Biological Markers of Necrosis and Necropsy in Cardiovascular Diseases /// Биологични маркери за некроза и некроптоза при сърдечно-съдови заболявания

Abstract

Разпространението на исхемичната болест на сърцето и сърдечната недостатъчност достига 8% в западните страни и e причина за повече от 30% за смъртността. Сърцето е орган, с ограничен капацитет за възстановяване и регенерация. В патогенезата на сърдечно-съдови заболявания като инфаркт на миокарда и застойна сърдечна недостатъчност, има значителна загуба на кардиомиоцити. Следователно търсенето на нови биомаркери, които показват началото на смърт на сърдечните клетки е оправдано. Наскоро бе описан един нов вид клетъчна смърт, наречена "програмиран некроза" или некроптоза. Съществуват различни съобщения за участието на некроптозата в патогенезата на сърдечно заболяване. Подобно на апоптоза, този процес е строго регулиран от различни молекули и има морфологични характеристики на некроза и възпаление. Настоящото проучване изследва серумните нива на рецептор-взаимодействащ протеин киназа 3 (RIPK3) и high mobility group box 1 (HMGB1) на 51 пациенти със сърдечна недостатъчност III-IV функционален клас по NYHA, 53 пациенти с инфаркт на миокарда със ST елевация (STEMI), и 19 здрави индивиди, служещи като контролна група. Ензимно-свързан имуноабсорбентен анализ (ELISA) бе използвам за измерване серумните нива на RIPK3 и HMGB1 в серума. Настоящето проучване показва, че при пациенти с нормални нива на тропонин I преди PCI, серумните нива на RIPK3 и тропонин I могат да служат като потенциален маркер за идентифициране на пациенти с понижена ФИ, като по този начин е възможно инициирането на ранна по-интензивна терапия. Серумните нива на HMGB1 са повишени при пациенти със STEMI в сравнение със здрави контролни индивиди. Освен това, след период на проследяване от 10 месеца, серумните нива на HMGB1 са свързани с повишена смъртност при пациенти със STEMI, лекувани с PCI. Тези данни предполагат, че серумните нива на HMGB1 могат да се използват като нов прогностичен биомаркер при пациенти със STEMI.

The prevalence of acute and chronic ischemic heart disease and heart failure is as high as 8% in Western countries. These conditions account for more than one-third of all human mortality and remain the leading causes of death worldwide. The myocardium consists of differentiated cardiomyocytes that are responsible for its contractile function. The heart is an organ with limited capacity for regeneration and repair. In cardiovascular diseases such as myocardial infarction and congestive heart failure, there is a significant loss of cardiomyocytes. Hence, new biomarkers that indicate early cardiac cell death need to be found. Recently, a novel type of cell death called "programmed necrosis" or necroptosis has been reported to be involved in the pathogenesis of heart disease. Similar to apoptosis, this process is tightly regulated by distinct molecules and has morphological features of both necrosis and inflammation. The current study examined the serum levels of RIPK3 in 51 patients with New York Heart Association (NYHA) class III-IV heart failure, 53 patients with myocardial infarction with ST elevation (STEMI), and 19 healthy subjects. Serum levels of HMGB1 and NT-proBNP were examined in patients group with myocardial infarction and in the control group. This study sought to determine the dynamics of the release of RIPK3, HMGB1 and NT-proBNP after myocyte injury within 48 hours after the onset of symptoms in all patients with STEMI. This study examined the association between serum levels of RIPK3, HMGB1 and NT-proBNP with patient outcomes like a decreased left ventricular ejection fraction (LVEF), mortality, and further hospitalization. The current study shows that in patients with normal levels of troponin I prior to PCI, serum levels of RIPK3 and troponin I after PCI were sufficient to differentiate patients with a preserved LVEF and those with impaired left ventricular function after PCI (AUC = 0.780 (95% CI: 0.565-0.995, p = 0.043) with a sensitivity of 76.9% and a specificity of 71.4% vs. AUC = 0.735 (95% CI: 0.530-0.941, p = 0.038) a sensitivity of 88.2% and a specificity of 63.6% at the optimal cut-off values, respectively). Upon discharge, serum levels of RIPK3 (mean 0.860 ng/mL ± 1.6) and troponin I (mean 139.1 ng/mL ± 55.8) in the patients with an LVEF < 50% were significantly higher than those in patients with a preserved LVEF. Simple logistic regression analysis showed that elevated levels of troponin I after PCI were associated with an increased risk of an LVEF < 50% prior to discharge (odds ratio, 1.014; 95% CI, 1.001 to 1.027; p = 0.03), while elevated levels of RIPK3 were not associated with such a risk. There was a weak correlation between serum levels of troponin I and RIPK3, but that correlation was not significant. In a study measuring the concentration of NT-proBNP in patients with normal or slightly decreased EF, this marker was shown to correlate with left ventricular systolic impairment and left ventricular systolic ejection fraction < 40%. Serum levels of NT-proBNP are increased after 24-48hours of the onset of symptoms of myocardial infarction and may define the degree of myocyte injury. Furthermore, our results imply that NT –proBNP level and its increase in the serum may be used as a biomarker for the severity of the ischemic heart disease. New studies, however, are necessary to define the exact role of NT- proBNP for risk stratification, and prognosis of patients with STEMI.