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. 2020 Oct 13;115(4):660–666. [Article in Portuguese] doi: 10.36660/abc.20200385
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Valor Prognóstico da Troponina T e do Peptídeo Natriurético Tipo B em Pacientes Internados por COVID-19

Gustavo Luiz Gouvêa de Almeida Junior 1,, Fabricio Braga 1, José Kezen Jorge 1, Gustavo Freitas Nobre 1, Marcelo Kalichsztein 1, Paula de Medeiros Pache de Faria 1, Bruno Bussade 1, Guilherme Loures Penna 1, Vitor Oliveira Alves 1, Marcella Alecrim Pereira 1, Paula de Castro Gorgulho 1, Milena Rego dos Santos Espelta de Faria 1, Luis Eduardo Drumond 1, Fabrini Batista Soares Carpinete 1, Ana Carolina Lessa Brandão Neno 1, Augusto César de Araújo Neno 1
PMCID: PMC8386964  PMID: 33111866

Resumo

Fundamento:

A COVID-19 causa grave acometimento pulmonar, porém o sistema cardiovascular também pode ser afetado por miocardite, insuficiência cardíaca e choque. A elevação de biomarcadores cardíacos tem sido associada a um pior prognóstico.

Objetivos:

Avaliar o valor prognóstico da Troponina T (TnT) e do peptídeo natriurético tipo B (BNP) em pacientes internados por Covid-19.

Métodos:

Amostra de conveniência de pacientes hospitalizados por COVID-19. Foram coletados dados dos prontuários com o objetivo de avaliar a relação da TnT e o BNP medidos nas primeiras 24h de admissão com o desfecho combinado (DC) óbito ou necessidade de ventilação mecânica. Análise univariada comparou os grupos com e sem DC. Modelo multivariado de Cox foi utilizada para determinar preditores independentes do DC.

Resultados:

Avaliamos 183 pacientes (idade=66,8±17 anos, sendo 65,6% do sexo masculino). Tempo de acompanhamento foi de 7 dias (1 a 39 dias). O DC ocorreu em 24% dos pacientes. As medianas de TnT e BNP foram 0,011 e 0,041 ng/dl (p<0,001); 64 e 198 pg/dl (p<0,001) respectivamente para os grupos sem e com DC. Na análise univariada, além de TnT e BNP, idade, presença de doença coronariana, saturação de oxigênio, linfócitos, dímero-D, proteína C reativa titulada (PCR-t) e creatinina, foram diferentes entre os grupos com e sem desfechos. Na análise multivariada boostraped apenas TnT (1,12[IC95%1,03-1,47]) e PCR-t (1,04[IC95%1,00-1,10]) foram preditores independentes do DC.

Conclusão:

Nas primeiras 24h de admissão, TnT, mas não o BNP, foi marcador independente de mortalidade ou necessidade de ventilação mecânica invasiva. Este dado reforça ainda mais a importância clínica do acometimento cardíaco da COVID-19. (AArq Bras Cardiol. 2020; 115(4):660-666)

Palavras-chave: Betacoronavírus, SARS-CoV-2, Pandemia, Biomarcadores, Pacientes Internados, Troponina T, Peptideo Natriurético Tipo B, Doenças Cardiovasculares/complicações

Introdução

O mundo vive atualmente a pandemia de uma doença denominada pela World Health Organization (WHO) como COVID-19, causada por um novo coronavírus (SARS-Cov-220). O International Committee on Taxonomy of Viruses então denominou o vírus como SARS-CoV-21 (síndrome respiratória aguda severa coronavírus 2). A atual pandemia teve origem na China, em dezembro de 2019, na cidade de Wuhan, capital da província de Hubei. Rapidamente se espalhou globalmente e quando esse artigo foi escrito, já infectou mais de 4,5 milhões de pessoas, causando mais de 300.000 mortes. No Brasil mais de 200 mil pessoas já foram infectadas, sendo 15 mil delas vítimas fatais.

Coronaviroses habitualmente causam doença pulmonar e intestinal aguda, o que faz de seus principais sintomas serem tosse, febre, dispneia, diarreia, náuseas e vômitos. Todavia, desde seu início na China relatos crescentes de seu acometimento do sistema cardiovascular têm alertado a comunidade científica. Elevação de biomarcadores cardíacos, como Troponina T (TnT) e peptídeo natriurético tipo B (BNP) tem sido associada a um pior prognóstico.2 Guo et al.,2 numa coorte de 187 pacientes hospitalizados na cidade de Wuhan, verificaram que 27,8% dos pacientes apresentaram elevação da TnT e a presença de complicações como necessidade de ventilação mecânica foi maior neste grupo. Os níveis de N-terminal-pro-peptídeo natriurético tipo B (NT-Pro-BNP) tiveram correlação linear positiva significativa com a TnT. Liu et al.,3 demonstram que níveis de BNP>100 pg/ml também estiveram associados a um risco maior de complicações em pacientes com COVID-19. Entretanto, ambos os estudos se limitaram a realizar análise univariada dos dados.

Em recente análise de pacientes recuperados de COVID-19, Huang et al.,4 demonstrou que a ressonância magnética cardíaca (RMC) foi anormal em 58%. Realce tardio, expressão de fibrose miocárdica, esteve presente em 31% dos pacientes. Porém não houve diferenças nem de TnT nem de BNP entre os grupos com e sem alterações na RMC.

O envolvimento cardíaco na COVID-19 é uma realidade, porém o potencial preditivo dos marcadores cardíacos ainda precisa ser mais bem avaliado.

No presente artigo avaliamos a presença e o impacto dos biomarcadores cardíacos TnT e do BNP, medidos nas primeiras 24h de admissão hospitalar na evolução clínica de pacientes admitidos por COVID-19.

Métodos

Amostra de conveniência de análise de banco de dados de pacientes internados por COVID-19 em hospital terciário na cidade do Rio de Janeiro. Foram revisados os prontuários médicos de pacientes que preenchiam os critérios de síndrome clínica compatível com COVID-19 pela WHO5 e que posteriormente tiveram seu diagnóstico confirmado através de swab de nasofaringe pelo método de reação em cadeia da polimerase (PCR) em tempo real. Dados clínicos e laboratoriais foram coletados dessa população. A TnT ultrassensível foi dosada pelo método de eletroquimioluminescência (Elecsys® Troponin T Gen 5 STAT, Laboratório Roche) e seu valor de corte foi de < 0,014 ng/mL e o BNP) pelo método imunoensaio por fluorescência (Triage® BNP; Alere) e seu valor de corte é < 100 pg/mL. Foram ainda analisados sexo, peso, altura, presença de comorbidade (doença coronariana [DAC], doença pulmonar, acidente vascular cerebral, diabetes, hipertensão arterial, doença renal crônica [DRC] e câncer), tempo de sintomas na chegada ao hospital (dias), pressão sistólica (PAS; mmHg), frequência cardíaca (batimentos por minuto) e saturação arterial de oxigênio (%) na admissão, leucócitos totais (células/mm3), linfócitos (células/mm3), proteína C reativa titulada (PCR-t; mg/dl), creatinina (mg/dl), dímero-D (ng-dl) e ferritina (ng/ml). Todos os parâmetros clínicos e laboratoriais foram obtidos nas primeiras 24 horas da admissão.

O desfecho clínico avaliado foi a combinação de morte por todas as causas ou necessidade de ventilação mecânica (VM).

O estudo foi conduzido de acordo com os padrões da declaração de Helsinque para pesquisa humana. Foi solicitado ao CEP dispensa do termo de consentimento livre e esclarecido, por se tratar de estudo observacional, retrospectivo, de análise de prontuário médico.

Análise Estatística

As variáveis contínuas foram expressas em média e desvio padrão ou mediana e intervalo interquartil e comparadas pelos testes T-student não-pareado ou U-Mann-Whitney de acordo com a presença ou não de distribuição normal. A presença de distribuição normal foi avaliada pelo teste de Kolmogorov-Smirnov. As variáveis categóricas foram expressas em frequências (%) e comparadas através do teste de Chi-quadrado e exato de Fisher.

Os pacientes foram agrupados em quartis de acordo com os valores de TnT e a evolução dos seus grupos foi comparada através da curva de Kaplan-Meier e a diferença entre os grupos estabelecida pelo teste de log rank.

Análise de sobrevida multivariada de Cox foi desenvolvida com objetivo de identificar preditores independentes de morte e/ou necessidade de VM. Nesses modelos foram incluídas as variáveis com erro alfa menos que 5% na análise univariada. Utilizamos a análise multivariada de sobrevida, pois consideramos mais apropriada para um estudo prognóstico. Para verificar a estabilidade do resultado, e eventuais vieses gerados por overfitting, a técnica de bootstraping com 1.000 amostra foi empregada.6,7

A significância estatística foi definida por uma probabilidade de erro alfa <5%. A análise estatística foi feita utilizando o programa SPSS (SPSS 22.0 para Windows, IBM SPSS, IL, USA).

Resultados

Foram analisados 183 pacientes. Tempo mediano de acompanhamento foi de 7 dias (1 a 39 dias). A Tabela 1 descreve as características da população.

Tabela 1. Características da população.

N 183
Idade (anos) 66,8±17
Peso 80±19
Altura 169±15
Sexo Masculino (%) 65,6
DAC (%) 19,1
Doença Pulmonar (%) 15,8
AVC (%) 4,4
Diabetes (%) 19,7
HAS (%) 53,6
Câncer (%) 9,8
DRC (%) 2,2
Tempo de Sintomas 6(3;8)
PAS 128±19
FC 85±16
SatO2 93,6±5,4
Leucócitos 6710(4760;9100)
Linfócitos 1070(740;1400)
PCR-t 9,94(5,48;18,39)
Creatinina 0,98(0,78;1,26)
BNP 84(21;197,5)
TnT 0,011(0,006;0,033)
Dímero D 906(482;1429)
Ferritina 720(378;1303)
Óbitos (%) 15,3
VM (%) 16,9
Óbito e/ou VM (%) 24
Internação em UTI (%) 42,6

DAC: doença arterial coronariana; AVC: acidente vascular cerebral; HAS: hipertensão; DRC: doença renal crônica; PAS: pressão arterial sistólica; FC: frequência cardíaca; SatO2: saturação de oxigênio; PCR-t: proteína C reativa titulada; BNP: peptídeo natriurético tipo B; TnT: Troponina T; VM: ventilação mecânica; UTI: unidade de terapia intensiva.

Vinte e oito pacientes morreram e 31 precisaram de VM ao longo do período analisado. O desfecho combinado (DC) (óbito e/ou VM esteve presente em 44 (24%) dos pacientes.

A Tabela 2 demonstra a análise univariada nos grupos com e sem DC. Os pacientes com DC eram mais idosos; tinham maior prevalência de DAC; saturação de oxigênio mais baixa, menor número de linfócitos; PCR-t, creatinina, BNP, TnT e dímero-D mais elevados que o grupo sem desfecho. Essas foram as variáveis incluídas no modelo multivariado de COX cujo resultado está demonstrado na Tabela 3.

Tabela 2. Análise Univariada.

Vivo e sem VM Óbito ou com VM Valor de p
N 139 44
Idade (anos) 64±16 75,7±16 <0,001
Peso 82±20 75,5±14 0,116
Altura 169,8±14 168,6±19 0,858
Homem/Mulheres 86/53 34/10 0,061
DAC (%) 14,4 34,1 0,004
Doença Pulmonar (%) 14,4 20,5 0,337
AVC (%) 3,6 6,8 0,401
Diabetes (%) 20,1 18,2 0,775
HAS (%) 51,1 61,4 0,233
Câncer (%) 8,6 13,6 0,311
DRC (%) 1,4 4,5 0,244
Tempo de Sintomas 6(3;8) 4(2,25;7) 0,14
PAS 127,9±19 128,3±21 0,911
FC 85,6±17 87±13 0,405
SatO2 94,3±5 91,7±7 0,036
Leucócitos 6510(4715;8905) 7490(5680;10190) 0,083
Linfócitos 1120(832,5;1470) 750(540;1190) 0,001
PCR-t 9,54(4,5325;16,9525) 13,64(7,04;24,74) 0,011
Creatinina 0,92(0,7575;1,0925) 1,3(1,01;1,91) <0,001
BNP 64,5(16,75;138) 198(45;619) <0,001
TnT 0,01(0,006;0,017) 0,041(0,012;0,072) <0,001
Dímero D 741(452,75;1254,75) 1315(776;2200) <0,001
Ferritina 654(375,5;1204,75) 976(401,5;1543) 0,255

DAC: doença arterial coronariana; AVC: acidente vascular cerebral; HAS: hipertensão; DRC: doença renal crônica; PAS: pressão arterial sistólica; FC: frequência cardíaca; SatO2: saturação de oxigênio; PCR-t: proteína C reativa titulada; BNP: peptídeo natriurético tipo B; TnT: Troponina T.

Tabela 3. Análise multivariada de Cox com 1.000 bootstraped.

Variáveis HR (IC95%) HR (IC95%) bootstraped
Idade (anos) 1,02(0,99-1,04) 1,02(0,97-1,05)
DAC (%) 1,09(0,47-2,53) 1,09(0,36-2,84)
SatO2 (%) 0,92(0,87-0,97) 0,92(0,85-1,01)
Linfócitos (cada 100 células/mm3) 1,01(0,95-1,07) 1,01(0,87-1,06)
Dímero D (500 Ung/ml) 0,99(0,97-1,01) 0,99(0,92-1,03)
PCR-t (mg/dl) 1,04(1,01-1,08) 1,04(1,00-1,10)
Creatinina (mg/dl) 0,9(0,62-1,3) 0,9(0,55-2,17)
TnT (incremento de 0,014 ng/dl) 1,13(1,05-1,21) 1,12(1,03-1,47)
BNP (incremento de 100 pg/ml) 1,05(0,95-1,15) 1,05(0,81-1,23)

DAC: doença arterial coronariana; SatO2: saturação de oxigênio; PCR-t: proteína C reativa titulada; TnT: Troponina T; BNP: peptídeo natriurético tipo B.

Todos os biomarcadores citados foram incluídos na análise multivariada e após a análise de bootstrap apenas a TnT e a PCR-t estiveram de forma independente associada ao DC.

A Figura 1 ilustra as diferenças de desfecho combinado por quartil de TnT. A mortalidade mais do que dobra entre Q1 e Q2; e Q3 e Q4, e aumenta mais de 60% entre Q2 e Q3. A Figura 2 mostra a probabilidade do evento ao longo do tempo para cada um dos quartis de TnT. Após 20 dias da admissão, a sobrevida livre de eventos para o Q1 de troponina T (TnT≤0,006ng/dl) foi de 89,8% e para o Q4 (TnT≥0,03ng/dl) foi de 15,2%.

Figura 1. Diferenças de desfecho combinado por quartil de Troponina. VM: ventilação mecânica; TnT: Troponina T.

Figura 1

Figura 2. Probabilidade do desfecho combinado ao longo do tempo para cada um dos quartis de Troponina. TnT: troponina T.

Figura 2

Discussão

Esse estudo reforça a impressão já levantada por outros autores de que a elevação de TnT, além de prevalente, está associada a evolução para formas graves de COVID-19. A luz dos nossos conhecimentos este é o segundo estudo, primeiro no Brasil, há identificar a TnT como preditor independente de pior prognóstico em pacientes com COVID-19. Shi et al. em coorte chinesa de desenho semelhante, demonstrou que a elevação de troponina na admissão aumentou em 3,41(IC95% 1,62-716) o risco de morte em pacientes com COVID-19.8 Nela pacientes com aumento da troponina tiveram uma maior taxa de VM invasiva frente aos que não tiveram elevação da troponina (18 de 82 [22,0%] vs. 14 de 334 [4,2%]; p< 0,001). Além disso a mortalidade também foi maior naqueles com injúria miocárdica frente aos sem injúria (42 de 82 [51,2%] vs. 15 de 334 [4,5%]; p< 0,001). Todavia, epidemia de outras doenças virais como a Dengue na China tiveram prevalência e prognóstico de miocardite bem diferentes que o Brasil, e outros países.9,10 Nosso trabalho demonstra que este não parece ser o caso da COVID-19, onde, em populações ocidentais e orientais, a prevalência de injúria miocárdica é prevalente e associada a pior prognóstico. Dentre os desfechos desfavoráveis encontram-se insuficiência cardíaca, arritmias, VM e morte.11

Entre os mecanismos propostos para a agressão miocárdica causada pelo SARS-CoV-2, temos principalmente a chamada “tempestade de citocinas” que é desencadeada por um desequilíbrio nas respostas celulares dos linfócitos T helper Tipo 1 e Tipo 2. A Interleucina-6 (IL-6) é uma das que se elevam como resultado desse desequilíbrio celular, sendo inclusive um marcador de mortalidade já identificado. Essas citocinas agridem o miocárdio, causando elevação da troponina e disfunção cardíaca.12 Uma metanálise de quatro estudos chineses publicados como correspondência, envolvendo 341 pacientes foi publicada recentemente.13 A prevalência de elevação de troponina (acima do percentil 99%) foi de 8 a 12%, e seus valores foram significativamente mais elevados em pacientes com formas mais graves de COVID-19. Portanto, a monitorização da troponina pode ajudar a identificar um subgrupo com maior chance de um curso clínico pior.

Um importante achado no estudo de Guo et al.5 foi que a elevação da troponina foi um marcador mais forte para mortalidade do que a presença de doença cardiovascular (DCV) prévia. Pacientes com histórico de DCV, mas com troponina normal tiveram mortalidade menor que aqueles sem história de DCV, mas que elevaram troponina na internação. Além disso, tanto a TnT quanto NT-pro-BNP aumentaram de forma significativa ao longo da internação naqueles que evoluíram para óbito e isto não foi observado naqueles que sobreviveram.

Na nossa coorte ficou muito bem demonstrada a relação da elevação da TnT e o DC de morte ou VM, chegando ao ponto de que mais da metade dos pacientes no último quartil de troponina (>0,03ng/dL) tiveram evolução desfavorável. Isso pode ajudar de forma prática a identificar na admissão aqueles pacientes com maior risco intra-hospitalar de pior curso clínico.

Quanto ao BNP/NT-pro-NBP, alguns estudos também sugerem ser um marcador prognóstico importante. Os possíveis mecanismos para elevação do BNP na infecção por SARS-Cov-2 vão desde a elevação secundária a agressão inflamatória do miocárdio (tempestade de citocinas), já descrita, que resulta em disfunção cardíaca e aumento das pressões de enchimento ventricular, até mesmo a agressão direta do cardiomiócito pelo vírus pelo sítio de ligação da enzima conversora da angiotensina 2 e pela hipoxemia miocárdica induzida pela injúria pulmonar aguda. O primeiro estudo que mostrou que o NT-Pro-BNP é um marcador de mortalidade foi publicado por Gao et al.,14 54 pacientes com disfunção respiratória importante (frequência respiratória ≥30/min ou SatO2 ≤93% ou relação entre pressão arterial de O2/fração inspirada de oxigênio ≤ 300 mmHg). Pacientes com NT-proBNP> 88,64 pg/mL mostraram uma sobrevida cumulativa no segmento de 15 dias significativamente menor do que aqueles com valores abaixo desse valor. Na nossa coorte apesar de um preditor de risco na análise univariada, o BNP não se mostrou um marcador independente de risco quando utilizado o modelo multivariado. Isso pode ser explicado por um efeito de colinearidade entre TnT e BNP, uma vez que já foi demonstrado grande correlação entre estes marcadores na COVID-19.

A proteína C reativa titulada além da TnT, também esteve associada independentemente a um pior prognóstico em nossa coorte. De fato, outros trabalhos já vêm sinalizando a correlação que existe entre a PCR-t e a severidade da infecção por COVID-19,15,16 o que suporta os achados do nosso trabalho.

O presente estudo mostrou a relação entre a elevação da TnT e o risco para óbito ou necessidade de VM. Em contrapartida, a elevação do BNP, apesar de na análise univariada ter se mostrado um fator de risco para o DC de VM ou óbito, não se mostrou um preditor independente na nossa amostra. De fato, recente artigo de revisão de Costa et al.,17 estabeleceu fluxograma de abordagem cardiológica de pacientes com COVID-19 e a troponina foi o único marcador laboratorial sugerido para definir internação em unidade de terapia intensiva, independentemente da presença de história de DCV.

Limitações

Dados de eletrocardiograma (ECG) e ecocardiograma (ECO) não foram incluídos na análise. Isso porque menos de 70% dos pacientes da amostra tem esses dados. O paciente COVID-19 é um grande consumidor de recursos hospitalares notoriamente EPI e por isso esses exames só são solicitados quando estritamente necessários e indicados. Isso também valeu para não avaliarmos os biomarcadores como variáveis contínuas ao longo do tempo. Não utilizamos coletas seriadas de rotina desses biomarcadores. Cada entrada no leito de isolamento para coleta de biomarcadores ou de outros exames, salvo estritamente necessário, aumenta os custos, a utilização de EPIs e o risco para a equipe de saúde. Portanto, incluí-los (ECG, ECO e biomarcadores coletados seriadamente) exigiria uma estratégia de tratamento de dados faltantes que, na nossa opinião, comprometeria a análise.

Outra limitação é de que com muitos preditores na análise univariada e um número de desfechos relativamente pequenos para o tamanho amostral, a técnica de bootstrap não elimina a possibilidade de overfitting.

Conclusão

A TnT, mas não o BNP, foi um marcador independente de risco para mortalidade ou necessidade de VM invasiva em pacientes hospitalizados por COVID-19. Estes dados reforçam ainda mais a utilização deste biomarcador na estratificação de risco dos pacientes com COVID-19.

Footnotes

Fontes de Financiamento

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

Vinculação Acadêmica

Não há vinculação deste estudo a programas de pós-graduação.

Referências

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Arq Bras Cardiol. 2020 Oct 13;115(4):660–666. [Article in English]

Prognostic Value of Troponin-T and B-Type Natriuretic Peptide in Patients Hospitalized for COVID-19

Gustavo Luiz Gouvêa de Almeida Junior 1,, Fabricio Braga 1, José Kezen Jorge 1, Gustavo Freitas Nobre 1, Marcelo Kalichsztein 1, Paula de Medeiros Pache de Faria 1, Bruno Bussade 1, Guilherme Loures Penna 1, Vitor Oliveira Alves 1, Marcella Alecrim Pereira 1, Paula de Castro Gorgulho 1, Milena Rego dos Santos Espelta de Faria 1, Luis Eduardo Drumond 1, Fabrini Batista Soares Carpinete 1, Ana Carolina Lessa Brandão Neno 1, Augusto César de Araújo Neno 1

Abstract

Background:

COVID-19 causes severe pulmonary involvement, but the cardiovascular system can also be affected by myocarditis, heart failure and shock. The increase in cardiac biomarkers has been associated with a worse prognosis.

Objectives:

To evaluate the prognostic value of Troponin-T (TNT) and natriuretic peptide (BNP) in patients hospitalized for Covid-19.

Methods:

This was a convenience sample of patients hospitalized for COVID-19. Data were collected from medical records to assess the association of TnT and BNP measured in the first 24 hours of hospital admission with the combined outcome (CO) of death or need for mechanical ventilation. Univariate analysis was used to compare the groups with and without the CO. Cox's multivariate model was used to determine independent predictors of the CO.

Results:

We evaluated 183 patients (age = 66.8±17 years, 65.6% of which were males). The time of follow-up was 7 days (range 1 to 39 days). The CO occurred in 24% of the patients. The median troponin-T and BNP levels were 0.011 and 0.041ng/dL (p <0.001); 64 and 198 pg/dL (p <0.001), respectively, for the groups without and with the CO. In the univariate analysis, in addition to TnT and BNP, age, presence of coronary disease, oxygen saturation, lymphocytes, D-dimer, t-CRP and creatinine, were different between groups with and without outcomes. In the bootstrap multivariate analysis, only TnT (1.12 [95% CI 1.03-1.47]) and t-CRP (1.04 [95% CI 1.00-1.10]) were independent predictors of the CO.

Conclusion:

In the first 24h of admission, TnT, but not BNP, was an independent marker of mortality or need for invasive mechanical ventilation. This finding further reinforces the clinical importance of cardiac involvement in COVID-19. (Arq Bras Cardiol. 2020; 115(4):660-666)

Keywords: Betacoronavirus; SARS-CoV-2; Pandemics; Biomarkers; Inpatients; Troponin T; Natriuretic Peptide, B Type; Cardiovascular Diseases/complications

Introduction

The world is currently experiencing the pandemic of a disease called COVID-19 by the World Health Organization (WHO), caused by a new coronavirus (SARS-Cov-2). The International Committee on Taxonomy of Viruses then called the virus SARS-CoV-21 (severe acute respiratory syndrome coronavirus-2). The current pandemic originated in China in December 2019 in the city of Wuhan, capital of the Hubei province. It quickly spread globally and by the time this article was written, it has already infected more than 4.5 million people, causing more than 300,000 deaths. In Brazil, more than 200,000 people have already been infected, of which 15,000 died due to COVID-19.

Coronaviruses usually cause acute lung and intestinal disease, of which its main symptoms are cough, fever, dyspnea, diarrhea, nausea and vomiting. However, since its appearance in China, there have been growing reports of its cardiovascular system involvement, which have alerted the scientific community. Elevated cardiac biomarkers, such as Troponin-T (TnT) and brain natriuretic peptide (BNP) has been associated with a worse prognosis2. Guo et al.,2 in a cohort of 187 hospitalized patients in the city of Wuhan, found that 27.8% of the patients had an increase in TnT and the presence of complications, such as the need for mechanical ventilation, was higher in this group. The levels of N-terminal-pro-brain natriuretic peptide (NT-Pro-BNP) had a significant positive linear correlation with TnT. Liu et al.3 showed that BNP levels >100pg/mL were also associated with a higher risk of complications in patients with COVID-19. However, both studies were limited to performing the univariate analysis of data.

In a recent analysis of patients that recovered from COVID-19, Huang et al.4 demonstrated that cardiac magnetic resonance (CMR) imaging was abnormal in 58%. Late enhancement and myocardial fibrosis expression were present in 31% of patients. However, there were no differences in either TnT or BNP levels between groups with and without changes in CMR imaging.

Cardiac involvement in COVID-19 is a reality, but the predictive potential of cardiac markers still needs to be better assessed.

In the present article, we evaluated the presence and impact of cardiac biomarkers TnT and BNP, measured within the first 24 hours of hospital admission on the clinical evolution of patients admitted for COVID-19.

Methods

This was a convenience sample obtained from the database analysis of patients admitted for COVID-19 in a tertiary hospital in the city of Rio de Janeiro, Brazil. The medical records of patients who met the criteria for a clinical syndrome compatible with COVID-19 by the WHO5 and who later had their diagnosis confirmed by a nasopharyngeal swab using the real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) method were reviewed. Clinical and laboratory data were collected from this population. The ultrasensitive TnT was measured using the electrochemiluminescence method (Elecsys® Troponin T Gen 5 STAT, Roche Laboratory) and its cutoff value was <0.014ng/mL, whereas the BNP was measured by the fluorescence immunoassay method (Triage® BNP; Alere) and its cutoff value was <100 pg/mL.

Gender, weight, height, presence of comorbidity (coronary artery disease [CAD], pulmonary disease, stroke, diabetes, arterial hypertension, chronic kidney disease [CKD] and cancer), time of symptom onset on arrival at the hospital (days), systolic blood pressure (SBP; mmHg), heart rate (beats per minute) and arterial oxygen saturation (%) on hospital admission, total leukocytes (cells/mm3), lymphocytes (cells / mm3), titrated C-reactive protein (t-CRP; mg/dL), Creatinine (mg/dL), D-dimer (ng-dL) and Ferritin (ng/mL) were also assessed. All clinical and laboratory parameters were obtained within the first 24 hours of hospital admission.

The assessed clinical outcome was the combination of death from all causes or the need for mechanical ventilation (MV).

The study was carried out according to the standards of the Helsinki declaration for human research. The need for the Free and Informed Consent was waived by the Research Ethics Committee, as it is an observational, retrospective study, performed through the analysis of medical records.

Statistical Analysis

The continuous variables were expressed as mean and standard deviation or median and interquartile range and compared by unpaired Student's t test or Mann-Whitney-U test according to the presence or not of normal distribution. The presence of normal distribution was assessed by the Kolmogorov-Smirnov test. Categorical variables were expressed as frequencies (%) and compared using the Chi-square test and Fisher's exact test.

The patients were grouped in quartiles according to the troponin-T values and the evolution of their groups was compared using the Kaplan-Meier curve, whereas the difference between groups was established by the log rank test. Cox multivariate survival analysis was developed aiming to identify independent predictors of death and or the need for mechanical ventilation. Variables with an alpha error < 5% in the univariate analysis were included in these models. The multivariate analysis of survival was used, as it was considered more appropriate for a prognostic study.

To verify the stability of the result, and any biases generated by overfitting, the bootstrapping technique with 1,000 samples was used.6,7

Statistical significance was defined by an alpha error probability <5%. Statistical analysis was performed using the SPSS program (SPSS 22.0 for Windows, IBM SPSS, IL, USA).

Results

A total of 183 patients were analyzed. The median follow-up time was 7 days (1 to 39 days). Table 1 describes the characteristics of the population.

Table 1. Characteristics of the population.

N 183
Age (years) 66.8±17
Weight 80±19
Height 169±15
Male gender (%) 65.6
CAD (%) 19.1
Pulmonary disease (%) 15.8
Stroke (%) 4.4
Diabetes (%) 19.7
SAH (%) 53.6
Cancer (%) 9.8
CKD (%) 2.2
Time of symptom onset 6(3;8)
SBP 128±19
HR 85±16
SatO2 93.6±5.4
Leukocytes 6710(4760;9100)
Lymphocytes 1070(740;1400)
CRP 9.94(5.48;18.39)
Creatinine 0.98(0.78;1.26)
BNP 84(21;197.5)
TnT 0.011(0.006;0.033)
D-Dimer 906(482;1429)
Ferritin 720(378;1303)
Deaths (%) 15.3
Mechanical Ventilation – MV (%) 16.9
Death and/or MV (%) 24
Admission at ICU (%) 42.6

CAD: coronary artery disease; SAH: systemic arterial hypertension; CKD: chronic kidney disease; SBP: systolic blood pressure; HR: heart rate; SatO2: oxygen saturation; t-CRP: C-reactive protein; BNP: B-Type Natriuretic Peptide; TnT: Troponin-T; MV: mechanical ventilation; ICU: intensive care unit.

Twenty-eight patients died and 31 required mechanical ventilation during the analyzed period. The combined outcome (death and/or mechanical ventilation was present in 44 (24%) of the patients.

Table 2 shows the univariate analysis in the groups with and without the combined outcome. The patients with a combined outcome were older; had a higher prevalence of CAD; lower oxygen saturation, fewer lymphocytes; and higher levels of t-CRP, creatinine, BNP, TnT and D-dimer than the group without the outcome. These were the variables included in the COX multivariate model, of which results are shown in table 3.

Table 2. Univariate Analysis.

Alive without MV Death or with MV p-value
N 139 44
Age (years) 64±16 75.7±16 <0.001
Weight 82±20 75.5±14 0.116
Height 169.8±14 168.6±19 0.858
Men/Women 86/53 34/10 0.061
CAD (%) 14.4 34.1 0.004
Pulmonary disease (%) 14.4 20.5 0.337
Stroke (%) 3.6 6.8 0.401
Diabetes (%) 20.1 18.2 0.775
SAH (%) 51.1 61.4 0.233
Cancer (%) 8.6 13.6 0.311
CKD (%) 1.4 4.5 0.244
Time of symptom onset 6(3;8) 4(2.25;7) 0.14
SBP 127.9±19 128.3±21 0.911
HR 85.6±17 87±13 0.405
SatO2 94.3±5 91.7±7 0.036
Leukocytes 6510(4715;8905) 7490(5680;10190) 0.083
Lymphocytes 1120(832.5;1470) 750(540;1190) 0.001
CRP 9.54(4.5325;16.9525) 13.64(7.04;24.74) 0.011
Creatinine 0.92(0.7575;1.0925) 1.3(1.01;1.91) <0.001
BNP 64.5(16.75;138) 198(45;619) <0.001
TnT 0.01(0.006;0.017) 0.041(0.012;0.072) <0.001
D-Dimer 741(452.75;1254.75) 1315(776;2200) <0.001
Ferritin 654(375.5;1204.75) 976(401.5;1543) 0.255

CAD: coronary artery disease; SAH: systemic arterial hypertension; CKD: chronic kidney disease; SBP: systolic blood pressure; HR: heart rate; SatO2: oxygen saturation; TnT: Troponin-T; MV: mechanical ventilation; ICU: intensive care unit; CRP: C-reactive protein.

Table 3. Cox multivariate analysis with 1000 bootstrapped.

Variables HR (95%CI) HR (95%CI) bootstrapped
Age (years) 1,02(0,99-1,04) 1,02(0,97-1,05)
CAD (%) 1,09(0,47-2,53) 1,09(0,36-2,84)
SatO2 (%) 0,92(0,87-0,97) 0,92(0,85-1,01)
Lymphocytes (each 100 cells/mm3) 1,01(0,95-1,07) 1,01(0,87-1,06)
D-Dimer (500Ung/mL) 0,99(0,97-1,01) 0,99(0,92-1,03)
CRP (mg/dL) 1,04(1,01-1,08) 1,04(1,00-1,10)
Creatinine (mg/dL) 0,9(0,62-1,3) 0,9(0,55-2,17)
TnT (increment of 0.014ng/dL) 1,13(1,05-1,21) 1,12(1,03-1,47)
BNP (increment of 100pg/mL) 1,05(0,95-1,15) 1,05(0,81-1,23)

CAD: coronary artery disease; SatO2: oxygen saturation; CRP: C-reactive protein; BNP: B-Type Natriuretic Peptide; TnT: Troponin-T.

All mentioned biomarkers were included in the multivariate analysis and after the bootstrap analysis, only TnT and t-CRP were independently associated with the combined outcome.

Figure 1 illustrates the differences in the combined outcome per TnT quartile. Mortality more than doubles between Q1 and Q2; and between Q3 and Q4 and increases by more than 60% between Q2 and Q3. Figure 2 shows the probability of the event over time for each of the TnT quartiles. After 20 days of admission, the event-free survival rate for the first interquartil (Q1) of troponin T (TnT≤0.006ng/dl) was 89.8% and for the last interquartil (Q4) (TnT≥0.03ng/dl) was 15.2%.

Figure 1. Differences in combined outcome by Troponin quartile. MV: mechanical ventilation; TnT: Troponin-T.

Figure 1

Figure 2. Probability of the combined outcome over time for each of the Troponin quartiles. TnT: Troponin-T.

Figure 2

Discussion

This study reinforces the idea previosuly raised by other authors that the increase in TnT, in addition to being prevalent, is associated with the evolution to severe forms of COVID-19. To the best of our knowledge, this is the second study, the first in Brazil, to identify TnT as an independent predictor of a worse prognosis in patients with COVID-19. Shi et al., studying a Chinese cohort with a similar design, demonstrated that increased troponin levels at hospital admission increased the risk of death in patients with COVID-19 by 3.41-fold (95%CI, 1.62-716). In this cohort, patients with increased troponin levels had a higher rate of invasive mechanical ventilation compared to those who did not have an increase in troponin (18 of 82 [22.0%] vs. 14 of 334 [4.2%]; p <0.001). Additionally, mortality was also higher in those with myocardial injury compared to those without injury (42 of 82 [51.2%] vs 15 of 334 [4.5%]; p <0.001). However, the epidemic of other viral diseases such as dengue in China showed very different prevalence rates and prognosis of myocarditis than Brazil, and other countries.9,10 Our study shows that this does not seem to be the case for COVID-19, where, in both western and eastern populations, the prevalence of myocardial injury is prevalent and associated with a worse prognosis. Among the unfavorable outcomes are heart failure, arrhythmias, mechanical ventilation and death.11

Among the mechanisms proposed for myocardial injury caused by SARS-CoV-2, there is mainly the so-called “cytokine storm”, which is triggered by an imbalance in the cell responses of Type-1 and Type-2 T-helper lymphocytes. Interleukin-6 (IL-6) is a cytokine that increases as a result of this cell imbalance and it is an already identified marker of mortality. These cytokines attack the myocardium, causing elevation in troponin levels and cardiac dysfunction.12

A meta-analysis of 4 Chinese studies involving 341 patients was recently published as correspondence.13 The prevalence of troponin elevation (above the 99th percentile) ranged from 8 to 12%, and its values were significantly higher in patients with more severe forms of COVID-19. Therefore, the monitoring of troponin levels may help to identify a subgroup with a greater chance of a worse clinical course.

An important finding in the study by Guo et al.5 was that the increase in troponin levels was a stronger marker for mortality than the presence of previous cardiovascular disease (CVD). Patients with a history of CVD, but with normal troponin levels had lower mortality rates than those without a history of CVD, but who had increased troponin levels at hospital admission. Moreover, both TnT and NT-pro-BNP increased significantly during hospitalization in those who died, and this increase was not observed in those who survived.

In our cohort, the association between troponin-T elevation and the combined outcome of death or MV was very well demonstrated, to the point that more than half of the patients in the last quartile of troponin (> 0.03ng/dL) had an unfavorable evolution. This can constitute a practical way to identify those patients with the highest in-hospital risk of a worse clinical course on admission.

As for the BNP/NT-pro-BNP, some studies also suggest that it is an important prognostic marker. Possible mechanisms for the increase in BNP levels in the presence of SARS-Cov-2 infection range from the previously described elevation secondary to inflammatory myocardial injury (cytokine storm), which results in cardiac dysfunction and increased ventricular filling pressures, to the direct injury to the cardiomyocyte by the virus through the angiotensin-converting enzyme-2 binding site and due to the myocardial hypoxemia induced by acute lung injury. The first study that showed that NT-Pro-BNP is a marker of mortality was published by Gao et al.,14 evaluating 54 patients with significant respiratory dysfunction (respiratory rate ≥30/min or Sat O2≤93% or ratio of Partial Pressure Arterial Oxygen and Fraction of Inspired Oxygen ≤ 300mmHg). Patients with NT-proBNP >88.64 pg/mL showed a significantly lower cumulative survival during the 15-day follow-up than those with levels below this value. In our cohort, despite being a risk predictor in the univariate analysis, BNP was not an independent risk marker when the multivariate model was used. This fact can be explained by a collinearity effect between TnT and BNP, as a great correlation has been demonstrated between these markers in COVID-19.

In addition to TnT, the titrated C-reactive protein was also independently associated with a worse prognosis in our cohort. In fact, other studies have already indicated the presence of a correlation between t-CRP and the severity of infection by Covid-19,15,16 which supports the findings of our study.

The present study showed an association between elevated TnT levels and the risk of death or need for MV. In contrast, the increase in BNP levels, although it was shown to be a risk factor for the combined outcome of MV or death in the univariate analysis, was not shown to be an independent predictor in our sample. In fact, a recent review article by Costa et al.17 established a flowchart for the cardiological approach of patients with COVID-19 and troponin was the only laboratory marker suggested to define admission in the intensive care unit, regardless of the presence of a history of cardiovascular disease.

Limitations

Electrocardiogram and echocardiogram data were not included in the analysis, as less than 70% of patients in the sample had these data available. The patient with COVID-19 is a major consumer of hospital resources, notably PPE, which is why these tests are only requested when strictly necessary and indicated. This was also the reason for not evaluating biomarkers as continuous variables over time. We did not use routine serial collections of these biomarkers. Every time a healthcare professional enters the isolation area for the collection of biomarkers or other tests, unless strictly necessary, results in increased costs, the use of PPE and a risk for the entire health team. Therefore, including them (ECG, ECHO and serial collections of biomarkers) would require a strategy for treating the missing data, which in our opinion would compromise the analysis.

Another limitation is that with many predictors in the univariate analysis and a number of relatively small outcomes for the sample size, the bootstrap technique does not eliminate the possibility of overfitting.

Conclusion

Troponin T, but not BNP, was an independent risk marker for mortality or need for invasive mechanical ventilation in patients hospitalized for COVID-19. These data further reinforce the use of this biomarker in the risk stratification of patients with COVID-19.

Footnotes

Sources of Funding

There were no external funding sources for this study.

Study Association

This study is not associated with any thesis or dissertation work.


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