Longitudinell studie av patienter med kronisk Chagas kardiomyopati i Brasilien (SaMi_Trop Project) (SaMi-Trop)

FORSKNINGSSTRATEGI

BETYDELSE

Sao Paulo-Minas Gerais Tropical Medicine Research Center (SaMi-Trop) består av ett nätverk av samarbetande forskare i delstaterna Minas Gerais och São Paulo som har upprättats i syfte att utveckla och genomföra forskningsprojekt om försummade infektionssjukdomar i Brasilien , med ett initialt fokus på Chagas sjukdoms biomarkör, upptäckt och validering. Sami-Trop representerar en stor utmaning för fokuserad forskning inom försummade sjukdomar, med kunskap som kan tillämpas inom primärvården.

Kronisk Chagas kardiomyopati (CCC) är den viktigaste kliniska presentationen av Chagas sjukdom (ChD), som slutligen drabbar cirka 20 % till 30 % av dem i den kroniska fasen av sjukdomen. CCC omfattar ett brett spektrum av manifestationer, inklusive hjärtsvikt, arytmier, hjärtblockeringar, plötslig död, tromboembolism och stroke [1]. Den kliniska presentationen varierar vanligtvis kraftigt beroende på graden av myokardskada och de flesta patienter uppvisar en mild form av hjärtsjukdom, som ofta endast kännetecknas av närvaron av asymtomatiska avvikelser på EKG eller i andra kompletterande undersökningar [2]. Icke desto mindre, när hjärtsvikt och/eller allvarliga arytmier uppenbarar sig, är prognosen olycksbådande, med höga och för tidig dödlighet, vanligtvis hos vuxna manliga patienter1 men även hos äldre [3]. I själva verket, jämfört med patienter med idiopatisk kardiomyopati, har patienter med CCC sämre överlevnad, oavsett andra kliniska och ekokardiografiska parametrar [4].

Således är det kliniska förloppet av Chagas hjärtsjukdom varierande och att identifiera patienter som löper risk för progressiv CCC och dö är fortfarande en utmaning. Flera longitudinella studier utförda på patienter i den kroniska fasen av ChD visade att många individuella egenskaper förutsäger en ogynnsam prognos. Detta ämne granskades systematiskt för några år sedan och drog slutsatsen att de flesta studier beskrevs i otillräcklig detalj och/eller saknade minimala standarder för rapportering av resultat. Resultaten har varit något inkonsekventa i olika studier, och den bästa kombinationen av kliniska och laboratorievariabler som förutsäger dödlighet har ännu inte fastställts [5].

En potentiellt användbar poäng för att förutsäga döden utvecklades för att möjliggöra stratifiering av risken vid Chagas hjärtsjukdom [6]. Sex oberoende prognostiska faktorer identifierades och var och en tilldelades ett antal punkter: New York Heart Association klass III eller IV (5 poäng), tecken på kardiomegali på radiografi (5 poäng), vänsterkammars systoliska dysfunktion på ekokardiografi (3 poäng), icke ihållande ventrikulär takykardi vid 24-timmars Holter-övervakning eller stresstestning (3 poäng), låg QRS-spänning på elektrokardiografi (2 poäng) och manligt kön (2 poäng) [6. Patienterna klassificerades i tre riskgrupper enligt slutpoängen: låg risk (0 till 6 poäng), medelrisk (7 till 11 poäng) och hög risk (12 till 20 poäng). I den ursprungliga studien var 5-års dödligheten för dessa tre grupper 2 procent, 18 procent respektive 63 procent.6 Även om poängen framgångsrikt validerats i oberoende kohorter, [6,7] kan vissa viktiga frågor uppstå. Härledningen av poängen är komplex och den är inte lätt att beräkna under den medicinska konsultationen. För att beräknas måste patienten genomgå flera undersökningar och procedurer, inklusive klinisk undersökning, EKG, lungröntgen, ekokardiogram och Holterövervakning eller stresstest. De flesta av dessa tester är inte tillgängliga på landsbygden, där de flesta ChD-patienter bor.

En enkel poäng, baserad på allmänt tillgängliga och billiga tester, som skulle kunna stratifiera risken för dödsfall utan komplexa beräkningar, kan vara användbart i primärvården, där ekokardiogram och Holter-övervakning inte är allmänt tillgängliga. Enkelt erhållna variabler, såsom kliniska egenskaper, BNP-nivåer och EKG-mätningar, är goda kandidater som biomarkörer för att utveckla en ny enkel prediktiv regel. Dessutom kan nya biomarkörer i blod, främst relaterade till inflammation och immunsvaret, såsom TNF-alfa, adhesionsmolekyler och andra cytokiner, bestämmas vara potenta prognostiska faktorer och kan vara användbara i framtiden för ytterligare förbättring av riskskiktningen i CCC.

METOD

Design

Icke samtidig prospektiv öppen kohortstudie, med minimal uppföljning på två år (baslinje och 24 månader).

Resultat

Primär: död Sekundär: sjukhusvistelse på grund av hjärtproblem; nya EKG-avvikelser

Studera befolkning

Deltagarna kommer att väljas från patienter som utvärderas av Tele Minas Saude (TMS), det statliga Tele Health System. Eftersom TeleHealth System för närvarande agerar till stöd för primärvårdssystemet, är dessa patienter under vård av primärvårdsläkare i Health Family Strategy, ett offentligt primärvårdsprogram som har en hög täckning i delstaten Minas Gerais.

Inklusionskriterierna är att vara klient till TMS TeleHealth System, vara >18 år gammal, ha en positiv historia för T cruzi-infektion eller Chagas sjukdom, ha ett onormalt EKG och samtycka till att delta i forskningsprogrammet.

Uteslutningskriterierna inkluderar graviditet eller amning, och alla allvarliga tillstånd med olycksbådande prognos som indikerar en förväntad livslängd på mindre än två år.

Provstorlek för patientackumulering

Med tanke på det minimala antalet händelser per variabel som är acceptabla i en proportionell riskregressionsanalys av 10 händelser per variabel8 och det maximala antalet studerade variabler på tio, skulle antalet händelser vara 100 i hela studien. Eftersom prediktionsmodellen måste utvecklas och valideras och hela urvalet kommer att delas i två, bör antalet händelser vara 200. För en 2-årig uppföljningsperiod och en årlig dödlighet på 5 % i CCC (10 % på 2 år) är den beräknade urvalsstorleken 2 000 försökspersoner.

Eftersom TMS Telehealth-systemet utför 25 000 EKG varje månad (300 000 per år), observeras dessa EKG-avvikelser som är typiska för CCC i 5 % av dessa undersökningar (1 250) och beräknar att 10 % av dessa patienter skulle rekryteras och gå med på att delta i detta forskningsprogram kommer den beräknade urvalsstorleken på 2 000 patienter att rekryteras under en 16 månaders intjänandeperiod.

Uppföljning

Uppföljning kommer att göras på årsbasis, med standardiserade intervjuer och nya EKG-undersökningar som utförs efter två års baslinje. Vitalstatus och sjukhusvistelse kommer också att fastställas genom att studiedatabasen kopplas till hälsoministeriets databaser över dödlighet och sjukhusvistelse.

Rekrytering, inledande utvärdering och mätningar

Patienter kommer att rekryteras bland dem som regelbundet besöker den offentliga primärvården i delstaten Minas Gerais på platser som betjänas av TMS Telehealth System. Detta system tillhandahåller telekonsultation och elektrokardiogramtjänster (TeleECG), inklusive tolkning av alla EKG av en kardiolog på universitetssjukhuset. Ett standardiserat enkelt formulär fylls i innan EKG-data överförs till universitetssjukhuset och frågan "Vet du om du har Chagas sjukdom?" kommer att läggas till i detta frågeformulär. De som svarar ja på denna fråga och har onormalt EKG kommer att väljas ut. Ett andra besök av de utvalda patienterna kommer att planeras för att utföra ett kort frågeformulär (inklusive utvärdering av funktionsklassen) och för att ta blodprover. Blodprov kommer att skickas till ett centralt laboratorium för T. cruzi-serologi och BNP-mätningar, vilket kommer att göras med standardtekniker. Andra blodprover, inklusive plasma för protein- och antikroppsstudier och stabiliserade helblodslysat för T cruzi PCR (Polymerase Chain Reaction), DNA, kommer att lagras vid -80oC för att möjliggöra batchtestning för andra biomarkörer.

Elektrokardiogramtjänster (TeleECG)

Det EKG som utförs i patientens ursprungsstad kommer att skickas för att bedömas av TMS Telehealth System-specialister. Telekardiologiaktiviteterna utvecklades med hjälp av en digital elektrokardiograf installerad i städerna, vid de grundläggande hälsoenheterna i det offentliga hälsovårdssystemet. Undersökningen gjordes alltid efter begäran av läkare. EKG kommer att skickas med hjälp av kommunikationsprogram utvecklad av TMS Telehealth System och kommer att analyseras av en jourhavande kardiolog. Rapporten kommer att skickas till primärvården och EKG-spårningarna kommer att överföras till EKG-läscentralen. I detta EKG Reading Center kommer en programvara utvecklad av Prof. Peter Mac Farlane, från Glasgow University, att analysera och kodifiera EKG (med Minnesota-koden) och jämföra med det tidigare EKG, enligt en validerad algoritm [9]. Alla onormala koder kommer att granskas av en erfaren kardiolog.

Dataanalys

Analysen av standardiserad mortalitetskvot (SMR) och en överlevnadsanalys kommer att genomföras. Resultatet av döden är döden. Dessutom kommer en överlevnadsanalys med hänsyn till de sekundära resultaten - sjukhusvistelse på grund av hjärttillstånd och nya EKG-avvikelser - att genomföras. Utvecklingen och valideringen av den prognostiska modellen kommer att följa nuvarande rekommendationer, inklusive uppdelningen av provet i härledning och valideringsprov, och användningen av moderna metoder för att utvärdera modellens prestanda [10,11]. Dessutom kommer beskrivande rumslig analys med hjälp av geografisk fördelning för SMR och en Bayesiansk rumslig modell för data med små ytor att köras.

Innovation

Utöver relevansen av huvudmålet med denna studie har den många unika och innovativa aspekter, relaterade till användningen av kunskap och infrastruktur som utvecklats för andra projekt som genomförs av vår forskargrupp:

1. Möjligheten att testa nya biomarkörer som upptäckts i andra grenar av denna studie eller i den NIH-sponsrade REDS-II/III Chagas sjukdomsstudien.
2. Användningen av infrastrukturen och logistiken för TMS-programmet, ett statligt övergripande TeleHealth-system koordinerat av universitetssjukhuset i den brasilianska delstaten Minas Gerais
3. Användningen av metoden för koppling mellan våra databaser och administrativa databaser och dödlighetsdatabaser från hälsoministeriet för att komplettera uppföljningen av de utvalda patienterna
4. Ett standardiserat kodifieringssystem för EKG:er, med hjälp av faciliteterna för EKG Reading Center för den långsiktiga longitudinella studien om hälsan hos 15 000 vuxna offentliga tjänstemän från brasilianska universitet (ELSA-Brasilien).

Nya biomarkörer ChD har en komplex fysiopatologi och många immunologiska, inflammatoriska, autonoma och mikrovaskulära processer har en roll i utvecklingen eller progressionen av sjukdomen [12]. Utredarna har beskrivit ökade nivåer av makrofaginflammatoriskt protein (MIP-1alfa) och tumörnekrosfaktor-alfa (TNF-alfa) hos ChD-patienter, [13-15] och att de patienter med svårare former har mer förhöjda nivåer [13] . Nyligen, i ChD-studien (REDS-II), studerades 600 ChD-patienter och 500 kontroller som sökte efter biomarkörer relaterade till sjukdomen och CCC. I en preliminär analys visade flera biomarkörer inklusive högkänslig troponin, myoglobin, löslig vaskulär celladhesionsmolekyl 1 (sVCAM-1), löslig intracellulär celladhesionsmolekyl (sICAM) och myeloperoxidas onormala mönster hos T cruzi seropositiva och parasitära donatorer och CCC-donatorer. Dessa och andra biomarkörer, inklusive de som identifierats i transkriptomanalysen, är kandidater för att studeras i hela kohorten av 2 000 CCC-patienter i TMS-programmet eller, alternativt, med hjälp av kapslad fallkontrolldesign.

Tele Minas Saude (TMS) Program, ett statligt omfattande offentligt TeleHealth System

TMS-programmet är ett partnerskap mellan Minas Gerais State Health Department och State Research Agency (FAPEMIG) med sex offentliga universitet 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) och Universidade Federal de Uberlândia (UFU), som bildar Teleassistance Network of Minas Gerais. Skapad från ett telehälsopilotprojekt inom kardiologi (2006), utökades senare till andra specialiteter och byar och omvandlades till permanent telehälsotjänst, subventionerad av delstatsregeringen 2009 [16-18].

Målet är att stödja infrastrukturprojekt för statlig folkhälsa, som ursprungligen sattes in för att stödja primärvårds- och familjehälsoteamen [16]. I det skedet hade som huvudmål att hjälpa yrkesverksamma i deras dagliga arbete för att förbättra tillgången till specialiserade tjänster, minska och kvalificera remisser av patienter till sekundär och tertiär vård. De huvudsakliga verksamheterna som erbjuds är a) telekonsultationsplikt offline inom olika medicinska specialiteter, omvårdnad, tandvård, sjukgymnastik, psykologi, farmaci och nutrition, b) plikt inom telekardiologi att analysera elektrokardiogram (EKG) och tillhandahålla telekonsultationer online för kritiska kliniska fall c) tekniska stöd online och offline, d) permanent utbildning genom workshops och utbildning och e) kontinuerlig uppföljning av systemdriften i kommunerna.

Hittills har programmet implementerats i 608 kommuner i staten motsvarande 732 telehälsoplatser. Primärvårdsenheterna i byarna var utrustade med datorer, elektrokardiograf, digital skrivare och digitalkamera. Universiteten utrustades med arbetsstationer och videokonferensutrustning. Sedan 2006 har över 20 000 telekonsultationer genomförts och 600 000 EKG analyserats av experter. Dessa telehälsoaktiviteter förhindrade förskjutning av patienter i 78 % av fallen [16].

Länkning av databaser Det brasilianska hälsosystemet kännetecknas av samexistens av ett universellt offentligt hälsosystem (70-80 % av täckningen) och ett kompletterande privat nätverk. Dödsdata från alla brasilianare och från sjukhusvistelser i det offentliga hälsosystemet lagras i stora databaser som ägs och förvaltas av hälsoministeriet. Utredarna utvecklade en metod för att söka i dessa databaser efter specifika ämnen med hjälp av probabilistiska länkmetoder. Den probabilistiska strategin vi utvecklade har hög noggrannhet, med en sensitivitet på 90,6 % och specificitet 100 % [19]. Denna metod kommer att användas på ett gratis sätt för direkt uppföljning.

EKG-läscenter EKG-tolkning utsätts för betydande variationer inom och mellan observatörer. För att övervinna detta problem utvecklades en standardiserad EKG-kod för 50 år sedan 20 och har använts flitigt i epidemiologiska studier. Den visuella klassificeringen av EKG:t med Minnesota-koden är ändå tidskrävande. Utredarna skapade ett EKG Reading Center för Elsa-studien, en 10-årig longitudinell kohortstudie av 15 000 offentligt anställda vid brasilianska universitet. För detta EKG Reading Center installerades en programvara utvecklad av Prof. Peter MacFarlane, från Glasgow University, som analyserar, kodifierar och jämför EKG med tidigare spårningar, enligt en validerad algoritm [9]. Detta system kommer att användas i detta projekt.

Förstudier

Diagnostiskt och prognostiskt värde av BNP År 2002 beskrev forskare, i en studie publicerad av The Lancet, att blodnivåerna av BNP är omvänt korrelerade till den systoliska vänsterkammars (LV) ejektionsfraktionen, det mest använda indexet för LV-funktion i ChD [21 ]. Hos patienter med onormalt EKG och/eller lungröntgen hade BNP-höjningen ett positivt prediktivt värde på 80 % och ett negativt prediktivt värde på 97 % för detektion av patienter med deprimerad vänsterkammarejektionsfraktion [21]. Dessa resultat bekräftades under de följande åren av flera andra studier av vår forskargrupp [22-26]. En diagnostisk strategi inklusive EKG och BNP fungerade bättre än den klassiska metoden med EKG och lungröntgen [24]. Dessutom var BNP också en markör för ventrikulär arytmi [26] och diastolisk dysfunktion [22,27].

Mer nyligen beskrevs att BNP-nivåer var starka prediktorer för risken för dödsfall [28] och i en kohort av 1 398 boende äldre från staden Bambuí, i delstaten Minas Gerais, Brasilien [28]. Hazard ratio för dödsfall var 1,27 för varje enhet av log-transformerad BNP-nivå (95 % konfidensintervall (KI: 1,11, 1,45) bland infekterade personer, oberoende av potentiellt förvirrande faktorer. Infekterade personer med BNP-nivåer i den övre kvartilen hade dubbelt så stor risk att dö som för personer i den nedre kvartilen (hazard ratio = 2,07, 95 % KI: 1,29, 3,32). I samma population fann man att BNP ensamt eller i samband med förmaksflimmer hade prognostiskt värde för strokedödlighet hos T. cruzi kroniskt infekterade äldre vuxna [29].

Elektrokardiografiska mätningar och prognosmodeller EKG är den enskilt viktigaste undersökningen i CCC. Flera epidemiologiska studier har visat att patienter med normalt EKG har en utmärkt överlevnad på medellång sikt [30,31]. Ju större antal och svårighetsgrad av EKG-förändringar som registrerats i samma spårning, desto mer framskriden är den myokardiska skadan möjligen, och desto sämre bör prognosen vara [12]. Vi har visat att QRS-durationen är måttligt korrelerad med LV-ejektionsfraktionen [32] och att under uppföljningen av dessa patienter kan ökningen av QRS-komplexets varaktighet och uppkomsten av nya elektrokardiografiska förändringar hjälpa till att identifiera patienter med en signifikant minskning (med 5% eller mer) i vänster ventrikel ejektionsfraktion [33].

Baserat på det välkända prognostiska värdet av LV ejektionsfraktion och närvaron av ventrikulär takykardi, [5] föreslogs ett alternativt tillvägagångssätt till den väletablerade Rassis poäng, [34,35] med hänsyn till endast tre riskfaktorer: vänsterkammars ejektionsfraktion < 50 %, ventrikulär takykardi vid antingen stresstestning eller Holter-övervakning, och QRS > 133 ms vid EKG (eller filtrerad QRS > 150 ms vid signalmedelvärde för EKG).34,35 Lågriskgrupp har noll eller en riskfaktor (5-års dödlighet: 1%), medelrisk, två faktorer (20% dödlighet) och hög risk, alla tre faktorer (50% dödlighet). Denna förenklade prognostiska poäng hade en utmärkt prestation i att förutsäga död i en studie med 74 månaders uppföljning (c-statistik 0,92) och det kan vara ett attraktivt alternativ till den etablerade sexfaktorpoängen.

Mer nyligen visade forskarna att T-vågsamplitudvariabilitet (TWV), ett sofistikerat EKG-härlett mått på repolarisationsvariabilitet, är oberoende relaterat till risken för död i ChD [36]. De har också studerat det prognostiska värdet av flera nya ekokardiografiska mått [37-39] som kan vara av fysiopatologisk och klinisk relevans, men som inte är möjliga att använda för ambulerande patienter på landsbygden.

Kaplan-Meier-kurvor som visar dödlighet hos patienter med Chagas sjukdom Klassificerad enligt förekomsten av förlängd QRS > 133 ms vid EKG; Klassificeras enligt ett riskpoäng där var och en av följande faktorer är värda en poäng: ventrikulär takykardi vid antingen stresstestning eller Holter-övervakning, vänsterkammars ejektionsfraktion < 0,50, QRS > 133 ms vid EKG. Lågriskgrupp har noll eller en riskfaktor, medelrisk, två faktorer och hög risk, alla tre faktorer.

Sammanfattningsvis, även om vi och andra forskare i stor utsträckning har studerat prognostiska markörer i Chagas sjukdom och CCC, finns det ingen säker enkel, billig prognostisk modell tillgänglig för användning i primärvården. Standard EKG- och BNP-nivåer är bra kandidater för att väljas i denna förenklade prediktiva modell.