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Arquivos Brasileiros de Cardiologia

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Artigos Originais

Leptina e aldosterona na atividade simpática na hipertensão resistente, com ou sem Diabetes Tipo 2

Boer-Martins

Leandro

Figueiredo

Valéria Nasser

Demacq

Caroline

Martins

Luiz Cláudio

Faria

Ana Paula Cabral de

Moraes

Carolina de Haro

Moreno Jr.

Heitor

Campinas

São Paulo

Universidade Estadual de Campinas Faculty of Medical Sciences and Teaching Hospital Cardiovascular Pharmacology Laboratory Brazil

São Paulo

Novartis Biociências Pharma Sector Cardiovascular & Metabolism Unit Brazil

07 2012

99 1 642 648 17 01 2012 16 02 2012 17 01 2012

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

FUNDAMENTO: A descoberta da leptina como um estimulador da atividade simpática trouxe uma nova perspectiva para os mecanismos fisiopatológicos da obesidade-hipertensão. OBJETIVO: Avaliamos a relação entre a atividade simpática aumentada e as concentrações plasmáticas de leptina e aldosterona em Hipertensos Resistentes (HR), comparando os grupos com e sem Diabetes Tipo 2 (DT2). MÉTODOS: Vinte e cinco pacientes HR foram avaliados por eletrocardiografia ambulatorial para análise da Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) nos domínios do tempo e frequência, os quais foram estratificados em dois períodos: 24 horas e período Diurno (D), compreendendo as medidas entre 14 e 18h (domínio do tempo) e uma hora às 15h (domínio da frequência). RESULTADOS: O grupo DT2 (n = 10) apresentou maiores concentrações de aldosterona e leptina que o grupo não DT2 (n = 15) (26,0 ± 11,5 vs. 16,9 ± 7,0 ng/dL - p = 0,021; 81,368.7 ± 47,086.1 vs. 41,228.1 ± 24,523.1 pg/mL - p = 0,048, respectivamente). Houve correlação entre aldosterona e VFC no domínio da frequência em ambos os grupos. Não-DT2 apresentaram a aldosterona correlacionada com D baixa frequência em unidades normalizadas (BFnu) (r = 0,6 [0,12 - 0,85] p = 0,018) e D alta frequência em unidades normalizadas (AFnu) (r = -0,6 [-0,85 - -0,12] p = 0,018). No grupo com diabetes, a aldosterona correlacionou-se com DBFnu (r = 0,72 [0,16 - 0,93] p = 0,019) e DAFnu (r = -0,72 [-0,93 - -0,16] p = 0,019). Apesar da importância da leptina na atividade simpática aumentada na hipertensão, não houve correlação com VFC. CONCLUSÃO: A aldosterona parece estimular a atividade simpática em HR com ou sem DT2. Essa informação combinada com a eficácia clínica dos bloqueadores de receptor mineralocorticoide em HR pode reforçar a aldosterona como alvo terapêutico relevantes em HR. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)

Hipertensão leptina aldosterona sistema nervoso simpático diabetes mellitus tipo 2

29 05 2012

Leptina e aldosterona na atividade simpática na hipertensão resistente, com ou sem Diabetes Tipo 2

Leandro Boer-Martins^I,II; Valéria Nasser Figueiredo^I; Caroline Demacq^I,II; Luiz Cláudio Martins^I; Ana Paula Cabral de Faria^I; Carolina de Haro Moraes^I; Heitor Moreno Jr.^I

^ICardiovascular Pharmacology Laboratory, Faculty of Medical Sciences and Teaching Hospital, University of Campinas (FCM-HC-Unicamp), Campinas

^IICardiovascular & Metabolism Unit, Pharma Sector, Novartis Biociências S.A., São Paulo, Brasil

Correspondência

RESUMO

FUNDAMENTO: A descoberta da leptina como um estimulador da atividade simpática trouxe uma nova perspectiva para os mecanismos fisiopatológicos da obesidade-hipertensão.

OBJETIVO: Avaliamos a relação entre a atividade simpática aumentada e as concentrações plasmáticas de leptina e aldosterona em Hipertensos Resistentes (HR), comparando os grupos com e sem Diabetes Tipo 2 (DT2).

MÉTODOS: Vinte e cinco pacientes HR foram avaliados por eletrocardiografia ambulatorial para análise da Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) nos domínios do tempo e frequência, os quais foram estratificados em dois períodos: 24 horas e período Diurno (D), compreendendo as medidas entre 14 e 18h (domínio do tempo) e uma hora às 15h (domínio da frequência).

RESULTADOS: O grupo DT2 (n = 10) apresentou maiores concentrações de aldosterona e leptina que o grupo não DT2 (n = 15) (26,0 ± 11,5 vs. 16,9 ± 7,0 ng/dL – p = 0,021; 81,368.7 ± 47,086.1 vs. 41,228.1 ± 24,523.1 pg/mL – p = 0,048, respectivamente). Houve correlação entre aldosterona e VFC no domínio da frequência em ambos os grupos. Não-DT2 apresentaram a aldosterona correlacionada com D baixa frequência em unidades normalizadas (BFnu) (r = 0,6 [0,12 – 0,85] p = 0,018) e D alta frequência em unidades normalizadas (AFnu) (r = -0,6 [-0,85 – -0,12] p = 0,018). No grupo com diabetes, a aldosterona correlacionou-se com DBFnu (r = 0,72 [0,16 – 0,93] p = 0,019) e DAFnu (r = -0,72 [-0,93 – -0,16] p = 0,019). Apesar da importância da leptina na atividade simpática aumentada na hipertensão, não houve correlação com VFC.

CONCLUSÃO: A aldosterona parece estimular a atividade simpática em HR com ou sem DT2. Essa informação combinada com a eficácia clínica dos bloqueadores de receptor mineralocorticoide em HR pode reforçar a aldosterona como alvo terapêutico relevantes em HR. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)

Palavras-chave: Hipertensão, leptina, aldosterona, sistema nervoso simpático, diabetes mellitus tipo 2.

Introdução

Hipertensão, diabetes e obesidade compreendem uma série de distúrbios fisiológicos interativos¹. Por exemplo, é bem sabido que obesidade e diabete melito são fatores associados com a resistência aos medicamentos anti-hipertensivos. Portanto, um melhor conhecimento sobre as interações entre essas vias fisiopatológicas pode auxiliar na escolha do tratamento e, assim, melhorar a gestão do risco cardiovascular total¹.

A descoberta da leptina trouxe novas perspectivas para os mecanismos fisiopatológicos da obesidade e doenças associadas². Os estudos iniciais da leptina mostraram que ela regula o apetite e aumenta o gasto energético pela ativação da atividade nervosa simpática no tecido adiposo marrom termogênico³. Foi também demonstrado que a leptina gera excitação simpática no rim que, por sua vez, aumenta a pressão arterial³.

Também é bem conhecida a alta prevalência de hiperaldosteronismo em hipertensão resistente (HR)⁴. A HR como a Pressão Arterial (PA) não controlada apesar do uso de mais de três medicações ou a PA controla, mas que requer quatro ou mais fármacos para atingir a meta de pressão arterial⁵. Além disso, pacientes com aldosteronismo primário apresentam níveis de leptina significativamente mais elevados que indivíduos com hipertensão essencial (HTN)⁶. Contudo, um número crescente de evidência sugere que a aldosterona contribui amplamente ao desenvolvimento e severidade da HTN independentemente da presença do aldosteronismo primário conforme a definição clássica⁷. Além disso , a aldosterona promove a HR mediando alterações inadequadas nos sistemas nervoso central, cardiovascular e renal⁸. A ativação do Sistema Nervoso Simpático (SNS) parece ser um componente básico do impacto negativo do excesso de aldosterona no sistema nervoso central⁹.

A variabilidade da frequência cardíaca (HRV) pode ser usada para avaliar os desequilíbrios autonômicos, doenças e mortalidade¹⁰. Medidas de Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC) em domínios de tempo e frequência têm sido utilizadas com sucesso para classificar a atividade simpática e vagal¹¹. Não obstante, quando houver algumas diferenças entre os parâmetros de HRV encontrados em muitos estudos, o consenso é que uns mais baixos valores destss índices da função vagal estão associados em perspectiva com a morte e a inabilidade¹².

Considerando as influências significativas que exercem a leptina e a aldosterona sobre a fisiopatologia da HR^9,13, o nosso objetivo é chegar à relação entre a atividade simpática e esses dois hormônios na HR, com e sem diabetes tipo 2 (DT2).

Métodos

Foram incluídos 25 indivíduos com HR¹⁴, 15 sem DT2 e 10 com DT2, regularmente acompanhados no Serviço Ambulatório de Farmacologia Clínica Cardiovascular, em conformidade com a prescrição farmacológica para HA e DT2 (tomando 80% a 120% da dosagem diária prescrita).

No diagnóstico da hipertensão resistente foram aplicadas uma técnica precisa de medida da pressão arterial em consultório e um monitoramento ambulatório da pressão arterial (MAPA)⁵. Foram excluídos casos de pseudorresistência, incluindo a falta de controle da pressão arterial secundária pela má adesão ao tratamento¹⁵. A Hipertensão do Jaleco Branco (HJB) foi excluída pelo MAPA⁵. Na hipertensão resistente foram incluídos pacientes cuja pressão arterial não era controlada com o uso de mais de três medicamentos ou pacientes cuja pressão arterial foi controlada, mas eram necessários quatro ou mais agentes para atingir os objetivos de pressão arterial⁵. Todos os indivíduos forneceram consentimento informado e o estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética local.

Os critérios de exclusão compreenderam: disfunção renal aguda ou moderada a grave (depuração da creatinina < 40 mL/min/1,73 m²), não cumprimento da prescrição farmacológica, uso de betabloqueadores nos últimos seis meses, obesidade grave (índice de massa corporal = 35 kg/m²) insuficiência cardíaca (fração de ejeção < 50%), insuficiência cardíaca valvular, miocardiopatias, hiperaldosteronismo primário [aldosterona: Relação PRA > 20 ng por 100 mL por ng.ml (-1)h(-1)], fibrilação atrial, disfunção do nó sinusal, taquicardia supraventricular e ventricular, doença da aorta (síndrome de Marfan) , coartação da aorta, aneurismas ou cirurgia da aorta, história de coronariopatia ou coronariopatia comprovada por angiografia coronariana ou exames não invasivos, hiperlipidemia familiar, asma ou doença pulmonar obstrutiva crônica, gravidez ou uso de contraceptivos orais, doenças do tecido conjuntivo, problemas neurológicos, neoplasias malignas, doenças psiquiátricas, doenças endocrinológicas diferentes da DT2, tabagismo, uso de álcool e abuso de drogas.

Medições da pressão arterial

A pressão arterial foi avaliada considerando as orientações das VI Diretrizes Brasileiras de Hipertensão¹⁶. A Pressão Arterial Sistólica (PAS) e a Pressão Arterial Diastólica (PAD) de cada indivíduo foram medidas três vezes, utilizando um esfigmomanômetro digital (Omron HEM-711DLX) no braço direito, na posição sentada, após 10 minutos de repouso. A média de duas medições consecutivas foi utilizada, com uma variação inferior a 5 mmHg.

Análises laboratoriais

Todos os pacientes foram submetidos aos seguintes exames laboratoriais: hemograma, glicemia sérica de jejum, hemoglobina glicosilada (HbA1c), ureia e creatinina, colesterol total, fração de colesterol LDL, fração de colesterol HDL, triglicerídeos, ácido úrico, sódio e potássio, aldosterona (coletadas durante o D) e níveis plasmáticos de leptina (coletadas durante o D), utilizando ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) como anticoagulante (Quantikine® Human Leptin Immunoassay, Catalog Number DLP00, R&D Systems, Inc., Minneapolis, EUA).

Variabilidade da frequência cardíaca

Os parâmetros de variabilidade da frequência cardíaca (HRV) foram derivados da gravação de 24-horas do Holter e analisados nos domínios de tempo e frequência. As medidas foram estratificadas em dois períodos de tempo para domínio do tempo: Período de 24 horas (24h), período diurno (D), compreendendo os registros das 13h00 às 17h00. As medidas no domínio da frequência foram obtidas a partir de uma hora de registros às 15h00 (período Diurno - D). A gravação de 24 horas do Holter de três canais foi obtida de cada indivíduo, usando o dispositivo gravador CardioLight digital de 24 horas e o software CardioSmart Institucional CS 550 (Cardio Sistema Comércio e Indústria Ltda, São Paulo, SP, Brasil).

Os parâmetros de VFC no domínio de tempo incluíram as medidas seguintes^10,17:

- rMSSD (ms): Raiz quadrada das diferenças dos quadrados das médias entre intervalos RR sucessivos.

- SDNN (ms): Desvio padrão de todos os intervalos RR normais em uma gravação de 24 horas do Holter.

- SDANN (ms): Desvio padrão da média dos intervalos RR em todos os segmentos de 5 minutos de uma gravação de 24 horas.

- pNN50 (%): Percentagem de diferenças entre intervalos RR sucessivos maior do que 50 ms.

Medidas no domínio da frequência foram calculadas usando a transformada rápida de Fourier (FFT) para quebrar a série de tempo à sua função periódica subjacente. Os parâmetros de VFC no domínio da frequência incluíram as medidas seguintes^10,17:

Baixa Frequência (BF) e Alta Frequência (AF), medidas em unidades normalizadas, que representam o valor relativo de cada componente de potência em proporção à potência total menos o componente de Frequência Muito Baixa (FMB): LF normalizada (BFnu) foi calculada como a potência de LF em unidades normalizadas LF/(potência total - VLF) x 100, e AF normalizada (AFnu) como potência de AF em unidades normalizadas AF/(potência total-FMB) x 100. Baixa frequência (BF) e alta frequência (AF), nu BF e AFnu denotam a energia no espectro de potência periódica do coração, entre 0,04 e 0,15 Hz (o que é devido à ação conjunta dos componentes vagal e simpático sobre o coração, com predominância dos simpáticos) e 0,15 e 0,40 Hz (que corresponde à modulação respiratória e é um indicador do desempenho do nervo vago sobre o coração), respectivamente. "Período diurno" foi definido às 15:00, a fim de coletar dados da VFC durante o período de vigília.

A razão BFnu/nu AF reflete o equilíbrio simpático-vagal global e pode ser utilizada como uma medida desse equilíbrio. Em um adulto normal em condições de repouso, a razão é, geralmente, entre 1 e 2.

Análise estatística

Os dados foram expressos em média (µ) e desvio padrão (DP) ou média (µ) e erro padrão da média (EPM) para as medidas de VFC, conforme apropriado. Os grupos não pareados foram comparados por meio do teste U de Mann-Whitney; já para a análise de correlação foi utilizado o teste de Spearman. Teste exato de Fisher foi usado para determinar se um dado grupo apresentou proporção significativamente diferente de uma característica particular. O nível de significância estatística aceito foi inferior a 0,05. Todos os dados foram inseridos em um programa de planilha eletrônica (MS Excel Microsoft Corp, Phoenix, Arizona, EUA) para a análise estatística. As estatísticas analíticas foram realizadas no Analyse-it versão 2.21 Excel 12 (Analyse-it Software Ltd., Leeds, Reino Unido), programa add-in estatístico para Excel (MS Excel Microsoft Corp, Phoenix, Arizona, EUA).

Resultados

Não foram encontradas diferenças em idade e sexo entre os subgrupos não DT2 e DT2 (tab. 1). Ambos os grupos apresentaram características semelhantes, apesar das análises laboratoriais para diagnóstico de DT2, como os níveis de jejum e HbA1c (tab. 1). No entanto, o grupo DT2 apresentou maior Índice de Massa Corporal (IMC) e valores mais elevados de triglicerídeos séricos do que o grupo não DT2 (tab. 1). Do mesmo modo, a leptina plasmática (81,368,7 ± 47,086,1 vs. 41,228,1 ± 24,523,1 pg/mL – p = 0,048) e a aldosterona sérica (26,0 ± 11,5 vs. 16,9 ± 7,0 ng/dL – p = 0,021) foram aumentados no grupo DT2 se comparado com o não DT2.

Em relação à distribuição de medicamentos anti-hipertensivos, o grupo DT2 estava tomando mais agentes anti-hipertensivos, mais o grupo não DT2 (4,1 ± 0,7 vs. 3,3 ± 0,5 – p = 0,02).

Em relação aos parâmetros de VFC, as seguintes avaliações foram reduzidas no DT2 quando comparados com os não DT2: SDNN de 24 horas (89,1 ± 19,9 vs. 122,9 ± 39,5 ms, p = 0,0009), SDNN diurno (58,2 ± 13,6 vs. 78,5 ± 24,9 ms, p = 0,03), SDANN de 24 horas (79,8 ± 17,1 vs. 122,9 ± 39,5 ms, p = 0,0012), SDANN diurno (47,8 ± 3,5 vs. 65,5 ± 6,5 ms; p = 0,03), rMSSD diurno (13,8 ± 1,9 vs. 19,8 ± 2,2; p = 0,05), pNN50 de 24 horas (1,8 ± 2,1 vs. 5,3 ± 6,4%, p = 0,047), pNN50 diurno (0,5 ± 0,5 vs. 2,6 ± 2,9%, p = 0,035) (fig. 1). Embora os parâmetros de HRV restantes no domínio do tempo tendam a valores mais baixos no grupo DT2, eles não alcançam significância estatística. Não houve diferenças entre os grupos não DT2 e DT2 em parâmetros de domínio da frequência (dados não mostrados).

Considerando-se o total de pacientes (grupos não DT2 e DT2), o IMC se correlacionou positivamente com a aldosterona (r = 0,47 [0,09-0,73] p = 0,018; fig. 2a) e a leptina (r = 0,58 [0,24 – 0,8] p = 0,002; fig. 2b). Além disso, todos os pacientes tinham a VFC no domínio da frequência correlacionada com a aldosterona sérica. A aldosterona também se correlacionou com a razão BFnu/AFnu (r = 0,60 [0,28 – 0,81] p = 0,001), BFnu (r = 0,60 [0,28 – 0,81] p = 0,001;. fig. 2c) e AFnu (r = -0,60 [-0,81 – 0,28] p = 0,001; fig. 2d). No entanto, não encontramos nenhuma correlação com a leptina plasmática (BFnu/AFnu diurna: r = -0,09 [-0,48 – 0,33] p = 0,68; BFnu diurna: r = 0,01 [-0,39 – 0,41] p = 0,95; AFnu diurna: r = -0,01 [-0,41 – 0,39] p = 0,95)

Ambos os grupos (não DT2 e DT2) separadamente tinham a aldosterona correlacionada com a VFC no domínio da frequência. O grupo não DT2 tinha a aldosterona correlacionada com a LFnuBFnu diurna (r = 0,60 [0,12 – 0,85] p = 0,018; fig. 2e) e a AFnu diurna (r = -0,60 [-0,85 – 0,12] p = 0,018; fig. 2f). Além disso, o grupo DT2 tinha a aldosterona correlacionada com a BFnu diurna (r = 0,72 [0,16 – 0,93] p = 0,019; fig. 2g) e a AFnu diurna (r = -0,72 [-0,93 – -0,16] p = 0,019; fig. 2h).

Discussão

O principal achado do nosso estudo foi que os níveis de aldosterona sérica se correlacionaram positivamente com a atividade simpática na HR com e sem DT2. Além disso, apesar da importância da leptina na hiperatividade simpática na hipertensão arterial, não houve correlação entre a leptina e a VFC.

Descobrimos também que a VFC é menor em pacientes HR DT2 que em não DT2. Além disso, o grupo DT2 mostrou maiores correlações entre aldosterona e HRV do que o não DT2. Esses resultados estão em conformidade com estudos anteriores que mostram que a aldosterona exerce uma grande influência tanto na hiperatividade simpática quanto em distúrbios da gliconeogênese hepática^8,18-21.

O papel da aldosterona na hipertensão

A aldosterona intervém em várias mudanças inadequadas nos sistemas nervoso e cardiovascular que promovem a hipertensão, além de Doença Cardiovascular (DCV) e Doença Renal Crônica (DRC)²². Níveis elevados de aldosterona, em associação com obesidade e resistência a insulina, promovem a inflamação não genômica e via estresse oxidativo, que desenvolvem hipertensão resistente mediante uma série de mecanismos⁸. Essas ações potenciam a elevação da pressão sanguínea, que ocorre a partir dos efeitos clássicos da aldosterona para promover a retenção de sal e a expansão de volume, causando hipertensão grave resistente ao tratamento, a menos que um receptor mineralocorticoide (MR) antagonista como a espironolactona ou epleronona seja administrado como parte do regime terapêutico^8,23. Da mesma forma que o coração, vasos, pâncreas, músculo esquelético e gordura, altos níveis circulantes de aldosterona também podem hiperativar o sistema renina-angiotensina-aldosterona local em regiões cerebrais que contribuem para o aumento do tônus simpático na hipertensão^8,20,21. Adicionalmente, a aldosterona também causa distúrbios na sinalização metabólica hepática à insulina, contribuindo, em parte, para o aumento da gliconeogênese hepática^18,19. Nossos resultados estão alinhados com essa informação, em razão da correlação entre a aldosterona sérica e atividade simpática e parassimpática no período diurno.

O papel da leptina na hipertensão

A evidência de que o aumento de leptina plasmática a níveis semelhantes aos encontrados na obesidade aumenta a pressão arterial em ratos não obesos é consistente com a hipótese de que a leptina é um importante elo entre obesidade, atividade simpática e hipertensão²⁴. Uma vez que a obesidade desempenha um papel importante em contribuir para a hipertensão essencial humana, não é surpreendente que as concentrações plasmáticas de leptina sejam frequentemente elevadas em pacientes hipertensos, ou que a leptina e a pressão sanguínea estejam correlacionadas²⁴. Ilustrando essa afirmação, verificou-se que os níveis séricos de leptina foram altamente correlacionados com a pressão arterial média e IMC em adolescentes masculinos japoneses. Além disso, a frequência cardíaca também foi correlacionada com a leptina sérica, mesmo após o ajuste para idade e IMC²⁵. Também foi observado que a pressão arterial sistólica se correlaciona com leptina plasmática após o ajuste para o IMC em mulheres hipertensas e em homens não hipertensos, mas não em homens hipertensos²⁶. A maioria dos dados sugere que a correlação entre pressão arterial e leptina em homens hipertensos está relacionada especialmente com a correlação entre adiposidade e pressão arterial. No entanto, nem todos os estudos têm demonstrado uma estreita relação entre a leptina e hipertensão. Por exemplo, os polimorfismos do gene da leptina não estavam associados à hipertensão em afro-americanos²⁷.

Sobre os nossos achados, embora a leptina tenha se correlacionado com IMC, não encontramos uma correlação entre a leptina e a atividade simpática nesse grupo de pacientes com hipertensão resistente.

Limitações do estudo

A nossa principal limitação foi o recrutamento de pacientes "verdadeiramente" HR e, posteriormente, o pequeno tamanho da amostra. Apesar do pequeno tamanho da amostra, foi possível identificar menor VFC no subgrupo DT2. Partimos do pressuposto de que o pequeno tamanho da amostra do grupo DT2 é resultado dos critérios de exclusão prevalentes, de moderada a grave disfunção renal, história de doença arterial coronariana e à prescrição generalizada de betabloqueador nessa população no Brasil.

Conclusão

A aldosterona foi positivamente correlacionada com a atividade simpática na HR. Esse dado, somado às evidências de ensaios clínicos recentes, pode reforçar a eficácia dos bloqueadores de RM na hipertensão resistente, e aponta a aldosterona como um possível fator na terapêutica farmacológica.

Agradecimentos

Este estudo e o CD foram financiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Brasil. HM Jr. e VNF foram financiados pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), Brasil. O suporte técnico e treinamento para o dispositivo gravador Cardio light digital de 24 horas e o software CardioSmart Institucional CS 550 foram fornecidos pelo Sistema Comércio e Indústria Ltda., São Paulo, Brasil.

Conflito de interesses

LBM e CD são funcionários da Novartis Biociências S.A. (Brasil).

Correspondência:

Heitor Moreno Jr.

Faculty of Medical Sciences – University of Campinas - Cardiovascular Pharmacology and Hypertension Section - 13081-970 - Campinas, SP, Brasil.

E-mail:

hmoreno@cardiol.br,

hmoreno@uol.com.br

Artigo recebido em 17/01/12

Revisado recebido em 17/01/12

Aceito em 16/02/12.

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Leptin, not adiponectin, predicts hypertension in the Copenhagen City Heart Study

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The obese gene product, leptin: possible role in obesity-related hypertension in adolescents

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Genetic markers at the leptin (OB) locus are not significantly linked to hypertension in African Americans

Hypertension 1998 1230 4 6 31

Rutkowski

Klanke

Reif

Menon

Original Articles

Leptin and aldosterone in sympathetic activity in resistant hypertension with or without type 2 diabetes

BACKGROUND: The finding of adipocyte-derived hormone leptin as an overstimulator of sympathetic activity brought a new perspective to the pathophysiological mechanisms of obesity-hypertension. OBJECTIVES: As aldosterone also increases sympathetic activity, we aimed to assess the relationship between sympathetic overactivity and plasma leptin and aldosterone levels in resistant hypertension (RHTN), comparing the groups with and without T2D. METHODS: Twenty-five RHTN patients underwent ambulatory electrocardiography to analyze heart rate variability (HRV) in time and frequency domains, which were stratified into two periods: 24 hours and daytime (DT), comprising the records between 2:00 p.m to 6:00 p.m (time domain) and one hour at 3:00 p.m (frequency domain). RESULTS: T2D group (n=10) had higher serum aldosterone and plasma leptin levels than the non-T2D (n=15) (26.0±11.5 vs. 16.9±7.0 ng/dL - p=0.021; 81.368.7±47.086.1 vs 41.228.1±24.523.1 pg/mL - p=0.048, respectively). Both groups had aldosterone correlated with HRV in frequency domain. Non-T2D had aldosterone correlated with DT low frequency in normalized units (LF nu) (r=0.6 [0.12-0.85] p=0.018) and DT high frequency in normalized units (HF nu) (r=-0.6 [-0.85- -0.12] p=0.018). Type-2-diabetes group had aldosterone correlated with DT LF nu (r=0.72 [0.16-0.93] p=0.019) and DT HF nu (r=-0.72 [-0.93- -0.16] p=0.019). However, despite of the importance of leptin in sympathetic overactivity in hypertension, leptin did not correlate with HRV. CONCLUSION: Aldosterone seems to overdrive sympathetic activity in RHTN with and without T2D. This information combined with the clinical efficacy of mineralocorticoid receptor blocker in RHTN may reinforce that aldosterone is a major player to be a therapeutic target in RHTN. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)

Hypertension leptin aldosterone sympathetic nervous system diabetes mellitus type 2

Leptin and aldosterone in sympathetic activity in resistant hypertension with or without type 2 diabetes

Leandro Boer-Martins^I,II; Valéria Nasser Figueiredo^I; Caroline Demacq^I,II; Luiz Cláudio Martins^I; Ana Paula Cabral de Faria^I; Carolina de Haro Moraes^I; Heitor Moreno Jr.^I

^I Cardiovascular Pharmacology Laboratory, Faculty of Medical Sciences and Teaching Hospital, University of Campinas (FCM-HC-Unicamp), Campinas

^IICardiovascular & Metabolism Unit, Pharma Sector, Novartis Biociências S.A., São Paulo, Brasil

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ABSTRACT

BACKGROUND: The finding of adipocyte-derived hormone leptin as an overstimulator of sympathetic activity brought a new perspective to the pathophysiological mechanisms of obesity-hypertension.

OBJECTIVES: As aldosterone also increases sympathetic activity, we aimed to assess the relationship between sympathetic overactivity and plasma leptin and aldosterone levels in resistant hypertension (RHTN), comparing the groups with and without T2D.

METHODS: Twenty-five RHTN patients underwent ambulatory electrocardiography to analyze heart rate variability (HRV) in time and frequency domains, which were stratified into two periods: 24 hours and daytime (DT), comprising the records between 2:00 p.m to 6:00 p.m (time domain) and one hour at 3:00 p.m (frequency domain).

RESULTS: T2D group (n=10) had higher serum aldosterone and plasma leptin levels than the non-T2D (n=15) (26.0±11.5 vs. 16.9±7.0 ng/dL – p=0.021; 81.368.7±47.086.1 vs 41.228.1±24.523.1 pg/mL – p=0.048, respectively). Both groups had aldosterone correlated with HRV in frequency domain. Non-T2D had aldosterone correlated with DT low frequency in normalized units (LF nu) (r=0.6 [0.12–0.85] p=0.018) and DT high frequency in normalized units (HF nu) (r=-0.6 [-0.85- -0.12] p=0.018). Type-2-diabetes group had aldosterone correlated with DT LF nu (r=0.72 [0.16–0.93] p=0.019) and DT HF nu (r=-0.72 [-0.93- -0.16] p=0.019). However, despite of the importance of leptin in sympathetic overactivity in hypertension, leptin did not correlate with HRV.

CONCLUSION: Aldosterone seems to overdrive sympathetic activity in RHTN with and without T2D. This information combined with the clinical efficacy of mineralocorticoid receptor blocker in RHTN may reinforce that aldosterone is a major player to be a therapeutic target in RHTN. (Arq Bras Cardiol. 2012; [online].ahead print, PP.0-0)

Keywords: Hypertension; leptin; aldosterone; sympathetic nervous system; diabetes mellitus, type 2.

Introduction

Hypertension, diabetes and obesity comprise a series of interactive physiologic disorders ¹. For instance, it is well known that obesity and diabetes mellitus are factors associated with resistance to antihypertensive drugs. Therefore, a better knowledge on the interactions among these pathophysiological pathways can aid treatment choice and thereby improving total cardiovascular risk management ¹.

The discovery of leptin brought new insights to the pathophysiological mechanisms of obesity and associated diseases². Initial studies of leptin showed that it regulates appetite and enhances energy expenditure by activating sympathetic nerve activity to thermogenic brown adipose tissue³. It was also demonstrated that leptin causes sympathetic excitation to the kidney that, in turn, increases arterial pressure³.

It is also well-known the high prevalence of hyperaldosteronism in resistant hypertension (RHTN)⁴. RHTN is defined as uncontrolled blood pressure (BP) despite the use of more than three medications or controlled BP, but that required four or more drugs to achieve blood pressure goals ⁵. Moreover, primary aldosteronism patients showed significantly higher levels of leptin than essential hypertension (HTN) subjects⁶. However, a growing body of evidence suggests that aldosterone contributes broadly to the development and severity of HTN separately from the presence of classically defined primary aldosteronism⁷. In addition, aldosterone promotes RHTN by mediating maladaptive changes in the renal, cardiovascular and central nervous systems ⁸. Sympathetic nervous system (SNS) activation seems to be a basic component of the adverse impact of aldosterone excess in the central nervous system ⁹.

Heart rate variability (HRV) may be used to assess autonomic imbalances, diseases and mortality ¹⁰. Measures of heart rate variability (HRV) in time and frequency domains have been used successfully to index sympathetic and vagal activity¹¹. Nevertheless, while there are some differences among HRV parameters found in many studies, the consensus is that lower values of these indices of vagal function are prospectively associated with death and disability ¹².

Considering the significant influences that leptin and aldosterone exerts on the pathophysiology of RHTN ^9,13, we aimed to access the relationship between sympathetic activity and these two hormones in RHTN with and without type 2 diabetes (T2D).

Methods

We included twenty-five (25) RHTN subjects¹⁴, 15 non-T2D and 10 T2D, regularly followed in the Ambulatory Service of Cardiovascular Clinical Pharmacology, complying with pharmacological prescription for HTN and T2D (taking 80% to 120% of the prescribed daily dose).

An accurate office blood pressure measurement technique and ambulatory blood pressure monitoring (ABPM) were applied to diagnosis resistant hypertension⁵. We excluded cases of pseudoresistance, including lack of blood pressure control secondary to poor medication adherence¹⁵. White coat hypertension (WCH) was excluded by ABPM⁵. Resistant hypertension included patients whose blood pressure was uncontrolled with the use of more than three medications or patients whose blood pressure was controlled, but required four or more drugs to achieve blood pressure goals⁵. All subjects provided written informed consent, and the study was approved by the local ethics committee.

The exclusion criteria comprised: acute or moderate-severe renal dysfunction (creatinine clearance < 40 mL/min/1,73 m²), non-complied pharmacological prescription, use of beta-blockers within the last six months, severe obesity (body mass index ≥ 35 kg/m²), heart failure (ejection fraction < 50%), valvular heart disease, cardiomyopathies, primary hyperaldosteronism [aldosterone: PRA ratio > 20 ng per 100 mL per ng.ml(-1)h(-1)], atrial fibrillation, sick sinus syndrome, supraventricular and ventricular tachycardias, aortic disease (Marfan’s syndrome, coarctation of the aorta, aneurysms or aortic surgery, history of coronary artery disease or proven coronary artery disease by coronary angiography or noninvasive tests, familial hyperlipidemia, asthma or chronic obstructive lung disease, pregnancy or oral contraceptive use, connective tissue disorders, neurological problems, oncological malignancies, psychiatric diseases, other than T2D endocrinological diseases, smoking, alcohol use and drug abuse.

Blood pressure measurements

Blood pressure was assessed by considering the orientations of the VI Brazilian Guidelines on Hypertension ¹⁶. The blood pressure (SBP – systolic blood pressure/ DBP – diastolic blood pressure) of each subject was measured three times, using a digital sphygmomanometer (Omron HEM-711DLX) on the right upper arm, in the sitting position, after a 10-minute rest. The average of two consecutive measurements was used, with a variation lower than 5 mmHg.

Laboratory analysis

All subjects underwent the following laboratory tests: hemogram, fasting serum glucose, glycolized hemoglobin (HbA1c), urea and creatinine, total cholesterol, LDL-cholesterol fraction, HDL-cholesterol fraction, triglycerides, uric acid, sodium and potassium, aldosterone (collected during DT) and plasma leptin levels (collected during DT) using ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) as an anticoagulant (Quantikine^® Human Leptin Immunoassay, Catalog Number DLP00, R&D Systems, Inc., Minneapolis, USA).

Heart rate variability

Heart rate variability (HRV) parameters were derived from the recording of 24-hour Holter monitoring and analyzed in time and frequency domains. Measures were stratified into two time periods per time domain: 24-hour period (24h), daytime period (DT), comprising the records from 1:00 p.m. to 5:00 p.m. Frequency domain measures were obtained from one-hour records at 3:00 p.m. (daytime period – DT). A three-channel, 24-hour Holter recording was obtained from each subject, using the CardioLight digital 24-hour recorder device and the CardioSmart Institutional CS 550 software (Cardio Sistema Comércio e Indústria Ltda, São Paulo, SP, Brazil).

Time domain HRV parameters included the following measures ^10,17:

- rMSSD (ms): Square root of the mean squared differences between successive RR intervals.

- SDNN (ms): Standard deviation of all normal RR intervals in a 24-hour Holter recording.

- SDANN (ms): Standard deviation of mean RR interval in all 5-minute segments of a 24-hour recording.

- pNN50 (%): Percentage of differences between successive RR intervals greater than 50 ms.

Frequency domain measures were calculated using the fast Fourier transform (FFT) to break down the time series to its underlying periodic function. Frequency domain HRV parameters included the following measures ^10,17:

Low frequency (LF) and high frequency (HF) measured in normalized units, which represent the relative value of each power component in proportion to the total power minus the very low frequency (VLF) component. Normalized LF (LF nu) was calculated as LF power in normalized units LF/(total power-VLF) x 100, and normalized HF (HF nu) as HF power in normalized units HF/(total power-VLF) x 100. Low frequency (LF) and high frequency (HF), LF nu and HF nu denote the energy in the heart period power spectrum between 0.04 and 0.15 Hz (which is due to the joint action of the vagal and sympathetic components on the heart, with a predominance of the sympathetic ones) and 0.15 and 0.40 Hz (which corresponds to the respiratory modulation and is an indicator of the performance of the vagus nerve on the heart), respectively. "Daytime" was established at 3:00 p.m. in order to collect HRV data during wake.

The LF nu/HF nu ratio reflects the global sympatho-vagal balance and can be used as a measure of this balance. In a normal adult under resting conditions, the ratio is generally between 1 and 2.

Statistical analysis

Data were expressed as mean (μ) and standard deviation (SD) or mean (μ) and standard error of the mean (SEM) for HRV measures according its correct use. Unpaired groups were compared using Mann-Whitney U test, while correlation analysis was performed using Spearman´s rank test. Fisher’s exact test was used to determine whether a certain group had significantly different proportion of a particular characteristic. The level of statistical significance accepted was less than 0.05. All data were entered into a spreadsheet program (MS Excel Microsoft Corp, Phoenix, Arizona, USA) for statistical analysis. Analytical statistics were performed by Analyse-it version 2.21 Excel 12+ (Analyse-it Software Ltd., Leeds, UK), a statistical add-in program for Excel (MS Excel Microsoft Corp, Phoenix, Arizona, USA).

Results

We found no differences in age and gender between the non-T2D and T2D subgroups (table 1). Both groups demonstrated similar characteristics despite of laboratory analysis concerning T2D diagnosis like fasting and HbA1c levels (table 1). However, the T2D group showed a greater body mass index (BMI) and higher serum triglyceride values than the non-T2D group (table 1). Similarly, plasma leptin (81,368.7 ± 47,086.1 vs 41,228.1 ± 24,523.1 pg/mL – p=0.048) and serum aldosterone (26.0 ± 11.5 vs 16.9 ± 7.0 ng/dL – p=0.021) were increased in the T2D group compared with the non-T2D.

Regarding the anti-hypertensive drugs distribution, the T2D group was taking more antihypertensive drugs than the non-T2D group (4.1 ± 0.7 vs 3.3 ± 0.5 – p=0.02).

Concerning HRV parameters, the following evaluations were reduced in T2D when comparing with non-T2D: 24-hour-SDNN (89.1 ± 19.9 vs 122.9 ± 39.5 ms; p=0.0009), daytime SDNN (58.2 ± 13.6 vs 78.5 ± 24.9 ms; p=0.03), 24-hour-SDANN (79.8 ± 17.1 vs 122.9 ± 39.5 ms; p=0.0012), daytime SDANN (47.8 ± 3.5 vs 65.5 ± 6.5 ms; p=0.03), daytime rMSSD (13.8 ± 1.9 vs 19.8 ± 2.2; p=0.05), 24-hour-pNN50 (1.8 ± 2.1 vs 5.3 ± 6.4 %; p=0.047), daytime pNN50 (0.5 ± 0.5 vs 2.6 ± 2.9 %; p=0.035) (Fig. 1). Although the remaining HRV parameters in time domain tended to lower values in T2D group, they did not achieve statistically significance. There were no differences between non-T2D and T2D groups in frequency domain parameters (data no shown).

Considering total patients (non-T2D and T2D groups), BMI correlated positively with aldosterone (r=0.47 [0.09 – 0.73] p=0.018; Fig. 2a) and leptin (r=0.58 [0.24 – 0.8] p=0.002; Fig. 2b). In addition, total patients had HRV in frequency domain correlated with serum aldosterone. Aldosterone also correlated with LF nu/HF nu ratio (r=0.60 [0.28 – 0.81] p=0.001), LF nu (r=0.60 [0.28 - 0.81] p=0.001; Fig. 2c) and HF nu (r= -0.60 [-0.81 - -0.28] p=0.001; Fig. 2d). However, we found no correlation with plasma leptin (daytime LF nu/HF nu: r=-0.09 [-0.48 – 0.33] p=0.68; daytime LF nu: r=0.01 [-0.39 - 0.41] p=0.95; daytime HF nu: r=-0.01 [-0.41 -0.39] p=0.95).

Both groups (non-T2D and T2D) separately also had aldosterone correlated with HRV in frequency domain. Non-T2D had aldosterone correlated with daytime LF nu (r=0.60 [0.12 – 0.85] p=0.018; Fig. 2e) and daytime HF nu (r=-0.60 [-0.85 - -0.12] p=0.018; Fig. 2f). In addition, T2D group had aldosterone correlated with daytime LF nu (r=0.72 [0.16 – 0.93] p=0.019; Fig. 2g) and daytime HF nu (r=-0.72 [-0.93 - -0.16] p=0.019; Fig. 2h).

Discussion

The main finding of our study was that serum aldosterone levels correlated positively with sympathetic activity in RHTN with and without T2D. Moreover, in spite of the importance of leptin in sympathetic overactivity in hypertension, we found no correlation between leptin and HRV.

We also found that the HRV is lower in T2D RHTN patients than in the non-T2D group. In addition, the group T2D showed higher correlations between aldosterone and HRV than the non-T2D. These results are in accordance with previous studies showing that aldosterone exerts a major influence on both sympathetic overactivity and disturbances of hepatic gluconeogenesis ^8,18-21.

The role of aldosterone in hypertension

Aldosterone mediates several maladaptive changes in the nervous and cardiovascular systems that promote hypertension in addition to cardiovascular disease (CVD) and chronic kidney disease (CKD) ²². Elevated levels of aldosterone, in association with obesity and insulin resistance, promote nongenomic inflammation and oxidative stress pathways that advance the development of resistant hypertension through a number of mechanisms⁸. These actions potentiate the elevation of blood pressure that occurs from the classic effects of aldosterone to promote salt retention and volume expansion, causing severe hypertension resistant to treatment, unless a mineralocorticoid receptor (MR) antagonist such as spironolactone or epleronone is used as part of the therapeutic regimen^8,23. Similarly to the heart, vasculature, pancreas, skeletal muscle and fat, high levels of circulating aldosterone can also overactivate local renin-angiotensin-aldosterone system in brain regions that contribute to increased sympathetic tone in hypertension ^8,20,21. Additionally, aldosterone also causes disturbances in hepatic insulin metabolic signaling, contributing, in part, to increased hepatic gluconeogenesis ^18,19. Our results are aligned with this information due the correlation between serum aldosterone and sympathetic and parasympathetic activity during daytime.

The role of leptin in hypertension

The evidence that increasing plasma leptin to levels similar to those found in obesity raises arterial pressure in non-obese rats is consistent with the hypothesis that leptin is an important link between obesity, sympathetic activity and hypertension ²⁴. Since obesity plays a major role in contributing to human essential hypertension, it is not surprising that plasma leptin concentrations are often elevated in hypertensive patients, or that leptin and blood pressure are correlated ²⁴. Illustrating this statement, it has been found that serum leptin levels were highly correlated with mean arterial pressure and BMI in male Japanese adolescents. Moreover, heart rate was also correlated with serum leptin even after adjustment for age and BMI ²⁵. It was also observed that systolic blood pressure correlated with plasma leptin after adjustment for BMI in hypertensive women and in non-hypertensive men, but not in hypertensive men ²⁶. Most of the data suggest that the correlation between leptin and blood pressure in hypertensive men is related mainly to the correlation between adiposity and blood pressure. However, not all studies have demonstrated a close relationship between leptin and hypertension. For example, leptin gene polymorphisms were not linked to hypertension in African Americans ²⁷.

Regarding our findings, although leptin correlated with BMI, we have not found a correlation between leptin and sympathetic activity in this group of resistant hypertensive patients.

Limitations of the study

Our main limitation was the recruitment of "true" RHTN patients and, subsequently, the small sample size. Despite of the small sample size, it was possible to identify lower HRV in the T2D subgroup. We assumed that the small sample size of the T2D group is a result of the prevalent exclusion criteria of moderate to severe renal dysfunction, history of coronary artery disease and the widespread β-blocker prescribing in this population in Brazil.

Conclusion

Aldosterone correlated positively with sympathetic activity in RHTN. This information summed with the recent clinical trial evidences, may reinforce the effectiveness of MR blockers in resistant hypertension and points to aldosterone as one possible player in pharmacologic therapeutic.

Acknowledgements

This study and CD were supported by the State of São Paulo Research Foundation (Fapesp), Brazil. HM Jr. and VNF were supported by the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) and the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (Capes), Brazil. Technical support and training for Cardio light digital 24-hour recorder device and the CardioSmart Institutional CS 550 software provided by Cardio Sistema Comércio e Indústria Ltda, São Paulo, SP, Brazil.

Conflict of interests

LBM and CD are employees of Novartis Biociências S.A. (Brazil).

References