Μελέτη νέων βιοδεικτών σε ασθενείς με ανεύρισμα ανιούσης θωρακικής αορτής

Abstract

Thoracic aortic aneurysms (TAA) often go undetected to the point where they strike brutally and cause terrible consequences. Aortic dissection and rupture account for 2%-7% of all sudden cardiac fatalities in the general population, which represents a significant mortality load. Up to 22% of patients who experience acute aortic events are pronounced dead before reaching the hospital. It is estimated that in the Unites States alone, aortic diseases account for about 13.000 deaths annually and act as a contributing factor in more than 16.415 deaths making them the 17th most common cause of mortality in people older than 50 years. Moreover, many thoracic aortic-related sudden deaths can be misdiagnosed as myocardial infarction. As such, it is possible that these data significantly underestimates the true burden of aortic diseases in the population. This evidence highlights the significance of timely detection of TAA since it is rampant but asymptomatic, hence termed “silent killer”.TAA can be categorized as either heritable or degenerative from an etiologic perspective. Less than 30% of all TAA cases are genetically triggered, whereas more than 70% are degenerative. Mutations in genes encoding proteins such as Smooth Muscle (SM) contractile proteins, Extracellular Matrix (ECM) proteins and proteins involved in Transforming Growth Factor beta (TGF-β) signaling are the main causes of genetically triggered TAA. Sporadic TAA are primarily linked to risk factors such as age, male sex, smoking and hypertension. In the context of aneurysmal diseases of the thoracic aorta, ascending (ATAA) and descending (DTAA) aneurysms behave as two distinct types of disorders. This could be explained due to the different embryologic origins of ascending and descending aortic vascular smooth muscle cells (VSMCs), which are in charge of secreting many of the proteolytic factors associated with aneurysm formation, including matrix metalloproteinase (MMP) and plasmin.Currently, the diagnosis of ATAA is largely based on imaging tests (echocardiography, computed tomography and magnetic resonance imaging), which are frequently performed for unrelated purposes; therefore the aneurysm is found by accident. However, ATAA in patients who are not subjected to those imaging studies remains undetected and complications, such as aortic dissection and rupture, might occur. There are no effective preventive strategies for TAA, thus, early detection, surveillance and treatment are critical to improving outcomes.The development of biomarkers that could be helpful in identifying individuals with thoracic aortic illness are investigated. However, to date, the majority of biomarkers are mostly successful in identifying aortic disease after an aortic dissection or rupture has taken place. Hence, in order to improve clinical care and outcomes for this fatal disease it is essential to establish new ways to help in the identification of people at risk of currently having or developing a thoracic aneurysm. Using a targeted proteomic approach, we sought to investigate the effect of the formation of an ascending thoracic aortic aneurysm on the proteomic profile in the serum of patients identified with ATAA in an effort to develop potential biomarkers for the detection of ATAA.In this study, 52 patients were divided into three groups depending on their ascending aorta diameter: 4.0-4.5 cm (N=23), 4.6-5.0 cm (N=20), and >5.0 cm (N=9). A total of 30 controls were in-house populations ethnically matched to cases without known or visible ATAA-related symptoms and had no ATAA familial history. Before the debut of our study, all patients provided medical history and underwent physical examination. Diagnosis was confirmed by echocardiography and angio-computed tomography (CT) scans. Targeted-proteomic analysis was conducted to identify possible biomarkers for the diagnosis of ATAA.Kruskal-Wallis test revealed that C-C motif chemokine ligand 5 (CCL5), defensin beta 1 (HBD1), intracellular adhesion molecule- 1 (ICAM1), interleukin-8 (IL8), tumor necrosis factor alpha (TNFα) and transforming growth factor-beta 1 (TGFB1) expressions are significantly increased in ATAA patients in comparison to control subjects with physiological aorta diameter (p<0.0001). The receiver-operating characteristic analysis showed that the area under the curve values for CCL5 (0.84), HBD1 (0.83) and ICAM1 (0.83) were superior to that of the other analyzed proteins.CCL5, HBD1 and ICAM1 are very promising biomarkers with satisfying sensitivity and specificity that could be helpful in stratifying risk for the development of ATAA. These biomarkers may assist in the diagnosis and follow-up of patients at risk of developing ATAA. This retrospective study is very encouraging; yet further in-depth studies may be worthwhile to investigate the role of these biomarkers in the pathogenesis of ATAA.

Οι παθήσεις της θωρακικής αορτής αποτελούν σημαντικότατο κεφάλαιο των καρδιαγγειακών νόσων, δεδομένου ότι μέχρι και σήμερα συνοδεύονται από υψηλή θνητότητα. Συγκεκριμένα, ο διαχωρισμός του τοιχώματος της θωρακικής αορτής ως ξεχωριστή νοσολογική οντότητα, στο έδαφος της ανευρυσματοειδούς διάτασης, είναι μια άκρως επείγουσα και πολλές φορές μοιραία για τον ασθενή, χειρουργική πάθηση. Τις τελευταίες δεκαετίες έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην χειρουργική αντιμετώπιση των ανευρυσμάτων της θωρακικής αορτής, με ελαχιστοποίηση των ποσοστών επιπλοκής και νοσοκομειακής θνητότητας. Σε επίπεδο φαρμακευτικής αγωγής δεν έχει βρεθεί ακόμη κάποια θεραπεία που να περιορίζει την ανάπτυξη ανευρυσμάτων στην ανιούσα θωρακική αορτή ασθενών με ποικίλους παράγοντες κινδύνου εμφάνισης της νόσου, αλλά δεν έχει ακόμη βρεθεί και αποτελεσματική φαρμακευτική θεραπεία που να υποστρέφει πλήρως την αύξηση της διαμέτρου του ανευρύσματος, όταν αυτό διαγνωστεί σε αρχικό στάδιο.Παρά τη σημαντική πρόοδο στη χειρουργική αντιμετώπιση των ανευρυσμάτων της θωρακικής αορτής, μικρή πρόοδος έχει σημειωθεί προς την κατεύθυνση της διαλεύκανσης των μοριακών μηχανισμών που ευθύνονται για την ανάπτυξη των ανευρυσμάτων της θωρακικής αορτής. Βέβαια, αξίζει να αναφερθεί ότι το ερευνητικό ενδιαφέρον έχει έντονα προσανατολιστεί στην μελέτη των μηχανισμών που σχετίζονται με τα ανευρύσματα κοιλιακής αορτής. Εντούτοις, είναι γνωστό ότι η θωρακική αορτή και τα ανευρύσματα αυτής αποτελούν μία κατ’ ουσία εντελώς διαφορετική νόσο από τα ανευρύσματα της κοιλιακής αορτής, γεγονός που οφείλεται κυρίως στις θεμελιώδεις δομικές και ιστολογικές διαφορές ανάμεσα στη θωρακική και την κοιλιακή αορτή. Έτσι, πιθανή προσπάθεια τα ανευρύσματα της ανιούσης θωρακικής αορτής να εξηγηθούν μέσω των παθοφυσιολογικών μηχανισμών που έχουν βρεθεί για τα ανευρύσματα κοιλιακής αορτής, δεν μπορεί να προσφέρει αξιόπιστα αποτελέσματα.Αναμφίβολα, καθυστερημένη διάγνωση του ανευρύσματος ανιούσης θωρακικής αορτής μπορεί να αποβεί μοιραία για τον ασθενή. Η συντριπτική πλειοψηφία των ανευρυσμάτων της θωρακικής αορτής διαδράμουν υποκλινικά. Η διάγνωση των ανευρυσμάτων της θωρακικής αορτής και των συμβαμάτων τους γίνεται με μεγαλύτερη συχνότητα τις τελευταίες δεκαετίες, κυρίως λόγω των αυξημένων απεικονιστικών εξετάσεων που γίνονται για πολλούς λόγους. Έτσι, είναι αλήθεια ότι στις μέρες μας η διάγνωση των ανευρυσμάτων γίνεται κατά κανόνα τυχαία, από απεικονιστικές εξετάσεις που γίνονται για άλλους λόγους και ως φυσικό επακόλουθο της σπάνιας συμπτωματολογίας των εν λόγω ανευρυσμάτων. Παράλληλα, πέραν των απεικονιστικών μεθόδων διάγνωσης, δεν έχουν βρεθεί μέχρι σήμερα ενδεδειγμένες βιοχημικές εξετάσεις που να μπορούν να θέσουν την υποψία, πολλώ μάλλον τη διάγνωση των ανευρυσμάτων ανιούσης θωρακικής αορτής.Γίνεται, λοιπόν, πλήρως κατανοητή η ανάγκη διερεύνησης των μοριακών μηχανισμών που συντελούν στη δημιουργία ανευρυσμάτων σ’ αυτό το ιδιαίτερο τμήμα της θωρακικής αορτής. Τα ανωτέρω δεδομένα τονίζουν την αναγκαιότητα για διενέργεια μελετών για την εις βάθος κατανόηση της συγκεκριμένης νόσου. Στο πλαίσιο θα αυτό, θα ανοιχτούν νέοι ορίζοντες για την ανάπτυξη εύκολων, αξιόπιστων και μη επεμβατικών δοκιμασιών και μοριακών δεικτών για την έγκυρη και έγκαιρη διάγνωση των ανευρυσμάτων αυτών.Σκοπός της παρούσης διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη και ο εντοπισμός βιοδεικτών που να σχετίζονται ισχυρά, τόσο στατιστικά, όσο και παθολογικά, με την διάγνωση υποκλινικού ανευρύσματος ανιούσης θωρακικής αορτής. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκε ορός ασθενών με νεοδιαγνωσθέν-πιστοποιημένο μέσω διαφόρων εξετάσεων- ανεύρυσμα ανιούσης θωρακικής αορτής και τα ευρήματα από τον ορό αυτών συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα ασθενών με φυσιολογική διάμετρο ανιούσης θωρακικής αορτής. Τα επίπεδα των βιοδεικτών στον ορό συσχετίστηκαν με τα φυσιολογικά και τα κλινικά χαρακτηριστικά των ασθενών.Στη μελέτη αυτή, 52 ασθενείς χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες ανάλογα με τη διάμετρο της ανιούσας αορτής τους: 4,0-4,5 cm (N=23), 4,6-5,0 cm (N=20) και >5,0 cm (N=9). Συνολικά 30 άτομα ελέγχου ήταν πληθυσμοί που αντιστοιχούσαν σε περιπτώσεις χωρίς γνωστά ή ορατά συμπτώματα που σχετίζονταν με ανεύρυσμα ανιούσης θωρακικής αορτής και δεν είχαν οικογενειακό ιστορικό ανεύρυσμα ανιούσης θωρακικής αορτής. Πριν από την έναρξη της μελέτης μας, όλοι οι ασθενείς παρείχαν ιατρικό ιστορικό και υποβλήθηκαν σε φυσική εξέταση. Η διάγνωση επιβεβαιώθηκε με υπερηχοκαρδιογραφία και αξονική τομογραφία (CT). Διεξήχθη στοχευμένη πρωτεωμική ανάλυση για τον εντοπισμό πιθανών βιοδεικτών για τη διάγνωση της ανεύρυσμα ανιούσης θωρακικής αορτής.Η στατιστική ανάλυση Kruskal-Wallis αποκάλυψε ότι οι εκφράσεις των α) CCL5 (προσδέτης 5 της χημειοκίνης (μοτίβο C-C)), β) HBD1 (β1 ντιφενσίνης), γ) ICAM1 (ενδοκυτταρικό μόριο προσκόλλησης 1), δ) IL8 (ιντερλευκίνη 8), ε) TNFα (παράγοντας νέκρωσης όγκων άλφα) και TGFB1 (μετασχηματιστικός αυξητικός παράγοντας β1) είναι σημαντικά αυξημένες στους ασθενείς με ανεύρυσμα ανιούσης θωρακικής αορτής σε σύγκριση με τα άτομα ελέγχου με φυσιολογική διάμετρο αορτής (p<0,0001). Η ανάλυση χαρακτηριστικών δέκτη-λειτουργίας έδειξε ότι οι τιμές της περιοχής κάτω από την καμπύλη για την CCL5 (0,84), την HBD1 (0,83) και την ICAM1 (0,83) ήταν ανώτερες από εκείνες των άλλων πρωτεϊνών που αναλύθηκαν.Συμπερασματικά, η μελέτη μας έδειξε ότι οι CCL5, HBD1 και ICAM1 είναι πολύ υποσχόμενοι βιοδείκτες με ικανοποιητική ευαισθησία και ειδικότητα που θα μπορούσαν να είναι χρήσιμοι στη διαστρωμάτωση του κινδύνου για την ανάπτυξη ανευρύσματος ανιούσης θωρακικής αορτής. Αυτοί οι βιοδείκτες μπορούν να βοηθήσουν στη διάγνωση και την παρακολούθηση των ασθενών που διατρέχουν κίνδυνο ανάπτυξης ανευρύσματος ανιούσης θωρακικής αορτής. Η μελέτη μας είναι πολύ ενθαρρυντική- ωστόσο, θεωρείται αναγκαίο να διεξαχθούν περαιτέρω εμπεριστατωμένες μελέτες για τη διερεύνηση του ρόλου αυτών των βιοδεικτών στην παθογένεια του ανευρύσματος ανιούσης θωρακικής αορτής.