Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC QqcqtLdkSh5ctBRvW8QcbXG S0066-782X2024001100204 10.36660/abc.20240682 00204 Minieditorial Randomização Mendeliana na Fibrilação Atrial 0000-0003-2451-5570 Da Luz Protasio Lemos 1 Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo São Paulo SP Brasil Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP – Brasil • Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - Avenida Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44, 5 andar - Bloco II sala 08. CEP 05403-000, São Paulo, SP - Brasil E-mail: protasio.luz@incor.usp.br, protasiodaluz@hotmail.com 16 12 2024 2024 121 11 e20240682 14 10 2024 16 10 2024 16 10 2024 This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License Palavras-chave Mendeliana Fibrilação Atrial Microbiota

A microbiota intestinal (MI) é um importante mediador para diversas doenças, como diabetes, aterosclerose, hipertensão arterial, obesidade, câncer e doenças neuropsiquiátricas, incluindo Alzheimer, autismo e depressão.1 A MI é formada por uma variedade de bactérias, fungos, vírus e arqueas e sua principal função é facilitar a absorção e o metabolismo de alimentos (proteínas, gorduras e carboidratos). Um exemplo das múltiplas ações da MI é a relação bidirecional entre o intestino e o cérebro, o chamado "eixo intestino/cérebro". Além disso, os metabólitos produzidos pela MI são capazes de induzir efeitos localmente ou à distância, o que sugere que o intestino é um órgão endócrino.

A MI é composta por trilhões de células – cerca de 10 vezes mais do que todas as células do organismo humano. Os filos Firmicutes (principalmente espécies de Clostridia) e Bacteroidetes representam cerca de 90% da MI, que também é composta por Actinobacteria, Proteobacteria e Verrucomicrobia.2

Mais recentemente, a MI surgiu como um novo fator de risco independente para doenças cardiovasculares.3–5 Entre as doenças cardíacas, a fibrilação atrial (FA) também foi associada à disbiose.6 As principais causas da FA são hipertensão, doença arterial coronária e insuficiência cardíaca.

Com base em observações experimentais e clínicas, os mecanismos subjacentes que ligam a FA à MI podem ser resumidos brevemente da seguinte forma: A MI produz diversos compostos químicos, incluindo lipopolissacarídeos (LPS), trimetil-amino monóxido (TMAO), ácidos graxos de cadeia curta (SCFAs), ácidos biliares (ABs) e fenilacetilglutamina (PAGLn).3,7

Esses produtos agem por meio dos receptores TLR4, GPR43, B2ARS e M2R tanto em fibroblastos quanto em miócitos, que estimulam os inflamossomos NLRP3 por meio da ativação da NFK-β. A NLRP3 causa a formação de citocinas inflamatórias, ou seja, IL-1β, IL-6 e TNF-α. A ativação dessas vias leva, em última análise, à remodelação estrutural em fibroblastos, remodelação de conexina, remodelação autônoma, remodelação elétrica e remodelação de manuseio de Ca++ em miócitos. O sistema nervoso autônomo exerce um papel fundamental na patogênese e perpetuação da FA.8,9 Essas alterações miocitárias levam, em última análise, à reentrada e à atividade desencadeada (manuseio de Ca++), o que causa FA.10–13

A disbiose da flora intestinal também prejudica a função de barreira da parede intestinal, agindo sobre proteínas de junção, como conexinas, facilitando os efeitos tóxicos bacterianos no plasma e aumentando a inflamação sistêmica.12 ROS são outra ponte entre a MI e a FA, atribuída principalmente à ativação da NLRP-3. Além disso, uma expansão de leucócitos foi observada no miocárdio atrial durante a FA, contribuindo para a liberação de citocinas pró-inflamatórias.7 Monócitos e macrófagos são os leucócitos predominantes no tecido cardíaco. Macrófagos podem liberar metaloproteinase de matriz 7, capazes de clivar a matriz extracelular, contribuindo para a remodelação estrutural. Finalmente, a contribuição de micro RNAs (especificamente, miR-177 e miR-204) foi sugerida, com miRNAs influenciando a motilidade cardiovascular e contribuindo para a remodelação dos miócitos.3

Em resumo, a relação entre FA e MI é baseada em diversos fatores celulares e metabólicos diferentes. Embora seu papel definitivo ainda não tenha sido completamente esclarecido, a soma das evidências é convincente.

No entanto, nenhuma relação causal direta foi estabelecida entre MI e doença cardiovascular, já que fatores de confusão, como obesidade e estilo de vida, além de pequenas amostras, dificultam tal interpretação.

No estudo de Zhou et al.,12 a randomização mendeliana (RM) foi usada para avaliar a possível relação causal entre FA e MI.

Duas amostras da população de ascendência europeia foram analisadas: o consórcio MiBioGen e o Estudos de Associação Genômica Ampla (GWAS) da Twins UK. Assim, um grande número de casos foi incluído: 122, 110 locais de variação distintos originários de 211 táxons em vários níveis (filo, classe, ordem, família, gênero); 45.766 casos de FA e 191.924 controles. Vale mencionar que duas populações diferentes evitam viés de seleção.

As principais suposições sobre RM foram seguidas. Assim, a independência da variável instrumental (VI) foi assegurada pelo uso de Polimorfismo de Nucleotídeo Único (SNP) derivados de grandes GWAS. A pleiotropia horizontal, o fenômeno pelo qual uma VI pode influenciar diferentes resultados independentemente do fator de risco específico estudado, foi considerada e reconhecida quando necessário, mas não interferiu nos resultados principais. Assim, podemos inferir que SNPs específicos de fato se correlacionaram com FA. Uma gama quase completa do reino animal foi analisada, incluindo: filo, classe, ordem, família e gênero.

As principais descobertas incluíram associações positivas e negativas entre AF e determinados componentes da MI. Especificamente, Actinobacteria, Firmicutes, Alloprevotella, Bifidobacterium, Blautia, Eggerthella, Howardella, Ruminococcaceae UCG004 e Ruminococcus1 foram negativamente correlacionados com a FA, enquanto Pasteurellales, Pasteurellaceae, Oxalobacter, Ruminiclostridium5 e Turicibacter foram positivamente associados com a FA.

A plausibilidade biológica precisa ser examinada. Esta é obviamente uma questão intrincada. As descobertas de que determinados componentes da MI podem ser protetores e outros "promotores" são compatíveis com observações clínicas. O fato de alguns pacientes desenvolverem FA e outros não sugere que há diferenças entre eles. Como a FA tem sido consistentemente relacionada à disbiose da MI, a identificação de componentes específicos da MI como protetores ou indutores parece plausível e, de fato, explicaria a razão pela qual alguns pacientes são mais propensos à FA do que outros.

A significância das principais descobertas é considerável. Em vez de estudos observacionais nos quais a confusão é virtualmente impossível de explicar, um estudo de RM oferece uma relação causal direta. Assim, o estudo oferece uma base sólida para decisões médicas e até mesmo possíveis terapêuticas. Um aspecto peculiar é que a MI é composta de muitas espécies. Até que ponto cada uma influencia a prevalência ou persistência da FA permanece um fato desconhecido.

Uma implicação mais prática a possibilidade de interferir com a MI para prevenir a FA ou evitar sua recorrência. Probióticos podem ser uma alternativa, assim como a dieta. Porém, até o momento, não existem evidências conclusivas de que tais intervenções sejam eficazes. Portanto, há desafios consideráveis a serem enfrentados antes que essas novas descobertas possam ser traduzidas em ferramentas objetivas para orientar decisões médicas.

Minieditorial referente ao artigo: A Relação Causal entre Microbiota Intestinal e Fibrilação Atrial: Um Estudo de Randomização Mendeliana de Duas Amostras

Referências Luz PL Haas EA Favarato D Intestinal Microbiota and Cardiovascular Diseases Int J Cardiovasc Sci 2020 33 5 462 471 10.36660/ijcs.20200043 1 Luz PL, Haas EA, Favarato D. Intestinal Microbiota and Cardiovascular Diseases. Int J Cardiovasc Sci. 2020;33(5):462-71. doi: 10.36660/ijcs.20200043. Tang WHW Bäckhed F Landmesser U Hazen SL Intestinal Microbiota in Cardiovascular Health and Disease: JACC State-of-the-Art Review J Am Coll Cardiol 2019 73 16 2089 2105 10.1016/j.jacc.2019.03.024 2 Tang WHW, Bäckhed F, Landmesser U, Hazen SL. Intestinal Microbiota in Cardiovascular Health and Disease: JACC State-of-the-Art Review. J Am Coll Cardiol. 2019;73(16):2089-105. doi: 10.1016/j.jacc.2019.03.024. Li N Wang L Li L Yang MZ Wang QX Bai XW The Correlation between Gut Microbiome and Atrial Fibrillation: Pathophysiology and Therapeutic Perspectives Mil Med Res 2023 10 1 51 51 10.1186/s40779-023-00489-1 3 Li N, Wang L, Li L, Yang MZ, Wang QX, Bai XW, et al. 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Zhang Y Zhang S Li B Luo Y Gong Y Jin X Gut Microbiota Dysbiosis Promotes Age-Related Atrial Fibrillation by Lipopolysaccharide and Glucose-Induced Activation of NLRP3-Inflammasome Cardiovasc Res 2022 118 3 785 797 10.1093/cvr/cvab114 6 Zhang Y, Zhang S, Li B, Luo Y, Gong Y, Jin X, et al. Gut Microbiota Dysbiosis Promotes Age-Related Atrial Fibrillation by Lipopolysaccharide and Glucose-Induced Activation of NLRP3-Inflammasome. Cardiovasc Res. 2022;118(3):785-97. doi: 10.1093/cvr/cvab114. Fang C Zuo K Jiao K Zhu X Fu Y Zhong J PAGln, an Atrial Fibrillation-Linked Gut Microbial Metabolite, Acts as a Promoter of Atrial Myocyte Injury Biomolecules 2022 12 8 1120 1120 10.3390/biom12081120 7 Fang C, Zuo K, Jiao K, Zhu X, Fu Y, Zhong J, et al. PAGln, an Atrial Fibrillation-Linked Gut Microbial Metabolite, Acts as a Promoter of Atrial Myocyte Injury. Biomolecules. 2022;12(8):1120. doi: 10.3390/biom12081120. Hou Y Scherlag BJ Lin J Zhang Y Lu Z Truong K Ganglionated Plexi Modulate Extrinsic Cardiac Autonomic Nerve Input: Effects on Sinus Rate, Atrioventricular Conduction, Refractoriness, and Inducibility of Atrial Fibrillation J Am Coll Cardiol 2007 50 1 61 68 10.1016/j.jacc.2007.02.066 8 Hou Y, Scherlag BJ, Lin J, Zhang Y, Lu Z, Truong K, et al. Ganglionated Plexi Modulate Extrinsic Cardiac Autonomic Nerve Input: Effects on Sinus Rate, Atrioventricular Conduction, Refractoriness, and Inducibility of Atrial Fibrillation. J Am Coll Cardiol. 2007;50(1):61-8. doi: 10.1016/j.jacc.2007.02.066. Nishida K Maguy A Sakabe M Comtois P Inoue H Nattel S The Role of Pulmonary Veins vs. Autonomic Ganglia in Different Experimental Substrates of Canine Atrial Fibrillation Cardiovasc Res 2011 89 4 825 833 10.1093/cvr/cvq332 9 Nishida K, Maguy A, Sakabe M, Comtois P, Inoue H, Nattel S. The Role of Pulmonary Veins vs. Autonomic Ganglia in Different Experimental Substrates of Canine Atrial Fibrillation. Cardiovasc Res. 2011;89(4):825-33. doi: 10.1093/cvr/cvq332. Ngo L Woodman R Denman R Walters TE Yang IA Ranasinghe I Longitudinal Risk of Death, Hospitalizations for Atrial Fibrillation, and Cardiovascular Events Following Catheter Ablation of Atrial Fibrillation: A Cohort Study Eur Heart J Qual Care Clin Outcomes 2023 9 2 150 160 10.1093/ehjqcco/qcac024 10 Ngo L, Woodman R, Denman R, Walters TE, Yang IA, Ranasinghe I. Longitudinal Risk of Death, Hospitalizations for Atrial Fibrillation, and Cardiovascular Events Following Catheter Ablation of Atrial Fibrillation: A Cohort Study. Eur Heart J Qual Care Clin Outcomes. 2023;9(2):150-60. doi: 10.1093/ehjqcco/qcac024. Wang M Xiong H Lu L Zhu T Jiang H Serum Lipopolysaccharide Is Associated with the Recurrence of Atrial Fibrillation after Radiofrequency Ablation by Increasing Systemic Inflammation and Atrial Fibrosis Oxid Med Cell Longev 2022 2022 2405972 2405972 10.1155/2022/2405972 11 Wang M, Xiong H, Lu L, Zhu T, Jiang H. Serum Lipopolysaccharide Is Associated with the Recurrence of Atrial Fibrillation after Radiofrequency Ablation by Increasing Systemic Inflammation and Atrial Fibrosis. Oxid Med Cell Longev. 2022;2022:2405972. doi: 10.1155/2022/2405972. Zhou Y Wang X Guo J Zhang L Zheng H A Relação Causal entre Microbiota Intestinal e Fibrilação Atrial: Um Estudo de Randomização Mendeliana de Duas Amostras Arq Bras Cardiol 2024 121 11 e20240357 https://doi.org/10.36660/abc.20240357 12 Zhou Y, Wang X, Guo J, Zhang L, Zheng H. A Relação Causal entre Microbiota Intestinal e Fibrilação Atrial: Um Estudo de Randomização Mendeliana de Duas Amostras. Arq Bras Cardiol. 2024; 121(11):e20240357. DOI: https://doi.org/10.36660/abc.20240357. Huang K Wang Y Bai Y Luo Q Lin X Yang Q Gut Microbiota and Metabolites in Atrial Fibrillation Patients and Their Changes after Catheter Ablation Microbiol Spectr 2022 10 2 e0107721 10.1128/spectrum.01077-21 13 Huang K, Wang Y, Bai Y, Luo Q, Lin X, Yang Q, et al. Gut Microbiota and Metabolites in Atrial Fibrillation Patients and Their Changes after Catheter Ablation. Microbiol Spectr. 2022;10(2):e0107721. doi: 10.1128/spectrum.01077-21. 10.36660/abc.20240682i Short Editorial Mendelian Randomization in Atrial Fibrillation 0000-0003-2451-5570 Da Luz Protasio Lemos 1 São Paulo SP Brazil Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP – Brazil Protasio Lemos Da Luz • Instituto do Coração do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - Avenida Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44, 5 andar - Bloco II sala 08. Postal Code 05403-000, São Paulo, SP - Brazil E-mail: protasio.luz@incor.usp.br, protasiodaluz@hotmail.com Keywords Mendelian Atrial Fibrillation Microbiota

Gut microbiota (GM) is an important mediator of several diseases, such as diabetes, atherosclerosis, arterial hypertension, obesity, cancers, and neuropsychiatric diseases, including Alzheimer's, autism, and depression.1 The intestinal microbiota is formed by a variety of bacteria, fungi, viruses, and archaea; its main function is to facilitate the absorption and metabolism of foods (proteins, fats, and carbohydrates). One example of the multiple actions of the GM is the bidirectional relationship between the intestine and the brain, the so-called "gut/brain axis." Furthermore, metabolites produced by GM can induce effects locally or at a distance, which suggests that the intestine is an endocrine organ.

The intestinal microbiota is made up of trillions of cells – about 10 times more than all the cells of the human organism. The phyla Firmicutes (mainly Clostridia species) and Bacteroidetes represent about 90% of GM, which is also composed of Actinobacteria, Proteobacteria, and Verrucomicrobia.2

More recently, GM emerged as a new independent risk factor for cardiovascular diseases.3–5 Among cardiac diseases, atrial fibrillation (AF) has also been associated with dysbiosis.6 The main causes of AF are hypertension, coronary artery disease, and heart failure.

Based on several experimental and clinical observations, the underlying mechanisms linking AF and GM can be briefly summarized as follows: GM produces several chemical compounds, including lipopolysaccharides (LPS), trimethyl-amino monoxide (TMAO), short-chain fatty acids (SCFAs), bile acids (BAs), and phenylacetylglutamine (PAGLn).3,7

These products act through TLR4, GPR43, B2ARS and M2R receptors both in fibroblasts and myocytes; they stimulate NLRP3 inflammasomes through NFK-β activation. NLRP3 causes the formation of inflammatory cytokines, i.e., IL-1β, IL-6 and TNF-α. These pathways’ activation ultimately leads to structural remodeling in fibroblasts, connexin remodeling, autonomous remodeling, electrical remodeling and Ca++ handling remodeling in myocytes. The autonomic nervous system exerts an overwhelming role in the pathogenesis and perpetuation of AF.8,9 These alterations in myocytes ultimately lead to re-entry and triggered activity (Ca++ handling), which causes AF.10–13

Dysbiosis of intestinal flora also impairs the barrier function of the intestinal wall, acting upon junction proteins such as connexins, facilitating bacterial toxic effects on plasma and adding to systemic inflammation.12 ROS is another bridge between GM and AF ascribed mainly to NLRP-3 activation. Furthermore, an expansion of leucocytes has been observed in the atrial myocardium during AF, contributing to the release of pro-inflammatory cytokines.7 Monocytes and macrophages are the predominant leucocytes in the heart. Macrophages can liberate matrix metalloproteinase 7, which can cleave extracellular matrix, contributing to structural remodeling. Finally, the contribution of micro RNAs, namely miR-177 and miR-204, has been suggested, with these miRNAs influencing cardiovascular motility and contribute to myocyte remodeling.3

In summary, the relationship between AF and GM is based on many different cellular and metabolic factors. Although their definitive role has not yet been completely clarified, the sum of evidence is compelling.

However, no direct causal relationship has been established between GM and cardiovascular disease because confounding factors, such as obesity and lifestyle, in addition to small samples, hamper such interpretation.

In the study by Zhou et al.,12 mendelian randomization (MR) was used to assess the possible causal relationship between AF and GM.

Two samples from a population of European ancestry were analyzed: the MiBioGen consortium and the Twins UK registry GWAS study. Thus, a large number of cases was included: 122, 110 distinct variation sites originating from 211 taxa at various levels (phylum, class, order, family, genus); 45,766 AF cases and 191.924 controls. It should be mentioned that two different populations avoid selection bias.

The main assumptions concerning MR were followed. Thus, the independence of the instrumental variable (IV) was assured by the use of SNPs derived from large GWAS. Horizontal pleiotropy, the phenomenon by which an IV can influence different outcomes independent of the specific risk factor studied, was considered and recognized when necessary but did not interfere with the main findings. Thus, we can infer that specific SNPs, in fact, correlated with AF. An almost complete array of animal kingdoms was analyzed, including phylum, class, order, family, and genus.

The main findings were that positive and negative associations between AF and certain MB components were found. Specifically, Actinobacteria, Firmicutes, Alloprevotella, Bifidobacterium, Blautia, Eggerthella, Howardella, Ruminococcaceae UCG004, and Ruminococcus1 were negatively correlated with AF, while Pasteurellales, Pasteurellaceae, Oxalobacter, Ruminiclostridium5, and Turicibacter were positively associated with AF.

Biological plausibility needs to be examined. This is obviously an intricate matter. The findings show that certain GM components can be protective and other "promoters" are compatible with clinical observations. The fact that some patients develop AF and others do not suggests that there are differences among them. Since AF has been consistently related to GM dysbiosis, the identification of particular components of GM as protective or inducers seems plausible and in fact, may explain why some patients are more prone to AF than others.

The significance of the main findings is considerable. Rather than observational studies in which confounding is virtually impossible to account for, an MR study offers a direct causal relationship. Hence, it offers a sound basis for medical and even possible therapeutic decisions. A peculiar aspect is that GM is composed of many species. To which extent each one influences the prevalence or persistence of AF remains unknown.

A more practical implication is whether it is possible to interfere with GM in order to prevent AF or avoid recurrence. Probiotics could be an alternative as well as a diet. But so far, there is no conclusive evidence that such interventions are effective. Thus, there are considerable challenges to be addressed before these discoveries can be translated into objective tools to guide medical decisions.

Short Editorial related to the article: The Causal Relationship between Gut Microbiota and Atrial Fibrillation: A Two-Sample Mendelian Randomization Study