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. 2020 May 12;114(4):616–624. [Article in Portuguese] doi: 10.36660/abc.20190187
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O Polimorfismo Genético do Receptor Beta-Adrenérgico Tipo 1 Ser49Gly é Preditor de Morte em Pacientes Brasileiros com Insuficiência Cardíaca

Felipe Neves de Albuquerque 1,2, Andrea Araujo Brandão 1, Dayse Aparecida Silva 3, Ricardo Mourilhe Rocha 1, Marcelo Imbroinise Bittencourt 1, Ana Luiza Ferreira Sales 1, Pedro Pimenta de Mello Spineti 1, Gustavo Salgado Duque 1, Lucas Rangel de Souza Azevedo 1, Roberto Pozzan 1, Bernardo Rangel Tura 4, Denilson Campos de Albuquerque 1
PMCID: PMC9744341  PMID: 32491001

Resumo

Fundamento

O papel do polimorfismo genético do receptor beta1-adrenérgico Ser49Gly (PG-Rβ1-Ser49Gly) como preditor de eventos na insuficiência cardíaca (IC) não está definido para a população brasileira.

Objetivos

Avaliar a relação entre PG-Rβ1-Ser49Gly e desfechos clínicos em indivíduos com IC com fração de ejeção reduzida.

Métodos

Análise secundária de prontuários de 178 pacientes e identificação das variantes do PG-Rβ1-Ser49Gly, classificadas como Ser-Ser, Ser-Gly e Gly-Gly. Avaliar sua relação com evolução clínica. Foi adotado nível de significância de 5%.

Resultados

As médias da coorte foram: seguimento clínico, 6,7 anos; idade, 64,4 anos; 63,5% de homens e 55,1% brancos. A etiologia da IC foi predominantemente isquêmica (31,5%), idiopática (23,6%) e hipertensiva (15,7%). O perfil genético teve a seguinte distribuição: 122 Ser-Ser (68,5%), 52 Ser-Gly (28,7%), e 5 Gly-Gly (2,8%). Houve relação significativa entre esses genótipos e a classe funcional da New York Heart Association (NYHA) ao final do acompanhamento (p = 0,014) com o Gly-Gly associado a NYHA menos avançada. Com relação aos desfechos clínicos, houve associação significativa (p = 0,026) entre mortalidade e PG-Rβ1-Ser49Gly: o número de óbitos em pacientes com Ser-Gly (12) ou Gly-Gly (1) foi menor que com Ser-Ser (54). O alelo Gly teve um efeito protetor independente mantido após análise multivariada e foi associado à redução na chance de óbito de 63% (p = 0,03; odds ratio 0,37 – IC 0,15 a 0,91).

Conclusão

A presença do PG-Rβ1 Gly-Gly associou-se a melhor evolução clínica avaliada pela classe funcional da NYHA e foi preditor de menor risco de mortalidade, independentemente de outros fatores, em seguimento de 6,7 anos. (Arq Bras Cardiol. 2020; 114(4):616-624)

Keywords: Insuficiência Cardíaca/mortalidade, Epidemiologia, Polimorfismo Genético, Receptores Adrenérgicos beta, Doenças Cardiovasculares, Hospitalização, Epinefrina/uso terapêutico, Cardiotoxicidade

Introdução

A insuficiência cardíaca (IC) é atualmente a principal causa de internação por doenças do sistema circulatório no Sistema Único de Saúde (SUS): foram 202 mil pacientes hospitalizados em 2018 com custo de 311 milhões de reais.1

A estratégia atual com parâmetros clínicos, laboratoriais e de imagem para prever seu prognóstico é limitada. Sua história natural é imprevisível mesmo em pacientes fenotipicamente semelhantes.

O arsenal terapêutico é capaz de reduzir a sua mortalidade em até 60%,2 mas a resposta a esses fármacos é heterogênea. Foi demonstrado que a natureza genética contribui para essa variabilidade.3

Na fisiopatologia da IC, o papel do sistema nervoso simpático (SNS) está bem estabelecido. O receptor cardíaco beta-adrenérgico do tipo 1 (Rβ1) é a principal estrutura responsável por mediar os efeitos da epinefrina. A estimulação sustentada desse sistema determinará múltiplos efeitos deletérios,3 destacando-se a cardiotoxicidade.6

Assim, foram descritas algumas variantes genéticas que modificavam a atividade desse receptor. Um polimorfismo genético (PG) foi identificado na posição 145 do nucleotídio que resultava em substituição da serina por glicina na posição 49 do aminoácido – o PG Ser49Gly do Rβ1(PG-Rβ1-Ser49Gly).7

O PG-Rβ1-Ser49Gly foi associado a uma interferência dramática na função do Rβ1. O alelo Gly determinou maior redução no seu número ( down-regulation ) quando comparado ao alelo Ser.6 , 7 Na IC, pela exposição contínua à epinefrina, essa disfunção poderia ser clinicamente relevante. Na prática, essa mutação genética determinaria uma dessensibilização com um interessante bloqueio adrenérgico intrínseco.8

Assim, no contexto da IC, tivemos algumas publicações analisando o PG-Rβ1-Ser49Gly em cenários como: risco de IC,3 , 9 - 11 resposta a betabloqueador,6 , 12 desfechos ecocardiográficos,13 capacidade funcional,14 arritmia cardíaca10 , 15 e desfechos clínicos.7 , 16 , 17 Esses estudos compartilham um baixo número de pacientes e apresentam alguns achados divergentes. Em geral, o alelo Gly foi associado a uma melhor evolução clínica;7 , 17 no entanto, observou-se uma potencial influência da etnia sobre esses genótipos, invertendo esse comportamento benigno em algumas populações.9 Por essas razões, o papel desse genótipo permanece em aberto.

Portanto, é fundamental a análise do comportamento desse PG em uma população brasileira com características étnicas próprias, a fim de estabelecer o padrão desse PG para essa população aumentando a nossa (pequena) base de dados de genética atual.10 , 16

Este trabalho tem como objetivo avaliar a relação entre os genótipos do Ser49Gly e desfechos clínicos maiores, tais como internação por IC e óbito em indivíduos com IC com fração de ejeção reduzida.

Métodos

Delineamento do estudo

Estudo longitudinal de uma coorte de pacientes. Coletou-se informação do prontuário médico entre janeiro de 2015 e dezembro de 2018, desde o início do seu acompanhamento. Todos foram atendidos na mesma clínica de IC de um hospital universitário.

População do estudo

Trata-se de uma série de casos acompanhados por 6,7 anos, sendo incluídos de forma consecutiva 178 pacientes (113 homens e 65 mulheres) com diagnóstico de IC com fração de ejeção reduzida, caracterizando-se uma amostra por conveniência.

Critérios de inclusão

Pacientes com mais de 18 anos de idade, com IC sintomática (definida pelos Critérios de Framingham), disfunção ventricular sistólica e fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) ≤ 50% no ecocardiograma bidimensional.

Critérios de exclusão

Pacientes com status clínico desconhecido no final do trabalho.

Método

Análise estatística

A análise estatística é feita por meio do programa SPSS para Mac versão 25. Em todos os testes, fixou-se em 0,05 ou 5% (p < 0,05) como nível de rejeição da hipótese de nulidade e intervalo de confiança (IC) de 95%. Todas as variáveis contínuas apresentadas nas comparações tiveram distribuição normal e as medidas de tendência central e dispersão foram expressas, respectivamente, como média ± desvio padrão. Variáveis categóricas foram expressas em frequências absolutas e relativas n (%).

Foram utilizados os seguintes testes estatísticos: ANOVA One-Way, complementado pelo teste de Tukey, Chi-quadrado e Regressão Logística. Foram utilizados o teste de Levene e Kolmogorov-Smirnov para avaliar a homogeneidade das variâncias. Quando não houve homogeneidade das variâncias, foi empregado o teste Kruskal-Wallis para comparar as médias de três ou mais amostras independentes e Mann-Whitney para até duas amostras independentes.

A regressão logística binária foi utilizada para a avaliação dos desfechos clínicos estudados. Inicialmente, para a análise univariada, foram avaliadas as variáveis isoladamente com o objetivo de se identificar quais tinham relevância estatística. Posteriormente, na análise multivariada, essa avaliação foi feita de forma conjunta, como covariáveis. Foi considerado nível de significância de 95% para escolha de entrada e de 90% para remoção de variáveis no método de escolha “passo a passo".

Etiologia da insuficiência cardíaca

As etiologias foram classificadas em cinco grupos: isquêmica, idiopática, hipertensiva, alcoólica e outras. A definição da etiologia era responsabilidade do médico assistente da clínica de IC, segundo critérios descritos previamente.18

Parâmetros clínicos, laboratoriais e eletrocardiográficos

A cor da pele foi indicada pelo médico assistente e classificada em branca, preta ou parda. A classe funcional foi determinada de acordo com a NYHA, no início e no final do acompanhamento. O registro de óbito era extraído do prontuário médico e, na sua ausência, uma busca ativa era iniciada por meio de prontuário eletrônico, telefone ou bancos de dados de certidões de óbito disponíveis na internet.

Foram considerados os exames laboratoriais mais recentes para análise estatística.

Todos os indivíduos foram submetidos a eletrocardiograma (ECG) e analisados quanto a duração do QRS, presença de bloqueio de ramo esquerdo e fibrilação atrial.

Variáveis ecocardiográficas

Os parâmetros avaliados foram: diâmetro sistólico de VE, diâmetro diastólico de VE e fração de ejeção de VE. Foram utilizados dois exames: no início e no final do acompanhamento.

Genotipagem

A genotipagem foi realizada por meio da técnica de reação em cadeia da polimerase e restrição da extensão do fragmento (PCR-RFLP) para o gene do Rβ1: polimorfismo 49Ser>Gly. Os detalhes desses procedimentos seguiram literatura específica.19

Todos os indivíduos foram testados para a presença dos alelos Ser (selvagem e mais comum) e Gly (recessivo). A partir desses alelos, eles foram classificados em Ser-Ser, Ser-Gly e Gly-Gly.

As frequências gênicas e haplotípicas foram testadas para o equilíbrio de Hardy Weinberg20 utilizando o software ARLEQUIN versão 2000.

O projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Universitário Pedro Ernesto em 16 de dezembro de 2009. O Termo de Consentimento Livre e Esclarecido foi assinado por todos os pacientes.

O presente estudo foi parcialmente financiado pela Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ).

Resultados

Características da população do estudo total e pelos PG-Rβ1

As características gerais da população estão expostas na Tabela 1 . É possível destacar: média de idade de 64,4 ± 12,8 anos (variação: 24 a 93 anos), maior prevalência de homens, cor da pele branca e de etiologia isquêmica.

Tabela 1. – Características da população do estudo total e pelos PG-Rβ1.

Variável clínica* Total Polimorfismo genético receptor 1 Ser49Gly
Ser-Ser (n = 122) Ser-Gly (n = 51) Gly-Gly (n = 5) p
Homens n (%)   113 (63,5) 79 (64,8) 31 (60,8) 3 (60,0) 0,873
Seguimento (anos)   6,7 ± 4,4        
Tempo de IC (anos)   8,9 ± 6,1        
Idade (anos)   64,4 ±12,8        
Cor da pele n (%) Branca 98 (55,1) 76 (62,3) 22 (43,1) 0,0 0,003
Preta 28 (15,7) 20 (16,4) 6 (11,8) 2 (40,0)  
Parda 52 (29,2) 26 (21,3) 23 (45,1) 3 (60,0)  
Etiologia n (%) DAC 56 (31,5) 43 (35,2) 12 (23,5) 1 (20,0) 0,093
Idiopática 42 (23,6) 27 (22,1) 13 (25,5) 2 (40,0)  
HAS 28 (15,7) 13 (10,7) 13 (25,5) 2 (40,0)  
Álcool 19 (10,7) 12 (9,8) 7 (13,7) 0 (0,0)  
Outras 33 (18,5) 27 (22,1) 6 (11,8) 0 (0,0)  
NYHA Inicial† n (%) I 47 (26,6) 36 (29,8) 9 (17,6) 2 (40,0) 0,334
II 70 (39,5) 50 (41,3) 19 (37,3) 1 (20,0)  
III 47 (26,6) 28 (23,1) 17 (33,3) 2 (40,0)  
IV 13 (7,3) 7 (5,8) 6 (11,8) 0 (0,0)  
Média 2,15 ± 0,9 2,05 ± 0,9 2,39 ± 0,9 2,00 ± 1,0 0,068
FEVE inicial (%)   34,8 ± 10,7 35,3 ± 11,2 33,5 ± 8,1 37,4 ± 2,1 0,54
HAS n (%)   134 (75,7) 88 (72,7) 42 (82,4) 4 (80,0) 0,395
DM n (%)   60 (33,7) 39 (32,0) 19 (37,3) 2 (40,0) 0,763
FA n (%)   41 (24,0) 29 (24,8) 12 (24,5) 0 (0,0) 0,492
Lab Hemoglobina (mg/dL) 13,2 ± 1,9 13,2 ± 2,0 13,1 ± 1,7 13,8 ± 2,2 0,734
Sódio (mEq/L) 139,8 ± 3,4 139,9 ± 3,4 139,8 ± 3,3 139,0 ± 4,6 0,843
Potássio (mEq/L) 4,47 ± 0,7 4,46 ± 0,7 4,52 ± 0,6 4,38 ± 0,5 0,836
Creatinina (mg/dL) 1,41 ± 1,0 1,50 ± 1,1 1,23 ± 0,5 1,06 ± 0,2 0,199
Tratamento BB n (%) 173 (97,2) 118 (96,7) 50 (98,0) 5 (100,0) 0,828
IECA n (%) 79 (44,4) 52 (42,6) 23 (45,1) 4 (80,0) 0,255
BRA n (%) 54 (30,3) 37 (30,3) 16 (31,4) 1 (20,0) 0,87
Espiro n (%) 83 (46,6) 52 (42,6) 27 (52,9) 4 (80,0) 0,147
Digoxina n (%) 47 (26,4) 30 (24,6) 15 (29,4) 2 (40,0) 0,631
Baixa adesão n (%) 81 (46,0) 52 (43,0) 27 (54,0) 2 (40,0) 0,405
Furosemida (dose-mg) 90,8 ± 64,3 97,3 ± 66,8 81,0 ± 59,8 55,0 ± 30,0 0,22
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*As variáveis numéricas estão expressas em média ± desvio-padrão; as variáveis categóricas em [n e (%)]. PG-Rβ1: polimorfismo genético receptor β1 Ser49Gly; seguimento: tempo de seguimento; tempo IC: tempo de evolução da doença desde a data do diagnóstico; DAC: doença arterial coronariana; HAS: hipertensão arterial sistêmica; NYHA: classe funcional da New York Heart Association; FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo; DM: diabetes melito; FA: fibrilação atrial; BRE: bloqueio de ramo esquerdo; Hb: hemoglobina; BB: betabloqueador; IECA: inibidor da enzima de conversão de angiotensina; BRA: bloqueador do receptor da angiotensina; Espiro: espironolactona; Lab: laboratório. †Não havia disponibilidade de dados relativos à classe NYHA inicial para 1 paciente do Grupo Ser-Ser.

O tempo de acompanhamento médio na clínica de IC foi 6,7 ± 4,4 anos.

Quanto ao perfil genético, o alelo Ser ocorreu 295 vezes (82,8%), enquanto o Gly, 61 vezes (17,2%). Com relação aos genótipos, 122 (68,5%) foram classificados como o Ser-Ser, 51 (28,7%) Ser-Gly e apenas 5 (2,8%) como Gly-Gly.

É possível destacar a diferença significativa (p = 0,003) entre os PG-Rβ1 e a cor da pele observada: houve maior prevalência de brancos entre aqueles com genotipagem Ser-Ser e praticamente um equilíbrio entre brancos e pardos com Ser-Gly como destacado na Tabela 1 .

A população estava em equilíbrio genético segundo o teorema de Hardy-Weinberg.20

Não houve diferenças significativas entre os genótipos para as características clínicas, da classe funcional NYHA inicial, eletrocardiográficas, ecocardiográficas, laboratoriais ou do tratamento medicamentoso conforme representado na Tabela 1 .

Evolução clínica

Os dados sobre os desfechos clínicos estão representados na Tabela 2 .

Tabela 2. – Desfechos clínicos características da população do estudo total e pelos PG-Rβ1.

Variável clínica* Total Polimorfismo genético receptor 1 Ser49Gly
Ser-Ser (n = 122) Ser-Gly (n = 51) Gly-Gly (n = 5) p
NYHA Final I 68 42 24 2 0,014
38,2% 34,4% 47,1% 40,0%  
II 57 45 9 3  
32,0% 36,9% 17,6% 60,0%  
III 35 19 16 0  
19,7% 15,6% 31,4% 0,0%  
IV 18 16 2 0  
10,1% 13,1% 3,9% 0,0%  
Média 2,02 ± 1,0 2,07 ± 1,0 1,92 ± 1,0 1,6 ± 0,5 0,420
FEVE Final (%) 35,4 ± 13,3 35,1 ± 13,2 35,8 ± 13,4 39,6 ± 16,2 0,751
Internação n 74 54 18 2 0,55
% 41,6% 44,3% 35,3% 40,0%  
Óbito n 67 54 12 1 0,026
% 37,6% 44,3% 23,5% 20,0%  
Internação + óbito n 100 74 24 2 0,197
% 56,2% 60,7% 47,1% 40,0%  
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*As variáveis numéricas estão expressas em média ± desvio-padrão; as variáveis categóricas em [n (%)]. PG-Rβ1: polimorfismo genético receptor β1 Ser49Gly; NYHA: classe funcional da New York Heart Association; FEVE: fração de ejeção do ventrículo esquerdo.

O genótipo do Rβ1 apresentou uma relação significativa com a classe funcional da NYHA final (p = 0,014), com o Ser-Ser associado à classe funcional mais avançada. Dos dezoito pacientes em NYHA IV, o Ser-Ser foi observado em 88,9% dos casos. O PG Ser-Gly foi responsável pelos outros dois casos. Todos os cinco pacientes com genótipo Gly-Gly evoluíram com NYHA I ou II ao final do seguimento.

A média da classe funcional NYHA final foi menor que a inicial (2,15 ± 0,9 → 2,02 ± 1,0). Com relação ao caráter evolutivo, 24,9% evoluíram com melhora de classe funcional, 38,4% permaneceram estáveis e 36,7% com piora da NYHA. Não houve diferença significativa entre os PG-Rβ1 e os valores médios da NYHA ou da mudança de classe funcional durante o seguimento clínico.

Desfechos: óbitos e internações por insuficiência cardíaca

Foram pesquisados desfechos clínicos – internação por IC e óbito – combinados e isoladamente.

O desfecho combinado “internação por IC + óbito” ocorreu em 100 pacientes (56,2%). Ele foi mais frequente no grupo Ser-Ser (60,7%) sem diferença significativa quando comparado ao Ser-Gly (47,1%) ou Gly-Gly (40,0%).

Com relação ao número de hospitalizações isoladamente, observou-se um total de 182 eventos em 74 pacientes, sem diferença significativa entre os PG-Rβ1.

Por último, foram analisados apenas os óbitos: 67 eventos – uma taxa de mortalidade global de 37,6%. O genótipo Ser-Ser correspondeu a 80,5% desse total e apenas 1,5% dos pacientes que morreram foram genotipados com Gly-Gly. Na análise comparativa da distribuição dos óbitos pelos PG, houve uma diferença significativa (p = 0,026) entre os genótipos Ser-Ser, Ser-Gly e Gly-Gly, com taxas de mortalidade de 44,3%, 23,5% e 20,0%, respectivamente. A Tabela 2 e a Figura 1 reproduzem esses achados.

Figura 1. – Número de óbitos de acordo com os polimorfismos genéticos do receptor β1 Ser49Gly. Os dados foram expressos em frequências absolutas e relativas. Na comparação entre os genótipos Ser-Ser × Ser-Gly × Gly-Gly: *p = 0,026, teste qui-quadrado.

Figura 1

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O impacto do PG-Rβ1 na mortalidade desses pacientes foi demonstrado através de análise multivariada: o alelo Gly teve um efeito protetor independente de outros fatores, após o ajuste para NYHA final, FEVE final, creatinina, baixa adesão e frequência cardíaca final. A presença de cada cópia do alelo Gly foi associada à redução na chance de óbito de 63% (p = 0,03; odds ratio 0,37 – IC 0,15 a 0,91). Esses dados estão apresentados na Tabela 3 .

Tabela 3. – Análise multivariada: fatores preditores de óbito.

Variável p odds ratio
Cópia do Alelo Gly 0,030 0,37 (0,15 a 0,91)
NYHA final 0,002 2,14 (1,32 a 3,45)
FEVE final 0,002 0,94 (0,91 a 0,98)
Creatinina 0,051 1,52 (1,00 a 2,31)
Baixa adesão 0,346 1,50 (0,65 a 3,46))
FC final 0,124 1,03 (0,99 a 1,07)
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NYHA: classe funcional da New York Heart Association; FEVE: fração de ejeção de ventrículo esquerdo; FC: frequência cardíaca

Foi possível apurar a causa mortis em 56% (34) dos casos: 61,8% foram relacionadas com a piora da IC; 29,4%, morte súbita; e 8,8%, outras causas. Não houve diferença entre os genótipos para a causa da morte.

Discussão

Este trabalho descreve a relação entre os genótipos do polimorfismo genético do receptor beta1 – Ser49Gly e a evolução clínica em 178 pacientes com IC, com seguimento médio de 6,7 anos. Trata-se de trabalho com genotipagem do Ser49Gly no contexto da IC com maior tempo de seguimento já publicado. Seu principal achado foi a associação do PG-Rβ1 Gly-Gly com um efeito protetor para desfechos clínicos, com melhor evolução clínica avaliada pela classe funcional NYHA e menor risco de óbitos.

Ao fazer a comparação com outras populações brasileiras, encontramos uma distribuição alélica relativamente semelhante: o alelo Gly esteve presente em 13 a 17% dos casos de IC.10 , 16 Com relação aos genótipos, houve grande semelhança com o trabalho de 201 pacientes do Rio Grande do Sul,10 mas uma diferença com a coorte com 146 pacientes de Niterói, no Rio de Janeiro.16

É possível que com a intensa miscigenação da população brasileira, a cor da pele não seja um bom fator determinante do perfil genético, pois, apesar da similaridade no percentual de brancos entre o presente estudo e o de Pereira et al.,16 há diferença do seu perfil genético. Assim, a etnia avaliada pela cor da pele isoladamente não explicaria o alto percentual do genótipo Gly-Gly observado por esses autores. Reforçando esse ponto, estudos internacionais mostraram acentuada semelhança com a presente coorte quanto à distribuição genotípica do PG-Rβ1:7 , 9 , 17 63 a 73% de indivíduos Ser-Ser, 27 a 35% Ser-Gly e 0 a 3% Gly-Gly, embora tenham sido realizados com outras etnias. O desenvolvimento de mais estudos nacionais pode ser interessante para avaliar a distribuição genotípica desse polimorfismo genético na nossa população.

Outro aspecto ainda mais relevante é a interpretação clínica desse PG. Nesse caso, foi possível demonstrar que o Gly-Gly teve associação significativa com um marcador clínico substituto: NYHA final (p=0,014). Indivíduos portadores desse genótipo tiveram melhor evolução clínica: nenhum paciente desse grupo apresentou uma classe funcional avançada no final do seguimento. Apesar de ser relativamente pequeno (cinco indivíduos), o maior tempo de seguimento em relação aos demais trabalhos permitiu a distinção de comportamentos clínicos entre os genótipos.

Como não havia diferença das características basais entre os três PG, inclusive de tratamento, a diferença da NYHA final observada nesse estudo sugere a contribuição da influência genética na fisiopatologia da cardiopatia. Assim, a genotipagem poderia indicar um subgrupo de pacientes com IC com pior evolução clínica.

Esse achado é inédito na literatura, uma vez que não há publicações em pacientes com IC relacionando o PG-R1-Ser49Gly a variáveis clínicas evolutivas como a classe funcional pela NYHA. Por isso, não é possível confrontar esse resultado com outras populações, o que seria interessante para validação desse achado.

Apesar do seu reconhecido valor prognóstico, a classe funcional da NYHA é um marcador inexato da gravidade da IC. A falta de reprodutibilidade interexaminador já foi descrita e pode limitar sua acurácia.21 Ela também traduz apenas um aspecto clínico da síndrome. É possível que, no futuro, seja mais interessante estudar a relação do genótipo com escores clínicos mais completos como o MAGGIC,22 no qual há a combinação das variáveis clínicas, laboratoriais e ecocardiográficas.

No presente estudo, a elevada taxa de mortalidade observada, 37,6%, deve-se provavelmente ao tempo de acompanhamento prolongado. Para efeito de comparação, Biolo et al.10 registraram 27,9% de óbitos no Rio Grande do Sul, e Pereira et al.,16 12,3% de mortalidade no Rio de Janeiro. Apesar da disparidade dessas taxas, notam-se semelhanças nas características basais dessas populações: uma FEVE em torno de 30 a 35%, a maioria (65 a 75%) dos pacientes em NYHA I ou II e uma excelente terapêutica adotada. A diferença mais significativa entre os três trabalhos reside no seu tempo de acompanhamento: 80,4 meses no presente estudo, 39,8 meses10 e 23 meses16 nos estudos citados, respectivamente.

A avaliação da associação do PG-Rβ1 com óbitos mostrou que o tipo selvagem Ser-Ser concentrou a maioria desses eventos e o alelo Gly foi consistentemente associado a um efeito protetor. A presença de cada cópia do alelo Gly foi relacionada a uma redução de 63% na chance de morte. Esse efeito protetor se manteve mesmo após ajuste rigoroso para as principais variáveis utilizadas para estratificar o prognóstico em IC. Assim, em um modelo híbrido que incorporou variáveis genéticas, clínicas, laboratoriais, ecocardiográficas, de tratamento e de exame físico, o Gly-Gly permaneceu com alto valor preditivo para a menor ocorrência de óbitos.

Na revisão da literatura, os resultados são diversos, mas, em sua maioria, compatíveis com o atual. São trabalhos em que não se observou a associação PG-Rβ1-Ser49Gly e desfechos clínicos,10 , 16 , 23 estudos com o mesmo padrão protetor do alelo Gly7 , 17 , 24 e até mesmo uma publicação associando paradoxalmente o Gly a mau prognóstico na IC.13

Em sintonia com nossos achados, os trabalhos iniciais de Borjesson et al.7 (a primeira descrição desse PG-Rβ1-Ser49Gly), Forleo et al.24 e Magnusson et al.17 destacam o perfil protetor do alelo Gly: significativamente menos óbitos nos portadores dos genótipos Ser-Gly ou Gly-Gly, inclusive após ajuste para outras variáveis.

No entanto, há um trabalho indicando o oposto: o alelo Gly associado a mau prognóstico. A publicação de Wang et al.13 descreve o PG-Rβ1-Ser49Gly em uma população chinesa de 430 pacientes com IC e características basais similares às do presente trabalho. Os autores relacionaram o alelo Gly a piores desfechos ecocardiográficos e maior mortalidade.

O contraste entre esses resultados pode estar relacionado a um diferente impacto genético entre as etnias. Duas evidências embasam essa teoria. Primeiro, Pereira et al.16 identificaram, em uma população miscigenada do município de Niterói, o Ser-Ser como um fator de mau prognóstico. Esse padrão, no entanto, foi observado apenas para pacientes com cor da pele preta . Esse resultado também foi reproduzido na metanálise de Liu et al.9 A análise de 2.979 pacientes genotipados para os PG-R1 tipo Ar389Gly e Ser49Gly identificou um padrão específico do alelo Gly389 para cada etnia: associação a maior risco de IC em pacientes asiáticos, enquanto, em brancos, associou-se à redução desse risco.

Nessa mesma direção, o estudo A-HEFT descreveu uma melhor resposta à combinação nitrato e hidralazina para pacientes afro-americanos.25 Posteriormente, McNamara et al. relacionaram esse benefício a um determinado PG da óxido nítrico sintase, mais frequente em afro-americanos em comparação a brancos.26

Em comum, a metanálise de Liu et al.9 e a publicação de McNamara et al.26 destacam a variedade de efeitos clínicos entre etnias diferentes no contexto da IC. Isso reforça a necessidade de estudos específicos para o Brasil, uma vez que o comportamento desses PG para uma população reconhecidamente miscigenada é imprevisível.

Esses exemplos reafirmam a influência genética na história natural da IC. De maneira abrangente, reconhecemos a resposta fisiopatológica da síndrome como resultado da ativação de sistemas hormonais. No entanto, em nível molecular, receptores beta-adrenérgicos e enzimas como a óxido nítrico sintase são alguns dos fatores importantes envolvidos no remodelamento cardíaco. A alteração funcional desses e de outros agentes em decorrência de polimorfismos genéticos pode explicar essa multiplicidade de evoluções clínicas em pacientes fenotipicamente semelhantes.

O processo de resposta neuro-humoral envolve uma infinidade de elementos, cada um potencialmente sensível a mutações genéticas diversas. Assim, é provável que um painel genético englobando os principais eixos (SNS, renina-angiotensina-aldosterona e peptídio natriurético atrial) seja mais interessante que um polimorfismo específico isolado. O primeiro passo é identificar quem são os principais marcadores genéticos para cada eixo. Com relação ao SNS e o receptor beta-adrenérgico, esse trabalho reforça o papel destacado do PG Ser49Gly.

No futuro, a construção de um escore genético multissistêmico poderá se demonstrar um poderoso preditor prognóstico. Possivelmente, um escore capaz de identificar indivíduos de alto risco, mesmo no início da evolução da doença, quando muitas vezes os achados clínicos e de exames complementares ainda não estão relevantemente alterados.

O número relativamente pequeno de pacientes (178) é uma limitação do estudo e pode ter influenciado nos resultados, principalmente pelo baixo número de pacientes com genótipo Gly-Gly. No entanto, o padrão de distribuição genotípica observado foi o mesmo da maioria dos estudos, e é o estudo com o maior tempo de acompanhamento com PG-Rβ1 no contexto da IC. Destaca-se também que, mesmo com esse número reduzido, foi possível encontrar resultados com significância estatística.

Outra limitação refere-se à coleta de dados em registros de prontuários. No entanto, como todos os indivíduos são acompanhados em clínica de IC, a padronização das rotinas de atendimento e o registro das informações, bem como o atendimento realizado por médicos dedicados ao tratamento e o acompanhamento dessa síndrome, garantiram maior qualidade nas informações obtidas. Contudo, se houvesse internação em outra instituição, não havia acesso às informações, e até mesmo o número de hospitalizações pode estar subestimado. Isso pode ter determinado a ausência de diferenças estatísticas entre os genótipos e limitado a avaliação desse desfecho clínico.

Conclusão

Em indivíduos com IC com fração de ejeção reduzida, a presença do PG-Rβ1 Gly-Gly associou-se a melhor evolução clínica avaliada pela classe funcional da NYHA e foi preditor de menor risco de mortalidade, independentemente de outros fatores, em seguimento de 6,7 anos.

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Albuquerque FN, Brandão AA, Mourilhe-Rocha R; Obtenção de dados: Albuquerque FN, Silva DA, Bittencourt MI; Análise e interpretação dos dados: Albuquerque FN, Brandão AA; Análise estatística: Albuquerque FN, Pozzan R; Obtenção de financiamento: Albuquerque FN; Redação do manuscrito: Albuquerque FN, Brandão AA, Bittencourt MI; Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Albuquerque FN, Brandão AA, Bittencourt MI, Sales ALF, Spineti PPM, Duque GS, Albuquerque D.

Vinculação acadêmica

Este artigo é parte de tese de Doutorado de Felipe neves de Albuquerque pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências Médicas da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (FCM-UERJ).

Aprovação ética e consentimento informado

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital Universitário Pedro Ernesto sob o número de protocolo CAAE: 0176.0.228-000-09. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013. O consentimento informado foi obtido de todos os participantes incluídos no estudo.

Fontes de financiamento

O presente estudo foi financiado por FAPERJ (Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro).

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Arq Bras Cardiol. 2020 May 12;114(4):616–624. [Article in English]

Ser49Gly Beta1-Adrenergic Receptor Genetic Polymorphism as a Death Predictor in Brazilian Patients with Heart Failure

Felipe Neves de Albuquerque 1,2, Andrea Araujo Brandão 1, Dayse Aparecida Silva 3, Ricardo Mourilhe Rocha 1, Marcelo Imbroinise Bittencourt 1, Ana Luiza Ferreira Sales 1, Pedro Pimenta de Mello Spineti 1, Lucas Rangel de Souza Azevedo 1, Gustavo Salgado Duque 1, Roberto Pozzan 1, Bernardo Rangel Tura 4, Denilson Campos de Albuquerque 1

Abstract

Background

The role of Ser49Gly beta1-adrenergic receptor genetic polymorphism (ADBR1-GP-Ser49Gly) as a predictor of death in heart failure (HF) is not established for the Brazilian population.

Objectives

To evaluate the association between ADBR1-GP-Ser49Gly and clinical outcomes in individuals with HF with reduced ejection fraction.

Methods

Secondary analysis of medical records of 178 patients and genotypes of GPRβ1-Ser49Gly variants, classified as Ser-Ser, Ser-Gly and Gly-Gly. To evaluate their association with clinical outcome. A significance level of 5% was adopted.

Results

Cohort means were: clinical follow-up 6.7 years, age 63.5 years, 64.6% of men and 55.1% of whites. HF etiologies were predominantly ischemic (31.5%), idiopathic (23.6%) and hypertensive (15.7%). The genetic profile was distributed as follows: 122 Ser-Ser (68.5%), 52 Ser-Gly (28.7%) and 5 Gly-Gly (2.8%). There was a significant association between these genotypes and mean NYHA functional class at the end of follow-up (p = 0.014) with Gly-Gly being associated with less advanced NYHA. In relation to the clinical outcomes, there was a significant association (p = 0.026) between mortality and GPRβ1-Ser49Gly: the number of deaths in patients with Ser-Gly (12) or Gly-Gly (1) was lower than in those with Ser-Ser (54). The Gly allele had an independent protective effect maintained after multivariate analysis and was associated with a reduction of 63% in the risk of death (p = 0.03; Odds Ratio 0.37 – CI 0.15–0.91).

Conclusion

The presence of β1-AR-GP Gly-Gly was associated with better clinical outcome evaluated by NYHA functional class and was a predictor of lower risk of mortality, regardless of other factors, in a 6.7-year of follow-up. (Arq Bras Cardiol. 2020; 114(4):613-615)

Keywords: Heart Failure/mortality; Epidemiology; Polymorfism, Geetic; Receptors,Adreneic, beta; cardiovascular Dieases; Hospitalization; Epinephrine/therapeutic use; Cardiotoxicity

Introduction

Heart failure (HF) is currently the main cause of hospital admissions due to circulatory diseases in the Brazilian public healthcare system: 202,000 patients were admitted in 2018, costing BRL 311 million.1

The current strategy with clinical, laboratory and imaging parameters to predict prognosis is limited. The natural history of HF is unpredictable, even in phenotypically similar patients.

The therapies available are capable of reducing mortality by up to 60%,2 but response to these medical treatments is heterogeneous. It has been demonstrated that genetic nature influences this variability.3 - 5

In the pathophysiology of HF, the role of the Sympathetic Nervous System (SNS) is well established. Cardiac beta1-adrenergic receptor (Rβ1) is the main structure responsible for mediating the effects of adrenaline. Sustained stimulation of this system determines multiple deleterious effects,3 especially cardiotoxicity.6

Accordingly, some genetic variants that modified the activity of this receptor have been described. A genetic polymorphism (GP) was identified at position 145 of the nucleotide that resulted in the substitution of Serine for Glycine at position 49 of the amino acid – GPRβ1-Ser49Gly.7

GPRβ1-Ser49Gly was associated with a dramatic interference with Rβ1 function. The Gly allele determined greater reduction in its number (down-regulation) compared with the Ser allele.6 , 7 Because of the continuous exposure to adrenaline, this dysfunction could be clinically relevant in HF. In practice, this genetic mutation would determine desensitization with a relevant intrinsic adrenergic block.8

Accordingly, in the context of HF, some publications analyzed GPRβ1-Ser49Gly in scenarios that included: risk of HF,3 , 9 - 11 beta-blocker response,6 , 12 echocardiographic outcomes,13 functional capacity,14 cardiac arrhythmia10 , 15 and clinical outcomes.7 , 16 , 17 These studies include a small number of patients and present some inconsistent findings. In general, the Gly allele was associated with better clinical outcome;7 , 17 however, a potential influence of ethnicity on these genotypes was observed, inverting this benign behavior in some populations.9 For these reasons, the role of this genotype is still unknown.

Therefore, it is of paramount importance to analyze the behavior of this GP in a Brazilian population with its own ethnic characteristics, in order to establish the pattern of this GP for our population, increasing our (small) current genetic database.10 , 16

The objective of this study is to evaluate the association between the Ser49Gly genotypes and major clinical outcomes, such as hospital admissions due to HF and death in individuals with HF with reduced ejection fraction.

Methods

Study design

Longitudinal study of a cohort of patients. Information was collected from medical records dated between January 2015 and April 2018, since the beginning of follow-up. All patients were seen at the same HF clinic of a university hospital.

Study population

This is a series of cases followed for 6.7 years, which consecutively included 178 patients (113 men and 65 women) diagnosed with HF with reduced ejection fraction, being characterized as a convenience sampling.

Inclusion criteria

Patients aged 18 or older, with symptomatic HF (defined by the Framingham criteria), systolic ventricular dysfunction and left ventricular ejection fraction (LVEF) ≤ 50% on two-dimensional echocardiography.

Exclusion criteria

Patients with unknown clinical status at the end of the study.

Method

Statistical analysis

Statistical analysis was performed using SPSS for Mac, version 25. For all of the tests, 0.05 or 5% (p < 0.05) was defined as the rejection level of the null hypothesis and 95% confidence interval (CI). The measures of central tendency were expressed as mean ± standard deviation. Categorical variables were expressed in absolute and relative frequencies n(%).

The following statistical tests were used: One-way ANOVA complemented by Tukey’s test, chi-square test and logistic regression. To evaluate the homogeneity of variances, Levene’s test was used. When there was no homogeneity of variances, the Kruskal-Wallis test was used to compare the means of three or more independent samples and Mann-Whitney test was used for up to two independent samples.

Binary logistic regression was used to evaluate the clinical outcomes studied. Initially, the variables were evaluated separately in order to identify which ones were statistically relevant. Subsequently, they were evaluated together as covariables. A 95% significance level was considered for entry in the model and 90% for the removal of variables in the stepwise method of choice.

Heart failure etiology

The etiologies were classified into five groups: ischemic, idiopathic, hypertensive, alcoholic and others. The attending physician at the HF service was in charge of defining the etiology according to previously established criteria.18

Clinical, laboratory and echocardiographic parameters

Skin color was determined by the attending physician and classified as white, black or other. Functional class was determined according to the New York Heart Association (NYHA) at the beginning and at the end of follow-up. Death registries were taken from the medical records and, if no records were available, an active search was conducted on the electronic medical records, by phone call or on death certificate databases available on the Internet.

The most recent laboratory tests were considered for statistical analysis.

All individuals had their electrocardiograms (ECG) analyzed for QRS duration, presence of left bundle branch block and atrial fibrillation.

Echocardiographic variables

The parameters evaluated were: LV systolic diameter, LV diastolic diameter and LV ejection fraction. Two tests were used: one at the beginning and another at the end of follow-up.

Genotyping

Genotyping was performed using polymerase chain reaction and restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) for the Rβ1 gene: 49Ser>Gly polymorphism. The details of these procedures followed specific literature.19

All individuals were tested for the presence of Ser (wild and most common) and Gly (recessive) alleles. Based on the presence of these alleles, the individuals were classified into Ser-Ser, Ser-Gly and Gly-Gly.

Gene and haplotype frequencies were tested for the Hardy-Weinberg equilibrium,20 using the software ARLEQUIN version 2000.

The project was approved by the Research Ethics Committee of Hospital Universitário Pedro Ernesto on 12/16/2009. An Informed Consent Form (ICF) was signed by all patients.

This study was partially funded by FAPERJ (Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro).

Results

Characteristics of the sample population and GP-Rβ1

Table 1 shows the general characteristics of the study population. Mean age of 64.4 ± 12.8 years (variation: 24–93 years), a higher prevalence of males, white skin color and ischemic etiology were observed.

Table 1. — Baseline characteristics of the population according to the genetic polymorphisms of Ser49Gly β1-adrenergic receptor.

Clinical Variable* Total Ser49Gly β1 Genetic Polymorphism
Ser-Ser (n = 122) Ser-Gly (n = 51) Gly-Gly (n = 5) p
Men n %   113 (63.5%) 79 (64.8%) 31 (60.8%) 3 (60.0%) 0.873
Follow-up (years)   6.7 ± 4.4        
Duration of HF (months)   8.9 ± 6.1        
Age (years)   64.4 ± 12.8        
Skin Color White 98 (55.1%) 76 (62.3%) 22 (43.1%) 0 (0.0%) 0.003
Black 28 (15.7%) 20 (16.4%) 6 (11.8%) 2 (40.0%)
Other 52 (29.2%) 26 (24.3%) 23 (45.1%) 3 (60.0%)
Etiology CAD 56 (31.5%) 43 (35.2%) 12 (23.5%) 1 (20.0%) 0.093
Idiopathic 42 (23.6%) 27 (22.1%) 13 (25.5%) 2 (40.0%)
Hypert 28 (15.7%) 13 (10.7%) 13 (25.5%) 2 (40.0%)
Alcohol 19 (10.7%) 12 (9.8%) 7 (13.7%) 0 (0.0%)
Other 33 (18.5%) 27 (22.1%) 6 (11.8%) 0 (0.0%)
Baseline NYHA† I 47 (26.6%) 36 (29.8%) 9 (17.6%) 2 (40.0%) 0.334
II 70 (39.5%) 50 (41.3%) 19 (37.3%) 1 (20.0%)
III 47 (26.6%) 28 (23.1%) 17 (33.3%) 2 (40.0%)
IV 13 (7.3%) 7 (5.8%) 6 (11.8%) 0 (0.0%)
Mean 2.15 ± 0.9 2.05 ± 0.9 2.39 ± 0.9 2.0 ± 1.0 0.068
Baseline LVEF (%)   34.8 ± 10.7 35.3 ± 11.2 33.5 ± 8.1 37.4 ± 2.1 0.54
Hypert n % 134 (75.7%) 88 (72.7%) 42 (82.4%) 4 (80.0%) 0.395
DM n % 60 (33.7%) 39 (32.0%) 19 (37.3%) 2 (40.0%) 0.763
AF n % 41 (24.0%) 29 (24.8%) 12 (24.5%) 0 (0.0%) 0.492
Lab Hemoglobin (mg/dL) 13.2 ± 1.9 13.2 ± 2.0 13.1 ± 1.7 13.8 ± 2.2 0.734
Sodium (mEq/L) 139.8 ± 3.4 139.9 ± 3.4 139.8 ± 3.3 139.0 ± 4.6 0.843
Potassium (mEq/L) 4.47 ± 0.7 4.46 ± 0.7 4.52 ± 0.6 4.38 ± 0.5 0.836
Creatinine (mg/dL) 1.41 ± 1.0 1.50 ± 1.1 1.23 ± 0.5 1.06 ± 0.2 0.199
Treatment BB n % 173 (97.2%) 118 (96.7%) 50 (98.0%) 5 (100.0%) 0.828
ACEI n % 79 (44.4%) 52 (42.6%) 23 (45.1%) 4 (80.0%) 0.255
ARB n % 54 (30.3%) 37 (30.3%) 16 (31.4%) 1 (20.0%) 0.87
Spiro n % 83 (46.6%) 52 (42.6%) 27 (52.9%) 4 (80.0%) 0.147
Digox n % 47 (26.4%) 30 (24.6%) 15 (29.4%) 2 (40.0%) 0.631
Low adherence n % 81 (46.0%) 52 (43.0%) 27 (54.0%) 2 (40.0%) 0.405
Furosemide (dose-mg) 90.8 ± 64.3 97.3 ± 66.8 81.0 ± 59.8 55.0 ± 30.0 0.22
Open in a new tab

*Numerical variables are expressed as mean ± standard deviation; categorical variables expressed as [n e (%)]. Follow-up: follow-up time (in years); duration of HF: duration of disease course since the date of diagnosis (in years); CAD: Coronary Artery Disease; Hypert: Systemic Arterial Hypertension; NYHA: New York Heart Association Functional Class; LVEF: Left Ventricular Ejection Fraction; DM: Diabetes Mellitus; AF: Atrial Fibrillation; LBBB: Left Bundle Branch Block; Hb: Hemoglobin (in mg/dL); BB: Betablocker; ACEI: Angiotensin-converting enzyme inhibitor; ARB: Angiotensin receptor blocker; Spiro: Spironolactone; Digox: Digoxin.†Baseline NYHA class data were not available for 1 patient from the Ser-Ser group.

The mean follow-up time at the HF clinic was 6.7 ± 4.4 years.

As for the genetic profile, the Ser allele occurred 295 times (82.8%) whereas the Gly allele occurred 61 times (17.2%). In relation to the genotypes, 122 (68.5%) were classified as Ser-Ser, 51 (28.7%) as Ser-Gly and only 5 (2.8%) as Gly-Gly.

A significant difference (p = 0.003) was found between GP-Rβ1 and skin color: there was a higher prevalence of whites among those with Ser-Ser genotype and virtually an equilibrium between Ser-Gly individuals with white skin and others, as shown in Table 1 .

The population was in genetic equilibrium, according to the Hardy-Weinberg theorem.20

There were no significant differences between the genotypes regarding clinical characteristics, baseline NYHA functional class, electrocardiographic, echocardiographic and laboratory characteristics or medical treatment, as shown in Table 1 .

Clinical outcome

Clinical outcome data are shown in Table 2 .

Table 2. – Clinical outcomes according to the genetic polymorphisms of Ser49Gly β1-adrenergic receptor.

Clinical Variable* Total Ser49Gly β1 Genetic Polymorphism
Ser-Ser (n = 122) Ser-Gly (n = 51) Gly-Gly (n = 5) p
Final NYHA I 68 42 24 2 0.014
38.2% 34.4% 47.1% 40.0%  
II 57 45 9 3  
32.0% 36.9% 17.6% 60.0%  
III 35 19 16 0  
19.7% 15.6% 31.4% 0.0%  
IV 18 16 2 0  
10.1% 13.1% 3.9% 0.0%  
Mean 2.02 ± 1.0 2.07 ± 1.0 1.92 ± 1.0 1.6 ± 0.5 0.420
Final LVEF (%) 35.4 ± 13.3 35.1 ± 13.2 35.8 ± 13.4 39.6 ± 16.2 0.751
Hospital admission n 74 54 18 2 0.55
% 41.6% 44.3% 35.3% 40.0%  
Death n 67 54 12 1 0.026
% 37.6% 44.3% 23.5% 20.0%  
Hospital admission + Death n 100 74 24 2 0.197
% 56.2% 60.7% 47.1% 40.0%  
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*Numerical variables are expressed as mean ± standard deviation; categorical variables expressed as [n e (%)]. NYHA: New York Heart Association Functional Class;

The Rβ1 genotype showed a significant association with the final NYHA functional class (p = 0.014), with Ser-Ser being associated with the most advanced functional class. Of the eighteen NYHA IV patients, Ser-Ser was found in 88.9% of the cases. The Ser-Gly GP was responsible for the other two cases. All five patients with Gly-Gly genotype progressed with NYHA I or II at the end of the follow-up.

Mean NYHA functional class was lower than baseline (2.15 ± 0.9 → 2.02 ± 1.0). As for outcomes, 24.9% showed improved functional class, 38.4% remained stable and 36.7% showed NYHA worsening. There was no significant difference between GP-Rβ1 and NYHA mean values or change in functional class during clinical follow-up.

Outcomes: Deaths and hospital admissions due to HF

The clinical outcomes of hospital admission due to HF and death were investigated both separately and in association.

Combined outcome of admission due to HF+Death occurred in 100 patients (56.2%). It was more frequent in the Ser-Ser group (60.7%) with no significant difference when comparing Ser-Gly (47.1%) with Gly-Gly (40.0%) cases.

In relation to the number of hospitalizations alone, 182 events were observed in 74 patients, with no significant difference between GP-Rβ1 types.

Finally, deaths only were analyzed: 67 events – an overall mortality rate of 37.6%. The Ser-Ser genotype accounted for 80.5% of these deaths and only 1.5% of patients who died had the Gly-Gly genotype. In the comparative analysis of the distribution of deaths by GP, there was a significant difference (p = 0.026) between the genotypes Ser-Ser, Ser-Gly and Gly-Gly, with mortality rates of 44.3%, 23.5% and 20.0%, respectively. Table 2 and Figure 1 depict these findings.

Figure 1. – Distribution of number of deaths according to Ser49Glyβ1 genetic polymorphism. Data were expressed in absolute and relative frequencies. In the comparison of Ser-Ser x Ser-Gly x Gly-Gly genotypes: *p = 0.026, chi-square test.

Figure 1

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The impact of GP-Rβ1 on the mortality of these patients was shown through multivariate analysis: the Gly allele had a protective effect independent of other factors after adjustment for final NYHA, final LVEF, creatinine, low adherence and final heart rate. The presence of each copy of the Gly allele was associated with risk of death reduced by 63% (p = 0.03; Odds Ratio 0.37 – CI 0.15–0.91). These data are shown in Table 3 .

Table 3. – Multivariate Analysis: Predictors of death.

Variable p Odds ratio
Copy of Gly allele 0.030 0.37 (0.15–0.91)
Final NYHA 0.002 2.14 (1.32–3.45)
Final LVEF 0.002 0.94 (0.91–0.98)
Creatinine 0.051 1.52 (1.00–2.31)
Low adherence 0.346 1.50 (0.65–3.46))
Final HR 0.124 1.03 (0.99–1.07)
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NYHA: New York Heart Association Functional Class; LVEF: left ventricular ejection fraction; HR: heart rate

The cause of death was determined in 56% (34) of the cases: 61.8% were related to HF worsening, 29.4% of sudden deaths and 8.8% due to other causes. There was no difference between the genotypes regarding the cause of death.

Discussion

This study describes the association between the Beta-1 Genetic Polymorphism Ser49Gly genotypes and clinical outcome in 178 patients with HF, with mean follow-up of 6.7 years. Of all the studies published on Ser49Gly genotyping in the context of HF, this one has the longest follow-up time. Its main finding was the association of Gly-Gly GP-Rβ1 with a protective effect for clinical outcomes, with better clinical outcome evaluated by NYHA functional class and lower risk of death.

When we compared with other Brazilian populations, we found a relatively similar allelic distribution: the Gly allele was present in 13 to 17% of the HF cases.10 , 16 In relation to the genotypes, it was largely similar to a study including 201 patients from the state of Rio Grande do Sul10 but different from the cohort of 146 patients from the municipality of Niterói, in the state of Rio de Janeiro.16

Due to the intense miscegenation of the Brazilian population, skin color is probably not a good determinant of the genetic profile, as despite the similarity in the percentage of whites between this study and that of Pereira et al.,16 there is a difference in their genetic profile. Thus, ethnicity assessed by skin color alone could not explain the high percentage of the Gly-Gly genotype found by Pereira et al.16 Stressing this point, international studies have shown a strong similarity with this cohort, as to the genotypic distribution of GP-Rβ1:7 , 9 , 17 63 to 73% of Ser-Ser, 27 to 35% of Ser-Gly and 0 to 3% of Gly-Gly individuals, although the studies included other ethnicities. It may be worth conducting other national studies in order to evaluate the genotypic distribution of this genetic polymorphism in our population.

Another even more relevant aspect is the clinical interpretation of this GP. In this case, it was possible to demonstrate that Gly-Gly had a significant association with a surrogate clinical marker: final NYHA (p = 0.014). Individuals with this genotype had a better clinical outcome: no patient in this group showed advanced functional class at the end of the follow-up. Although it is a relatively small number of patients (five individuals), the longer follow-up time compared with other studies allowed the distinction of clinical behaviors among the genotypes.

Considering that there were no baseline clinical differences among the three GPs, including treatment, the difference in the final NYHA found in this study suggests that genetic variations could influence the pathophysiology of heart disease. Therefore, genotyping could identify a subgroup of patients with HF with worse clinical outcome.

This finding is an original one in the literature, as there are no publications on patients with HF correlating GPRβ1-Ser49Gly to clinical outcomes, such as NYHA functional class. Because of that, it is not possible to compare this result with other populations, which would be appropriate to validate this finding.

Despite its recognized prognostic value, NYHA functional class is an inaccurate marker of HF severity. The lack of inter-examiner reproducibility has been described and may limit its accuracy.21 It also translates only one clinical aspect of the syndrome. In the future, it may be more appropriate to study the association of the genotype with more complete clinical scores, such as MAGGIC,22 in which there is a combination of clinical, laboratory and echocardiographic variables.

The high mortality rate found in this study – 37.6% – is probably due to the long follow-up time. For comparison purposes, Biolo et al.10 found a mortality rate of 27.9% in Rio Grande do Sul and Pereira et al.16 found 12.3% in Rio de Janeiro. Despite the disparity between these rates, there are similarities in the baseline characteristics of these populations: LVEF of approximately 30–35%, the majority (65–75%) of patients in NYHA I or II and an optimized therapy adopted. The most significant difference between the three studies is their follow-up time: 80.4 months in this study, and 39.8 months10 and 23 months16 in the abovementioned studies, respectively.

Assessment of the association of GP-Rβ1 with mortality showed that the wild Ser-Ser allele concentrated most of these events and the Gly allele was consistently associated with a protective effect. The presence of each copy of the Gly allele was associated with a 63% reduction in the risk of death. This protective effect was maintained even after strict adjustment for the main variables used to stratify HF prognosis. Accordingly, in a hybrid model that incorporated genetic, clinical, laboratory, echocardiographic, treatment and physical examination variables, Gly-Gly remained with a high predictive value for the lower occurrence of deaths.

In the literature review, the results are diverse, but mostly consistent with the current one. Those include studies that have found no association between GPRβ1-Ser49Gly and clinical outcomes,10 , 16 , 23 studies with the same protective pattern as the Gly allele7 , 17 , 24 and even a paper paradoxically associating Gly with poor prognosis in HF.13

In line with our findings, the first studies of Borjesson et al.7 (the first description of this GPRβ1-Ser49Gly), Forleo et al.24 and Magnusson et al.17 describe the protective profile of the Gly allele: significantly fewer deaths were observed with the genotypes Ser-Gly or Gly-Gly, even after adjusting for other variables.

However, there is a study describing the opposite, i.e., the Gly allele associated with poor prognosis. Wang et al.13 described GPR1-Ser49Gly in a Chinese population of 430 patients with HF and baseline characteristics similar to those of this study. The authors associated the Gly allele to worse echocardiographic outcomes and higher mortality.

The contrast between these findings may be related to a different genetic impact on the ethnicities. Two pieces of evidence underlie this theory. Firstly, Pereira et al.16 identified Ser-Ser as a factor of poor prognosis in a multi-ethnic population from the city of Niterói, state of Rio de Janeiro. Nevertheless, this pattern was only found in patients with black skin. This finding was also reproduced in the meta-analysis of Liu et al.9 The analysis of 2,979 patients genotyped for Ar389Gly and Ser49Gly GP-Rβ1 identified a specific pattern of the Gly389 allele for each ethnicity: association with higher risk of HF in Asian patients, while in whites, it was associated with a reduction of this risk.

Along the same lines, the A-HEFT study described better response to nitrate and hydralazine combination for African-American patients.25 Subsequently, McNamara et al. associated this benefit to a particular GP of Nitric Oxide Synthase, more frequent in African Americans compared to whites.26

Likewise, the meta-analysis of Liu et al.9 and the study by McNamara et al.26 describe the variety of clinical effects among different ethnicities in the context of HF. This reinforces the need for specific studies targeted at Brazilian patients, as the behavior of these GPs for a population that is recognized as miscegenated is unpredictable.

These examples reaffirm the genetic influence on the natural history of HF. Generally speaking, we acknowledge the pathophysiological response of the syndrome as a result of the activation of hormonal systems. However, at the molecular level, beta-adrenergic receptors and enzymes, such as nitric oxide synthase, are some of the important factors implicated in cardiac remodeling. The functional modification of these and other agents due to genetic polymorphisms may explain these multiple clinical outcomes in phenotypically similar patients.

The process of neurohumoral response involves a multitude of elements, each potentially sensitive to diverse genetic mutations. In view of that, a genetic panel including the main systems (sympathetic nervous system, renin-angiotensin-aldosterone system and atrial natriuretic peptide) is likely to be more appropriate than a specific isolated polymorphism. The first step is to identify the main genetic markers for each system. In relation to the sympathetic nervous system and the beta-adrenergic receptor, this study stresses the prominent role of the Ser49Gly GP.

In the future, the construction of a multisystemic genetic score may prove to be a powerful prognostic predictor. Possibly, a score capable of identifying high-risk individuals, even at the onset of disease, when clinical findings and complementary tests are not yet significantly abnormal.

The relatively small number of patients (178) is a limitation in this study and may have influenced the results, especially due to the low number of patients with the Gly-Gly genotype. However, the genotypic distribution pattern observed was the same in most studies and this is the study with the longest follow-up time with GP-Rβ1 in the context of HF. It is also worth noting that, despite this reduced number, it was possible to find results with statistical significance.

Another limitation refers to the collection of data from medical records. However, since all individuals are followed at a HF clinic, standardization of care routines and information records, as well as the care provided by the doctors involved with the treatment and follow-up of this syndrome, ensured higher quality of the information obtained. Nevertheless, if hospitalization occurred in another institution, there was no access to information and even the number of hospitalizations may be underestimated. This may have determined the absence of statistical differences between the genotypes and limited the evaluation of this clinical outcome.

Conclusions

In patients with HF with reduced ejection fraction, the presence of Gly-Gly GP-Rβ1 was associated with better clinical outcome assessed by NYHA functional class and was a predictor of lower risk of mortality, regardless of other factors in 6.7 years of follow-up.

Study Association

This article is part of the thesis of Doctoral submitted by Felipe neves de Albuquerque, from Programa de Pós-Graduação em Ciências Médicas da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (FCM-UERJ)

Ethics approval and consent to participate

This study was approved by the Ethics Committee of the Hospital Pedro Ernesto under the protocol number CAAE: 0176.0.228-000-09. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013. Informed consent was obtained from all participants included in the study.

Sources of Funding

This study was funded by FAPERJ (Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro).

Articles from Arquivos Brasileiros de Cardiologia are provided here courtesy of Sociedade Brasileira de Cardiologia

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