Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC C4yzhCxY6NMn7tBdsWGb9Jj S0066-782X2019000200189 10.5935/abc.20190006 Brief Communication Analysis of Iron Metabolism in Chronic Chagasic Cardiomyopathy 0000-0002-8367-7089 Miranda Carla Paixão 1 Botoni Fernando Antônio 1 Nunes Maria do Carmo Pereira 2 Rocha Manoel Otávio da Costa 1 Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte MG Brazil Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG - Brazil Universidade Federal de Minas Gerais Hospital das Clínicas Belo Horizonte MG Brazil Hospital das Clínicas - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG - Brazil Mailing Address: Carla Paixão Miranda, Avenida Alfredo Balena, 190, 4° Andar Sala 4070. Postal Code 30130-100, Santa Efigênia, Belo Horizonte, MG - Brazil. E-mail: carlanutribio@gmail.com

Author contributions

Conception and design of the research, analysis and interpretation of the data, statistical analysis, writing of the manuscript and critical revision of the manuscript for intellectual content: Miranda CP, Botoni FA, Nunes MCP, Rocha MOC; acquisition of data: Miranda CP, Botoni FA, Rocha MOC; obtaining funding: Miranda CP.

Potential Conflict of Interest

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

 02 2019 112 2 189 192 20 03 2018 13 08 2018 05 09 2018 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract

Changes in iron metabolism in heart failure (HF) have been described as an important prognostic marker.

To check if the markers of iron kinetics are related to the morbidity and etiology of chagasic cardiomyopathy.

Patients with Chronic Chagasic Cardiomyopathy (CCC, n = 40), with indeterminate form (IND, n = 40), besides non-chagasic cardiomyopathy (NCh, n = 40).

The mean age was 50.98 ± 5.88 in CCC, 50% were male, 49.68 ± 5.28 in IND, 52.2% were male, and 49.20 ± 10.09 in NCh, 12.5% were male. Lower levels of iron (FeSe) were observed in the CCC groups (93.15 ± 36.53), when compared to IND (125.30 ± 22.79) and NCh (114.77 ± 18.90) (p = 0.0004), lower IST transferrin saturation index in CCC (29.48 ± 6.59), when compared to IND (30.95 ± 7.06) and in the NCh group (39.70 ± 7.54) p = 0.0001), total binding capacity of the lower CTLF iron in the CCC group (297.30 ± 36.46), when compared to the IND group (196.52 ± 56.95) and the NCh group (275.18 ± 33, 48) (p = 0.0001), lower ferritin in the CCC group (134.55, 1.56-42.36), when compared to the IND group (156,25, 1,72-42,20) and the NCh group (112.95, 2.88-42.66) (p = 0.0004). It was also observed that FeSe (95% CI 1.00-1.04, p = 0.0014), IST (95% CI 1.02-1.22) (p = 0.0012) and gender (95% CI 1.07-14.43 p = 0.0038) were independently associated with the degree of ventricular dysfunction in chagasic cardiomyopathy.

CCC patients showed greater change in iron metabolism regarding the indeterminate form and other forms of cariomyopathies.

 Keywords Iron Metabolism Disorders Chagas Disease Chagas Cardiomyopathy Inflammation Anemia Introduction

Functional iron deficiency (Fe) can be defined as the imbalance between the required amount of Fe for hemoglobin synthesis and its supply.1 It occurs in the absence of Fe stock, a characteristic of iron deficiency anemia (FA), and in the presence of blockade of Fe homeostasis, as in anemia of inflammation. In AI, cytokines and reticuloendothelial system cells induce alterations that interfere in different pathways of erythropoiesis leading to anemia.2

Pro- and anti-inflammatory cytokines, derived from macrophages or T cells, as well as acute phase proteins, are believed to be involved in AI Fe homeostasis disorders. The demonstration of the importance of IL-1 and TNF-α in Fe homeostasis occurred from experiments with rats, where the administration of these cytokines was associated with hypoferremia, and induction of ferritin synthesis by SRW. It is now known that IL-1 and IL-6 are able to modulate the translation of ferritin acting on the 5'-untranslated portion of the ferritin messenger RNA.3,4

IL-6 appears to play a key role in the stimulation of HAMP transcription, although IL-1α and IL-1β also play a role in the transcription of this gene. IL-6 has the ability to bind to the cell membrane through specific receptors, and to activate the signal transducer and transcriptional activator 3 (Stat3), the JAK/STAT signaling pathway, which acts on the gene promoter region by stimulating hepcidin transcription. Excessive production of hepcidin occurs in individuals with inflammatory and infectious diseases, particularly Chagas disease, and this excess explains the sequestration of Fe in macrophages, and the inhibition of intestinal absorption of Fe, two hallmarks of AI.5

The expression of ferroportin is decreased in SRE cells due to inflammation; it is not only due to the internalization and degradation of ferroportin by the action of hepcidin, but also by a negative regulation of its expression. Alterations in the differentiation and proliferation of erythroid precursors (BFU-E and CFU-E): a blockade is observed due to the inhibitory effect of several cytokines, in particular: interferon-α, β e γ, α tumoral necrosis factor (TNF-α), and interleukin 1 (IL-1). The related mechanism appears to be the induction of apoptosis; however, cytokines also exert a direct toxic effect on progenitor cells by inducing the formation of free radicals.6

Chronic chagasic cardiomyopathy (CCC) is the most severe manifestation of Chagas disease (Chd), in which intense and extensive inflammatory and fibrotic action is observed on the myocardium,1 causing structural and autonomic alterations that affect approximately 20% to 30% of the infected people.7,8,9 In addition, CCC presents, as a fundamental morphological substrate, a chronic, progressive and fibrosing and, consequently, clinical myocarditis, ranging from silent to more severe forms, such as refractory heart failure (HF), complex arrhythmias, ventricular aneurysms, and sudden death.10

The impairment of cardiac function, as well as the progression of neurohormonal and inflammatory compensation mechanisms, can either alter iron metabolism by simply reducing its intestinal absorption, or dynamically change its distribution in the reticuloendothelial and hematopoietic system.7,8,9,6,11,12

Anemia is known to be the last compensatory stage when there is iron bioavailability impairment for the erythropoietic processes from complex pathophysiological mechanisms. The objective of this study was to check if the iron kinetics markers correlate with the degree of ventricular dysfunction of Chagas cardiomyopathy compared to non-chagasic cardiomyopathy (NCh).

 Methods Study population

Forty patients with CCC, 40 chagasic patients with undetermined form (IND), and 40 patients with NCh were consecutively selected according to the inclusion and exclusion criteria. Patients with CCC and with the indeterminate form of Chagas disease showed confirmatory serology for T. cruzi. This study was approved by the Research Ethics Committee of UFMG-COEP with identification number ETIC 359/04.

 Study design and procedure

At the time of inclusion, all patients underwent clinical examination, laboratory examination, 12-lead ECG. Functionalcapacity was assessed by the New York Heart Association (NYHA) scales. The severity of cardiac involvement was determined by echocardiographic indices (ejection fraction [EF], and left ventricular end-diastolic volume, LV).

 Hematologic evaluation

Serum iron dosage (FeSe), transferrin saturation index (TSI), total iron-binding capacity (TIBC), and ferritin were sent to the Central Laboratory of Hospital das Clínicas. Their quantifications were done through the following methods:

- serum iron (two-point kinetics)

- transferrin saturation index, ferritin (immunoturbidimetry), were quantified by the calculation (serum iron - total iron-binding capacity).

- total iron-binding fixation capacity (enzymatic kinetics).

- transferrin dosage (immunoturbidimetry).

Sample size calculation

The work by Jankowska et al. (2012), in which functional classes III and IV HF patients were studied, was the basis for the sampling calculation, and showed alterations in iron metabolism and association with the degree of ventricular systolic dysfunction, and morbidity. Sample size was calculated by the BioStat 5.3 Software, for which the mean and standard deviation [±] of each iron kinetic variable with minimum test power of 0.80 were used, assuming a significance of 0.05% (> 5%) and beta error lower than 20% (test power); we decided to select 40 patients in each IND, CCC and NCh group.

 Statistical analysis

Statistical analysis was performed using SPSS Software version 22.0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois, United States). A descriptive analysis of continuous and categorical variables was performed. For the presence or absence of normal distribution of variables, the Shapiro-Wilk test was performed. For the multivariate analysis presented in Table 2, the Cox regression model was used, and the association of variables that were related to death, hazard ratio (HR) and 95% CI was evaluated, assuming a statistical significance of 0.05%.

Demographic, clinical, laboratory and echocardiographic characteristics of the IND, CCC and NCh groups
Characteristics IND (n = 40) CCC (n = 40) NCh (n = 40) p
Age* 49.68 ± 5.28 50.98 ± 5.88 49.20 ± 10.09 0.929
Height (cm) 1.69 ± 0.065 1.97 ± 0.158 1.94 ± 0.123 0.889
Weight (kg)* 79.100 ± 8.58 73.75 ± 10.15 71.88 ± 11.47 0.621
Male [n(%)] 21/40 (52.2%) 20/40 (50%) 5/40 (12.5%) 0.979
NYHA functional class - - - -
I 40/40 (100%) 12/40 (30%) 32/40 (80%) 0.410
II - 15/40 (37.5%) 6/40 (15%) 0.510
III - 8/40 (2.5%) 0.312
IV - 5/40 (12.5%) 1/40(2.5%) 0.112
FeSe (µg/dL)* 125.30 ± 22.79 93.15 ± 36.53 114.77 ± 18.90 0.004
Hb (g/dL)* 14.84 ± 1.56 13.62 ± 1.23 14.02 ± 1.25 0.010
TSI (%)* 30.95 ± 7.06 29.48 ± 6.59 39.70 ± 8.54 0.001
TIBC (µg/dL )* 196.52 ± 56.95 297.30 ± 36.46 275.18 ± 33.48 0.001
Ferritin (ng/mL)** 156.25 (1.7-42.20) 134.5 (1.56-42.36) 112.95 (2.8-42.66) 0.004
LVD (mm)* 46.38 ± 7.34 65.43 ± 7.70 46.38 ± 7.34 0.002
E/e' ratio* 6.6 ± 2.82 14.9 ± 4.58 12.15 ± 12.06 0.001
LVEF** 65.85 ± 5.9 35.92 ± 8.59 34.95 ± 8.12 0.001

NYHA: New York Heart Association functional class; FeSe: serum iron; Hb: hemoglobin; TSI: transferrin saturation index; TIBC: total iron binding capacity; LVD: diameter of the left ventricle in diastole; E/e: diastolic velocity; LVEF: ejection fraction of the left ventricle.

 Variables of iron kinetics markers independently associated with left ventricular systolic dysfunction below 35% (multivariate Cox Hazard proportional hazard model)
Univariate model Multivariate model
Variables OR 95% CI X2 p OR 95% CI X2 p
TSI% 0.89 0.816-0.979 5.86 0.015 1.12 1.02-1.22 6.3 0.012
FeSe 0.97 0.95-0.99 5.34 0.021 1.23 1.00-1.04 5.9 0.014
FERRITIN 1.27 1.044-1.56 5.65 0.017 - - - -
Creatinine 1.01 7.54 ± 13.7 1.36 0.243 - - - -
GFR, mL/min/1.73 m 1.00 0.95-1.05 1.41 0.786 - - - -
Hb 0.99 0.56-1.74 0.001 0.99 - - - -
Anemia 8.97 1.01-7.90 3.90 0.04 1.22 0.126-11.83 0.030 0.862

Univariate and multivariate logistic regression analysis of laboratory parameters. FeSe: serum iron; Hb: hemoglobin; TSI: transferrin saturation index; GFR: glomerular filtration rate.

 Selection criteria applied to the multivariate model

Presence of left ventricular systolic dysfunction (LVEF ≤ 35%). Left ventricular diameter (LVD) < 55mm. FeSe serum iron < 31µg/dL. When the IST transferrin saturation index is less than 20%. TIBC < 250 µg/dL. Ferritin < 200 mg/dL.

 Results

The demographic, clinical, laboratory and echocardiographic characteristics of the groups are presented in Table 1. There was a predominance of male patients, and most of the patients were NYHA I functional class, with mean left ventricular (LV) FE below 45%.

In the univariate analysis, it was found that the variables that were associated with left ventricular systolic dysfunction below 35% were TSI, (OR = 0.89, p = 0.05), iron (OR = 0.97, ferritin (OR = 1.27, p = 0.017), gender (OR = 0.26, p=0.05), HF etiology (OR = 2.40, p = 0.011), and anemia (OR = 8.97, p = 0.04). In the multivariate analysis, there was an independent association between low left ventricular dysfunction of 35% and TSI (OR = 1.12, p = 0.012), FeSe (OR = 1.02, p = 0.014), gender (OR = 3.94, p = 0.038), and the etiology of HF (OR = 2.6, p = 0.036); 35 individuals with left ventricular dysfunction (87.5%) were identified, who presented the outcome in the sample.

 Discussion

Iron kinetic markers were found to correlate with the degree of ventricular dysfunction of chagasic cardiomyopathy in relation to NCh; the following observations were obtained as main results: (a) CCC patients, when compared with IND and NCh patients, had lower serum levels of iron, ferritin, TSI and TIBC; (b) patients with CCC have lower serum levels of iron, TSI, TIBC, and ferritin than patients with Chagasic and non chagasic cardiomyopathy; (c) lower serum levels of iron, TSI, TIBC, and ferritin are associated with the level of systolic ventricular dysfunction; (d) low serum levels of iron, TSI, TIBC, and ferritin are associated with the degree of cardiac morbidity.

As demonstrated by the results presented, we observed that patients with CCC, when compared with chagasic patients in the indeterminate form (IND) and those with NCh, present lower serum levels of iron, TIBC, TSI and ferritin. Currently, there are no studies specifically related to CCC and iron metabolism; thus, we will base our pathophysiological hypotheses on studies performed with other causes of cardiomyopathy. Despite the peculiarities of CCC, there seems to be similarity in the genesis of changes in iron metabolism observed in other pathologies and CCC. As possible pathophysiological mechanisms for iron metabolism alterations in HF, some theories have been described, such as chronic inflammation, intestinal loop edema, and hypoperfusion of the gastrointestinal tract (GIT).5,6,7 A prospective case control study with 499 patients with chagasic cardiomyopathy reported the persistence of the parasitic element (DNA) through PCR analysis.7 There was an association between parasite load and disease severity measured from clinical parameters.7

Regarding the analysis of the iron kinetics markers and the echocardiographic variables, we found that the higher the systolic ventricular dysfunction, the lower the serum FeSe, TSI, TIBC, and ferritin levels. This finding is interesting because it reinforces our hypothesis that low levels of iron kinetics markers correlate with the degree of ventricular dysfunction.

In the multivariate analysis, we found low levels of FeSe (p = 0.014) and TSI (p = 0.012), as well as statistically significant results for gender (p = 0.038) as independent markers for left ventricular systolic dysfunction. The fall of ten units of iron is associated with a 23% higher chance of occurrence of systolic ventricular dysfunction. The fall of ten units of TSI is associated with a 12% higher chance of occurrence of systolic ventricular dysfunction.

 Conclusion

In the population studied, analyzes of iron metabolism in patients with CCC showed that there is an association with the degree of myocardial impairment, and the lower the iron serum levels, the total iron binding capacity, the transferrin saturation index and ferritin, the greater the degree of ventricular dysfunction. It is concluded that in chagasic cardiopathy there is a change in the iron metabolism, and it is more pronounced than in non-chagasic cardiopathies, thus evidencing its infectious nature.

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Carla Paixão Miranda, from Universidade Federal de Minas Gerais.

 References 1 Thomas C, Kirschbaum, A, Boehm, D, Thomas L. The diagnostic plot :a concept for identifying different states of iron deficiency and monitoring the response to epoetin therapy. Med Oncol. 2006;23(1):23-36. Thomas C Kirschbaum A Boehm D Thomas L The diagnostic plot :a concept for identifying different states of iron deficiency and monitoring the response to epoetin therapy Med Oncol 2006 23 1 23 36 2 Kluststein MW, Tzivoni D. Anaemia and heart failure: aetiology and treatment. Nephrol Dial Transplant.2005;20(Suppl):7-10. Kluststein MW Tzivoni D Anaemia and heart failure: aetiology and treatment Nephrol Dial Transplant 2005 20 Suppl 7 10 3 Ludwig H, Osteerborg A. Pathogenesis and treatment of anemia. In: Berenson J (ed.). Biology and management of multiple myeloma. New York: Human Press; 2004. P.303-18. Ludwig H Osteerborg A Pathogenesis and treatment of anemia Berenson J Biology and management of multiple myeloma New York Human Press 2004 303 318 4 Koike K, Matsuda K. Recent advances in the pathogenesis and management of juvenile myelomonocytic leukaemia. Br J Haematol. 2008;141(5):567-75. Koike K Matsuda K Recent advances in the pathogenesis and management of juvenile myelomonocytic leukaemia Br J Haematol 2008 141 5 567 575 5 Andrews N C. Forging a field: the golden age of iron biology." Blood. 2008;112(2):219-30. Andrews N C Forging a field: the golden age of iron biology Blood 2008 112 2 219 230 6 Deicher R., Hörl WH. New insights into the regulation of iron homeostasis." Eur J Clin Invest.. 2006;36(5):301-9. Deicher R Hörl WH New insights into the regulation of iron homeostasis Eur J Clin Invest 2006 36 5 301 309 7 Nunes MC, Dones W, Morillo CA, Encina JJ, Ribeiro AL; Council on Chagas Disease of the Interamerican Society of Cardiology. Chagas disease: an overview of clinical and epidemiological aspects. J Am Coll Cardiol. 2013;62(9):767-76. Nunes MC Dones W Morillo CA Encina JJ Ribeiro AL Council on Chagas Disease of the Interamerican Society of Cardiology Chagas disease: an overview of clinical and epidemiological aspects J Am Coll Cardiol 2013 62 9 767 776 8 Rocha MO, Ribeiro AL, Teixeira MM. Clinical management of chronic Chagas cardiomyopathy. Front Biosci. 2003 Jan 1;8:e44-54. Rocha MO Ribeiro AL Teixeira MM Clinical management of chronic Chagas cardiomyopathy Front Biosci 2003 01 01 8 e44 e54 9 Horta AL, Leite AL, Costa P G, Figueiredo VP, Talvani A. Potential role of carvedilol in the cardiac immune response induced by experimental infection with Trypanosoma cruzi. Biomed Res Int. 2017;2017:ID 9205062. Horta AL Leite AL Costa P G Figueiredo VP Talvani A Potential role of carvedilol in the cardiac immune response induced by experimental infection with Trypanosoma cruzi Biomed Res Int 2017 2017 ID 9205062 10 Botoni FA, Ribeiro AL, Marinho CC, Lima MM, Nunes M C, Rocha MO. Treatment of Chagas Cardiomyopathy. Biomed Res Int. 2013;2013:ID 849504. Botoni FA Ribeiro AL Marinho CC Lima MM Nunes M C Rocha MO Treatment of Chagas Cardiomyopathy Biomed Res Int 2013 2013 ID 849504 11 Anand IS. Anemia and chronic heart failure implications and treatment options. J Am Coll Cardiol. 2008;52(7):501-11. Anand IS Anemia and chronic heart failure implications and treatment options J Am Coll Cardiol 2008 52 7 501 511 12 Higuchi ML.. Endomyocardial biopsy in Chagas´ heart disease: pathogenetic contributions. Sao Paulo Med J. 1995;113(2):821-5. Higuchi ML Endomyocardial biopsy in Chagas´ heart disease: pathogenetic contributions Sao Paulo Med J 1995 113 2 821 825 Comunicação Breve Análise do Metabolismo do Ferro na Cardiomiopatia Chagásica Crônica 0000-0002-8367-7089 Miranda Carla Paixão 1 Botoni Fernando Antônio 1 Nunes Maria do Carmo Pereira 2 Rocha Manoel Otávio da Costa 1 Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG - Brasil Hospital das Clínicas - Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG - Brasil Correspondência: Carla Paixão Miranda, Avenida Alfredo Balena, 190, 4° Andar Sala 4070. CEP 30130-100, Santa Efigênia, Belo Horizonte, MG - Brasil. E-mail: carlanutribio@gmail.com

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa, análise e interpretação dos dados, análise estatística, redação do manuscrito e revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Miranda CP, Botoni FA, Nunes MCP, Rocha MOC; obtenção de dados: Miranda CP, Botoni FA, Rocha MOC; obtenção de financiamento: Miranda CP.

Potencial conflito de interesses

Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.

 Resumo

A alteração do metabolismo do ferro na insuficiência cardíaca (IC) tem sido descrita como um importante marcador prognóstico.

Verificar se os marcadores da cinética do ferro guardam relação com a morbidade e a etiologia da cardiomiopatia chagásica.

Pacientes com cardiomiopatia chagásica crônica (CCC, n = 40), com a forma indeterminada (IND, n = 40), além de cardiomiopatia não chagásica (NCh, n = 40).

A idade média foi de 50,98 ± 5,88 no CCC, 50% eram do sexo masculino, 49,68 ± 5,28 no IND, 52,2% eram do sexo masculino e 49,20 ±10,09 no NCh, 12,5% eram do sexo masculino. Observaram-se níveis de ferro (FeSe) menores no grupos CCC (93,15 ± 36,53), quando comparados ao IND (125,30 ± 22,79) e NCh (114,77 ± 18,90) (p = 0,0004), índice de saturação de transferrina (IST) menor no CCC (29,48 ± 6,59), quando comparado ao IND (30,95 ± 7,06) e no grupo NCh (39,70 ± 7,54) (p= 0,0001), capacidade total de ligação do ferro CTLF menor no grupo CCC (297,30 ± 36,46), quando comparado ao grupo IND (196,52 ± 56,95) e ao grupo NCh (275,18 ± 33,48) (p = 0,0001), ferritina menor no grupo CCC (134,55, 1,56-42,36), quando comparada ao grupo IND (156,25, 1,72 - 42,20) e ao grupo NCh (112,95, 2,88-42,66) (p = 0.0004). Verificou-se também que o FeSe (IC% 95% 1,00-1,04; p = 0,0014), o IST (IC 95% 1,02-1,22) (p = 0,0012) e o sexo (IC 95% 1,07-14,43 p = 0,0038) associaram-se independentemente ao grau de disfunção ventricular na cardiomiopatia chagásica.

Os pacientes com CCC demonstraram maior alteração no metabolismo do ferro em relação a forma indeterminada e outras formas de miocardiopatias.

 Palavras-chave Distúrbio do Metabolismo do Ferro Insuficiência Cardíaca Doença de Chagas Cardiomiopatia Chagásica Inflamação, Anemia Introdução

A deficiência funcional do ferro (Fe) pode ser definida como o desbalanço entre a quantidade necessária de Fe para a síntese de hemoglobina e o seu suprimento.1 Ela ocorre na ausência de estoque de Fe, característica da anemia ferropênica (AF), e na presença de bloqueio da homeostasia do Fe, como na anemia da inflamação. Na AI, citocinas e células do sistema retículo-endotelial induzem alterações que interferem em diferentes vias da eritropoese levando à anemia.2

Acredita-se que citocinas pró- e anti-inflamatórias, derivadas de macrófagos ou de células T, além de proteínas de fase aguda, estão envolvidas nos distúrbios da homeostase do Fe da AI. A demonstração da importância da IL-1 e do TNF-α na homeostase do Fe ocorreu a partir de experimentos com ratos, onde a administração destas citocinas era associada a hipoferremia e indução da síntese de ferritina pelo SRW. Hoje se sabe que a IL-1 e a IL-6 são capazes de modular a tradução de ferritina atuando na porção 5 não traduzida do RNA mensageiro da ferritina.3,4

A IL-6 parece ter papel fundamental no estímulo da transcrição do HAMP, embora a IL-1α e IL-1β também tenham ação na transcrição deste gene. A IL-6 tem a capacidade de se ligar à membrana celular através de receptores específicos e ativar o transdutor de sinal e ativador da transcrição 3 (Stat3), da via de sinalização JAK/STAT, que atua na região promotora do gene estimulando a transcrição de hepcidina. Produção excessiva de hepcidina ocorre em indivíduos com doenças inflamatórias e infecciosas, em particular a doença de chagas, e é esse excesso que explica o sequestro de Fe nos macrófagos e a inibição da absorção intestinal de Fe, duas marcas características da AI.5

A expressão de ferroportina está diminuída nas células do SRE devido a inflamação; não se deve somente à internalização e degradação da ferroportina pela ação da hepcidina, mas também por uma regulação negativa da sua expressão. Alterações na diferenciação e proliferação dos precursores eritroides (BFU-E e CFU-E): observa-se um bloqueio devido ao efeito inibitório de diversas citocinas, em especial: interferon-α, β e γ, fator de necrose tumoral-α TNF-α e interleucina 1 (IL-1). O mecanismo relacionado parece ser a indução de apoptose; entretanto, as citocinas também exercem um efeito tóxico direto nas células progenitoras por induzirem a formação de radicais livres.6

A cardiomiopatia chagásica crônica (CCC) é a manifestação mais grave da doença de chagas (dCh), na qual se observa intensa e extensa ação inflamatória e fibrótica sobre o miocárdio,1 provocando alterações estruturais e autonômicas que afetam cerca de 20% a 30% dos infectados.7,8,9 Além disso, a CCC apresenta, como substrato morfológico fundamental, uma miocardite crônica progressiva e fibrosante e, consequentemente, clínica, variando desde formas silenciosas até formas mais graves, como a insuficiência cardíaca (IC) refratária, arritmias complexas, aneurismas ventriculares e morte súbita.10

O comprometimento da função cardíaca, bem como a progressão dos mecanismos de compensação neuro-hormonal e inflamatórios, podem tanto alterar o metabolismo do ferro por simplesmente reduzir sua absorção intestinal, como modificar dinamicamente sua distribuição no sistema reticuloendotelial e hematopoiético.7,8,9,6,11,12

Sabidamente, a anemia é o último estágio compensatório quando ocorre comprometimento da biodisponibilidade do ferro para os processos eritropoiéticos em decorrência dos complexos mecanismos fisiopatológicos. Objetivou-se nesse estudo verificar se os marcadores da cinética do ferro guardam relação com o grau de disfunção ventricular da cardiomiopatia chagásica em relação à cardiomiopatia não chagásica (NCh).

 Métodos População do estudo

Foram selecionados consecutivamente, de acordo com os critérios de inclusão e exclusão, 40 pacientes com CCC, 40 pacientes chagásicos com a forma indeterminada (IND) e 40 pacientes com NCh. Os pacientes com CCC e com a forma indeterminada da doença de Chagas apresentaram sorologia confirmatória para T. cruzi. Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFMG-COEP com número de identificação ETIC 359/04.

 Desenho do estudo e procedimento

No momento da inclusão, todos os pacientes foram submetidos a exame clínico, exame laboratorial, ECG de 12 derivações, A capacidade funcional foi avaliada pelas escalas da New York Heart Association (NYHA). A gravidade do envolvimento cardíaco foi determinada pelos índices ecocardiográficos (fração de ejeção [FE], e volume diastólico final do ventrículo esquerdo, VE).

 Avaliação hematológica

Os soros para dosagens do ferro sérico (FeSe), índice de saturação de transferrina (IST), capacidade total de fixação do ferro (CTLF) e ferritina foram encaminhados ao Laboratório Central do Hospital das Clínicas. As quantificações dos mesmos foram feitas pelos seguintes métodos:

- ferro sérico (cinético de dois pontos)

- índice de saturação da transferrina, ferritina (imunoturbidimetria), foram quantificados pelo cálculo (ferro sérico - capacidade total de ligação do ferro).

- capacidade total de fixação de ferro (cinético enzimático).

- dosagem de transferrina (imunoturbidimetria).

Cálculo do tamanho amostral

Tomou-se como base para o cálculo amostral o trabalho de Jankowska et al., (2012), no qual se estudaram pacientes com IC, classe funcional III e IV, verificando-se alteração no metabolismo do ferro e associação com o grau de disfunção ventricular sistólica e a morbidade. Calculou-se o tamanho amostral pelo Software BioStat 5.3, para o qual foi usada a média e o desvio [±] padrão de cada variável da cinética do ferro com poder de teste mínimo de 0,80, presumindo-se significância de 0,05% (>5%) e erro beta menor 20% (poder do teste); decidiu-se pela seleção de 40 pacientes em cada grupo IND, CCC e NCh.

 Análise estatística

A análise estatística foi realizada utilizando-se o Software SPSS versão 22.0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois, Estados Unidos). Foi realizada análise descritiva de variáveis contínuas e categóricas. Para presença ou ausência de distribuição normal das variáveis realizou-se o teste de Shapiro-Wilk. Para análise multivariada apresentada na Tabela 2, utilizou-se o modelo de regressão de Cox, sendo avaliada a associação de variáveis que se relacionaram em óbito, hazard ratio (HR) e IC 95%, presumindo-se significância estatística de 0,05%.

Características demográficas, clínicas, laboratoriais e ecocardiográficas dos grupos IND, CCC e NCh
Caracteristicas IND (n = 40) CCC (n = 40) NCh (n = 40) p
Idade* 49,68 ± 5,28 50,98 ± 5,88 49,20 ± 10,09 0,929
Altura (cm) 1,69 ± 0,065 1,97 ± 0,158 1,94 ± 0,123 0,889
Peso (kg)* 79,100 ± 8,58 73,75 ± 10,15 71,88 ± 11,47 0,621
Masculino [n(%)] 21/40 (52,2%) 20/40 (50%) 5/40 (12,5%) 0,979
NYHA Classe funcional - - - -
I 40/40 (100%) 12/40 (30%) 32/40 (80%) 0,410
II - 15/40 (37,5%) 6/40 (15%) 0,510
III - 8/40 (2,5%) 0,312
IV - 5/40 (12,5%) 1/40(2,5%) 0,112
FeSe (µg/dL)* 125,30 ± 22,79 93,15 ± 36,53 114,77 ± 18,90 0,004
Hb (g/dL)* 14,84 ± 1,56 13,62 ± 1,23 14,02 ± 1,25 0,010
IST (%)* 30,95 ± 7,06 29,48 ± 6,59 39,70 ± 8,54 0,001
CTLF (µg/dL )* 196,52 ± 56,95 297,30 ± 36,46 275,18 ± 33,48 0,001
Ferritina (ng/mL)** 156,25 (1,7-42,20) 134,5 (1,56-42,36) 112,95 (2,8-42,66) 0,004
VED (mm)* 46,38 ± 7,34 65,43 ± 7,70 46,38 ± 7,34 0,002
E/e' ratio* 6,6 ± 2,82 14,9 ± 4,58 12,15 ± 12,06 0,001
FEVE** 65,85 ± 5,9 35,92 ± 8,59 34,95 ± 8,12 0,001

FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo; NYHA: Classe funcional New York Heart Association; FeSe: ferro sérico; Hb: hemoglobina; IST: índice de saturação de transferrina; CTLF: capacidade total de ligação do ferro; VED: diâmetro do ventrículo esquerdo em diástole; E/e: Velocidade diastólica.

 Variáveis dos marcadores da cinética do ferro associados independentemente com disfunção ventricular sistólica esquerda abaixo de 35% (modelo de risco proporcional Cox Hazard multivariado)
Modelo Univariado Modelo Multivariado
Variáveis OR IC 95% X2 p OR IC 95% X2 p
IST% 0,89 0,816-0,979 5,86 0,015 1,12 1,02-1,22 6,3 0,012
FeSe 0,97 0,95-0,99 5,34 0,021 1,23 1,00-1,04 5,9 0,014
Ferritina 1,27 1,044-1,56 5,65 0,017 - - - -
Creatinina 1,01 7,54 ± 13,7 1,36 0,243 - - - -
TFG, mL/min/1.73m 1,00 0,95-1,05 1,41 0,786 - - - -
Hb 0,99 0,56-1,74 0,001 0,99 - - - -
Anemia 8,97 1,01-7,90 3,90 0,04 1,22 0,126-11,83 0,030 0,862

Análise de regressão logística univariada e multivariada dos parâmetros laboratoriais. FeSe: ferro sérico; Hb: hemoglobina; IST: índice de saturação de transferrina; TFG: taxa de filtração glomerular.

 Critério de seleção aplicado ao modelo multivariado

Presença de disfunção ventricular sistólica esquerda (FEVE ≤ 35%). Diâmetro ventricular esquerdo (VED) < 55 mm. Ferro sérico FeSe < 31 µg/dL. Quando o IST for menor que 20%. CTLF < 250 µg/dL. Ferritina < 200 mg/dL.

 Resultados

Nas características demográficas, clínicas, laboratoriais e ecocardiográficas apresentados na Tabela 1 observa-se: predomínio do sexo masculino, e a maioria dos pacientes apresentou-se em classe funcional NYHA I, com FE média do ventrículo esquerdo (VE) abaixo de 45%.

Na análise univariada, encontrou-se que as variáveis que se associaram com a disfunção ventricular sistólica esquerda abaixo de 35% foram IST, (OR = 0,89, p = 0,05), ferro, (OR = 0,97, p = 0,02), ferritina (OR = 1,27, p = 0,017), sexo (OR = 0,26, p = 0,05), etiologia da IC (OR = 2,40, p = 0,011) e anemia (OR = 8,97, p = 0,04). Na análise multivariada, verificou-se associação independente entre a disfunção ventricular esquerda baixa de 35% e o IST (OR = 1,12, p = 0,012), FeSe (OR = 1,02, p = 0,014), sexo (OR = 3,94, p = 0,038) e a etiologia da IC (OR = 2,6, p = 0,036); foram identificados 35 indivíduos com disfunção ventricular esquerda (87,5%), que apresentaram o desfecho na amostra.

 Discussão

Verificou-se que os marcadores da cinética do ferro guardam relação com o grau de disfunção ventricular da cardiomiopatia chagásica em relação a NCh; alcançou-se como principais resultados as seguintes observações: (a) pacientes CCC, quando comparados com pacientes IND e NCh, apresentam menores níveis séricos de ferro, ferritina, IST e CTLF; (b) pacientes com CCC apresentam menores níveis séricos de ferro, IST, CTLF e ferritina em relação aos pacientes com cardiomiopatia chagásica e não Chagásica; (c) menores níveis séricos de ferro, IST, CTLF e ferritina associam-se com o grau de disfunção ventricular sistólica; (d) baixos níveis séricos de ferro, IST, CTLF e ferritina associam-se com o grau de morbidade cardíaca.

Como demonstrado pelos resultados apresentados, observamos que pacientes com CCC, quando comparados com pacientes chagásicos na forma indeterminada (IND) e com aqueles com NCh, apresentam menores níveis séricos de ferro, CTLF, IST e ferritina. Nos estudos especificamente relacionados a CCC e o metabolismo do ferro são até então inexistentes; assim, basearemos nossas hipóteses fisiopatológicas em estudos realizados com outras causas de cardiomiopatia. Apesar das peculiaridades da CCC, parece-nos haver similaridade na gênese das alterações do metabolismo do ferro observada em outras patologias e a CCC. Como possíveis mecanismos fisiopatológicos às alterações do metabolismo do ferro na IC, algumas teorias vêm sendo descritas, como inflamação crônica, edema de alças intestinais, hipoperfusão do trato grastrointestinal (TGI).5,6,7 Estudo caso controle prospectivo acompanhando 499 pacientes com cardiomiopatia chagásica relatou a persistência do elemento parasitário (DNA) por meio de análise por PCR.7 Houve associação entre a carga parasitária e a gravidade da doença medidas a partir dos parâmetros clínicos.7

Em relação às análises feitas dos marcadores da cinética do ferro e às variáveis ecocardiográficas verificamos que, quanto maior o grau de disfunção ventricular sistólica, menores os níveis séricos de FeSe, IST, CTLF e ferritina. Este achado é interessante, pois reforça nossa hipótese de que os baixos níveis dos marcadores da cinética do ferro guardam relação com o grau de disfunção ventricular.

Na análise multivariada, encontraram-se baixos níveis de FeSe (p = 0,14) e de IST (p = 0,12), além de resultados estatisticamente significativos para sexo (p = 0,038) como marcadores independentes para disfunção ventricular sistólica esquerda. A queda de dez unidades de ferro associa-se com 23% maior chance de ocorrência de disfunção ventricular sistólica. Queda de 10 unidades no IST associa-se com 12% mais chance de ocorrência de disfunção ventricular sistólica.

 Conclusão

Na população estudada, as análises do metabolismo do ferro nos pacientes com CCC evidenciaram que há associação com o grau de comprometimento miocárdico, sendo que quanto menores os níveis séricos de ferro, capacidade total de ligação do ferro, IST e ferritina, maior o grau de disfunção ventricular. Conclui-se que na cardiopatia chagásica há alteração no metabolismo do ferro e esta encontra-se mais pronunciada do que nas cardiopatias não chagásicas evidenciando, portanto, a sua natureza infecciosa.

Fontes de financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação acadêmica

Este artigo é parte de dissertação de Mestrado de Carla Paixão Miranda pela Universidade Federal de Minas Gerais.