Abstracto
Antecedentes Los eicosanoides son lípidos bioactivos que regulan la inflamación sistémica y ejercen efectos vasoactivos. Los metabolitos eicosanoides específicos se han asociado previamente con la hipertensión pulmonar (HP), pero su papel aún no se comprende completamente.
Métodos Estudiamos a 482 participantes con disnea crónica que se sometieron a una prueba de ejercicio cardiopulmonar (CPET) clínicamente indicada con monitorización hemodinámica invasiva. Realizamos perfiles completos de 888 eicosanoides y metabolitos relacionados con eicosanoides mediante espectrometría de masas dirigida no dirigida y examinamos asociaciones con HP (presión arterial pulmonar media (PAPm) >20 mmHg), subtipos de PH y correlatos fisiológicos, incluidos los gradientes de metabolitos transpulmonares.
Resultados Entre 482 participantes (media±Dakota del Sur edad 56±16 años, 62% mujeres), 200 tenían HP en reposo. Encontramos 48 eicosanoides y metabolitos relacionados con eicosanoides que se asociaron con la HP. Específicamente, la prostaglandina (11β-dhk-PGF2α), el ácido linoleico (12,13-EpOME) y los derivados del ácido araquidónico (11,12-DiHETrE) se asociaron con mayores probabilidades de HP (tasa de descubrimiento falso q<0,05 para todos). Por el contrario, el epóxido (8(9)-EpETE), el ácido α-linolénico (13(S)-HOTrE(γ)) y los derivados de lipocinas (12,13-DiHOME) se asociaron con probabilidades más bajas. Entre los eicosanoides relacionados con la HP, 14 mostraron gradientes diferenciales de metabolitos transpulmonares, con una direccionalidad que sugiere que los metabolitos asociados con menores probabilidades de HP también mostraron captación en la arteria pulmonar. En individuos con PH de ejercicio, los perfiles de eicosanoides fueron intermedios entre ningún PH y PH de reposo, con seis metabolitos que diferían entre PH de reposo y ejercicio.
Conclusiones Nuestros hallazgos resaltan el papel de eicosanoides específicos, incluido el ácido linoleico y los derivados epoxi, como posibles reguladores de la inflamación en la HP. Es de destacar que los correlatos fisiológicos, incluidos los gradientes de metabolitos transpulmonares, pueden priorizar estudios futuros centrados en las vías relacionadas con los eicosanoides como contribuyentes importantes a la patogénesis de la HP.
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Los eicosanoides son lípidos bioactivos que regulan la inflamación. Este estudio encontró que metabolitos eicosanoides específicos estaban asociados con la hipertensión pulmonar, incluidos el ácido linoleico, las prostaglandinas, el ácido araquidónico y los derivados epoxi. https://bit.ly/47Ha6Ni
Introducción
La hipertensión pulmonar (HP) afecta a casi el 1% de la población mundial y se caracteriza por remodelación vascular y disfunción de las células endoteliales que con el tiempo puede provocar insuficiencia cardíaca derecha. [1]. La etiología de la HP es multifactorial, siendo los contribuyentes más comunes la enfermedad cardíaca izquierda y la enfermedad pulmonar. [1]. Independientemente del subtipo, se cree que la inflamación por diversas citoquinas y macrófagos en el tejido pulmonar desempeña un papel central en el desarrollo de la HP, aunque las vías proinflamatorias y antiinflamatorias específicas que conducen a la remodelación vascular pulmonar aún no se conocen completamente.
Los eicosanoides son lípidos bioactivos que regulan el inicio de la inflamación y ejercen propiedades vasoactivas. Estudios previos han demostrado las importantes contribuciones biológicas de los eicosanoides en el desarrollo de la HP. Por ejemplo, tanto en muestras de hipertensión arterial pulmonar (HAP) como de enfermedad tromboembólica crónica, los derivados del ácido araquidónico, incluidos los ácidos hidroxieicosatetraenoicos (HETE) y los leucotrienos, se han asociado con la HP. [2, 3]. Además, se sabe que las prostaglandinas son importantes reguladores del tono vascular en la HP, y los derivados de prostaglandinas representan uno de los objetivos fundamentales de las terapias para la HP. [4, 5]. Estos estudios previos se han limitado a determinar hasta docenas de moléculas de eicosanoides, y no se ha descrito bien el papel más amplio de los eicosanoides y de los metabolitos relacionados con los eicosanoides en todo el espectro de la HP y la disfunción vascular pulmonar.
Nuestro grupo demostró recientemente el uso de cromatografía líquida no dirigida-espectrometría de masas (LC-MS) con redes químicas que han permitido crear perfiles más completos de más de 250 eicosanoides y moléculas relacionadas con eicosanoides. [6]. Intentamos aprovechar esta plataforma de perfiles moleculares para estudiar la asociación de los eicosanoides con la HP, incluidos los subtipos de HP, los correlatos fisiológicos y la función vascular pulmonar en reposo y durante el ejercicio en una muestra única de individuos que se habían sometido a una prueba de ejercicio cardiopulmonar (CPET) detallada con Monitorización hemodinámica invasiva, incluido el muestreo de sangre en múltiples sitios para determinar los gradientes de metabolitos transpulmonares entre las muestras de la arteria radial y pulmonar (Figura 1). Nuestra hipótesis es que los eicosanoides proinflamatorios se asociarán con mayores probabilidades de HP y también tendrán niveles más altos expresados en las muestras de la arteria pulmonar.
Diseño y enfoque del estudio. Investigamos la asociación de eicosanoides y metabolitos relacionados con eicosanoides con hipertensión pulmonar (HP). Modelos multivariables ajustados por edad, sexo, número de placa, uso de estatinas, uso de aspirina, índice de masa corporal, diabetes, hipertensión, tabaquismo actual, infarto de miocardio prevalente, insuficiencia cardíaca con fracción de eyección conservada, apnea obstructiva del sueño, EPOC y enfermedad pulmonar intersticial. En análisis complementarios, examinamos los eicosanoides asociados a la HP y sus gradientes de metabolitos transpulmonares, su asociación con medidas de la función vascular pulmonar y los subtipos de HP. MGH: Hospital General de Massachusetts; CPET: prueba de esfuerzo cardiopulmonar; PAP: presión arterial pulmonar; CO: gasto cardíaco; TPG: gradiente transpulmonar; α: distensibilidad vascular pulmonar; PAC: distensibilidad de la arteria pulmonar; O: razón de posibilidades. Creado parcialmente con BioRender.com.
Métodos
Muestra de estudio
La muestra de CPET del Massachusetts General Hospital (MGH) incluyó pacientes consecutivos que se sometieron a CPET clínicamente indicado para la evaluación de la disnea crónica entre 2009 y 2017. Estudiamos a 588 personas con fracción de eyección del ventrículo izquierdo conservada (≥50%) con muestras de sangre disponibles para perfil molecular. De esta muestra, excluimos a los participantes con las siguientes condiciones comórbidas: antecedentes de trasplante cardíaco o pulmonar (n = 12), cardiopatía congénita compleja (n = 14), trastornos mitocondriales (n = 6), aquellos sometidos a evaluación de trasplante de pulmón (n =10) y aquellos con enfermedad valvular significativa (definida como estenosis aórtica moderada o grave, insuficiencia aórtica, estenosis mitral o insuficiencia mitral) o enfermedad pulmonar (definida como sujetos que requieren oxígeno domiciliario) (n=64), dejando 482 individuos para el análisis. El protocolo del estudio fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional del MGH y todos los participantes dieron su consentimiento informado.
Cateterismo cardíaco derecho y CPET invasivo
Los participantes se sometieron a la inserción de un catéter en la arteria pulmonar. a través de la vena yugular interna, así como el cateterismo de la arteria radial. Las medidas hemodinámicas en reposo se recogieron en posición supina y las mediciones se registraron al final de la espiración. Luego, los participantes realizaron una prueba de ejercicio utilizando bicicleta ergométrica vertical con un protocolo de rampa que implicó un período inicial de 3 minutos de ejercicio sin carga seguido de 5 a 20 W·min.−1 de rampa continua hacia el esfuerzo volitivo máximo como se describió anteriormente [7]. Se obtuvieron medidas hemodinámicas en reposo y durante cada minuto de ejercicio junto con parámetros seriados de intercambio gaseoso (MedGraphics, St Paul, MN, EE. UU.). Estos incluyeron la presión arterial pulmonar (PAP), la presión de enclavamiento capilar pulmonar (PCWP), el gasto cardíaco (CO) directo de Fick, el consumo máximo de oxígeno (V′oh2) y el índice de intercambio respiratorio (RER).
Definición de HP, subtipos y rasgos vasculares pulmonares.
Nuestro resultado primario fue la HP en reposo, definida como una PAP media >20 mmHg según lo descrito por las recomendaciones más recientes de la Sociedad Europea de Cardiología/Sociedad Europea Respiratoria. [8, 9]. En los análisis secundarios, clasificamos la HP en subtipos de la siguiente manera: 1) precapilar: PCWP ≤15 mmHg y resistencia vascular pulmonar (PVR) >2 WU; 2) pre y poscapilar combinado: PCWP >15 mmHg y PVR >2 WU; y 3) poscapilar: PCWP >15 mmHg y PVR ≤2 WU [8, 9]. El PH de ejercicio se definió como la ausencia de PH en reposo, con pendiente ΔPAP/ΔCO >3 mmHg·L.−1·min−1 [8, 9]que se calculó utilizando medidas repetidas de PAP y CO minuto a minuto durante el ejercicio como se describió anteriormente [10, 11].
Determinamos medidas de la función vascular pulmonar, incluida la pendiente ΔTPG/ΔCO, calculada utilizando medidas repetidas del gradiente transpulmonar (PAP media menos PCWP) y CO durante el ejercicio. Se evaluó la distensibilidad de la arteria pulmonar (PAC) en reposo, definida como el volumen sistólico dividido por la presión del pulso pulmonar al final de la espiración. [12]. Por último, estimamos la distensibilidad vascular pulmonar (α) utilizando una ecuación descrita anteriormente con mPAP, PAWP y flujo sanguíneo pulmonar (q; L·min−1) en un mínimo de cuatro puntos temporales para calcular la relación presión-flujo vascular pulmonar [13].
Mediciones de eicosanoides
Se recogieron muestras de sangre para mediciones de eicosanoides después de un mínimo de 8 h de ayuno de la vena cava superior en reposo. Las muestras se procesaron inmediatamente y se almacenaron a -80 °C hasta su análisis. Para evaluar los gradientes de metabolitos transpulmonares, se recogieron muestras de la arteria radial y la arteria pulmonar en reposo. El perfil de eicosanoides de las muestras de plasma se realizó en la Universidad de California en San Diego (La Jolla, CA, EE. UU.). El perfil de eicosanoides se ha descrito previamente con mayor detalle. [14, 15]. Los eicosanoides se analizaron utilizando un enfoque LC-MS dirigido y no dirigido combinado con redes químicas computacionales de patrones de fragmentación espectral. Los metabolitos se anotaron utilizando una biblioteca interna de estándares disponibles comercialmente y mediante patrones de fragmentación MS/MS. La validación de metabolitos específicos se realizó mediante redes de patrones de fragmentación espectral y anotaciones manuales. Para los metabolitos estándar internos radiomarcados, el coeficiente de variación promedio fue del 10,2% con un rango de 8,1 a 13,1%. La correlación promedio entre metabolitos fue r = 0,07 con un rango de −0,62 a 0,98. En LIPID MAPS se describe información adicional sobre los estándares de lípidos, las características de la EM y la denominación de eicosanoides y metabolitos relacionados con eicosanoides. [16].
Análisis estadístico
Las características clínicas iniciales y CPET se resumieron por la presencia o ausencia de HP en reposo y ejercicio. El preprocesamiento de los datos de los metabolitos se realizó de la siguiente manera: los valores faltantes indicativos de niveles de metabolitos indetectables se imputaron como el 25 % del valor mínimo detectado para cada metabolito. Se excluyeron de los análisis los metabolitos con >90% de valores indetectables en la muestra. Entre los metabolitos restantes, el 16% de los valores totales fueron indetectables. Debido a las distribuciones asimétricas a la derecha, las concentraciones de metabolitos se transformaron en formato logarítmico natural y luego se estandarizaron a una media de 0 y una desviación estándar de 1.
Examinamos la asociación transversal entre metabolitos eicosanoides individuales con PH en reposo mediante regresión logística multivariable. Los análisis primarios se ajustaron por edad, sexo, número de placa, uso de estatinas y uso de aspirina, elegidos a priori dados los efectos conocidos de estas variables clínicas y medicamentos sobre el metabolismo de los eicosanoides [17, 18]. Los modelos secundarios se ajustaron adicionalmente por índice de masa corporal (IMC), diabetes mellitus, hipertensión, tabaquismo actual, apnea obstructiva del sueño, EPOC, enfermedad pulmonar intersticial, insuficiencia cardíaca clínica prevalente e infarto de miocardio prevalente. Para tener en cuenta las pruebas de hipótesis múltiples, una tasa de descubrimiento falso (FDR) q<0,05 se consideró estadísticamente significativa para los análisis primarios, y p<0,05 se consideró sugestivo.
En los análisis secundarios, seleccionamos los metabolitos asociados al PH identificados en los análisis primarios (n = 48) e investigamos las asociaciones con correlatos fisiológicos del PH y los subtipos de PH. Primero examinamos los gradientes de metabolitos transpulmonares, definidos como concentraciones de metabolitos de la arteria radial-arteria pulmonar, para inferir la posible captación pulmonar o…
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