介绍

肥胖,这是广泛流行在许多欧洲国家1)和美国(2),曾多次被证明与心力衰竭(HF) [3,4]。控制体重建议优化高频风险因素但减肥很难实现与传统生活方式的改变,结果往往不会持续。相比之下,减肥手术是一种有效和安全的治疗选择,随着时间的推移会导致巨大的重量损失保持5]。瑞典肥胖受试者(SOS)的研究是一个持续的控制干预试验比较了减肥手术的效果和往常一样肥胖护理在发病率和死亡率长期随访(6]。

各种风险模型高频发展先进的(7,8),但目前所知甚少的机械的途径将肥胖与心衰的发展。蛋白质组学已成为一个强大的工具来探索心衰发展的潜在机制在肥胖的人9,10,11]。通过应用网络分析,包括建立蛋白质相互作用数据,各种蛋白质生物标记物之间的链接(BMs)病理生理的重要性可以被描述。匹配的机械biotargets肥胖预防策略提供了更有效的减少心衰发病率的可能性。

本研究的目的是调查是否蛋白质组学数据可能增加与肥胖相关的潜在的理解机制发展高频在SOS的长期随访研究。此外,我们研究了BMs是否与心衰患者通过手术减肥之间的不同,而不是那些常规治疗后维持与肥胖。

方法

SOS研究

正在进行的前瞻性控制SOS干预研究(ClinicalTrials.gov标识符:NCT02556450)比较的影响减肥的减肥手术与往常一样肥胖治疗长期随访期间曾被详细描述(12]。总之,4047名参与者37-60岁与肥胖(体重指数≥34公斤/米2对于男人和≥38公斤/米2为女性)为1987年9月1日至2001年1月31日。表达的干预组包括2010人的偏好与减肥手术治疗。参照组的2037名参与者接受非手术治疗方法是使用一个自动匹配程序创建的。SOS研究七个瑞典伦理审查批准董事会和所有参与者给书面或口头同意。

肥胖的干预

手术中使用的SOS研究垂直带状胃成形术(68%),胃带(19%)和胃旁路手术(13%)(5]。提供的常规治疗非手术组的受试者没有预定义的而是遵循当地的例程在初级医疗中心。

这项研究的结果

这一病例对照研究的结果是初次检测高频作为主要诊断。这是通过反复观察SOS数据库与瑞典国家病人登记和瑞典死因登记以下诊断代码:428 (Diseases-9直到1996年国际分类)和I50 (Diseases-10从1997年国际分类)。

研究对象

我们雇佣了一个嵌套匹配病例对照设计,个人发展高频SOS包容后被认为是风险(即有资格被选为控制直到他们成为一个案例)的时间(13]。每一次我们旨在确定相应的控制与对年龄、性别、减肥手术和随访时间。

采样和生物标志物

等离子体(从管涂以乙二胺四乙酸(EDTA))收集凌晨基线后一夜之间快速、储存在-80°C,直到评估。解冻后,等离子体被转移到TATAA Biocentre(瑞典哥德堡)进行分析,这是进行盲评。蛋白表达决心与Proseek®多路复用设备技术(Olink生物科学,乌普萨拉,瑞典)使用第二心血管和代谢疾病,其中每个决定92蛋白质BMs。

两个平台,其他地方的详细描述(www.olink.com),提供日志2归一化蛋白表达数据。检测极限(LOD)被定义为三个标准差以上背景和报道皮克每毫升为所有化验中重组蛋白抗原。蛋白质BMs > 80%的值低于LOD被排除在分析,导致六个蛋白质的遗漏。缩写,全名和各自Olink®多路板的蛋白质(蛋白质研究和除外)中所描述的补充表1。

统计分析

所有分析使用R软件版本4.0.0(统计计算的R项目;https://www.r-project.org/)。提出了连续变量均值±标准差和分类变量如数字括号的百分比。患者基线特征比较情况下和控制使用t之间的连续变量和确切概率法对分类变量。

权力分析基于获得的样本容量和参数的估计(14]。821名患者的总体开发高频的概率50%,通过使用逻辑回归来评估关联事件高频(二进制响应)和一个生物标志物(连续变量)假定为正态分布,一个标准化的优势比(sOR)≥1.27或sOR≤0.79允许我们达到至少80%的电力1%α显著性水平。

逻辑回归模型调整为匹配的变量被用来识别候选蛋白BMs高频与发展。多个测试是通过使用一个纠正错误发现率应用Benjamini-Hochberg过程(罗斯福)的5% (15]。引导抽样方法应用于排名最重要的蛋白质(5000出人头地)。模型适合每个引导样品和我们研究的比例乘以每个BM重要使用5%的罗斯福。与事件相关的蛋白质的高频≥80%的时间根据引导重采样方法被认为是主要的机械的重要性,而那些与事件相关的高频50 - 80%的时间被认为是潜在的意义。

网络分析

我们使用路径分析induced-network方法促进ConsensusPathDB在线服务器(2020年5月访问)马克斯·普朗克分子遗传学研究所(德国柏林)来识别32与心衰相关的蛋白质之间的链接> 50%的时间根据重采样方法(与调整匹配变量)和基于知识的交互网络(蛋白质、遗传、生化和基因调控的相互作用)(16]。

百时美施贵宝和肥胖干预之间的相互作用

互动BMs(高频> 50%的时间根据重采样和罗斯福< 5%)和肥胖干预对高频发展评估使用物流模型调整匹配变量(年龄、性别、减肥手术时间和事件之间的高频情况下)。鉴于交互测试的低功率显著性水平为0.10被用于交互p值(17,18]。

结果

基线特征和体重的变化

4037名参与者的SOS研究没有高频基线,我们确定了411事件HF患者。由于缺少血浆样本,共计410控制生成的匹配过程。这821个参与者平均随访时间15.6±5.9年。减肥手术是在42%的患者中执行。虽然病例和控制好匹配对年龄、性别、减肥手术时间和事件高频,情况有一个更大的体重指数,提高心率,一般来说,一个更比控制(表不顺遂的心血管风险1)。体重指数的变化随着时间的情况下,匹配控制处理,没有减肥手术图所示。1。

表1研究人群的基线特征一个。
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图1:体重指数的变化在随访期间两个学习小组。
图1

BMI超过时间的变化一个例(n= 411),B与控制(n= 410)对待没有减肥手术,分别。

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生物标志物与心衰事件有关

分析匹配变量调整后的年龄,性别,减肥手术和追踪时间情况下显示32个蛋白质显著相关事件高频:12人保留≥80%的时间根据引导重采样方法使用罗斯福< 5%,另有20蛋白质与发病有关的高频50至80%的时间使用相同的引导重采样方法(表2)。与事件高频补充表中所有蛋白质研究报道2。

表2蛋白质生物标记物与事件相关的高频使用逻辑回归模型调整为匹配的变量(年龄、性别、减肥手术和持续时间的事件高频)和评估与减肥手术的交互。
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12个蛋白质中最严重的高频,11与心衰的风险增加有关:TNFRSF10A, ST6GAL1,遥控配电盘,MMP12, TIMP1, CCL3, QPCT, ANG, C1QTNF1, SERPINA5 GAL-9;和一个与降低心力衰竭的风险:LPL(见补充表1这些蛋白质的全名)。基于枪兵的热图之间的相关性与发展相关的12个基本蛋白质BMs高频图所示。2;类似的例子的32与事件相关的蛋白质高频引导方法> 50%的时间补充图所示。1。

图2:一个相关的热图描绘的强度高频蛋白质生物标记物和事件之间的关系。
图2

基于枪兵的热图之间的相关性与高频发展相关的12个重要蛋白质BMs的罗斯福< 5%,保留在80%或更多的时间根据引导重采样方法重采样方法。

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网络分析

基于上述32蛋白质识别的网络分析揭示一些潜在的病理生理途径很重要对心衰的发展肥胖(图。3)。这些主要是与炎症相关细胞表面相互作用,白介素信号、补体级联的特性,中性粒细胞脱颗粒),矩阵重构(特性与金属蛋白酶和胶原蛋白营业额)、代谢疾病的激素(血管紧张素系统和胰岛素样生长因子)和止血(遥控配电盘和SERPINA5)。

图3:一个网络分析说明与心衰相关的蛋白质之间的联系。
图3

基于32的网络分析与心衰相关的蛋白质50%以上的时间根据重新取样方法。

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百时美施贵宝和肥胖干预之间的相互作用

32名候选人在异质性分析蛋白质,模型匹配的变量和临床危险因素调整的C1QTNF显示显著的交互作用,FGF-21和CST3肥胖干预(p< 0.10)。这三个血浆蛋白显示出统计上的发病中高频与肥胖患者仍然(在接受常规治疗),而与那些减肥手术治疗后()(图1。和表2)。

讨论

我们已经确定了12血浆蛋白明显和强烈与事件相关的高频与减肥手术或治疗的肥胖患者常规治疗(罗斯福< 0.05和选择> 80%的时间由我们的重采样方法)。11的蛋白质与心衰的风险增加有关,另一个(LPL)与风险较低。

生物标志物与事件相关的高频和机制揭示了网络分析

11中蛋白质显示积极的协会与心力衰竭的风险,遥控配电盘曾与肥胖(19和/或糖尿病20.]。其他BMs透露与肥胖相关高频暗示与细胞凋亡相关的机制(TNFRSF10A) [21),炎症(ST6GAL1和GAL-9) (22)和纤维化(MMP12 TIMP1和QPCT) (23,24]。其他与事件相关的蛋白质研究中高频与冠心病(ANG, C1QTNF1和CCL3) (25)和血栓栓塞(SERPINA5) [26)可能引起心肌损伤(27,28]。相反,LPL,唯一的蛋白质在我们调查显示负相关关系与心衰的发展,一直伴随着那么严重动脉粥样硬化(29日和减少心血管疾病和死亡率30.]。

网络分析

网络分析提供了额外的洞察我们32蛋白质如何确定为与发展为心力衰竭可能集群到潜在的综合机械化的途径(图。3)。炎症是由蛋白质的表达特色调节免疫和炎症反应,以及刺激补体激活途径。我们还发现了一个集群的蛋白质参与细胞凋亡(TNFRSF10A和TNFRSF10B)和营业额的胶原原纤维和/或细胞外基质的组织。

此外,我们确定集群的蛋白质更密切相关的代谢途径包括LPL、出现作为一个中央节点降低心力衰竭的风险。LPL与纤维母细胞生长因子21日葡萄糖体内平衡的调节器,维生素代谢和代数余子式(transcobolamin-2)和血管紧张肽原,血压的有效的控制器,体液和电解质的平衡。

最后,我们发现蛋白与动脉粥样硬化和异常的止血,包括遥控配电盘和SERPINA5。循环水平的遥控配电盘被发现,以反映不适应的生物学过程相关肥胖,糖尿病、炎症和动脉粥样硬化(20.]。Serpinina5一直建议是止血的监管机构作为促凝血的和促炎因子通过抑制抗凝蛋白C激活因子(31日]。等离子体浓度升高的活跃SERPINA5已经观察到心肌梗死的幸存者,和似乎代表急性冠脉事件的危险标记(32]。

百时美施贵宝和肥胖干预之间的相互作用

在与肥胖参与者大多仍然尽管传统(非手术)肥胖的措施,C1QTNF1, FGF-21和CST3风险明显高于高频相比那些通过外科手术减肥。

C1QTNF1已被证明是与脂质代谢失调和巨噬细胞的炎症反应(33),导致冠状动脉疾病(34]。这表明,早期治疗与降血脂药物如他汀类药物可以预防心血管疾病,包括高频与持续的肥胖人口。

FGF-21is主要表现在肝脏和脂肪组织和提高transporter-1 upregulation葡萄糖吸收的葡萄糖,从而改善葡萄糖耐量(35]。有人建议,肥胖可能导致减少FGF-21sensitivity [36]。因此,Surgically-induced减肥可能会恢复FGF-21敏感性。

CST3是肾脏功能的标记和强大的高频和不良心血管事件的危险因素(37]。作为减肥手术已被证明肾功能缓慢下降(38,39),不接受手术的患者和那些保留多余的脂肪会增加患肾功能受损的风险,导致心力衰竭,肾功能进一步恶化。这创造了一个先验的理由使用药物减弱肾功能恶化如血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素受体阻滞剂(40)和/或SGLT2抑制剂(41)降低HF患者的发病率持续肥胖

限制

本研究的限制应该被承认。首先,作为一个病例对照研究,这项研究发现蛋白质BMs表明心力衰竭的风险,但不能给任何见解的因果关系。第二,心力衰竭的诊断是由交联SOS数据库与国家病人住院病人和门诊病人登记的基础上诊断代码,和瑞典死因登记,缺失情况下的风险。然而我们放心,确定高频使用国家作为主要诊断的病人登记的有效性为95% (42),由于死因在瑞典注册覆盖99%的死亡人口(43]。第三,我们没有获得射血分数(EF)数据和,因此,无法评估的潜在价值减少或保存的BMs对高频EF。第四,由于强co-linearity减肥手术和减肥之间很难区分他们各自的影响在统计模型。第五,蛋白质组学分析没有提供标准浓度单位,与临床应用的否决的比较困难。安慰,然而,从事实Olink标准程序提供一个高质量的复合蛋白量化应用包括高特异性、高灵敏度、低样本消费(44]。板的选择是基于此前已与心血管疾病相关的蛋白质(II心血管和代谢疾病)。最后,一个复制研究涉及潜在的验证这些百时美施贵宝在其他人群肥胖是需要改善这些结果的外部效度。

结论

向高频发展肥胖患者可能包括几种病理生理机制之间的相互作用,包括炎症、矩阵重构,代谢疾病激素和止血。与肥胖人群中,12个蛋白质保留重要的关联与事件高频调整后常见的危险因素。重要的是,LPL的保护性作用似乎是机械中的关键节点在网络分析框架底层出现心力衰竭。三种蛋白质(C1QTNF1 FGF-21和CST3)与事件相关的高频患者没有减肥手术保留多余的脂肪,这表明血脂异常和慢性肾脏疾病可能构成治疗靶点,以防止高频患者肥胖的发展。