Gama glutamyltransferáza a metabolický syndrom, kardiovaskulární onemocnění a riziko úmrtí

Gama;-glutamyltransferáza (GGT) je považována za biomarker hepatobiliárních onemocnění a konzumace/zneužívání alkoholu.1 GGT je však produkována mimojaterními tkáněmi včetně ledvin, nadledvin, fibroblastů, lymfocytů a plic.2-4 Hromadící se experimentální důkazy naznačují důležitou roli GGT v extracelulárním katabolismu glutathionu, hlavního thiolového antioxidantu u lidí. GGT zvyšuje dostupnost cysteinu a podporuje tak resyntézu intracelulárního glutathionu (GSH), čímž působí proti oxidačnímu stresu.2,5,6 GGT se adsorbuje na cirkulující cholesterol v lipoproteinech o nízké hustotě (LDL) a může katalyzovat jeho oxidaci.7 Je exprimován v ateromatózním jádru koronárních plátů, kde kolokalizuje s oxidovaným LDL a pěnovými buňkami.8 GGT může být také prozánětlivý, protože zprostředkovává interkonverzi zánětlivého mediátoru obsahujícího glutathion leukotrien C4 na leukotrien D4.9

Souběžné důkazy z epidemiologických studií naznačují, že vyšší sérový GGT je spojen s rozvojem rizikových faktorů kardiovaskulárních onemocnění (KVO), včetně diabetu, hypertenze, dyslipidemie10-13 a metabolického syndromu.10 Hladiny GGT pozitivně korelují s novými kardiovaskulárními rizikovými faktory, jako je C-reaktivní protein (CRP), fibrinogen, F2-izoprostany14 , a inverzně s hladinami antioxidantů.15 Předchozí studie spojovaly zvýšenou hladinu GGT s úmrtností na ischemickou chorobu srdeční a cerebrovaskulární onemocnění16-18 , ale nezabývaly se tím, zda GGT v séru odráží větší zátěž rizikovými faktory KVO12,13,19 nebo zda má GGT přírůstkovou prognostickou užitečnost nad rámec těchto rizikových faktorů.20,21 Ačkoli předchozí studie měly jedinečné přednosti, neupravovaly se na zavedené kardiovaskulární rizikové faktory nebo CRP16,22-24 a měly omezený výběr koncových bodů.24

Zkoumali jsme průřezové klinické koreláty sérového GGT a longitudinálně hodnotili, zda vyšší hladiny předpovídají budoucí příhody KVO a úmrtnost ve Framingham Heart Study. Předpokládali jsme, že zvyšující se GGT v séru bude po zohlednění zavedených a nových kardiovaskulárních rizikových faktorů spojeno se zvýšeným rizikem nově vzniklého metabolického syndromu, incidence KVO a úmrtí ze všech příčin. Předpokládali jsme, že GGT bude předpovídat riziko KVO i po zohlednění vaskulárních rizikových faktorů jako proměnných závislých na čase během sledování.

Metody

Účastníci studie

Framinghamská studie potomků začala v roce 1971, kdy bylo do studie zařazeno 5124 potomků účastníků původní kohorty (a jejich manželů/manželek).25 Druhého cyklu vyšetření (1978-1982) se zúčastnilo 3853 potomků (1864 mužů, 1989 žen). Z nich bylo 402 vyřazeno z následujících důvodů: chybějící údaje o GGT (n=234, 6 %), prevalence CVD (n=151, 4 %) a chybějící kovariátové údaje (n=17, 0,4 %). Předchozí CVD bylo definováno jako přítomnost ischemické choroby srdeční (infarkt myokardu, koronární insuficience, angina pectoris), periferního cévního onemocnění (intermitentní klaudikace), cerebrovaskulárního onemocnění (cévní mozková příhoda nebo tranzitorní ischemická ataka) nebo srdečního selhání.26 Při každém čtyřletém vyšetření v rámci Heart Study účastníci podstoupili standardizované měření krevního tlaku (TK), antropometrii, anamnézu, fyzikální vyšetření a laboratorní hodnocení kardiovaskulárních rizikových faktorů. Všichni účastníci poskytli písemný informovaný souhlas a protokol studie byl schválen Institutional Review Board of the Boston Medical Center.

Měření a definice

Systolický a diastolický tlak byl průměrem dvou lékařem získaných měření provedených poté, co účastníci odpočívali alespoň 5 minut v sedě, pomocí rtuťového sfygmomanometru. Hypertenze byla definována jako systolický tlak ≥ 140 mm Hg nebo diastolický tlak ≥ 90 mm Hg nebo užívání antihypertenziv. Současné kouření bylo hlášeno samotnými pacienty a bylo definováno jako pravidelné kouření cigaret v předchozím roce. Konzumace alkoholu byla definována na základě vlastního hlášení průměrné týdenní konzumace. Sérové triglyceridy, celkový a HDL cholesterol a glukóza v krvi byly měřeny po nočním lačnění. Diabetes byl definován glykemií nalačno ≥ 126 mg/dl nebo užíváním perorálních hypoglykemik nebo inzulínu.

Učastníci podstoupili flebotomii po nočním lačnění (10 až 12 hodin), obvykle mezi 7.30 a 9.00 hodinou. Krev byla ihned odstředěna a vzorky plazmy a séra byly uchovávány při -20 °C až do provedení testu. Jednotné měření aktivity GGT v séru bylo provedeno pomocí spektrofotometrie detekcí uvolňování p-nitroanilinu při 405 nm, který vzniká reakcí γ-glutamyl-p-nitroanilid + glycylglycin (Quest Diagnostics ).27 Vysoce citlivý C-reaktivní protein (CRP) byl měřen pomocí nefelometru Dade Behring BN100 ze vzorků získaných rovněž při druhém cyklu vyšetření potomstva. Průměrný variační koeficient uvnitř testu pro CRP byl 3,8 %.

Křížové korelace GGT

Vyhodnotili jsme souvislost výchozího sérového GGT s rizikovými faktory KVO a klinickými kovariátami včetně věku, pohlaví, systolického a diastolického tlaku, hypertenze, LDL a HDL cholesterolu, sérových triglyceridů, glukózy v krvi nalačno, diabetu, indexu tělesné hmotnosti (BMI), stavu kouření a konzumace alkoholu. Porovnávali jsme sérové hladiny GGT podle přítomnosti metabolického syndromu na počátku studie s použitím modifikovaných kritérií Národního cholesterolového vzdělávacího programu (NCEP), která vyžadovala alespoň tři z nich: (1) zvýšené triglyceridy, ≥150 mg/dl; (2) HDL cholesterol <40 mg/dl nebo <50 mg/dl ; (3) tlak ≥130 mm Hg systolický, ≥85 mm Hg diastolický nebo na antihypertenzní léčbě; (4) glykémie nalačno ≥100 mg/dl a (5) BMI ≥30 kg/m2.28 BMI jsme nahradili zvýšeným obvodem pasu, protože měření pasu nebylo při vstupním vyšetření získáno.

Prospektivní sledování příhod

Účastníci byli prospektivně sledováni z hlediska rozvoje metabolického syndromu, příhodných KVO (fatální nebo nefatální ischemická choroba srdeční, periferní cévní onemocnění, cerebrovaskulární onemocnění nebo srdeční selhání) a úmrtí po dobu maximálně 20 let sledování. Všechny příhody KVO a úmrtí byly systematicky přezkoumány skupinou tří vyšetřovatelů po vyhodnocení všech dostupných ordinačních a hospitalizačních záznamů, výsledků laboratorních testů, úmrtních listů a pitevních zpráv.

Statistická analýza

Křížové korelace GGT

Rozdělení hodnot GGT bylo pravotočivé, proto byla použita přirozená logaritmická transformace. Abychom zohlednili vzestupný posun log-GT u mužů oproti ženám, standardizovali jsme rozdělení (průměr=0, SD=1) v rámci každého pohlaví. Distribuce sérových triglyceridů a spotřeby alkoholu byly zkreslené, a proto byly rovněž logaritmicky transformovány. Průřezové koreláty GGT byly identifikovány pomocí vícenásobné lineární regresní analýzy podle pohlaví. Každý potenciální korelát byl zkoumán zvlášť v modelech upravených podle věku/pohlaví. Proměnné, které byly v těchto modelech statisticky významné při α=0,05, byly vyhodnoceny v multivariační analýze s dopřednou postupnou selekcí; kovariáty významné při α=0,15 byly ponechány.

Dlouhodobá analýza GGT a klinických příhod

Pomocí Coxovy regrese proporcionálních rizik jsme zkoumali souvislost výchozího GGT s: (1) metabolickým syndromem, (2) incidencí KVO a (3) úmrtností ze všech příčin po dobu 20 let sledování. Sestavili jsme Coxovy modely pro sdružená pohlaví, protože formální testy interakce (pohlaví×log-GGT) nebyly statisticky významné pro žádný výsledek. Nejprve jsme určili riziko spojené s přírůstkem standardizované logaritmické odchylky GGT o jednu směrodatnou odchylku. Hranice pro kvartily specifické pro pohlaví byly definovány na základě distribuce GGT všech účastníků na počátku studie (před vyloučením). Porovnávali jsme riziko příhod v kvartilech 2 až 4 vzhledem k nejnižšímu kvartilu a také jsme testovali lineární trend napříč kvartily.

Pro nově vzniklý metabolický syndrom jsme v primární analýze zkoumali příhody za celou dobu trvání studie (20 let) po vyloučení účastníků s metabolickým syndromem na počátku. Zkoumali jsme také riziko metabolického syndromu podle GGT během krátkodobého sledování (8 let). Nově vzniklý metabolický syndrom byl definován přítomností modifikovaných diagnostických kritérií NCEP při jakémkoli následném čtyřletém vyšetření.29 Protože zjištění metabolického syndromu vyžadovalo účast na vyšetřeních Heart Study (zatímco KVO nebo úmrtí se zjišťují bez ohledu na návštěvy Heart Study), ukončili jsme sledování v den posledního vyšetření, pokud nebyly navštíveny >2 po sobě jdoucí cykly vyšetření. Coxovy modely byly zpočátku upraveny pro faktory nesouvisející s definicí metabolického syndromu: věk, pohlaví, konzumace alkoholu a log-CRP. V sekundární analýze jsme hodnotili, zda GGT předpovídá nově vzniklý metabolický syndrom po dodatečné úpravě na BMI, glykémii nalačno, systolický a diastolický tlak, sérové triglyceridy a kouření.

Pro analýzy vztahující se k riziku vzniku KVO a úmrtí jsme sestrojili křivky kumulativní incidence upravené podle věku/pohlaví, abychom znázornili riziko v jednotlivých kvartilech GGT. Coxovy modely odhadující riziko incidence KVO a úmrtí byly upraveny podle věku, pohlaví, BMI, diabetu, systolického tlaku, antihypertenzní léčby, poměru celkového/HDL cholesterolu, současného kouření a konzumace alkoholu na počátku studie. Kromě toho jsme v modelech CVD upravili koncentraci kreatininu v séru a úroveň vzdělání (postsekundární versus nesekundární) jako ukazatel socioekonomického statusu. Dále jsme upravili aspartátové a alaninaminotransferázy (AST, ALT), protože zprávy spojují tyto enzymy s KVO a metabolickým syndromem.30,31 Kromě toho jsme upravili i (1) výchozí CRP; (2) výchozí CRP a všechny ostatní kovariáty modelované jako proměnné závislé na čase (aktualizované při každém dalším čtyřletém framinghamském vyšetření). Pomocí c-statistiky jsme zkoumali diskriminaci modelů, které zahrnovaly klinické kovariáty a log-GGT s log-CRP a bez log-CRP, abychom určili přírůstkovou hodnotu posledně jmenovaného po zohlednění GGT. V Coxových modelech jsme potvrdili, že byl splněn předpoklad proporcionality rizik32. Statistické analýzy byly provedeny pomocí SAS verze 8.2 (Cary, NC) a za statisticky významnou byla považována hodnota oboustranné pravděpodobnosti ≤0,05.

Výsledky

Příčné koreláty GGT

Účastníci ve vyšších kvartilech GGT byli starší, měli vyšší BMI a častěji trpěli hypertenzí a zvýšenou hladinou lipidů, glukózy v krvi nalačno a CRP (tabulka 1; P<0,001 pro kvartilový trend). V nejvyšším kvartilu mělo 81,4 % mužů a 86,9 % žen hodnoty GGT v normálním referenčním rozmezí (např. muži ≤50 U/l, ženy ≤40 U/l). Průřezově byla přítomnost metabolického syndromu spojena s vyšší hodnotou GGT u mužů (24,9±15,3 versus 18,9±14,7 U/L; P<0,001) a žen (19,8±15,0 versus 11,4±9,2 U/L; P<0,001). V krokových vícenásobných regresních modelech (viz doplňkové materiály, dostupné online na http://atvb.ahajournals.org) byla log-GGT pozitivně spojena s věkem (P=0,009), mužským pohlavím, kouřením, BMI, LDL cholesterolem, sérovými triglyceridy, konzumací alkoholu, diastolickým tlakem, léčbou hypertenze (P≤0,001 pro všechny) a glykemií nalačno (P=0,004). Výše uvedené faktory vysvětlovaly 33 % interindividuální variability GGT; pohlaví, sérové triglyceridy a konzumace alkoholu byly hlavními koreláty vysvětlujícími velkou míru variability. Byla zjištěna slabá pozitivní korelace log-GGT s log-CRP (Pearsonovo r=0,27, P<0,001), která měla shodnou velikost u mužů (r=0,26) i žen (r=0,27).

Serum GGT a výskyt metabolického syndromu

Při sledování se u 419 účastníků (16 %, 192 žen) vyvinul metabolický syndrom po 8 letech a u 968 osob (37 %, 479 žen) se vyvinul metabolický syndrom v průběhu 20 let. V multivariabilních Coxových modelech upravených podle věku, pohlaví, konzumace alkoholu a CRP byla vyšší hodnota GGT spojena s vyšším rizikem rozvoje metabolického syndromu s 134% (8 let) až 76% (20 let) zvýšením rizika v horním kvartilu ve srovnání s nejnižším (tabulka 2). V modelech hodnotících log-GGT byl přírůstek log-CRP o 1-SD spojen s 1,38násobným (95%CI; 1,25 až 1,53, P<0,001) a 1,26násobným (95%CI; 1,18 až 1,35, P<0,001) rizikem metabolického syndromu v 8, resp. 20 letech. Souvislost GGT s nově vzniklým metabolickým syndromem zůstala robustní i v modelech upravených pro sérové AST a ALT (údaje nejsou uvedeny).

Po úpravě na věk, pohlaví, BMI, glykémii nalačno, systolický TK, diastolický TK, log-triglyceridy, konzumaci alkoholu, kuřácký status a log-CRP zůstala souvislost GGT s metabolickým syndromem významná. Poměr rizik (HR) na přírůstek kvartilu GGT byl 1,14 (95%CI; 1,04 až 1,26, P<0,01) a 1,09 (95%CI; 1,02 až 1,16, P<0,01) v Coxových modelech s 8letým a 20letým sledováním.

Serum GGT a riziko KVO a úmrtí

U 3451 účastníků bylo k dispozici celkem 65 900 osoboroků pozorování pro výskyt KVO a úmrtí. Při sledování (průměr 19,1 ± 3,0 let) se u 535 účastníků (15,5 %; 173 žen) vyskytla incidentní KVO a 362 osob zemřelo (10,5 %; 131 žen). Kumulativní incidence KVO a úmrtí upravená podle věku/pohlaví (obrázky 1 a 2) vykazovala rostoucí gradient rizika napříč kvartily GGT (log-rank P<0,001 pro oba výsledky).

V multivariabilních modelech upravujících stanovené rizikové faktory a CRP log-GGT pozitivně souvisel s výskytem KVO a napříč kvartily GGT byl pozorován odstupňovaný nárůst rizika KVO (tabulka 3). Souvislost GGT s KVO se zachovala i v modelech zahrnujících rizikové faktory KVO jako časově proměnné kovariáty (tabulka 3). Přírůstek log-CRP o 1-SD byl spojen s 1,20násobným (95%CI; 1,08 až 1,33, P<0,001) rizikem vzniku KVO. Po dodatečné úpravě na sérovou koncentraci kreatininu a úroveň vzdělání byl přírůstek GGT o 1-SD stále spojen s 15% zvýšením rizika vzniku CVD (HR 1,15, 95%CI; 1,05 až 1,27, P=0,004). Osoby v nejvyšším kvartilu GGT měly 1,66násobné riziko (95%CI; 1,22 až 2,26, P=0,001) a napříč kvartily byl přítomen významný trend (P<0,001).

V multivariabilních analýzách mortality se riziko zvýšilo napříč kvartily GGT a zůstalo robustní i po úpravě na log-CRP a rizikové faktory modelované jako časově proměnné kovariáty (tab. 4). Při zohlednění log-CRP a všech ostatních rizikových faktorů jako časově proměnných kovariát byl přírůstek log-GGT o 1-SD spojen s 26% zvýšením rizika úmrtí. Přírůstek log-CRP o 1-SD byl v posledních modelech spojen s 1,31násobným (95%CI; 1,16 až 1,47, P<0,001) rizikem. Asociace GGT s incidencí KVO a úmrtím se zachovaly i po úpravě na sérové AST a ALT (údaje nejsou uvedeny).

Po úpravě na klinické kovariáty (např. věk, pohlaví, BMI, diabetes, systolický tlak, poměr celkového/HDL cholesterolu, současné kouření, konzumace alkoholu) a log-GGT byla c-statistika pro riziko KVO 0,785 (95%CI; 0,766 až 0,804). Po přidání log-CRP se c-statistika zvýšila minimálně na 0,786 (95%CI; 0,767 až 0,805). Podobně model pro mortalitu zahrnující klinické kovariáty a log-GGT měl c-statistiku 0,799 (95%CI; 0,778 až 0,821) a přidání log-CRP ji minimálně zvýšilo na 0,802 (95%CI; 0,780 až 0,823). Nebyla zjištěna žádná významná interakce mezi GGT a CRP pro predikci CVD nebo mortality.

Diskuse

Hlavní zjištění

Hlavní zjištění našich šetření jsou trojího druhu. Za prvé, sérové hladiny GGT souvisely průřezově s rizikovými faktory KVO, zejména se zvýšeným věkem, mužským pohlavím, dyslipidemií, BMI, glykémií, tlakem a kouřením. Za druhé, vyšší sérová hladina GGT byla prospektivně spojena se zvýšeným výskytem metabolického syndromu, a to nad rámec konvenčních rizikových faktorů včetně CRP. Zatřetí, po zohlednění CRP a jaterních enzymů byla sérová GGT pozitivně spojena s incidencí KVO a úmrtím. Protože GGT byl prospektivně spojen s metabolickým syndromem, upravili jsme zavedené rizikové faktory KVO jako časově proměnné kovariáty a souvislost GGT s KVO a úmrtím zůstala zachována, což naznačuje, že riziko GGT vzniká jinými mechanismy než podporou/rozvojem známých rizikových faktorů. Celkově naše údaje naznačují, že GGT v séru předpovídá rozvoj skupiny rizikových faktorů KVO, které tvoří metabolický syndrom, KVO příhody a úmrtnost.

Srovnání s předchozími výzkumy

Předchozí studie naznačovaly, že vyšší hladiny GGT předpovídají úmrtnost ze všech příčin u pacientů s infarktem myokardu nebo ischemickou chorobou srdeční20,21 a u osob středního věku bez preexistující koronární choroby.16,24 Předchozí studie byly omezeny použitím diagnóz ischemické choroby srdeční uvedených v úmrtním listu a žádná se nezabývala tím, zda GGT předpovídá cévní riziko prostřednictvím podpory zavedených rizikových faktorů.16 Naše pozorování týkající se GGT s fatálními a nefatálními incidentními CVD příhodami v komunitním vzorku doplňují předchozí studie uvádějící, že vyšší GGT je spojen s kardiovaskulárním úmrtím.33 Rozšiřujeme předchozí práce tím, že ukazujeme, že GGT je spojen s incidentními CVD i po zohlednění výchozího CRP a rizikových faktorů modelovaných jako časově proměnné kovariáty.

Ačkoli GGT slabě koreloval s CRP v našem vzorku i v předchozích studiích,34 CRP nezrušil prediktivní hodnotu GGT pro klinické příhody. Zaprvé, úprava na CRP neoslabila souvislost GGT s KVO nebo úmrtností. Za druhé, když byl CRP přidán do modelu složeného z klinických kovariát a GGT, došlo k minimálnímu dodatečnému vlivu na diskriminaci modelu. A konečně, mezi GGT a CRP nebyla zjištěna žádná statistická interakce. Naše zjištění naznačují, že GGT, rutinně dostupný metabolický marker a indikátor oxidačního stresu, je významným prediktorem příhod CVD a mortality nezávisle na CRP. Naše zjištění naznačují, že GGT bude důležitou součástí budoucích biomarkerových a multimarkerových přístupů k hodnocení kardiovaskulárního rizika.

Potenciální mechanismy účinku GGT

Mechanismy, které vysvětlují podíl GGT na KVO a úmrtnosti, nebyly dosud zcela objasněny. GGT souvisí s jaterní steatózou35 a inzulinovou rezistencí22,23 a je prediktorem incidence hypertenze36 a diabetu.13,37 Ačkoli jsme pozorovali, že vztah GGT ke kardiovaskulárním příhodám a úmrtí zůstal robustní i po zohlednění glykemie nalačno a složek metabolického syndromu, je možné, že taková úprava neúplně zohledňuje jaterní inzulinovou rezistenci a/nebo steatózu.38 Aktivita ektoenzymatické GGT může také modulovat redoxní stav thiolů proteinů na povrchu buněk, což vede k produkci reaktivních forem kyslíku a membránou propustného peroxidu vodíku39. Jak již bylo uvedeno dříve, GGT přispívá k oxidativnímu stresu v několika orgánových systémech, lokalizuje se v ateromatózních placích obsahujících oxidovaný LDL a je prozánětlivá, což dále implikuje tento protein v aterogenezi.34,40,41

Silné stránky a omezení

Silnými stránkami našeho šetření jsou jeho prospektivní design, konzistentní definice a validace CVD příhod, kompletní longitudinální zjištění úmrtí, zohlednění rizikových faktorů jako časově proměnných kovariát a úprava na CRP. Biologická věrohodnost toho, že GGT zprostředkovává vaskulární riziko, se odráží v síle asociací, časových vztazích mezi výchozím GGT a budoucím vaskulárním rizikem a konzistenci výsledků v několika analýzách. Několik omezení našeho přístupu si zaslouží komentář. Prokázání, že GGT je „rizikovým faktorem“ pro KVO, by vyžadovalo další mechanistické studie, které by dále posuzovaly systémový oxidační stres a hodnotily jaterní steatózu a inzulinovou rezistenci. Nezískali jsme opakovaná měření GGT nebo CRP, ale použili jsme výchozí hodnoty, což je potenciální omezení, protože v průběhu času může docházet ke změnám.23 Také jsme tuto studii nerozšířili na další nově vznikající biomarkery cévního rizika. Nicméně testy GGT jsou široce dostupné analyty, které jsou rutinně měřitelné v klinických laboratořích. A konečně, drtivou většinu našeho vzorku tvořili běloši, což omezuje zobecnitelnost na jiná etnika.

Závěry

V našem komunitním vzorku vyšší hladiny GGT předpovídaly KVO, úmrtnost a rozvoj metabolického syndromu. Souvislost GGT s nepříznivými kardiovaskulárními následky a úmrtím byla robustní po úpravě na tradiční kardiální rizikové faktory a CRP. Naše studie naznačuje, že další zkoumání GGT umožní nahlédnout do patogeneze KVO a lépe definovat klinickou užitečnost tohoto markeru.

Zdroje financování

Tato práce byla podpořena cenou Canadian Institutes of Health Research clinician-scientist award (pro D.S.L.), National Institute of Health/National Heart, Lung, and Blood Institute, smlouvou N01-HC-25195 a výzkumnými granty R01HL073272 (pro P.W.W.), K23HL074077 (pro T.J.W.), R01HL076784 (pro E.J.B.).), N01HV28178 (pro R.S.V.), R01HL71039 (pro R.S.V.), R01HL67288 (pro R.S.V.) a 2K24HL04334 (pro R.S.V.).

Poznámky pod čarou

.