Resumen
Antecedentes
La remodelación anormal de las arterias pulmonares distales en pacientes con hipertensión arterial pulmonar (HAP) conduce a un aumento progresivo de la resistencia vascular pulmonar, seguido de hipertrofia e insuficiencia ventricular derecha. A pesar de los considerables avances en el tratamiento de la HAP, el pronóstico sigue siendo malo. Nuestro objetivo es evaluar el potencial de utilizar la citocina resistina como marcador genético y biológico de la gravedad de la enfermedad y la supervivencia en una gran cohorte de pacientes con HAP.
Métodos
Se obtuvieron datos genéticos, clínicos y de bioespecímenes de 1121 adultos con HAP, incluidos 808 con HAP idiopática (HAIP) y 313 con HAP asociada a esclerodermia (HAP-SSc) de un repositorio nacional. Se midieron los niveles séricos de resistina mediante ELISA y se examinaron las asociaciones entre los niveles de resistina, las variables clínicas y los genotipos de polimorfismos de un solo nucleótido con modelos de regresión multivariable. Se aplicaron algoritmos de aprendizaje automático (ML) para desarrollar y comparar modelos de riesgo para la predicción de mortalidad.
Resultados
Los niveles de resistina fueron significativamente más altos en todas las muestras de HAP y muestras de subtipo de HAP (HAIP y HAP-ES) que en los controles (P < .0001) y tuvieron capacidades discriminativas significativas (AUC de 0.84, 0.82 y 0.91, respectivamente; P < .001). Los niveles altos de resistina (por encima de 4.54 ng/mL) en pacientes con HAP se asociaron con mayor edad (P = .001), menor distancia de caminata de 6 minutos (P = .001) y menor rendimiento cardíaco (índice cardíaco, P = .016). Curiosamente, los portadores mutantes de rs3219175 o rs3745367 tuvieron niveles más altos de resistina (P ajustada = .0001). Los niveles elevados de resistina en pacientes con HAP también se asociaron con un mayor riesgo de muerte (cociente de riesgos instantáneos: 2,6; IC del 95 %: 1,27–5,33; P < 0,0087). Las comparaciones de los modelos de supervivencia derivados de ML confirmaron un valor pronóstico satisfactorio del modelo de bosque aleatorio (AUC = 0,70; IC del 95 %: 0,62–0,79) para la HAP.
Conclusiones
Este trabajo establece la importancia de la resistina en la patobiología de la HAP humana. En consonancia con su función en modelos de roedores, la resistina sérica representa un nuevo biomarcador para el pronóstico de la HAP y puede indicar una nueva vía terapéutica. Los modelos de supervivencia derivados de ML destacaron la importancia de incluir los niveles de resistina para mejorar el rendimiento. Se necesitan estudios futuros para desarrollar ensayos de múltiples marcadores que mejoren la estratificación del riesgo no invasiva.
Introducción
La hipertensión arterial pulmonar (HAP) es una enfermedad multifactorial y potencialmente mortal que se caracteriza por una remodelación anormal de las arterias pulmonares distales. Esta remodelación conduce a un aumento progresivo de la resistencia vascular pulmonar y a la consiguiente hipertrofia e insuficiencia del ventrículo derecho (1). A pesar de los considerables avances en el tratamiento de la HAP en los últimos 30 años, el pronóstico sigue siendo malo (2). Un estudio que siguió a 162 pacientes consecutivos con HAP informó que el tratamiento continuo durante al menos 1 año con epoprostenol, la primera terapia aprobada para el tratamiento de la HAP, resultó en tasas de supervivencia significativamente mayores a 1, 2 y 3 años de 87,8%, 76,3% y 62,8%, respectivamente, en comparación con las tasas de supervivencia esperadas (58,9%, 46,3% y 35,4% según datos históricos) (3, 4). El ensayo controlado aleatorizado de fase 3 STELLAR demostró el beneficio clínico de sotatercept, un modulador de la superfamilia TGFβ, como tratamiento complementario a la terapia de base estable para la HAP (5). Basándose en los hallazgos de STELLAR, un estudio reciente empleó un modelo de salud poblacional para evaluar el posible impacto clínico a largo plazo del sotatercept. Según este modelo, añadir sotatercept a la terapia de base aumentó la expectativa de vida aproximadamente tres veces entre los pacientes con HAP (6).
Los biomarcadores mecanicistas, al servir como predictores fiables de la gravedad y la supervivencia de la HAP, podrían ser cruciales para el desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento. Un posible candidato a biomarcador mecanicista es la resistina, un miembro de la familia de citocinas pleiotrópicas de moléculas similares a la resistina (RELM) (7). La resistina, que se identificó por primera vez como una adipocina en ratones con propiedades de resistencia a la insulina (8), es predictivo de malos resultados clínicos en pacientes con enfermedad cardiovascular e insuficiencia cardíaca (9,10,11,12). La señalización RELM es un componente importante de la respuesta inflamatoria tipo 2 a la lesión tisular en el pulmón y otros órganos (13, 14) y puede estar involucrado críticamente en la señalización del inflamasoma y sus respuestas posteriores. Hemos demostrado que mRELMα, el homólogo murino de la resistina, se regula positivamente de manera drástica en pulmones hipóxicos y produce potentes efectos mitogénicos (15). En modelos de roedores, la administración transtraqueal del gen mRELMα por el virus adenoasociado provoca remodelación vascular y cambios hemodinámicos similares a los de la HAP (dieciséis). Por el contrario, la supresión in vivo de mRELMα reduce notablemente el desarrollo de HAP causado por hipoxia crónica o estímulos inflamatorios Th2 (dieciséis,17,18), lo que indica un papel etiológico de mRELMα en la HAP. La resistina humana se expresa en las células mieloides, especialmente en los macrófagos (19). Nuestro estudio mecanicista de líneas de ratones modificados genéticamente reveló recientemente que la resistina humana induce la remodelación vascular pulmonar y el desarrollo de HAP al mediar la comunicación cruzada de células endoteliales y de músculo liso y la activación de macrófagos dependiente de la activación de la señalización del patrón molecular asociado al daño (DAMP) (20, 21). Además, en nuestro estudio reciente también se revelaron los efectos específicos cardíacos de la resistina humana en la modulación de la inflamación en el corazón (22).
Intentamos evaluar la relación de los niveles séricos de resistina con la gravedad de la enfermedad de HAP y la supervivencia en una gran cohorte de pacientes con HAP compuesta principalmente por dos subtipos: HAP idiopática (HAPI) y HAP asociada a esclerodermia (HAP-SSc). Debido a que la hipertrofia y la insuficiencia ventricular derecha son las principales causas de mortalidad en pacientes con HAP, planteamos la hipótesis de que los niveles de resistina estarían asociados con la gravedad de la HAP (es decir, las medidas hemodinámicas) y la mortalidad. Los modelos que combinan los niveles de resistina con indicadores clínicos han mejorado la capacidad de predecir la mortalidad en comparación con los modelos que utilizan indicadores clínicos solos. En este estudio, investigamos el papel de la resistina como un nuevo marcador bioquímico y genético para la HAP. Nuestros hallazgos facilitarán el desarrollo de herramientas de pronóstico de precisión y terapia dirigida a la resistina.
Métodos
Temas de estudio
El Repositorio Nacional de Muestras Biológicas y Datos para HAP (también conocido como Biobanco de HAP) es un repositorio financiado por los Institutos Nacionales de Salud de muestras biológicas, datos clínicos y genéticos recopilados de 36 centros de HAP participantes en toda América del Norte. La recopilación de datos del biorepositorio fue aprobada por la junta de revisión institucional de cada centro participante, y todos los pacientes dieron su consentimiento informado al momento de la inscripción. Los criterios de inclusión y exclusión se han descrito en otros lugares (23, 24), y los detalles se encuentran en el suplemento en línea. Recibimos datos clínicos y muestras biológicas, incluido el suero, de todos los pacientes que tenían HAPI o HAP-ES y tenían 18 años de edad o más (n = 1121). Se obtuvieron muestras de 50 sujetos de control sanos de Innovative Research para usarlas como controles. Este estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad Johns Hopkins.
Medición de los niveles de resistina sérica
Se realizaron con éxito pruebas ELISA para determinar los niveles de resistina en el suero de todos los pacientes. Brevemente, se analizó la resistina sérica por duplicado utilizando el ensayo de placa de descubrimiento de mesoescala (archivo adicional) 1:Métodos suplementarios).
Genotipado
El ADN se extrajo de acuerdo con protocolos estándar. La genotipificación de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) se llevó a cabo utilizando una matriz de genotipificación de todo el genoma (Illumina HumanOmni5, Illumina Inc., San Diego, CA, EE. UU.) y proporcionada por el Biobanco PAH, con una tasa de finalización promedio del 98 % (9). La matriz cubrió tres SNP dentro del gen que codifica resistina (RETN) y ~ 2 kb aguas arriba (rs7408174 (T > C, aguas arriba de RETN), rs3219175 (G > A, variante de -2 kb) y rs3745367 (G > A, variante del intrón)) y los analizó para determinar su asociación con los niveles séricos de resistina.
Análisis estadístico
Para las comparaciones entre grupos se utilizó la prueba de chi-cuadrado, la prueba U de Mann-Whitney o la prueba de Kruskal-Wallis. Para evaluar el desempeño del nivel de resistina como un discriminador de la presencia de HAP, calculamos el área bajo la curva (AUC) de la curva ROC (característica operativa del receptor). Las curvas de supervivencia se calcularon con estimaciones de Kaplan-Meier y la asociación entre el nivel de resistina y la supervivencia también se probó con modelos de regresión de Cox multivariable. Además, utilizamos modelos de regresión logística para probar la asociación de marcadores genéticos con los niveles de resistina como un fenotipo cualitativo. La edad, el sexo, la etnia y el IMC se incluyeron como covariables (archivo adicional). 1:Métodos suplementarios).
Construcción y evaluación de modelos de mortalidad
Inicialmente seleccionamos 21 variables (Archivo adicional 1: Métodos complementarios). Estos incluyeron datos demográficos, clasificación clínica de HAP y 10 mediciones hemodinámicas. Además, incluimos la puntuación de riesgo REVEAL 2.0, los niveles séricos de resistina y los genotipos de tres SNP de RETN (rs7408174, rs3219175, rs3745367). Luego, aplicamos la regresión Lasso a las 13 variables cuantitativas. Por último, utilizamos 15 variables, incluidas las 6 variables cuantitativas seleccionadas por Lasso, 4 variables hemodinámicas adicionales y 5 variables categóricas, para el modelo completo. Para el procesamiento de control de calidad de los datos, se inscribieron 902 pacientes con HAP (IPAH = 654) después de eliminar a los sujetos con valores faltantes para las variables cuantitativas. Para el análisis de aprendizaje automático, primero, seleccionamos aleatoriamente el 70% (n = 631, IPAH = 455) de los pacientes como el conjunto de entrenamiento para la construcción del modelo. A continuación, balanceamos el conjunto de datos utilizando SMOTE-NC (25). Luego, se establecieron cinco tipos de modelos predictivos comúnmente adoptados para predecir la mortalidad por HAP: bosque aleatorio (RF), XGBoost, máquina de vectores de soporte (SVM), perceptrón multicapa (MLP) y un clasificador de apilamiento. Para obtener…
