FUNDAMENTO: Estudos recentes revelaram uma forte associação entre o estado de vitamina D (VD) e a insuficiência cardíaca crônica (ICC). Hoje, é normalmente aceito que a resposta imune pró-inflamatória é subjacente ao desenvolvimento de ICC. OBJETIVO: Uma vez que a VD possui propriedades anti-inflamatórias, pesquisamos o seu impacto sobre as citocinas envolvidas na ICC, como TNFα e IL-17, em pacientes portadores de ICC. MÉTODOS: Foi extraído sangue de quarenta pacientes com ICC secundária à hipertensão arterial e/ou doença coronariana. Os níveis de VD status, IL-17 e TNFαforam avaliados através de 25-hidroxi VD3 EIA e ELISA de citocinas. Também foram realizadas avaliação clínica e ecocardiograma. RESULTADOS: Pacientes idosos com ICC em Nis (Sudeste da Europa, latitude 43ºN) apresentaram níveis de 25-hidroxi VD3 abaixo do normal. Nossos dados demonstraram que pacientes com ICC secundária à hipertensão arterial têm níveis significativamente menores de 25-hidroxi VD3, e maiores de TNFαe IL-17A, se comparados com os níveis de pacientes com ICC secundária à doença coronariana. CONCLUSÃO: É demonstrado aqui que, mesmo em regiões com muitos dias ensolarados a deficiência de VD é motivo de preocupação. Os dados sugerem que o déficit de VD contribui para os elevados níveis de IL-17 e TNFα e, assim, contribuir ao desenvolvimento de ICC.
IInstitute of pharmacology and toxicology, Faculty of medicine, University of Nis, Sérvia
IIInstitute of biochemistry, Faculty of medicine, University of Nis, Sérvia
IIIChildren's Hospital, Clinical Centre Nis, Sérvia
IVInstitute of Cardiology "Niska Banja", Nis, Sérvia
Estudos recentes revelaram uma forte associação entre o estado de vitamina D (VD) e doenças cardiovasculares (DCV)1-3. Nos últimos anos, a incidência de deficiência de VC e a insuficiência cardíaca crônica (ICC) têm aumentado substancialmente no mundo todo4. Em geral, a ICC representa o estágio final de DCV de natureza valvular, coronariana e hipertensiva3. Hoje, é normalmente aceito que a resposta imune pró-inflamatória é subjacente ao seu desenvolvimento4,5. Têm sido sugeridos vários mecanismos de proteção do calcitriol (1,25-dihidroxi VD3; forma biologicamente ativa da VD) para o desenvolvimento da ICC, a regulação da inflamação, o efeito sobre a hipertrofia de células miocárdicas e proliferação, e a regulação do sistema SRAA3.
O calcitriol é um regulador bem conhecido da homeostase do cálcio e tem um papel importante na inflamação5. Isso é importante, uma vez que certas citocinas pró-inflamatórias apresentam níveis elevados em pacientes com ICC5-7. O papel do fator de necrose tumoral α (TNF α) na DCV tem sido bem descrito6. O TNFα está intimamente relacionado com a disfunção ventricular esquerda, remodelação, apoptose dos miócitos cardíacos, atenuação da resposta dos β adrenérgicos, e ativação do óxido nítrico sintase induzível7. Por outro lado, cada vez mais provas estão enfatizando o impacto da nova citocina interleucina -17A (IL-17) na patogênese da ICC8,9. A neutralização da IL-17 reduz a gravidade da miocardite9 e tem um papel essencial no desenvolvimento de cardiomiopatia dilatada10. Células Th17 infiltram-se no coração inflamado e são responsáveis pela suprarregulação cardíaca específica de IL-6, TNFα, IL-1β, que podem promover, direta ou indiretamente, fibrose por indução das metaloproteases de matriz 1, 2, 3 e 910,11. Além disso, a TNFα e a IL-17 atuam sinergicamente para gerar um ambiente pró-inflamatório12. Importante, o calcitriol regula diretamente a expressão de TNFα, IL-6, IL-17, IL-1013,14 e a diferenciação das células Th17 pró-inflamatórias, principal fonte de IL-1713.
Apesar de ter sido demonstrada a conexão entre IL-17, TNFα e citocinas no desenvolvimento e evolução de DCV, a relação de IL-17 com níveis VD na ICC não tem sido considerada, até onde sabemos. Por essa razão nós investigamos o estado da VD e seu impacto sobre o estado de IL-17 e TNFα nesses pacientes14.
Quarenta pacientes portadores de ICC secundária à hipertensão arterial e/ou doença coronariana (de acordo com as diretrizes da Sociedade Europeia de Cardiologia15 foram admitidos, para estudo, no Instituto de Cardiologia "Niska Banja" em Nis (Sérvia, Sudeste da Europa, coordenadas geográficas de latitude 43ºN e longitude 22ºL). As características dos pacientes estão na
Amostras de sangue periférico foram coletadas de manhã, em jejum, e imediatamente processadas. Os níveis lipídicos foram determinados pelo laboratório de diagnóstico de rotina A classe de NYHA foi determinada pelo mesmo pesquisador, através da observação de cada paciente em repouso, se vestindo, caminhando e subindo as escadas. Os escores de NYHA variam de 1 (sem limitações para atividade física) a 4 (incapaz de realizar qualquer atividade física)15.
Os níveis séricos de IL-17 e TNFα foram medidos pelos kits de ensaio
Os níveis séricos de 25-hidroxi vitamina D3 foram medidos com o kit
Em cada paciente foi realizado ecocardiograma transtorácico. Os seguintes parâmetros lineares foram medidos com aparelho Vivid 3 (Healthcare, Chalfont St. Giles, Reino Unido): diâmetros diastólico final (DDF) e sistólico final (DSF), e diâmetro de átrio esquerdo (DAE).
As variáveis categóricas são apresentadas como porcentagens, e as quantitativas como média +/- EPM. Foi utilizado o teste bicaudal de Mann-Whitney para comparar os resultados entre os grupos. A significância estatística foi estabelecida em p < 0,05. Os cálculos estatísticos foram realizados utilizando o GraphPad Prism (La Jolla, CA, USA).
Visto vez que uma diminuição dos níveis de 25-hidroxi VD3 foi achada em pacientes portadores de insuficiência cardíaca crônica (ICC) nas regiões de Europa Central e do Norte1,2, testamos se pacientes com ICC em Nis (Sérvia, Sudeste da Europa, 43ºN, 22ºL) poderiam apresentar diminuição nos níveis de 25-hidroxi VD3. Pacientes com ICC são caracterizados na
A seguir, investigamos os níveis de IL-17 e TNF α e sua relação com a 25-hidroxi VD3. Os níveis de ambas as citocinas pró-inflamatórias, TNF α (55,21 +/-2,71) e IL-17 (47,22 +/-4,40) eram elevados em pacientes com ICC secundária à hipertensão arterial, se comparados com pacientes com ICC secundária à doença coronariana (49,33 +/-4,46 e 34,91 +/-3,22, respectivamente) (
A deficiência de VD, bem como o aumento de TNF α e IL-17 têm sido relacionados à dilatação ventricular6,10,19. Portanto, comparamos os achados ecocardiográficos em pacientes portadores de ICC com deficiência e insuficiência de VD.
Pacientes portadores de ICC com deficiência de VD apresentaram valores mais altos, de DDF, DSF, DAE e mais baixos de FE. Contudo, as diferenças não alcançaram significância estatística, provavelmente devido ao pequeno tamanho da amostra (
Os escores de NYHA dos nossos pacientes variaram de 1 (sem limitações para atividade física) a 3 (importantes limitações para atividade física). As percentagens de indivíduos com NYHA classe 1, 2 ou 3 foram de 7,5% (3/40), 42,5% (17/40), e 50% (20/40), respectivamente. Pacientes portadores de ICC com deficiência de VD têm maiores escores de NYHA que os pacientes com insuficiência de VD. (
É mostrado aqui que pacientes idosos portadores de ICC no Nis (Sérvia, Sudeste da Europa) têm níveis de 25-hidroxi VD3 inferiores aos valores normais. Também identificamos que pacientes com ICC secundária à hipertensão arterial têm níveis significativamente menores de 25-hidroxi VD3, e maiores de TNF α e IL-17A, se comparados com os níveis de pacientes com ICC secundária à doença coronariana. Isto sugere que a VD dá suporte ao desenvolvimento e evolução de DCV através da promoção da hipertensão arterial e sua inflamação subjacente. Além disso, pacientes com deficiência de VD apresentaram maiores escores de NYHA e achados ecocardiográficos se comparados com pacientes com insuficiência de VD.
Níveis drasticamente reduzidos de 25-hidroxi VD3 na população idosa encontrados neste estudo indicaram que mesmo as regiões com muitos dias ensolarados ao longo do ano, como as do Sudeste da Europa, não foram poupadas da deficiência "epidêmica" de VD. A radiação solar anual de acordo com o serviço hidrometeorológico da República da Sérvia situa-se entre 1500-2200 h por ano, mais do que a maioria dos países europeus. Achados semelhantes foram observados na população idosa na Croácia e Grécia, também localizadas no Sudeste da Europa20,21. Como a hipertensão arterial representa um importante fator responsável pelo desenvolvimento da ICC3, pesquisamos pacientes com ICC secundária a hipertensão com mais detalhe. Os dados revelaram que os pacientes que sofrem de hipertensão arterial têm estados de VD significativamente menores, o que está em conformidade com os achados anteriores de Anderson et al. demonstrando que a deficiência de VD está altamente correlacionada com a prevalência de hipertensão22. Curiosamente, esses pacientes portadores de ICC tinham níveis séricos drasticamente elevados de IL-17 e TNF α. Podemos observar também que os pacientes em terapia com estatina antilipêmica exibido níveis estatisticamente mais elevados de 25-hidroxi VD3, porém estes níveis permaneceram insuficientes (dados não mostrados). Este achado suporta os vários relatórios anteriores que sugeriam que as estatinas podem aumentar a síntese do calcitriol através da indução da enzima 7 - dehidrocolesterol23,24.
O papel do TNFα na DCV tem sido bem estabelecida6. Ratos com sobre-expressão do TNFα ou tratados com TNFα desenvolvem hipertensão arterial, disfunção ventricular esquerda e remodelação, e morrem de ICC25,26. De fato, nossa observação de que pacientes com ICC secundária à hipertensão arterial têm níveis mais elevados de TNFα apoiam esses achados. A nova citocina pró-inflamatórias IL-17 foi recentemente implicada na ICC10. Modelos animais demonstraram que a IL-17 é essencial para o desenvolvimento de miocardiopatia dilatada, provavelmente por estimulação da fibrose através da indução direta e/ou indireta de MMP1/2/3/910,11. A IL-17 também é necessária para a expressão sustentada da IL-6 durante a miocardite27. A IL-6 cardíaca elevada foi associada com o desenvolvimento da miocardiopatia dilatada, provavelmente através da promoção da fibrose do miocárdio. Esta opinião é corroborada pelo fato de que a neutralização da IL-6 melhora a fibrose e a função cardíaca durante a rejeição crônica do enxerto cardíaco27. No entanto, novos experimentos são necessários para confirmar o papel específico da IL-6, como sinal a jusante da IL-17 na ICC. Tem sido sugerido também o papel de outras substâncias bioquímicas, como o fator de diferenciação de crescimento -15, IL-1, IL-2 e IL-10 na ICC7,28,29. Diversos estudos encontraram níveis opostos de IL-1 e IL-2; curiosamente, a citocina anti-inflamatória IL-10 foi encontrada em níveis elevados em pacientes com ICC, quando comparada com controles sadios. No entanto, a elevação nos níveis de citocinas anti-inflamatórias não é adequadamente proporcional ao aumento dos níveis de citocinas pró-inflamatórias, a fim de ser benéfico para pacientes com ICC18.
É provável que a VD seja subjacente à patogênese da ICC em vários níveis (inflamação, homeostase do cálcio, sistema renina-angiotensina-aldosterona)3. Nossos achados juntamente com dados anteriores obtidos
Como os pacientes que sofrem de hipertensão arterial têm significativamente estados mais baixos de VD e níveis séricos aumentados de IL-17 e de TNF α, é possível que os níveis de VD ao longo do período de vida, poderiam arquitetar a inflamação crônica e hipertensão, e consequentemente conduzir à ICC. Dois estudos prospectivos apoiaram essa possibilidade conforme revisado por Vaidya e cols.18: O primeiro acompanhou, por 4 anos, 1.811 participantes não hipertensos e demonstrou que pacientes com baixos níveis de com 25-hidroxi VD3 têm maior risco relativo de incidência de hipertensão arterial, se comparados com aqueles cujos níveis eram elevados, o segundo estudo de caso-controle incluso dentro de um estudo de coortes do Estudo de Saúde II de Nurses, mostrou resultados semelhantes18. Até agora, diversos ensaios clínicos randomizados relataram alteração na pressão arterial após a suplementação com VD, no entanto, somente em 2 ensaios de acompanhamento foi banido o uso de antihipertensivos. Scragg et al. demonstraram que indivíduos que receberam uma única dose de 100.000 IU de colecalciferol não apresentaram qualquer diferença detectável da pressão sanguínea quando comparada com o grupo placebo após 5 semanas. Em outro ensaio, mulheres receberam 800 UI/dia de colecalciferol ou placebo durante 8 semanas. O grupo que recebeu
Uma vez que excluímos outra doença que poderia precipitar níveis diminuídos de VD, nossas observações sugerem que o sedentário estilo de vida moderno levou ao fato de que mesmo nas regiões com muitos dias ensolarados, a deficiência de VD representa uma questão preocupante. Como pacientes portadores de hipertensão arterial têm significativamente menor estado de VD e níveis séricos aumentados de IL-17 e de TNF α, é possível que a VD suporte o desenvolvimento de DCV através da promoção da hipertensão arterial e sua inflamação subjacente.
Este trabalho foi financiado em parte pelo Ministério da Ciência e Tecnologia, República da Sérvia (III41018 e TP31060). Os financiadores não tiveram qualquer papel no desenho do estudo, na coleta de dados, na análise, ou na decisão de publicar ou elaborar este artigo.
Agradecemos a Radica Pavlovic e Slavoljub Zivanovic pelo excelente suporte técnico.
Declaro não haver conflito de interesses pertinentes.
O presente estudo foi parcialmente financiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia, República da Sérvia (III41018 e TP31060).
Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.
Milena Milovanovic Institute of pharmacology and toxicology, Faculty of medicine, University of Nis, Bul dr Zorana Djindjica 81 18000 Nis, Sérvia E-mail:
Artigo recebido em 25/05/11; revisado recebido em 25/05/11; aceito em 01/12/11.
BACKGROUND: Recent studies revealed a strong association between vitamin D (VD) status and chronic heart failure (CHF). It is now commonly considered that proinflammatory immune response underlies CHF development. OBJECTIVE: Since VD expresses anti-inflammatory properties, we investigated its impact on cytokines implicated in CHF, such as TNFα and IL-17, in patients suffering from CHF. METHODS: Blood was obtained from forty patients with CHF secondary to hypertension and/or coronary heart disease. VD status, IL-17 and TNFαlevels were assessed using 25-hydroxy VD3 EIA and cytokine ELISAs. Clinical assessment and echocardiography was also performed. RESULTS: Elderly patients with CHF in Nis (Southeast Europe, latitude 43ºN) exhibited 25-hydroxy VD3 levels below normal. Our data identified that patients with CHF secondary to hypertension have significantly lower 25-hydroxy VD3, increased TNFα and IL-17A levels in comparison to donors with CHF secondary to coronary disease. CONCLUSION: This study reveals that even in regions with a lot of sunny days VD deficiency represents a concerning issue. Data suggest that impaired VD status contributes to high IL-17 and TNFα levels and thereby may support CHF development.
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Recent studies revealed a strong association between vitamin D (VD) status and cardiovascular diseases (CVD)1-3. Over the last years, the incidence of VD deficiency and chronic heart failure (CHF) substantially increased worldwide4. In general, CHF represents the end stage of hypertensive, coronary and valvular CVD3. It is nowadays commonly considered that the proinflammatory immune response underlies its development4,5. Several protective mechanisms of calcitriol (1,25-dihydroxy VD3; biologically active VD form) for the development of CHF have been suggested: the regulation of inflammation, the effect on myocardial cell hypertrophy and proliferation, and the regulation of the RAAS-system3.
Calcitriol is a well known regulator of calcium homeostasis and has an important role in inflammation5. This is of importance as certain proinflammatory cytokines are high in patients suffering from CHF5-7. The role of tumor necrosis factor α (TNFα) in CVD has been well described6. TNFα closely relates to left ventricular dysfunction, remodeling, cardiac myocyte apoptosis, attenuation of β adrenergic responsiveness, and activation of inducible nitric oxide synthase7. On the other hand, increasing evidence is emphasizing the impact of novel cytokine interleukin-17A (IL-17) in the pathogenesis of CHF8,9. The neutralization of IL-17 reduces myocarditis severity9 and has an essential role in the development of dilated cardiomyopathy10. Th17 cells infiltrate the inflamed heart and are responsible for heart-specific up-regulation of IL-6, TNFα, IL-1β, which can promote fibrosis, either directly or indirectly, by inducting matrix metal proteases 1, 2, 3 and 910,11. Moreover, TNFα and IL-17 act synergistically to create a proinflammatory environment12. Importantly, calcitriol can directly regulate the expression TNFα, IL-6, IL-17, IL-1013,14 and the differentiation of proinflammatory Th17 cell, the main source of IL-1713.
Although IL-17 and TNFα and cytokines have been brought in connection for the development and course of CVD, to the best of our knowledge, the relationship of IL-17 to VD levels in CHF has not been considered so far. For that reason, we investigated the VD status and its impact on IL-17 and TNFα status in these patients14.
Forty patients suffering from CHF secondary to arterial hypertension and/or coronary heart disease (according to the European Society of Cardiology guidelines15 admitted to the Institute of Cardiology "Niska Banja" in Nis (Serbia, Southeast Europe, geographic latitude 43ºN and longitude 22ºE) were taken into consideration. The characteristics of donors are defined in
Peripheral blood samples were collected in the morning after an overnight fast and immediately processed. Lipid status was determined by routine diagnostic laboratory. NYHA class was determined by the same investigator by observing each patient at rest, dressing, walking and climbing the stairs. NYHA scores range from 1 (no limitations of physical activity) to 4 (unable to carry on any physical activity)15.
Serum levels of IL-17 and TNFα were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) kits, respectively, following the manufacturer's instructions (both from Biolegend, Fell, Germany). Minimal detectable concentrations were 8 pg/ ml for TNFα and 2 pg/ml for IL-17. All samples were measured in duplicates.
Serum levels of 25-hydroxy vitamin D3 were measured by the Enzymeimmunoassay (EIA) kit, according to the manufacturer's instructions (Immunodiagnostic Systems, Frankfurt am Main, Germany). The detection limit of each kit is 5 nmol/ml. All samples were measured in duplicates. The values are at this time interpreted as follows: <20 ng/ ml (<50 nmol/l) is deficient; 21-29 ng/ml (51-74 nmol/l) is insufficient; and >30 (>75 nmol/l) is sufficient16,17.
Transthoracic echocardiography was always performed in each patient. The following linear parameters were measured by means of a Vivid 3 (Healthcare, Chalfont St. Giles, United Kingdom) echo machine: end-diastolic (EDD) and end-systolic (ESD) diameters, left atrial diameter (LAD).
Categorical variables are presented as percentages, quantitative ones as means +/-SEM. The two-tailed Mann-Whitney test was used to compare results between groups. Statistical significance was set at p < 0.05. Statistical calculations were performed using GraphPad Prism (La Jolla, CA, USA).
Since decreased levels of 25-hydroxy VD3 have been found in patients suffering from chronic heart failure (CHF) in Nothern and Central European regions1,2, we tested whether patients with CHF in Nis (Serbia, Southeast Europe, 43ºN, 22ºE) may present decreased levels of 25-hydroxy VD3. Patients with CHF are characterized in
Next, we investigated the levels of IL-17 and TNFα and their relationship with 25-hydroxy VD3. The levels of both proinflammatory cytokines, TNFα (55.21+/-2.71) and IL- 17 (47.22+/-4.40) were high in CHF patients secondary to hypertension compared to donors with CHF secondary to coronary disease (49.33+/-4.46 and 34.91+/-3.22, respectively) (
VD deficiency, as well as TNFα and IL-17 increase has been related to left ventricular dilatation6,10,19. Therefore, we compared the echocardiographic findings in VD deficient and insufficient CHF patients.
VD deficient CHF patients had higher values of EDD, ESD, LAD, and lower EF. However, though differences have not reached statistical significance, probably due to the small sample size (
Our patients had NYHA scores from 1 (no limitations of physical activity) to 3 (marked limitations of physical activity). The percentages of individuals with NYHA class 1, 2 or 3 were 7.5% (3/40), 42.5% (17/40), and 50% (20/40), respectively. VD deficient CHF patients have higher NYHA score than VD insufficient patients. (
This study shows that elderly patients suffering from CHF in the Nis (Serbia, Southeast Europe) have 25-hydroxy VD3 levels below the normal range. We also found that patients suffering from CHF secondary to hypertension show significantly lower 25-hydroxy VD3, increased TNFα and IL-17A levels, compared to donors with CHF secondary to coronary heart disease. This suggests that VD supports the development and progression of CVD by promoting hypertension and underlying inflammation. Moreover, VD deficient patients had higher NYHA score and echocardiographic findings compared to VD insufficient patients.
Severely reduced 25-hydroxy VD3 levels in the elderly population found in this study indicated that even regions with a lot of sunny days throughout the year, such as those laying in Southeast Europe, have not been spared by the "epidemic" of VD deficiency. The annual solar radiation according to the Republic hydrometeorogical service of Serbia is between 1500-2200 h annually, which is a higher rate than in most European countries. A similar finding has been observed in the elderly population in Croatia and Greece, also located in Southeast Europe20,21. As hypertension represents a major factor responsible for the development of CHF3, we investigated patients with CHF secondary to hypertension in more detail. Data revealed that patients suffering from hypertension have significantly lower VD status, which is in line with previous findings by Anderson et al. demonstrating that VD deficiency highly correlates with hypertension prevalence22. Interestingly, these CHF patients had drastically increased serum IL-17 and TNFα. We could also observe that patients on antilipemic statin therapy presented statistically higher levels of 25-hydroxy VD3. However, these levels remained insufficient (data not shown). This finding supports several previous reports which suggested that statins may increase the synthesis of calcitriol by inducing enzyme 7-dechydrocholesterol23,24.
The role of TNFα in CVD has been quite established6. Mice over expressing TNFα or treated with TNFα develop hypertension, left ventricular dysfunction and remodeling, and die of CHF25,26. Indeed, our observation that patients with CHF secondary to hypertension have higher TNFα levels supports these findings. Novel proinflammatory cytokine IL17 has recently become implicated in CHF10. Animal models demonstrated that IL-17 is essential for the development of dilated cardiomyopathy, probably by stimulating fibrosis through direct and/or indirect induction of MMP1/2/3/910,11. IL-17 is also required for the sustained expression of IL-6 during myocarditis27. High cardiac IL-6 was associated with the development of dilated cardiomyopahty, probably by promoting myocardial fibrosis. This is supported by the fact that the neutralization of IL-6 ameliorates fibrosis and improves heart function during chronic cardiac allograft rejection27. However, further experiments are needed to confirm the specific role of IL-6 as a downstream signal of IL-17 in CHF. The role of other biochemicals has been suggested as well, such as growth differentiation factor-15, IL-1, IL-2, and IL-10 in CHF7,28,29. Several studies found opposing levels of IL-1 and IL-2, Interestingly, the antiinflammatory cytokine is IL-10 found to be high in CHF patients compared to healthy controls. However, the increase in anti-inflammatory cytokine levels is not adequately proportional to the increase in proinflammatory cytokine levels in order to be beneficial for CHF patients18.
It is likely that VD underlies the pathogenesis of CHF on multiple levels (inflammation, calcium homeostasis, renninangiotensin-aldosterone-system)3. Our findings, together with previous in vitro-gained data that VD regulates the expression of IL-17 and TNFα in immune cells, suggest that VD action on Th17 cells represents at least one of the mechanisms controlling inflammation in CVD. VD can directly decrease IL-17 production, by its main source, the Th17 cells30
Since patients suffering from hypertension have significantly lower VD status and increased IL-17 and TNFα serum levels, it could be possible that VD levels throughout a longer life period may orchestrate chronic inflammation and thereby hypertension driving CHF. Two prospective studies supported this possibility as reviewed by Vaidya et al18: The first study followed 1,811 non-hypertensive participants for 4 years and showed that donors with 25-hydroxy low 25-hydroxy VD3 levels have higher relative risk for incident hypertension compared with those whose levels were high; the second nested case-control study within the Nurses' Health Study II cohort study showed similar results18. So far, several randomized trials have reported change in blood pressure after VD supplementation. However, only in 2 of the following trials the use of antihypertensive medications was not allowed. Scragg et al. showed that individuals who received a single dose of 100 000 IU cholecalciferol had no detectable blood pressure difference compared with the placebo group after 5 weeks. In another trial, women received 800 IU/day of cholecalciferol or placebo for 8 weeks. The group receiving verum had a significant decrease in systolic blood pressure compared with placebo. Due to the several opposing findings regarding VD supplementation and CVD, a very promising study randomized VITamin D and omegA-3 triaL (VITAL) enrolling 20,000 individuals is underway. One primary goal of this trial is to determine whether high-dose vitamin D supplementation over a long period (5 years) can prevent CVD and cancer18.
Since we excluded other diseases that could precipitate lower VD levels, our observations suggest that the modern sedentary lifestyle has lead to the conclusion that even in the regions with a lot of sunny days, VD deficiency represents a concerning issue. As patients suffering from hypertension have significantly lower VD status and increased IL-17 and TNFα serum levels, it is possible that VD may support the development of CVD by promoting hypertension and its underlying inflammation.
This work was partially supported by the Ministry of Science and Technology, Republic of Serbia (III41018 and TP31060). The funders had no role in study design, data collection, analysis, the decision to publish or preparation of the manuscript.
We thank Radica Pavlovic and Slavoljub Zivanovic for excellent technical support.
No potential conflict of interest relevant to this article was reported.
This study was partially funded by Ministry of Science and Technology, Republic of Serbia (III41018 and TP31060).
This study is not associated with any post-graduation program.
FUNDAMENTO: Estudios recientes revelaron una fuerte asociación entre el estado de la vitamina D (VD) y la insuficiencia cardíaca crónica (ICC). Hoy, es normalmente aceptado que la respuesta inmune pro-inflamatoria es subyacente al desarrollo de ICC. OBJETIVO: Una vez que la VD posee propiedades antiinflamatorias, investigamos su impacto sobre las citocinas envueltas en la ICC, como TNFα y IL-17, en pacientes portadores de ICC. MÉTODOS: Fue extraída sangre de cuarenta pacientes con ICC secundaria a la hipertensión arterial y/o enfermedad coronaria. Los niveles de VD status, IL-17 y TNFα fueron evaluados a través de 25-hidroxi VD3 EIA y ELISA de citocinas. También fueron realizadas evaluación clínica y ecocardiograma. RESULTADOS: Pacientes añosos con ICC en Nis (Sudeste de Europa, latitud 43ºN) presentaron niveles de 25-hidroxi VD3 debajo de lo normal. Nuestros datos demostraron que pacientes con ICC secundaria a la hipertensión arterial tienen niveles significativamente menores de 25-hidroxi VD3, y mayores de TNFα y IL-17A, si son comparados con los niveles de pacientes con ICC secundaria a la enfermedad coronaria. CONCLUSIONES: Es demostrado aquí que, aun en regiones con muchos días de sol la deficiencia de VD es motivo de preocupación. Los datos sugieren que el déficit de VD contribuye para los elevados niveles de IL-17 y TNFα y, así, al desarrollo de ICC.
IInstitute of pharmacology and toxicology, Faculty of medicine, University of Nis
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IIIChildren's Hospital, Clinical Centre Nis
IVInstitute of Cardiology "Niska Banja", Nis, Sérvia
Correspondencia
Estudios recientes revelaron una fuerte asociación entre el estado de vitamina D (VD) y enfermedades cardiovasculares (ECV)1-3. En los últimos años, la incidencia de deficiencia de VC y la insuficiencia cardíaca crónica (ICC) han aumentado substancialmente en todo el mundo4. En general, la ICC representa el nivel final de ECV de naturaleza valvular, coronaria y hipertensiva3. Hoy, es normalmente aceptado que la respuesta inmune pro-inflamatoria es subyacente a su desarrollo4,5. Han sido sugeridos varios mecanismos de protección del calcitriol (1,25-dihidroxi VD3; forma biológicamente activa de la VD) para el desarrollo de la ICC, la regulación de la inflamación, el efecto sobre la hipertrofia de células miocárdicas y proliferación, y la regulación del sistema SRAA3.
El calcitriol es un regulador bien conocido de la homeostasis del calcio y tiene un papel importante en la inflamación5. Eso es importante, una vez que ciertas citocinas pro-inflamatorias presentan niveles elevados en pacientes con ICC5-7. El papel del factor de necrosis tumoral α (TNF α) en la ECV ha sido bien descrito6. El TNFα está íntimamente relacionado con la disfunción ventricular izquierda, remodelación, apoptosis de los miocitos cardíacos, atenuación de la respuesta de los β adrenérgicos, y activación del óxido nítrico sintasa inducible7. Por otro lado, cada vez más pruebas están enfatizando el impacto de la nueva citocina interleucina -17A (IL-17) en la patogénesis de la ICC8,9. La neutralización de la IL-17 reduce la gravedad de la miocarditis9 y tiene un papel esencial en el desarrollo de cardiomiopatía dilatada10. Células Th17 se infiltran en el corazón inflamado y son responsables por la suprarregulación cardíaca específica de IL-6, TNFα, IL-1β, que pueden promover, directa o indirectamente, fibrosis por inducción de las metaloproteasas de matriz 1, 2, 3 y 910,11. Además de eso, la TNFα y la IL-17 actúan sinérgicamente para generar un ambiente pro-inflamatorio12. Importante, el calcitriol regula directamente la expresión de TNFα, IL-6, IL-17, IL-1013,14 y la diferenciación de las células Th17 pro-inflamatorias, principal fuente de IL-1713.
A pesar de haber sido demostrada la conexión entre IL-17, TNFα y citocinas en el desarrollo y evolución de ECV, la relación de IL-17 con niveles VD en la ICC no ha sido considerada, hasta donde sabemos. Por esa razón nosotros investigamos el estado de la VD y su impacto sobre el estado de IL-17 y TNFα en esos pacientes14.
Cuarenta pacientes portadores de ICC secundaria a la hipertensión arterial y/o enfermedad coronaria (de acuerdo con las directrices de la Sociedad Europea de Cardiología15 fueron admitidos, para estudio, en el Instituto de Cardiología "Niska Banja" en Nis (Servia, Sudeste de Europa, coordenadas geográficas; latitud 43ºN y longitud 22ºE). Las características de los pacientes están en la
Muestras de sangre periférico fueron colectadas de mañana, en ayunas, e inmediatamente procesadas. Los niveles lipídicos fueron determinados por el laboratorio de diagnóstico de rutina. La clase de NYHA fue determinada por el mismo investigador, a través de la observación de cada paciente en reposo, vistiéndose, caminando y subiendo la escalera. Los escores de NYHA varían de 1 (sin limitaciones para actividad física) a 4 (incapaz de realizar cualquier actividad física)15.
Los niveles séricos de IL-17 y TNFα fueron medidos por los kits de ensayo
Los niveles séricos de 25-hidroxi vitamina D3 fueron medidos con el kit
En cada paciente fue realizado ecocardiograma transtorácico. Los siguientes parámetros lineales fueron medidos con aparato Vivid 3 (Healthcare, Chalfont St. Giles, Reino Unido): diámetros diastólico final (DDF) y sistólico final (DSF), y diámetro de atrio izquierdo (DAI).
Las variables categóricas son presentadas como porcentajes, y las cuantitativas como media +/- DEM. Fue utilizado el test bicaudal de Mann-Whitney para comparar los resultados entre los grupos. La significación estadística fue establecida en p < 0,05. Los cálculos estadísticos fueron realizados utilizando el GraphPad Prism (La Jolla, CA, USA).
Visto que una disminución de los niveles de 25-hidroxi VD3 fue encontrada en pacientes portadores de insuficiencia cardíaca crónica (ICC) en las regiones de Europa Central y del Norte1,2, testeamos si pacientes con ICC en Nis (Servia, Sudeste de Europa, 43ºN, 22ºE) podrían presentar disminución en los niveles de 25-hidroxi VD3. Pacientes con ICC son caracterizados en la
A continuación, investigamos los niveles de IL-17 y TNFα y su relación con la 25-hidroxi VD3. Los niveles de ambas citocinas pro-inflamatorias, TNFα (55,21 +/-2,71) y IL-17 (47,22 +/-4,40) eran elevados en pacientes con ICC secundaria a la hipertensión arterial, si eran comparados con pacientes con ICC secundaria a la enfermedad coronaria (49,33 +/-4,46 y 34,91 +/-3,22, respectivamente) (
La deficiencia de VD, así como el aumento de TNFα y IL-17 han sido relacionados a la dilatación ventricular6,10,19. Por lo tanto, comparamos los hallazgos ecocardiográficos en pacientes portadores de ICC con deficiencia e insuficiencia de VD.
Pacientes portadores de ICC con deficiencia de VD presentaron valores más altos, de DDF, DSF, DAI y más bajos de FE. Con todo, las diferencias no alcanzaron significación estadística, probablemente debido al pequeño tamaño de la muestra (
Los escores de NYHA de nuestros pacientes variaron de 1 (sin limitaciones para actividad física) a 3 (importantes limitaciones para actividad física). Las porcentajes de individuos con NYHA clase 1, 2 o 3 fueron de 7,5% (3/40), 42,5% (17/40), y 50% (20/40), respectivamente. Pacientes portadores de ICC con deficiencia de VD tienen mayores escores de NYHA que los pacientes con insuficiencia de VD. (
Es mostrado aquí que pacientes añosos portadores de ICC en Nis (Servia, Sudeste de Europa) tienen niveles de 25-hidroxi VD3 inferiores a los valores normales. También identificamos que pacientes con ICC secundaria a la hipertensión arterial tienen niveles significativamente menores de 25-hidroxi VD3, y mayores de TNFα y IL-17A, si son comparados con los niveles de pacientes con ICC secundaria a la enfermedad coronaria. Esto sugiere que la VD da soporte al desarrollo y evolución de ECV a través de la promoción de la hipertensión arterial y su inflamación subyacente. Además de eso, pacientes con deficiencia de VD presentaron mayores escores de NYHA y hallazgos ecocardiográficos si eran comparados con pacientes con insuficiencia de VD.
Niveles drásticamente reducidos de 25-hidroxi VD3 en la población añosa encontrados en este estudio indicaron que aun las regiones con muchos días de sol a lo largo del año, como las del Sudeste de Europa, no evitaron la deficiencia "epidémica" de VD. La radiación solar anual de acuerdo con el servicio hidrometeorológico de la República de Servia se sitúa entre 1500-2200 h por año, más que la mayoría de los países europeos. Hallazgos semejantes fueron observados en la población añosa en Croacia y Grecia, también ubicadas en el Sudeste de Europa20,21. Como la hipertensión arterial representa un importante factor responsable por el desarrollo de la ICC3, investigamos pacientes con ICC secundaria a hipertensión con más detalle. Los datos revelaron que los pacientes que sufren de hipertensión arterial tienen estados de VD significativamente menores, lo que está en conformidad con los hallazgos anteriores de Anderson et al. demostrando que la deficiencia de VD está altamente correlacionada con la prevalencia de hipertensión22. Curiosamente, esos pacientes portadores de ICC tenían niveles séricos drásticamente elevados de IL-17 y TNFα. Podemos observar también que los pacientes en terapia con estatina antilipidémica exhibían niveles estadísticamente más elevados de 25-hidroxi VD3, sin embargo estos niveles permanecieron insuficientes (datos no mostrados). Este hallazgo apoya los varios informes anteriores que sugirieron que las estatinas pueden aumentar la síntesis del calcitriol a través de la inducción de la enzima 7 - dehidrocolesterol23,24.
El papel del TNFα en la ECV ha sido bien establecido6. Ratones con sobre-expresión del TNFα o tratados con TNFα desarrollan hipertensión arterial, disfunción ventricular izquierda y remodelado, y mueren de ICC25,26. De hecho, nuestra observación de que pacientes con ICC secundaria a la hipertensión arterial tienen niveles más elevados de TNFα apoya esos hallazgos. La nueva citocina pro-inflamatoria IL-17 fue recientemente implicada en la ICC10. Modelos animales demostraron que la IL-17 es esencial para el desarrollo de miocardiopatía dilatada, probablemente por estimulación de la fibrosis a través de la inducción directa y/o indirecta de MMP1/2/3/910,11. La IL-17 también es necesaria para la expresión sostenida de la IL-6 durante la miocarditis27. La IL-6 cardíaca elevada fue asociada con el desarrollo de la miocardiopatía dilatada, probablemente a través de la promoción de la fibrosis del miocardio. Esta opinión es corroborada por el hecho de que la neutralización de la IL-6 mejora la fibrosis y la función cardíaca durante el rechazo crónico del injerto cardíaco27. Mientras tanto, nuevos experimentos son necesarios para confirmar el papel específico de la IL-6, como señal hacia adelante de la IL-17 en la ICC. Ha sido sugerido también el papel de otras substancias bioquímicas, como el factor de diferenciación de crecimiento -15, IL-1, IL-2 y IL-10 en la ICC7,28,29. Diversos estudios encontraron niveles opuestos de IL-1 y IL-2; curiosamente, la citocina antiinflamatoria IL-10 fue encontrada en niveles elevados en pacientes con ICC, cuando comparada con controles sanos. Mientras tanto, la elevación en los niveles de citocinas antiinflamatorias no es adecuadamente proporcional al aumento de los niveles de citocinas pro-inflamatorias, a fin de ser benéfico para pacientes con ICC18.
Es probable que la VD sea subyacente a la patogénesis de la ICC en varios niveles (inflamación, homeostasis del calcio, sistema renina-angiotensina-aldosterona)3. Nuestros hallazgos juntamente con datos anteriores obtenidos
Como los pacientes que sufren de hipertensión arterial tienen significativamente estados más bajos de VD y niveles séricos aumentados de IL-17 y de TNFα, es posible que los niveles de VD a lo largo del período de vida, pudieran generar la inflamación crónica e hipertensión, y consecuentemente conducir a la ICC. Dos estudios prospectivos apoyaron esa posibilidad según lo revisado por Vaidya et al18: El primero controló, durante 4 años, 1.811 participantes no hipertensos y demostró que pacientes con bajos niveles de con 25-hidroxi VD3 tienen mayor riesgo relativo de incidencia de hipertensión arterial, si son comparados con aquellos cuyos niveles eran elevados, el segundo estudio de caso-control incluido dentro de un estudio de cohortes del Estudio de Salud II de Nurses, mostró resultados semejantes18. Hasta ahora, diversos ensayos clínicos randomizados relataron alteración en la presión arterial después de la suplementación con VD, mientras tanto, solamente en 2 ensayos de control fue evitado el uso de antihipertensivos. Scragg et al. demostraron que individuos que recibieron una única dosis de 100.000 IU de colecalciferol no presentaron ninguna diferencia detectable de la presión sanguínea cuando era comparada con el grupo placebo después de 5 semanas. En otro ensayo, mujeres recibieron 800 UI/día de colecalciferol o placebo durante 8 semanas. El grupo que recibió
Una vez que excluimos otra enfermedad que podría precipitar niveles disminuidos de VD, nuestras observaciones sugieren que el sedentario estilo de vida moderno llevó al hecho de que aun en las regiones con muchos días de sol, la deficiencia de VD representa una cuestión preocupante. Como los pacientes portadores de hipertensión arterial tienen significativamente menor estado de VD y niveles séricos aumentados de IL-17 y de TNFα, es posible que la VD soporte el desarrollo de ECV a través de la promoción de la hipertensión arterial y su inflamación subyacente.
Este trabajo fue financiado en parte por el Ministerio de Ciencia y Tecnología, República de Servia (III41018 y TP31060). Los financiadores no tuvieron ningún papel en el diseño del estudio, en la colecta de datos, en el análisis, o en la decisión de publicar o elaborar este artículo.
Agradecemos a Radica Pavlovic y Slavoljub Zivanovic por el excelente soporte técnico.
Declaro no haber conflicto de intereses pertinentes.
Ministério da Ciência e tecnologia, República da Sérvia (III41018 e TP31060) financió el presente estudio.
No hay vinculación de este estudio a programas de postgrado.