Increased mean aliphatic lipid chain length in left ventricular hypertrophy secondary to arterial hypertension: A cross-sectional study

About 77.9 million (1 in 4) American adults have high blood pressure. High blood pressure is the primary cause of left ventricular hypertrophy (LVH), which represents a strong predictor of future heart failure and cardiovascular mortality. Previous studies have shown an altered metabolic profile in hypertensive patients with LVH. The goal of this study was to identify blood metabolomic LVH biomarkers by H NMR to provide novel diagnostic tools for rapid LVH detection in populations of hypertensive individuals. This cross-sectional study included 48 hypertensive patients with LVH matched with 48 hypertensive patients with normal LV size, and 24 healthy controls. Two-dimensional targeted M-mode echocardiography was performed to measure left ventricular mass index. Partial least squares discriminant analysis was used for the multivariate analysis of the H NMR spectral data. From the H NMR-based metabolomic profiling, signals coming from methylene (-CH2-) and methyl (-CH3) moieties of aliphatic chains from plasma lipids were identified as discriminant variables. The -CH2-/-CH3 ratio, an indicator of the mean length of the aliphatic lipid chains, was significantly higher (P < 0.001) in the LVH group than in the hypertensive group without LVH and controls. Receiver operating characteristic curve showed that a cutoff of 2.34 provided a 52.08% sensitivity and 85.42% specificity for discriminating LVH (AUC = 0.703, P-value < 0.001). We propose the -CH2-/-CH3 ratio from plasma aliphatic lipid chains as a biomarker for the diagnosis of left ventricular remodeling in hypertension

Discovery and validation of new heart failure biomarkers

Les maladies cardiovasculaires représentent un enjeu majeur pour la santé humaine. D'après l'OMS, ce sont même la première cause de mortalité dans le monde. Ces maladies peuvent évoluer en insuffisance cardiaque (IC), c'est-à-dire en incapacité du cœur à fournir aux organes une quantité d'oxygène suffisante. Il n'existe pas de traitement curatif pour l'insuffisance cardiaque. Des traitements de plus en plus performants ont été développés pour prendre en charge les symptômes, améliorer la qualité de vie du patient et ralentir la progression de la pathologie. La Recherche s'oriente également vers des thérapies innovantes, comme stimuler la régénération des cardiomyocytes adultes ou encore la thérapie génique. Un biomarqueur est défini comme " une caractéristique mesurée de manière objective et évaluée comme un marqueur de processus biologiques, physiologiques, pathologiques ou de réponse pharmacologique à une intervention thérapeutique ". Des biomarqueurs de l'insuffisance cardiaque sont déjà communément utilisés, en majorité sous leur forme circulante. De nombreuses études ont établi leur efficacité (diagnostic, pronostic, suivi thérapeutique) mais également leurs limitations (manque de spécificité, variabilité...). La recherche de nouveaux biomarqueurs a pour objectif de trouver des molécules performantes sans les limitations des biomarqueurs connus. Notre équipe possède plusieurs cohortes de patients, que nous avons-nous-même constitué en partenariat avec le service de cardiologie de l'hôpital universitaire Toulouse Rangueil ou grâce à des partenariats avec des équipes de recherche étrangères. Nous avons utilisé une approche de criblage sans à priori (protéome urinaire avec EC-SM) pour identifier de nouveaux biomarqueurs de l'insuffisance cardiaque. Nous avons identifié une molécule d'intérêt, l'Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP2). J'ai étudié les capacités de diagnostic et de pronostic de cette molécule pour l'insuffisance cardiaque. J'ai également contribué à des essais cliniques avec des biomarqueurs déjà connus (Galectine-3 et sST2) avec l'objectif de répondre à des problématiques nouvelles. En parallèle, j'ai participé à une étude sur un modèle murin transgénique avec une surexpression cardiospécifique d'IGFBP2 afin de comprendre le(s) mécanisme(s) d'action de cette molécule et son rôle dans la physiopathologie de l'insuffisance cardiaque. J'ai par ailleurs participé à l'étude d'une molécule découverte par l'équipe, l'apolipoprotéine O (APOO) qui est régulée et participe aux mécanismes physiopathologiques mis en place dans le cœur en cas de stress tel que le diabète ou l'obésité. Les résultats ont montré une corrélation entre l'action de l'APOO et la régulation du métabolisme lipidique, de l'apoptose et de l'autophagie. Ces trois processus jouent un rôle dans le développement de l'insuffisance cardiaque, d'où l'hypothèse de considérer l'APOO comme un biomarqueur potentiel de l'IC. Nous souhaitons utiliser les cohortes de patients IC à notre disposition pour tester/valider la capacité de diagnostic ou pronostic de cette molécule. Nous souhaitons approfondir les études cliniques autour d'IGFBP2, en étudiant des sous-groupes de patients selon l'étiologie de l'insuffisance cardiaque par exemple. En mettant en place une étude prospective, nous pourrions déterminer l'intérêt d'un dosage en série d'IGFBP2 pour le suivi thérapeutique du patient IC. De nouveaux modèles d'étude pour la Recherche fondamentale (modèles murins, lignée de cardiomyocytes H9c2) nous permettront de comprendre le rôle physiopathologique d'IGFBP2.Cardiovascular diseases are a major concern for human health. According to the health word organization (HWO), they are the first cause of mortality. They can progress into heart failure, which is the inability of the heart to supply enough oxygen quantity for all the organs. There is no cure for heart failure, treatments more and more performing are developed to take care of symptoms, improve quality of life and stop the progression of the disease. Research is heading toward innovative therapies, like stimulating cardiomyocytes regeneration or gene therapy. A biomarker is defined as "a characteristic measured objectively and evaluated as a marker of biological, physiological, pathological processes or therapeutic response". Heart failure biomarkers are commonly used, mainly under circulating form. Several studies established their efficiency (diagnostic, prognostic, therapeutic adjustment) and their limitations (limited specificity, variability...). Discovery of new biomarkers aims to find performing molecules without those limitations. Our team has access to several cohorts of heart failure patients, our cohort (IBLOMAVED) recruited with our partnership with the cardiology unit of Toulouse University hospital and other cohorts furnished by partner teams. We use a screening approach (urinary proteome with CE-MS) to discover new biomarkers for heart failure. We identified a potential target, Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP2). I studied diagnostic and prognostic capacity of IGFBP2 in our cohorts. I participated to clinical trials with known heart failure biomarkers (Galectin-3 and sST2) in order to respond to new problematics. I also worked with transgenic mice over expressing IGFBP2 in the heart to obtain data on the possible role of IGFBP2 in the physiopathology of heart failure. The study of the apolipoprotein O (APOO) is a major research topic of the team. APOO is up-regulated in the heart during obesity or diabetes and participates to physio pathological mechanisms taking place in the heart in response to stress. The results showed a correlation between APOO function and the regulation of lipid metabolism, apoptosis and autophagy. These processes are involved in the development of heart failure, which suggests that APOO is as a potential biomarker. We intend to test/validate the diagnostic or prognostic capacity of APOO in our cohorts. We will continue our clinical trials with IGFBP2, by example investigating the prognostic capacity according to the etiology of heart failure or to the treatments received by the patients. With a prospective study, we could validate the usefulness of serial measurements of IGFBP2 for therapeutic adjustment. Novel models for fundamental research (mice, cell lines) will be used to get more information about the physio pathological role of IGFBP2

Découverte et validation de nouveaux biomarqueurs de l'insuffisance cardiaque

Les maladies cardiovasculaires représentent un enjeu majeur pour la santé humaine. D'après l'OMS, ce sont même la première cause de mortalité dans le monde. Ces maladies peuvent évoluer en insuffisance cardiaque (IC), c'est-à-dire en incapacité du cœur à fournir aux organes une quantité d'oxygène suffisante. Il n'existe pas de traitement curatif pour l'insuffisance cardiaque. Des traitements de plus en plus performants ont été développés pour prendre en charge les symptômes, améliorer la qualité de vie du patient et ralentir la progression de la pathologie. La Recherche s'oriente également vers des thérapies innovantes, comme stimuler la régénération des cardiomyocytes adultes ou encore la thérapie génique. Un biomarqueur est défini comme " une caractéristique mesurée de manière objective et évaluée comme un marqueur de processus biologiques, physiologiques, pathologiques ou de réponse pharmacologique à une intervention thérapeutique ". Des biomarqueurs de l'insuffisance cardiaque sont déjà communément utilisés, en majorité sous leur forme circulante. De nombreuses études ont établi leur efficacité (diagnostic, pronostic, suivi thérapeutique) mais également leurs limitations (manque de spécificité, variabilité...). La recherche de nouveaux biomarqueurs a pour objectif de trouver des molécules performantes sans les limitations des biomarqueurs connus. Notre équipe possède plusieurs cohortes de patients, que nous avons-nous-même constitué en partenariat avec le service de cardiologie de l'hôpital universitaire Toulouse Rangueil ou grâce à des partenariats avec des équipes de recherche étrangères. Nous avons utilisé une approche de criblage sans à priori (protéome urinaire avec EC-SM) pour identifier de nouveaux biomarqueurs de l'insuffisance cardiaque. Nous avons identifié une molécule d'intérêt, l'Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP2). J'ai étudié les capacités de diagnostic et de pronostic de cette molécule pour l'insuffisance cardiaque. J'ai également contribué à des essais cliniques avec des biomarqueurs déjà connus (Galectine-3 et sST2) avec l'objectif de répondre à des problématiques nouvelles. En parallèle, j'ai participé à une étude sur un modèle murin transgénique avec une surexpression cardiospécifique d'IGFBP2 afin de comprendre le(s) mécanisme(s) d'action de cette molécule et son rôle dans la physiopathologie de l'insuffisance cardiaque. J'ai par ailleurs participé à l'étude d'une molécule découverte par l'équipe, l'apolipoprotéine O (APOO) qui est régulée et participe aux mécanismes physiopathologiques mis en place dans le cœur en cas de stress tel que le diabète ou l'obésité. Les résultats ont montré une corrélation entre l'action de l'APOO et la régulation du métabolisme lipidique, de l'apoptose et de l'autophagie. Ces trois processus jouent un rôle dans le développement de l'insuffisance cardiaque, d'où l'hypothèse de considérer l'APOO comme un biomarqueur potentiel de l'IC. Nous souhaitons utiliser les cohortes de patients IC à notre disposition pour tester/valider la capacité de diagnostic ou pronostic de cette molécule. Nous souhaitons approfondir les études cliniques autour d'IGFBP2, en étudiant des sous-groupes de patients selon l'étiologie de l'insuffisance cardiaque par exemple. En mettant en place une étude prospective, nous pourrions déterminer l'intérêt d'un dosage en série d'IGFBP2 pour le suivi thérapeutique du patient IC. De nouveaux modèles d'étude pour la Recherche fondamentale (modèles murins, lignée de cardiomyocytes H9c2) nous permettront de comprendre le rôle physiopathologique d'IGFBP2.Cardiovascular diseases are a major concern for human health. According to the health word organization (HWO), they are the first cause of mortality. They can progress into heart failure, which is the inability of the heart to supply enough oxygen quantity for all the organs. There is no cure for heart failure, treatments more and more performing are developed to take care of symptoms, improve quality of life and stop the progression of the disease. Research is heading toward innovative therapies, like stimulating cardiomyocytes regeneration or gene therapy. A biomarker is defined as "a characteristic measured objectively and evaluated as a marker of biological, physiological, pathological processes or therapeutic response". Heart failure biomarkers are commonly used, mainly under circulating form. Several studies established their efficiency (diagnostic, prognostic, therapeutic adjustment) and their limitations (limited specificity, variability...). Discovery of new biomarkers aims to find performing molecules without those limitations. Our team has access to several cohorts of heart failure patients, our cohort (IBLOMAVED) recruited with our partnership with the cardiology unit of Toulouse University hospital and other cohorts furnished by partner teams. We use a screening approach (urinary proteome with CE-MS) to discover new biomarkers for heart failure. We identified a potential target, Insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP2). I studied diagnostic and prognostic capacity of IGFBP2 in our cohorts. I participated to clinical trials with known heart failure biomarkers (Galectin-3 and sST2) in order to respond to new problematics. I also worked with transgenic mice over expressing IGFBP2 in the heart to obtain data on the possible role of IGFBP2 in the physiopathology of heart failure. The study of the apolipoprotein O (APOO) is a major research topic of the team. APOO is up-regulated in the heart during obesity or diabetes and participates to physio pathological mechanisms taking place in the heart in response to stress. The results showed a correlation between APOO function and the regulation of lipid metabolism, apoptosis and autophagy. These processes are involved in the development of heart failure, which suggests that APOO is as a potential biomarker. We intend to test/validate the diagnostic or prognostic capacity of APOO in our cohorts. We will continue our clinical trials with IGFBP2, by example investigating the prognostic capacity according to the etiology of heart failure or to the treatments received by the patients. With a prospective study, we could validate the usefulness of serial measurements of IGFBP2 for therapeutic adjustment. Novel models for fundamental research (mice, cell lines) will be used to get more information about the physio pathological role of IGFBP2

The prognostic value of plasma galectin-3 in chronic heart failure patients is maintained when treated with mineralocorticoid receptor antagonists.

Galectin-3 (Gal-3) is considered as a myocardial fibrosis biomarker with prognostic value in heart failure (HF). Since aldosterone is a neurohormone with established fibrotic properties, we aimed to investigate if mineralocorticoid receptor antagonists (MRAs) would modulate the prognostic value of Gal-3.The IBLOMAVED cohort comprised 427 eligible chronic HF patients (CHF) with echocardiography and heart failure biomarkers assessments (BNP). After propensity score matching CHF patients for cardiovascular risk factors, to form balanced groups, Gal-3 levels were measured at baseline in plasma from patients treated with MRAs (MRA-Plus, n=101) or not (MRA-Neg, n=101). The primary end point was all-cause mortality with a follow-up of 3 years.Gal-3 in plasma from these patients were similar with median values of 14.0 ng/mL [IQR, 9.9-19.3] and 14.4 ng/mL [IQR, 12.3-19.8] (P = 0.132) in MRA-Neg and MRA-Plus, respectively. Patients with Gal-3 ≤17.8 ng/mL had an HR of 1 (reference group) and 1.5 [0.4-5.7] in MRA-Neg and MRA-Plus, respectively (p=0.509). Patients with Gal-3 ≥ 17.8 ng/mL had an HR of 7.4 [2.2-24.6] and 9.0 [2.9-27.8] in MRA-Plus and MRA-Neg, respectively (p=0.539) and a median survival time of 2.4 years [95%CI,1.8-2.4]. Multivariate Cox proportional hazard analysis confirmed that MRA and the interaction term between MRA treatment and Gal-3 >17.8 ng/mL were not factors associated with survival.MRA treatment did not impair the prognostic value of Gal-3 assessed with a 17.8 ng/mL cut off. Gal-3 levels maintained its strong prognostic value in CHF also in patients treated with MRAs. The significance of the observed lack of an interaction between Gal-3 and treatment effect of MRAs remains to be elucidated

Apolipoprotein O is mitochondrial and promotes lipotoxicity in heart.

International audienceDiabetic cardiomyopathy is a secondary complication of diabetes with an unclear etiology. Based on a functional genomic evaluation of obesity-associated cardiac gene expression, we previously identified and cloned the gene encoding apolipoprotein O (APOO), which is overexpressed in hearts from diabetic patients. Here, we generated APOO-Tg mice, transgenic mouse lines that expresses physiological levels of human APOO in heart tissue. APOO-Tg mice fed a high-fat diet exhibited depressed ventricular function with reduced fractional shortening and ejection fraction, and myocardial sections from APOO-Tg mice revealed mitochondrial degenerative changes. In vivo fluorescent labeling and subcellular fractionation revealed that APOO localizes with mitochondria. Furthermore, APOO enhanced mitochondrial uncoupling and respiration, both of which were reduced by deletion of the N-terminus and by targeted knockdown of APOO. Consequently, fatty acid metabolism and ROS production were enhanced, leading to increased AMPK phosphorylation and Ppara and Pgc1a expression. Finally, we demonstrated that the APOO-induced cascade of events generates a mitochondrial metabolic sink whereby accumulation of lipotoxic byproducts leads to lipoapoptosis, loss of cardiac cells, and cardiomyopathy, mimicking the diabetic heart-associated metabolic phenotypes. Our data suggest that APOO represents a link between impaired mitochondrial function and cardiomyopathy onset, and targeting APOO-dependent metabolic remodeling has potential as a strategy to adjust heart metabolism and protect the myocardium from impaired contractility

Multivariate cox proportional hazards analysis.

<p>Multivariate cox proportional hazards analysis.</p

Univariate Cox proportional hazards analysis.

<p>^a Hazard ratio adjusted for age and gender. In bold variables with p < 0.2 implemented in the multivariate cox proportional hazards analysis.</p><p>Univariate Cox proportional hazards analysis.</p

Survival analysis of cohort by the combination of MRA treatment and Gal-3 stratification.

<p>(A) Patients were categorized in two groups according to baseline concentration of Gal >17.8 ng/mL. Hazard ratio (HR) for patients with Gal-3 > 17.8 ng/mL was 7.42 [95%CI, 5.47–27.96]; p<0.0001. (B) Comparison of HR between the four groups of patients, according to the MRA treatment (MRA-Neg or MRA-Plus) and the Gal-3 level (Gal-3≤17.8 ng/mL or Gal-3>17.8 ng/mL). P values of differences between groups are indicated. The group of patients with Gal-3 ≤ 17.8 ng/mL and without MRA treatment constitutes the reference group (HR = 1).</p