Longitudinell studie av pasienter med kronisk Chagas kardiomyopati i Brasil (SaMi_Trop Project) (SaMi-Trop)

FORSKNINGSSTRATEGI

BETYDNING

Sao Paulo-Minas Gerais Tropical Medicine Research Center (SaMi-Trop) består av et nettverk av samarbeidende forskere i delstatene Minas Gerais og São Paulo som er etablert med det formål å utvikle og gjennomføre forskningsprosjekter på neglisjerte smittsomme sykdommer i Brasil , med et innledende fokus på Chagas Disease biomarkør, oppdagelse og validering. Sami-Trop representerer en stor utfordring for fokusert forskning på neglisjerte sykdommer, med kunnskap som kan brukes i primærhelsetjenesten.

Kronisk Chagas kardiomyopati (CCC) er den viktigste kliniske presentasjonen av Chagas sykdom (ChD), som til slutt påvirker omtrent 20 % til 30 % av de i den kroniske fasen av sykdommen. CCC omfatter et bredt spekter av manifestasjoner, inkludert hjertesvikt, arytmier, hjerteblokkeringer, plutselig død, tromboemboli og hjerneslag [1]. Den kliniske presentasjonen varierer vanligvis mye i henhold til graden av myokardskade, og de fleste pasienter har en mild form for hjertesykdom, ofte karakterisert bare ved tilstedeværelse av asymptomatiske abnormiteter på EKG eller ved andre komplementære undersøkelser [2]. Ikke desto mindre, når hjertesvikt og/eller alvorlige arytmier manifesterer seg, er prognosen illevarslende, med høye og for tidlige dødeligheter, typisk hos voksne mannlige pasienter,1 men også hos eldre [3]. Faktisk, sammenlignet med pasienter med idiopatisk kardiomyopati, har pasienter med CCC dårligere overlevelse, uavhengig av andre kliniske og ekkokardiografiske parametere [4].

Dermed er det kliniske forløpet av Chagas hjertesykdom varierende, og det er fortsatt en utfordring å identifisere pasienter som har risiko for progressiv CCC og døende. Flere longitudinelle studier utført på pasienter i kronisk fase av ChD viste at mange individuelle egenskaper forutsier en ugunstig prognose. Dette emnet ble systematisk gjennomgått for noen år siden og konkluderte med at de fleste studiene ble beskrevet i utilstrekkelig detalj og/eller manglet minimale standarder for rapportering av resultater. Resultatene har vært noe inkonsistente i forskjellige studier, og den beste kombinasjonen av kliniske og laboratorievariabler som predikerer dødelighet er ennå ikke fastslått [5].

En potensielt nyttig poengsum for å forutsi død ble utviklet for å tillate stratifisering av risiko ved Chagas hjertesykdom [6]. Seks uavhengige prognostiske faktorer ble identifisert, og hver ble tildelt en rekke punkter: New York Heart Association klasse III eller IV (5 poeng), tegn på kardiomegali på radiografi (5 poeng), venstre ventrikkels systolisk dysfunksjon på ekkokardiografi (3 poeng), ikke-vedvarende ventrikkeltakykardi på 24-timers Holter-overvåking eller stresstesting (3 poeng), lav QRS-spenning på elektrokardiografi (2 poeng) og mannlig kjønn (2 poeng) [6. Pasientene ble klassifisert i tre risikogrupper i henhold til den endelige poengsummen: lav risiko (0 til 6 poeng), middels risiko (7 til 11 poeng) og høy risiko (12 til 20 poeng). I den opprinnelige studien var 5-års dødeligheten for disse tre gruppene henholdsvis 2 prosent, 18 prosent og 63 prosent.6 Selv om poengsummen ble vellykket validert i uavhengige kohorter, [6,7] kan det oppstå noen viktige problemer. Utledningen av poengsummen er kompleks og det er ikke lett å beregne under legekonsultasjonen. For å bli beregnet må pasienten underkastes flere undersøkelser og prosedyrer, inkludert klinisk undersøkelse, EKG, røntgen thorax, ekkokardiogram og Holter-overvåking eller stresstesting. De fleste av disse testene er ikke tilgjengelige på landsbygda, der de fleste av ChD-pasientene bor.

En enkel poengsum, basert på allment tilgjengelige og rimelige tester, som kan stratifisere risikoen for død uten komplekse beregninger, kan være nyttig i primærhelsetjenesten, der ekkokardiogrammer og Holter-overvåking ikke er allment tilgjengelig. Lett oppnåelige variabler, som kliniske egenskaper, BNP-nivåer og EKG-målinger, er gode kandidater som biomarkører for å utvikle en ny enkel prediktiv regel. Videre kan nye biomarkører i blod, hovedsakelig relatert til betennelse og immunrespons, slik som TNF-alfa, adhesjonsmolekyler og andre cytokiner, fastslås å være potente prognostiske faktorer og kan være nyttige i fremtiden for ytterligere forbedring av risikostratifisering i CCC.

METODE

Design

Ikke-samtidig prospektiv åpen kohortstudie, med minimal oppfølging på to år (baseline og 24 måneder).

Utfall

Primær: død Sekundær: sykehusinnleggelse på grunn av hjertesykdommer; nye EKG-avvik

Studiepopulasjon

Deltakerne vil bli valgt fra pasienter evaluert av Tele Minas Saude (TMS), det statlige Tele Health System. Siden TeleHealth System for tiden fungerer til støtte for primæromsorgssystemet, er disse pasientene under omsorg av primærleger i Health Family Strategy, et offentlig primærhelseprogram som har høy dekning i delstaten Minas Gerais.

Inklusjonskriteriene er å være klient av TMS TeleHealth System, være >18 år gammel, ha en positiv historie for T cruzi-infeksjon eller Chagas sykdom, ha unormalt EKG og samtykke til å delta i forskningsprogrammet.

Eksklusjonskriteriene inkluderer graviditet eller amming, og enhver alvorlig tilstand med illevarslende prognose som indikerer en forventet levealder på mindre enn to år.

Prøvestørrelse for pasientakkumulering

Tatt i betraktning det minimale antallet hendelser per variabel som er akseptabelt i en proporsjonal fare-regresjonsanalyse på 10 hendelser per variabel8 og maksimalt antall studerte variabler på ti, vil antallet hendelser være 100 i hele studien. Siden prediksjonsmodellen må utvikles og valideres og hele utvalget deles i to, bør antallet hendelser være 200. For en 2-års oppfølgingsperiode og årlig dødelighet på 5 % i CCC (10 % på 2 år), er den beregnede prøvestørrelsen 2000 forsøkspersoner.

Siden TMS Telehealth-systemet utfører 25 000 EKG-er hver måned (300 000 i året), observeres EKG-avvik som er typiske for CCC i 5 % av disse undersøkelsene (1 250), og anslår at 10 % av disse pasientene vil bli rekruttert og godta å delta i I dette forskningsprogrammet vil den beregnede utvalgsstørrelsen på 2000 pasienter rekrutteres i løpet av en 16 måneders opptjeningsperiode.

Følge opp

Oppfølging vil bli utført på årsbasis, med standardiserte intervjuer og nye EKG-undersøkelser utført etter to år med baseline. Vitalstatus og sykehusinnleggelse vil også bli konstatert ved kobling av studiedatabasen med dødelighets- og sykehusinnleggelsesdatabaser til Helsedepartementet.

Rekruttering, innledende evaluering og målinger

Pasienter vil bli rekruttert blant dem som regelmessig deltar i den offentlige primærhelsetjenesten i staten Minas Gerais på steder som betjenes av TMS Telehealth System. Dette systemet gir telekonsultasjon og elektrokardiogramtjenester (TeleECG), inkludert tolkning av alle EKGer av en kardiolog på Universitetssykehuset. Et standardisert enkelt skjema fylles ut før overføring av EKG-data til Universitetssykehuset og spørsmålet "Vet du om du har Chagas sykdom?" vil bli lagt til dette spørreskjemaet. De som svarer ja på dette spørsmålet og har unormalt EKG vil bli valgt. Et nytt besøk av de utvalgte pasientene vil bli planlagt for å utføre et kort spørreskjema (inkludert evaluering av funksjonsklassen) og for å ta blodprøver. Blodprøver vil bli sendt til et sentrallaboratorium for T. cruzi-serologi og BNP-målinger, som vil bli utført med standardteknikker. Andre blodprøver, inkludert plasma for protein- og antistoffstudier og stabiliserte helblodlysater for T cruzi PCR (Polymerase Chain Reaction), DNA, vil bli lagret ved -80o C for å muliggjøre batchtesting for andre biomarkører.

Elektrokardiogramtjenester (TeleECG)

EKG utført i opprinnelsesbyen til pasientene vil bli sendt for å bli vurdert av spesialistene på TMS Telehealth System. Telekardiologiaktivitetene ble utviklet ved hjelp av en digital elektrokardiograf installert i byene, ved de grunnleggende helseenhetene i det offentlige helsevesenet. Undersøkelsen ble alltid utført etter forespørsel fra lege. EKG vil bli sendt ved hjelp av kommunikasjonsprogramvare utviklet av TMS Telehealth System og vil bli analysert av en kardiolog på vakt. Rapporten vil bli sendt til primærhelsetjenesten og EKG-sporingene vil bli overført til EKG-lesesenteret. I dette EKG-lesesenteret vil en programvare utviklet av prof. Peter Mac Farlane, fra Glasgow University, analysere og kodifisere EKG (ved Minnesota-koden) og sammenligne med forrige EKG, i henhold til en validert algoritme [9]. Alle unormale koder vil bli gjennomgått av en erfaren kardiolog.

Dataanalyse

Standardisert mortalitetsratio (SMR)-analyse og en overlevelsesanalyse vil bli utført. Utfallet av døden er døden. Det vil også bli utført en overlevelsesanalyse som tar i betraktning de sekundære utfallene - sykehusinnleggelse på grunn av hjertesykdommer og nye EKG-avvik. Utviklingen og valideringen av den prognostiske modellen vil følge gjeldende anbefalinger, inkludert inndeling av utvalget i avledning og valideringsutvalg, og bruk av moderne metoder for å evaluere ytelsen til modellen [10,11]. I tillegg vil beskrivende romlig analyse ved bruk av geografisk distribusjon for SMR og en Bayesiansk romlig modell for småarealdata kjøres.

Innovasjon

Utover relevansen til hovedmålet med denne studien, har den mange unike og innovative aspekter knyttet til bruk av kunnskap og infrastruktur utviklet for andre prosjekter utført av vår forskningsgruppe:

1. Muligheten for å teste nye biomarkører oppdaget i andre grener av denne studien eller i den NIH-sponsede REDS-II/III Chagas sykdomsstudien.
2. Bruken av infrastrukturen og logistikken til TMS-programmet, et statsdekkende TeleHealth-system koordinert av universitetssykehuset i den brasilianske delstaten Minas Gerais
3. Bruken av metodikken for kobling mellom våre databaser og administrative databaser og dødelighetsdatabaser fra Helsedepartementet for å komplettere oppfølgingen av de utvalgte pasientene
4. Et standardisert kodifiseringssystem for EKG-ene, som bruker fasilitetene til EKG-lesesenteret for den langsiktige longitudinelle studien om helsen til 15 000 voksne offentlige ansatte fra brasilianske universiteter (ELSA-Brasil).

Nye biomarkører ChD har en kompleks fysiopatologi og mange immunologiske, inflammatoriske, autonome og mikrovaskulære prosesser har en rolle i utviklingen eller progresjonen av sykdommen [12]. Forskerne har beskrevet økte nivåer av makrofaginflammatorisk protein (MIP-1alpha) og tumornekrosefaktor-alfa (TNF-alfa) hos ChD-pasienter, [13-15] og at de pasientene med mer alvorlige former har mer forhøyede nivåer [13] . Nylig, i ChD-studien (REDS-II), ble 600 ChD-pasienter og 500 kontroller studert som søkte etter biomarkører relatert til sykdommen og CCC. I en foreløpig analyse viste flere biomarkører inkludert høysensitiv troponin, myoglobin, løselig vaskulær celleadhesjonsmolekyl 1 (sVCAM-1), løselig intracellulær celleadhesjonsmolekyl (sICAM) og myeloperoksidase unormale mønstre hos T cruzi seropositive og parasittiske donorer og CCC pasienter. Disse og andre biomarkører, inkludert de som er identifisert i transkriptomanalysen, er kandidater som skal studeres i hele kohorten på 2000 CCC-pasienter i TMS-programmet eller alternativt ved å bruke nestet case-control design.

Tele Minas Saude (TMS) Program, et statlig offentlig TeleHealth System

TMS-programmet er et partnerskap mellom Minas Gerais State Health Department og State Research Agency (FAPEMIG) med seks offentlige universiteter i Minas Gerais: Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM), Universidade Estadual de Montes Claros (UNIMONTES), Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ) og Universidade Federal de Uberlândia (UFU), og danner Teleassistance Network of Minas Gerais. Opprettet fra et telehelse-pilotprosjekt i kardiologi (2006), senere utvidet til andre spesialiteter og landsbyer og omgjort til permanent telehelsetjeneste, subsidiert av delstatsmyndighetene i 2009 [16-18].

Målet er å støtte infrastrukturprosjekter for statlig folkehelse, i utgangspunktet utplassert for å støtte primærhelse- og familiehelseteamene [16]. På det stadiet hadde som hovedmål å bistå fagpersoner i deres daglige arbeid for å forbedre tilgangen til spesialiserte tjenester, redusere og kvalifisere henvisninger av pasienter til sekundær og tertiær omsorg. Hovedaktivitetene som tilbys er a) plikt til telekonsultasjon offline i ulike medisinske spesialiteter, sykepleie, odontologi, fysioterapi, psykologi, farmasi og ernæring, b) plikt i telekardiologi til å analysere elektrokardiogrammer (EKG) og gi telekonsultasjoner online for kritiske kliniske tilfeller c) teknisk støtte online og offline, d) fast utdanning gjennom workshops og opplæring og e) kontinuerlig overvåking av systemdrift i kommunene.

Så langt er programmet implementert i 608 kommuner i staten tilsvarende 732 telehelsesteder. Primæravdelingene i landsbyene var utstyrt med datamaskiner, elektrokardiograf, digitalskriver og digitalkamera. Universitetene ble utstyrt med arbeidsstasjoner og videokonferanseutstyr. Siden 2006 har over 20 000 telekonsultasjoner blitt utført og 600 000 EKG analysert av eksperter. Disse telehelseaktivitetene forhindret fortrengning av pasienter i 78 % av tilfellene [16].

Kobling av databaser Det brasilianske helsesystemet er preget av sameksistens av et universelt offentlig helsesystem (70-80 % av dekningen) og et supplerende privat nettverk. Dødelighetsdata fra alle brasilianere og fra sykehusinnleggelser i det offentlige helsesystemet er lagret i store databaser som eies og administreres av helsedepartementet. Etterforskere utviklet en metodikk for å søke i disse databasene for spesifikke emner ved å bruke sannsynlige koblingsmetoder. Den sannsynlighetsstrategien vi utviklet har høy nøyaktighet, med en sensitivitet på 90,6 % og spesifisitet 100 % [19]. Denne metoden vil bli brukt på en gratis måte for direkte oppfølging.

EKG-lesesenter EKG-tolking er utsatt for betydelig intra- og inter-observatørvariabilitet. For å overvinne dette problemet ble en standardisert EKG-kode utviklet for 50 år siden 20 og har blitt mye brukt i epidemiologiske studier. Den visuelle klassifiseringen av EKG ved hjelp av Minnesota-koden er likevel tidkrevende. Etterforskerne opprettet et EKG-lesesenter for Elsa-studien, en 10-årig langsgående kohortstudie av 15 000 offentlig ansatte ved brasilianske universiteter. For dette EKG-lesesenteret ble det installert en programvare utviklet av prof. Peter MacFarlane fra Glasgow University, som analyserer, kodifiserer og sammenligner EKG med tidligere sporinger, i henhold til en validert algoritme [9]. Dette systemet vil bli brukt i dette prosjektet.

Forstudier

Diagnostisk og prognostisk verdi av BNP I 2002 beskrev etterforskere, i en studie publisert av The Lancet, at blodnivåer av BNP er omvendt korrelert med den systoliske venstre ventrikkel (LV) ejeksjonsfraksjonen, den mest brukte indeksen for LV-funksjon i ChD [21 ]. Hos pasienter med unormalt EKG og/eller røntgen av thorax hadde BNP-elevasjon en positiv prediktiv verdi på 80 % og en negativ prediktiv verdi på 97 % for påvisning av pasienter med deprimert venstre ventrikkel ejeksjonsfraksjon [21]. Disse resultatene ble bekreftet i de påfølgende årene av flere andre studier av vår forskningsgruppe [22-26]. En diagnostisk strategi inkludert EKG og BNP presterte bedre enn den klassiske tilnærmingen med EKG og røntgen thorax [24]. Dessuten var BNP også en markør for ventrikulær arytmi [26] og diastolisk dysfunksjon [22,27].

Mer nylig ble det beskrevet at BNP-nivåer var sterke prediktorer for risikoen for død [28] og i en kohort på 1 398 innboende eldre fra byen Bambuí, i delstaten Minas Gerais, Brasil [28]. Hazard ratio for død var 1,27 for hver enhet av log-transformert BNP-nivå (95 % konfidensintervall (KI: 1,11, 1,45) blant infiserte personer, uavhengig av potensielt forstyrrende faktorer. Infiserte personer med baseline BNP-nivåer i den øverste kvartilen hadde en risiko for død dobbelt så stor som for personer i den nederste kvartilen (hazard ratio = 2,07, 95 % KI: 1,29, 3,32). I samme populasjon ble det funnet at BNP alene eller i assosiasjon med atrieflimmer hadde prognostisk verdi for slagmortalitet hos T. cruzi kronisk infiserte eldre voksne [29].

Elektrokardiografiske mål og prognostiske modeller EKG er den viktigste enkeltundersøkelsen i CCC. Tallrike epidemiologiske studier har vist at pasienter med normalt EKG har utmerket overlevelse på mellomlang sikt [30,31]. Jo større antall og alvorlighetsgrad av EKG-endringer registrert i samme sporing, jo mer avansert er muligens myokardskaden, og jo dårligere bør prognosen være [12]. Vi har vist at QRS-varigheten er moderat korrelert med LV-ejeksjonsfraksjonen [32] og at, under oppfølgingen av disse pasientene, kan økningen i varigheten av QRS-komplekset og utseendet av nye elektrokardiografiske endringer hjelpe til med å identifisere pasienter med en signifikant reduksjon (på 5 % eller mer) i venstre ventrikkel ejeksjonsfraksjon [33].

Basert på den velkjente prognostiske verdien av LV ejeksjonsfraksjon og tilstedeværelsen av ventrikulær takykardi, [5] ble det foreslått en alternativ tilnærming til den veletablerte Rassis skåren, [34,35] med bare tre risikofaktorer i betraktning: venstre ventrikkel ejeksjonsfraksjon < 50 %, ventrikulær takykardi ved enten stresstesting eller Holter-overvåking, og QRS > 133 ms ved EKG (eller filtrert QRS > 150 ms ved signalgjennomsnittet EKG).34,35 Lavrisikogruppen har null eller én risikofaktor (5 års dødelighet: 1 %), middels risiko, to faktorer (20 % dødelighet) og høy risiko, alle tre faktorene (50 % dødelighet). Denne forenklede prognostiske skåren hadde en utmerket ytelse i å forutsi død i en studie med 74 måneders oppfølging (c-statistikk 0,92), og den kan være et attraktivt alternativ til den etablerte seksfaktorskåren.

Nylig viste etterforskerne at T-bølge amplitudevariabilitet (TWV), et sofistikert EKG-avledet mål på repolarisasjonsvariabilitet, er uavhengig relatert til risikoen for død i ChD [36]. De har også studert den prognostiske verdien av flere nye ekkokardiografiske tiltak [37-39] som kan være av fysiopatologisk og klinisk relevans, men som ikke er mulig å benytte for ambulerende pasienter i distriktene.

Kaplan-Meier-kurver som viser dødelighet hos pasienter med Chagas sykdom. Klassifisert i henhold til forlenget tilstedeværelse av QRS > 133 ms ved EKG; Klassifisert etter en risikoskåre der hver av følgende faktorer er verdt ett poeng: ventrikkeltakykardi ved enten stresstesting eller Holter-overvåking, venstre ventrikkel-ejeksjonsfraksjon < 0,50, QRS > 133 ms ved EKG. Lavrisikogruppe har null eller én risikofaktor, middels risiko, to faktorer, og høy risiko, alle tre faktorer.

Oppsummert, selv om vi og andre etterforskere har omfattende studert prognostiske markører i Chagas sykdom og CCC, er det ingen sikker enkel, rimelig prognostisk modell tilgjengelig for bruk i primærhelsetjenesten. Standard EKG- og BNP-nivåer er gode kandidater for å bli valgt i denne forenklede prediktive modellen.