvimani S Tyagi N Sen U Mishra PK Qipshidze N Munjal C MMP-2/TIMP-2/TIMP-4 versus MMP-9/TIMP-3 in transition from compensatory hypertrophy and angiogenesis to decompensatory heart failure Arch Physiol Biochem 2010 116 2 63 72 10.3109/13813451003652997 Artigos Originais Endostatina é um Potencial Biomarcador para a Insuficiência Cardíaca com Fração de Ejeção Preservada Barroso Michael Coll 1 * Boehme Philip 2 * Kramer Frank 2 Mondritzki Thomas 3 Koehler Till 4 Gülker Jan-Erik 5 Karoff Martin 1 Dinh Wilfried 2 Klinik Königsfeld der Deutschen Rentenversicherung Westfalen in Ennepetal (NRW) - University Hospital Bayer AG - Drug Discovery - Experimental Medicine Bayer AG - Drug Discovery - Therapeutic Research Groups Cardiovascular III Department of Cardiology - HELIOS Clinic Wuppertal - University Hospital Witten/Herdecke;4 Department of Cardiology - HELIOS Clinic Krefeld5 Correspondência: Wilfried Dinh. Aprather Weg 18ª, 42113, Wuppertal. E-mail: wilfried.dinh@bayer.com, wilfried.dinh@gmail.com

Contribuíram igualmente para o estudo

Concepção e desenho da pesquisa: Barroso MC, Dinh W; Obtenção de dados: Barroso MC, Gülker JE, Dinh W; Análise e interpretação dos dados: Barroso MC, Boehme P, Kramer F, Mondritzki T, Koehler T, Gülker JE, Karoff M, Dinh W; Análise estatística: Dinh W; Redação do manuscrito: Barroso MC, Boehme P, Dinh W; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Boehme P, Kramer F, Mondritzki T, Koehler T, Gülker JE, Karoff M, Dinh W.

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Resumo Fundamentos:

A Endostatina é um inibidor circulante endógeno da angiogênese que previne a neovascularização. Estudos anteriores demonstraram o valor prognóstico da Endostatina em pacientes com insuficiência cardíaca com fracção de ejeção reduzida (ICFEr). No entanto, o papel da Endostatina entre os pacientes com insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada (ICFEp) permanece incerto.

 Objetivo:

Investigar a associação entre os níveis séricos de Endostatina, níveis de peptídeos natriuréticos e a gravidade de disfunção ventricular esquerda e diastólica e o diagnóstico de ICFEp.

 Métodos:

Mediu-se a concentração sérica de Endostatina em 301 pacientes, compreendendo 77 pacientes com ICFEp, 169 pacientes com disfunção ventricular esquerda assintomática diastólica (DVEAD) e 55 controles com a função cardíaca normal. Resultados: Os níveis de Endostatina no soro foram significativamente elevados em pacientes com ICFEp (mediana / intervalo interquartil 179,0 [159-220]) e DVEAD (163,8 [145,4-191,3]) em comparação com os controles (149,1 [130,6-176,9]), p < 0,001 e p = 0,004, respectivamente) e correlação significativa com o terminal do pro-peptídeo natriurético tipo B (NT-proBNP).

 Conclusões:

Este estudo piloto gerador de hipótese fornece a primeira evidência de que a Endostatina se correlaciona com a gravidade da disfunção diastólica e pode tornar-se um novo biomarcador para ICFEp. Nossa hipótese é de que um aumento nos níveis de Endostatina pode refletir inibição da angiogênese adaptativa e remodelação cardíaca adversa.

 Palavras-chave: Insuficiência Cardíaca Endostatinas Peptídeos Natriuréticos Biomarcadores Volume Sistólico Introdução

A população de pacientes afetados por insuficiência cardíaca (IC) está crescendo de forma constante. Isto é por causa de um envelhecimento da sociedade, estilo de vida ocidental e melhora nos cuidados clínicos agudos (por exemplo, após infarto do miocárdio).1 Apesar de que o tratamento de condições crónicas melhorou ao longo das últimas décadas, as taxas de mortalidade e morbidade nesta população de pacientes estão entre os mais altos no sistema de saúde ocidental.2 Nos Estados Unidos (EUA) a IC é a principal causa de hospitalização para pacientes de > 65 anos de idade.3 Em 2030 os custos diretos pela insuficiência cardíaca vão chegar a US $ 70 bilhões só nos EUA.4 A metade dos pacientes estão afetados por IC com disfunção diastólica e fracção de ejecção preservada (ICFEp) e esta proporção está aumentando.5 Os dados clínicos mostram que os pacientes que sofrem de fração de ejeção reduzida (ICFEr) apresentam melhores resultados em comparação com pacientes com ICFEp.6-8 Uma razão pode ser que nenhuma terapia demonstrou melhorar os resultados na ICFEp.9 Opções terapêuticas atuais para aliviar os sintomas dos pacientes incluem gerenciamento de fluidos, controle da pressão arterial e exercícios físicos. Uma grande desvantagem no que diz respeito ao desenvolvimento de novas terapias para o ICFEp é a ausência de critérios diagnósticos claros.10 Isso dificulta a definição de populações de pacientes para estudos clínicos. Atualmente, o diagnóstico é exclusivamente baseado em ecocardiografia. A separação entre ICFEp e ICFEr é ainda mais desafiadora e enganosa em pacientes com IC recentemente diagnosticado.11 Portanto, novas estratégias para a fenotipagem da doença em IC são necessárias urgentemente. Novos biomarcadores podem atingir uma melhor fenotipagem da doença.12 Apesar de muitos relatórios sobre biomarcadores de IC terem sido publicados nas últimas décadas, o impacto na tomada de decisão clínica ainda é limitado.13 BNP/NTproBNP demonstrou alta utilidade clínica para identificar pacientes com alto risco de hospitalização por insuficiência cardíaca e de morte. No entanto, neste contexto, esses marcadores para estudos clínicos só são aplicáveis em pacientes relativamente estáveis e não em pacientes com IC terminal. Além disso, o uso de BNP/NTproBNP é adequado na prática clínica para otimizar a terapia com drogas que sejam conhecidas por melhorar o resultado do paciente.14 No entanto, o BNP/NTproBNP não é aceito como desfecho substituto e só pode ser usado exploratoriamente como desfecho em ensaios clínicos. A avaliação da utilidade clínica do BNP/NTproBNP se manifesta nas diretrizes atuais para o manejo da insuficiência cardíaca.15 Uma série de publicações propõem a Endostatina, um potente inibidor da angiogênese, conhecido principalmente na oncologia, como potencial novo candidato ao biomarcador de insuficiência cardíaca.16-18 Mais importante ainda, Gouya et al.,19 relataram em um estudo prospectivo de coorte observacional em 151 pacientes com insuficiência cardíaca, uma correlação entre os níveis elevados de Endostatina circulante e a mortalidade. Além disso, este estudo mostrou uma clara associação entre os níveis de Endostatina e a disfunção diastólica progressiva, a principal característica da ICFEp.19 É por isso que levantamos a hipótese de que a Endostatina poderia potencialmente ser um biomarcador adequado para diagnosticar o fenótipo da doença em pacientes ICFEp. No presente estudo, buscamos investigar unicamente o papel da Endostatina como biomarcador para ICFEp e a disfunção diastólica.

 Métodos

O protocolo do estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Universidade Privada de Witten/Herdecke, na Alemanha (projeto nº 91/08) e conduzido de acordo com a Declaração de Helsinque. O consentimento informado por escrito e firmado foi obtido de todos os pacientes.

População de estudo

Os participantes do estudo prospectivo de coorte observacional foram pacientes que contataram o HELIOS Klinikum Wuppertal Heart Center (Wuppertal, Alemanha) para angiografia coronária eletiva ou diagnóstico de insuficiência cardíaca. Pacientes com doença arterial coronariana (DAC) estável ou suspeita e / ou diagnóstico de ICC foram incluídos no estudo. Os critérios de exclusão foram: fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) < 50%, DAC conhecida com dor torácica progressiva no último mês, angioplastia coronária ou infarto do miocárdio dentro de 6 semanas, cardiomiopatia hipertrófica, doença cardíaca valvular moderada a grave, hipertensão não controlada, fibrilação atrial ou outras arritmias graves, soro-creatinina > 2,0 mg/dl. Os pacientes selecionados para o grupo controle não tiveram antecedentes ou sintomas de ICC, fração de ejeção normal > 55%, relação da velocidade diastólica trasmitral precoce (E) e da velocidade diástolica precoce ao Doppler tisular (E') de < 8, e valores NTproBNP normais. Um total de 301 pacientes foram recrutados e atribuídos a três grupos com base em critérios diagnósticos ecocardiográficos, conforme recomendado pela Sociedade Europeia de Cardiologia.20 O grupo controle consistiu de 55 pacientes (29 do sexo masculino) com função diastólica normal (FDN). O grupo com disfunção diastólica ventricular esquerda assintomática (DVEAD) tinha 169 pacientes (95 do sexo masculino) com E média < 8 cm/s, E/E 'relação média 8-15 e NT-proBNP < 220 pg/ml. O grupo com ICFEp compreendeu 77 pacientes (46 fêmeas, 31 do sexo masculino) apresentando DVEAD Grad II-III com relação E/E' > 15, NT-proBNP > 220 pg/mL e sinais ou sintomas atuais ou prévios de insuficiência cardíaca.

 Ecocardiografia

A ecocardiografia foi realizada utilizando um sistema de ultrassom padrão (Vivid 7, General Electric, Milwaukee, Wisconsin). Um estudo transtorácico completo foi realizado, incluindo técnicas de Doppler 2D, Modo-M, espectrais e coloridas, seguindo as recomendações e diretrizes atuais.21,22 O índice de volume do átrio esquerdo (IVAE) foi calculado usando o método do comprimento da área do biplano. A FEVE do ventrículo esquerdo foi medida por meio do método do biplano modificado de Simpson.23 O índice de massa do ventrículo esquerdo (iMVE) foi calculado com a fórmula de Devereux indexada à superfície do corpo.22 A ICFEp foi definido de acordo com a recomendação EAE/ASE, baseada na avaliação da função diastólica do ventrículo esquerdo.24 As medidas primárias incluíram pico de velocidade do fluxo transmitral precoce (Onda-E) e velocidades de enchimento diastólico tardias (Onda-A), assim como velocidades mitrais anulares sistólicas (S) e diastólicas precoces (E'). Em cada caso, foram medidos e calculada a média de três batidas consecutivas. O fluxo transmitral convencional foi medido com o Doppler pulsado-ondulado (DPO). A imagem de Doppler tissular PO (DTI) foi realizada na junção do anel mitral septal e lateral na visão apical de 4 câmaras. Com base nas medidas primárias, as relações E/A e E/E' foram calculadas.

 Análise laboratorial

Foram tomadas amostras de sangue venoso periférico total após 5 minutos de repouso para rotina de testes laboratoriais (TTOG, colesterol total, colesterol LDL, colesterol HDL, triglicerídeos, creatina, leucócitos, hemoglobina, creatina quinase, TSH, PCR-as, TGO e TGP). O sangue foi colocado em tubos livres de pirógenos, sem qualquer aditivo, centrifugado à temperatura ambiente, dividido e armazenado a -80°C. Todas as análises laboratoriais foram terceirizadas para Roche Diagnostics (Penzberg, Alemanha) e foram realizados em amostras cegas. Para a análise de NT-proBNP no plasma se usou o teste Elecsys 2010 NT-proBNP (Roche Diagnostics, Mannheim, Alemanha). Foi utilizado para a medição de Endostatina o teste ELISA de R&D Systems (Minneapolis, MN, EUA. Todos os testes foram realizados de acordo com as recomendações do fabricante.

 Análise estatística

Todas as análises foram realizadas utilizando software estatístico SPSS (SPSS 19.0, Chicago, IL, EUA). Os dados são apresentados como média com percentis 25/75 (variação interquartil) para variáveis contínuas ou números absolutos e percentagens para as variáveis categóricas correspondentes, a menos que especificado de outra forma. Os valores transformados em log foram utilizados para análise conforme apropriado. Um valor de significância de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo. O teste de Kolmogorov-Smirnov foi utilizado para testar a distribuição normal. O teste de Mann-Whitney foi usado para analisar as diferenças entre as medianas dos dois grupos e o teste de Kruskal-Wallis para testar a igualdade das medianas entre mais do que dois grupos diferentes. O teste de Fisher foi utilizado para comparação de dois conjuntos de variáveis binárias e o teste c2 para avaliar diferenças de proporções em mais de dois conjuntos de variáveis categóricas. Os níveis de Endostatina e NT-proBNP foram comparados entre indivíduos com função normal diastólica, DVEAD leve e ICFEp pelo teste de Mann-Whitney U e o teste de Jonckheere-Terpstra. A correlação de postos de Spearman foi utilizada para identificar as variáveis associadas com a Endostatina. Um modelo multivariável foi incluído para predizer a presença de ICFEp e incluiu as seguintes covariáveis: Endostatina, idade, sexo, diabetes, hipertensão, doença cardíaca coronariana e índice de massa corporal. Devido à natureza exploratória deste estudo, não existe um tamanho de amostra mínimo exigido.

 Resultados Características da população estudada

A Tabela 1 proporciona uma visão geral das características clínicas dos 301 pacientes incluídos no nosso estudo. Os três grupos mostraram pressões arteriais diastólicas comparáveis, frequência cardíaca em repouso e história de infarto do miocárdio e acidente vascular cerebral. Pacientes com DVEAD leve ou ICFEp eram mais velhos, mais obesos, tinham em média maior pressão arterial sistólica, e mostraram uma maior prevalência de comorbidades, incluindo DAC e by-pass de artéria coronária, e risco de doença cardiovascular. Os tratamentos também variaram entre os grupos.

Características basais da população estudada. Os valores são medianas (Intervalo interquartil 22-75) ou números absolutos e porcentagem (%)
Variáveis clínicas (mediana /intervalo interquartil ou %) Grupos de pacientes estudados Valor de p
Controle (n = 55) DVEAD Leve (n = 169) ICFEp (n = 77)
Idade (anos) 54 (48-61) 66 (58-71) 73 (68-77) < 0,001*
IMC (kg/m2) 25,5 (24,1-29,1) 27,8 (25,6-32,3) 27,5 (25,7-32,0) 0,001*
Circunferência torácica (cm) 98 (86-107) 102 (94-114) 102 (98-111) 0,002*
Circunferência do quadril (cm) 98 (94-103) 103 (96-111) 105 (98-114) 0,003*
PA Sistólica (mmHg) 125 (110-136) 134 (127-140) 136 (130-140) 0,001*
PA Diastólica (mmHg) 80 (70-80) 80 (76-84) 80 (72-84) 0,12
Frequência em repouso (b/min) 70 (68-76) 72 (69-76) 70 (65-76) 0,51
DAC, n (%) 21 (38,2) 99 (58,6) 49 (63,6) 0,009*
Ponte Safena, n (%) 1 (2,0) 5 (3,0) 9 (11,7) 0,007*
ICP, n (%) 15 (27,3) 75 (44,4) 33 (42,9) 0,074
História de IM, n (%) 8 (14,5) 36 (21,3) 17 (22,1) 0,501
História de AVC, n (%) 1 (2,0) 5 (3,0) 3 (3,9) 0,824
Fatores de risco cardiovascular
Hipertensão tratada, n (%) 38 (69,1) 148 (88,1) 73 (96,1) < 0,001*
Diabetes mellitus,n (%) 4 (7,3) 45 (26,6) 22 (28,6) < 0,001*
Medicação
Inibidor ECA, n (%) 26 (47,3) 110 (65,1) 42 (54,5) 0,042*
Bloqueador de receptores AT1, n (%) 6 (10,9) 17 (10,1) 23 (29,9) < 0,001*
Diuréticos, n (%) 8 (14,5) 45 (26,6) 36 (49,8) < 0,001*
Bloqueador Ca2, n (%) 6 (10,9) 23 (13,6) 21 (27,3) 0,013*
Β- Bloqueador, n (%) 28 (50,9) 103 (60,9) 57 (74,0) 0,021*

estatisticamente significante (p < 0,05). IMC: índice massa corpórea; PA: pressão arterial; FC: frequência cardíaca; DAC: doença arterial coronariana; ICP: intervenção coronária percutânea; IM: infarto do miocárdio; FD: função diastólica; DVEAD: disfunção ventricular esquerda diastólica; ICFEp: insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada. NS: não significante. O teste U de Mann-Whitney foi usado para analisar as diferenças entre as medianas de dois grupos e o teste de Kruskal‑Wallis para testar a igualdade das medianas entre mais de dois grupos distintos.

 Endostatina e função diastólica

A Tabela 2 ecocardiográfico estratificada por grupos de estudo ICFEp vs DVEAD versus controles. Os níveis de Endostatina foram 179,0 [159-220] ng/mL em ICFEp, 163,8 [145,4-191,3] ng/mL em DVEAD e 149 [130,6-176,9] ng/ml no grupo de controle, respectivamente (Figura 1A). Os níveis de Endostatina sérica foram significativamente mais elevados em pacientes com ICFEp (p < 0,001) e DVEAD leve (p = 0,001, Tabela 2) em comparação com indivíduos de controle. Além disso, a Endostatina sérica estava elevada em pacientes com DVEAD leve em comparação com os controles assintomáticos com função diastólica e sistólica resume os dados laboratoriais e a função do parâmetro normal (p = 0,004). Houve também uma associação significativa entre o aumento dos quartis de Endostatina e níveis mais elevados de NT-proBNP. Não foram observadas diferenças clinicamente relevantes na rotina clínica nos resultados laboratoriais. A análise multivariada incluiu as covariáveis: Endostatina, idade, sexo, diabetes, hipertensão, DAC e índice de massa corporal, idade (p < 0,001) e Endostatina (p = 0,008) as que estavam independentemente associadas com ICFEp.

Dados laboratoriais e parâmetros ecocardiográficos. (Intervalo interquartil 25-75) ou números absolutos e porcentagem (%). O teste χ<sup>2</sup> foi utilizado quando for apropriado
Variáveis clínicas Grupos de pacientes estudados Valor de p
Controle (n = 55) DVEAD Leve (n = 169) ICFEp (n = 77)
Biomarcador
Endostatina (ng/ml) 149,1 (130,6-176,9) 163,8 (145,4-191,3) 179,0 (159-220) < 0,001*
NT-pro-BNP (pg/ml) 90,1 (45,8-129,2) 86,7 (43,7-170,7) 343,6 (151,7-703,4) < 0,001*
Parâmetros de rotina
Colesterol total (mg/dl) 189 (163-228) 193 (171-221) 191 (170-210) NS
Colesterol LDL (mg/dl) 107 (89-135) 109 (89-135) 109 (86-129) NS
Colesterol HDL (mg/dl) 53 (46-64) 50 (38-62) 48 (41-61) NS
Triglicerídeos (mg/dl) 119 (83-185) 142 (100-206) 131 (104-189) NS
Lp (a) (mg/dl) 8 (5-27) 18 (6-39) 15 (6-52) NS
TSH (mU/l) 1.20 (0,94-2,09) 1,42 (0,824-2,08) 1,315 (0,80-1,90) NS
Creatinina (mg/dl) 0,8 (0,7-0,9) 0,9 (0,7-0,9) 0,9 (0,75-1,10) NS
PCR-as 0,1 (0,1-0,3) 0,3 (0,1-0,6) 0,3 (0,2-0,69) 0,005*
Glucose 89 (84-97) 100 (91-111) 97 (89-103) 0,020*
Hb (mg/dl) 14,3 (13,3-15,1) 14,1 (13,2-15,0) 13,6 (12,5-14,5) 0,004*
CK (U/l) 76 (58-105) 78 (60-114) 72 (55-104) NS
AST (U/l) 25 (21-31) 25 (21-31) 26 (21-32) NS
Geometria VE
SIV (mm) 10 (9-11) 12 (10-13) 12 (11-14) < 0,001*
PPL (mm) 10 (9-11) 12 (10-13) 12 (11-14) < 0,001*
DDVE (mm) 44 (42-47) 44 (39-48) 45 (41-50) NS
DSVE (mm) 30 (28-34) 29 (25-34) 31 (27-36) NS
LVMi (g/m2) 72 (62-84) 81 (67-102) 91 (77-119) < 0,001*
Função Sistólica
FE (%) 68 (62-72) 67 (61-71) 67 (63-73) NS
Smax (cm/s) 7,2 (6,3-8,0) 6,3 (5,7-7,5) 6,1 (5,4-6,7) < 0,001*
Função diastólica
Índice LA - (ml/m2) 25,4 (21,8-28,7) 29,8 (25,7-33,3) 39,3 (36,7-49,1) < 0,001*
E (cm/s) 60 (60-80) 60 (50-70) 80 (70-90) < 0,001*
A (cm/s) 60 (50-70) 80 (70-90) 80 (70-90) < 0,001*
Relação E/A 1,14 (0,68-1,25) 0,75 (0,67-0,86) 1,11 (0,85-1,25) < 0,001*
E'septal (cm/s) 8,4 (7,3-9,4) 5,9 (5,2-6,8) 5,4 (4,6-6,3) < 0,001*
E'lateral (cm/s) 10,7 (9,5-13,0) 8,2 (6,9-9,5) 6,9 (5,6-8,4) < 0,001*
Média E' (cm/s) 9,8 (8,6-11,0) 7,2 (6,1-8,1) 6,2 (5,2-7,2) < 0,001*
Relação septal E/E' 8,0 (6,9-9,0) 10,2 (8,3-11,9) 15,1 (12,5-17,1) < 0,001*
Relação média E/E' 7,0 (6,0-7,7) 8,4 (6,8-10,1) 13,3 (11,1-14,8) < 0,001*

estatisticamente significante (p < 0,05); NT-proBNP: N-fragmento terminal do prohormônio B-tipo natriurético peptídeo; LDL: low density lipoprotein; HDL: high density lipoprotein; Lp (a): lipoproteina (a); TSH: hormônio estimulador da tiroides; PCR-as: proteína C reativa alta sensibilidade; Hb: hemoglobina; CK: creatinaquinase; AST: aspartato aminotransferase; SIV: septo interventricular; PPL: parede posterior lateral; DDVE: diâmetro diastólico ventrículo esquerdo; DSVE: diâmetro sistólico ventrículo esquerdo; FE: fração de ejeção; AE: átrio esquerdo; E: velocidade distólica transmitral precoce; A: velocidade distólica transmitral tardia; E': velocidade diastólica precoce Doppler tisular; FD: função diastólica; DVED: disfunção ventrículo esquerdo diastólica; ICFEp: insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada; NS: não significante. O teste U de Mann-Whitney foi usado para analisar as diferenças entre as medianas de dois grupos e o teste de Kruskal-Wallis para testar a igualdade das medianas entre mais de dois grupos distintos

A) Os gráficos boxplot mostram níveis séricos de endostatina para os pacientes com DVEAD, ICFEp e o grupo controle. B) A correlação entre os níveis de Endostatina e a relação E / E' como substituto para o aumento das pressões de enchimento do ventrículo esquerdo. C) O Dot Blot logarítmico exibe a correlação dos níveis séricos de Endostatina com NT-proBNP.

Níveis de associação de Endostatina com a estrutura e função cardíaca

Quartis crescentes de Endostatina estavam significativamente associados com mudanças estruturais do coração como o grau de hipertrofia ventricular esquerda e alargamento do átrio esquerdo, refletindo um remodelamento cardíaco adverso. Além disso, quartis crescentes de Endostatina estavam significativamente associados com o agravamento da função diastólica medida por Doppler tissular (E', E/E') (Tabela 3). Assim, os pacientes dentro dos quartis mais altos dos níveis séricos de Endostatina apresentaram remodelação cardíaca mais avançada (hipertrofia do VE e aumento do átrio esquerdo), bem como anormalidades da função diastólica mais severas que refletem o aumento das pressões de enchimento do ventrículo esquerdo (Figura 1B). De forma consistente, houve uma correlação moderada positiva significativa entre os níveis de Endostatina e NT-proBNP (r = 0,32, p < 0,001; Figura 1C).

Parámetros ecocardiográficos estratificados de acordo com os quartis da endostatina no soro. Os valores são médios (intervalo intercuartil) ou n (%). O teste χ<sup>2</sup> foi utilizado conforme apropriado
Parâmetro Endostatina 1ro quartil Endostatina 2do quartil Endostatina 3ro quartil Endostatina 4º quartil Valor de p
Geometria VE
SIV (mm) 11 (9-12) 12 (11-13) 12 (11-13) 12 10-14) 0,032*
PPL (mm) 11 (10-13) 11 (10-13) 12 (10-13) 12 (10-14) NS
DDVE (mm) 44 (41-47) 43 (40-47) 47 (40-49) 45 (40-48) NS
LEVSD (mm) 30 (27-34) 29 (26-32) 31 (27-35) 29 (24-37) NS
LVMi (g/m2) 76,4 (61,6-100,4) 74,2 (66,2-97,8) 87,8 (72,9-100,3) 94,5 (70,8-117,1) 0,024*
Função Sistólica
Fração de ejeção (%) 65 (60-70) 68 (63-72) 67 (61-71) 69 (63-74) 0,029*
Smax (cm/s) 6,6 (5,8-7,7) 6,6 (5,8-7,7) 6,4 (5,6-7,2) 6,1 (5,3-7,0) 0,005*
Função diastólica
Índice LA - (ml/m2) 28,6 (23,8-35,3) 31,2 (25,7-35,2) 29,9 (25,7-36,9) 33,4 (27,9-38,8) 0,023*
E (cm/s) 60 (50-75) 60 (50-70) 70 (50-80) 70 (60-80) NS
A (cm/s) 70 (60-80) 70 (60-80) 80 (70-90) 80 (70-95) < 0,001*
Relação E/A 0,9 (0,7-1,2) 0,9 (0,7-1,1) 0,8 (0,7-1,0) 0,8 (0,7-1,1) NS
E'septal (cm/s) 6,9 (5,6-8,0) 6,0 (5,3-7,3) 6,3 (5,3-7,3) 5,6 (4,9-6,2) < 0,001*
E'lateral (cm/s) 9,1 (7,1-10,7) 8,6 (7,0-10,2) 8,3 (7,0-10,2) 7,5 (6,3-8,9) 0,001*
Média E' 7,9 (6,8-9,3) 7,4 (6,3-8,5) 7,6 (6,2-8,3) 6,4 (5,5-7,5 < 0,001*
Relação septal E/E' 8,8 (7,5-11,4) 10,3 (8,3-12,5) 10,8 (8,3-13,0) 12,1 (9,8-15,8) < 0,001*
Relação média E/E' 7,5 (6,5-9,8) 8,5 (7,1-10,5) 8,9 (7,1-11,5) 10,5 (8,4-13,1) < 0,001*
Laboratório
NT-pro-BNP (pg/ml) 81,40 (45,1-137,3) 93,25 (43,70-211,6) 104,6 (52,8-179,7) 218,2 (100,35-516,15) < 0,001*

estatisticamente significante (p < 0,05). SIV: septo interventricular; PPL: parede posterior lateral; DDVE: diâmetro diastólico ventrículo esquerdo; DSVE: diâmetro sistólico ventrículo esquerdo; FE: fração de ejeção; AE: átrio esquerdo; E: velocidade distólica transmitral precoce; A: velocidade distólica transmitral tardia; E': velocidade diastólica precoce Doppler tisular; NT-proBNP: N-fragmento terminal do prohormônio B-tipo natriurético peptídeo; FD: função diastólica; DVED: disfunção ventrículo esquerdo diastólica; NS: não significante; ICFEp: insuficiência cardíaca com fração de ejeção preservada. O teste U de Mann-Whitney foi usado para analisar as diferenças entre as medianas de dois grupos e o teste de Kruskal Wallis para testar a igualdade das medianas entre mais de dois grupos distintos.

 Discussão

Nossa hipótese é que os níveis circulantes de Endostatina estão alterados em pacientes com DVEAD e ICFEp. Além disso, níveis elevados estão associados à presença e à gravidade das anomalias da função diastólica. Para verificar a hipótese realizamos um estudo clínico observacional que incluiu 301 pacientes, os quais foram assignados em três grupos diferentes levando em conta as suas características ecocardiográficas. No nosso entendimento, este é o primeiro relatório publicado conectando o aumento dos níveis circulantes de Endostatina à presença e à gravidade das anomalias da função diastólica e ICFEp em uma coorte bem fenotipada de pacientes com função sistólica normal. No presente estudo, a Endostatina mostrou um aumento gradual dos controles de DVEAD a ICFEp. Além disso, os níveis mais altos de Endostatina se associaram significativamente com marcadores estabelecidos de anomalias cardíacas estruturais, incluindo e o iVAE aumento da massa do VE, assim como anomalias funcionais como a relação E/E'. Particularmente, um iVAE aumentado sem doença valvar mitral concomitante reflete um processo de remodelação crônica típico da ICFEp.25 Consistentemente, descobrimos que os níveis elevados de endostatina estavam associados a níveis elevados de NT-proBNP, um marcador prognóstico bem reconhecido e indicador de pressões elevadas de enchimento ventricular, independente da FEVE.26 Demostrou-se que la Endostatina, um fragmento proteolítico de 20 kDa do domínio C-terminal do colágeno XVIII, tem um efeito inibidor sobre o crescimento tumoral funcionando como fator de crescimento antiangiogénico.27 A endostatina desempenha um papel no equilíbrio local da angiogênese e mostra uma potente atividade anti-angiogênica pela inibição da proliferação e migração de células endoteliais além de induzir a apoptose das células endoteliais.27 A endostatina é produzida pela clivagem proteolítica do domínio C-terminal do colágeno XVIII, um componente da matriz extracelular. O mecanismo preciso de conversão do colágeno XVIII para Endostatina ainda não foi completamente elucidado.28,29 Estudos recentes de pacientes com DAC demonstram que os níveis de proteína Endostatina se correlacionam significativamente com angiogênese reduzida e vasculatura colateral cardíaca mal desenvolvida.18,30

Os resultados de nosso estudo se encaixam bem no modelo fisiopatológico usado para explicar o desenvolvimento de ICFEp. Em geral, ICFEp é uma doença complexa que implica uma interação de vários fatores. Existe a hipótese de que a falha da administração de oxigênio aos cardiomiócitos desencadeia uma resposta pro-antigênica em pacientes que sofrem de insuficiência cardíaca.31-33 Porém, os fatores de crescimento angiogênicos e antiangiogênicos frequentemente coexistem em tecidos com angiogênese.34 Assim, o estado das células endoteliais e da função endotelial é determinado por um equilíbrio entre esses fatores positivos e negativos na angiogênese, e o equilíbrio pode não ser inadequado para fatores antiangiogênicos em pacientes com IC. Demostrou-se que o papel da disfunção microvascular e da inflamação microvascular é especial para pacientes com diagnóstico de ICFEp.5,35,36 Um novo modelo fisiopatológico presentado por Redfield et al.,8 assinala desde condições coexistentes proinflamatórias à inflamação endotelial sistémica e o fornecimento de oxigênio piorado.8 O desempenho ventricular global depende em grande parte do fornecimento de oxigénio e, portanto, da perfusão do miocárdio, e um componente essencial da perfusão do miocárdio durante a hipertrofia ventricular é o equilíbrio miócito-microvascular e a relação de miócitos/capilares. Em espécimes de autópsia cardíaca, recentemente foi demonstrado que a rarefação microvascular é um fenômeno a jusante em ICFEp.37 Além disso, Kitzman et al.,38 têm demostrado que os pacientes com ICFEp apresentam anormalidades significativas no músculo esquelético, assim como uma relação anormal de capilaridade a fibra, provavelmente constituindo a base para uma intolerância severa ao exercício em pacientes com ICFEp.38 Além disso, Gouya et al.,19 mostraram em uma população de ICFEr relativamente pequena que altos níveis de Endocertina sérica estavam associados à mortalidade por todas as causas e concluíram que o efeito do aumento da angiogênese é que a IC pode ser atenuada por um excesso de fatores anti-angiogênicos, como a Endostatina.19Assim, colocamos a hipótese de que conceitos fisiopatológicos similares podem estar envolvidos em pacientes com ICFEp, uma vez que a alta proporção de pacientes tem uma coincidência da doença coronária e diabetes, danificando ambos a estrutura endotelial. 39 Também foi verdadeiro para nossa população de pacientes como mostramos na Tabela 1. A Endostatina poderia ser moderadora dos efeitos microvasculares observados nestes pacientes.40

Devem-se reconhecer várias limitações deste estudo. A natureza observacional deste estudo proíbe a determinação definitiva de relação de causa e efeito. Em segundo lugar, o presente estudo foi uma experiência de um único centro, com um relativamente pequeno número de indivíduos. Terceiro, os dados de seguimento longitudinal não estavam disponíveis para testar a associação entre os níveis séricos de Endostatina e os resultados clínicos. Além disso, inscrevemos pacientes consecutivos que foram submetidos a angiografia coronária eletiva e ecocardiografia, o que pode não representar uma coorte de população geral sem evidência ou suspeita de doença cardiovascular.

Outros estudos devem incluir mais pacientes de uma população mais ampla e capturar dados longitudinais incluindo informações sobre hospitalização e mortalidade.

 Conclusão

Neste estudo exploratório gerador de hipótese, fornecemos a primeira evidência de que a Endostatina se correlaciona com a presença e severidade da disfunção diastólica e ICFEp e pode se tornar um novo biomarcador para o diagnóstico e estratificação da ICFEp. O aumento dos níveis de endostatina pode refletir função diastólica prejudicada causada pela remodelação adversa. São necessários mais estudos prospectivos para determinar a relação de causalidade, bem como o valor diagnóstico e prognóstico da endostatina na ICFEp e seu papel potencial como alvo terapêutico.

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.