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. 2018 Nov 9:5:2054358118809974.
doi: 10.1177/2054358118809974. eCollection 2018.

Determinants of Left Ventricular Characteristics Assessed by Cardiac Magnetic Resonance Imaging and Cardiovascular Biomarkers Related to Kidney Transplantation

G V Ramesh Prasad  1 , Andrew T Yan  2 , Michelle M Nash  3 , S Joseph Kim  4 , Ron Wald  1 , Rachel Wald  5 , Charmaine Lok  4 , Lakshman Gunaratnam  6 , Gauri R Karur  2 , Anish Kirpalani  7 , Philip W Connelly  8
Affiliations

Determinants of Left Ventricular Characteristics Assessed by Cardiac Magnetic Resonance Imaging and Cardiovascular Biomarkers Related to Kidney Transplantation

G V Ramesh Prasad et al. Can J Kidney Health Dis. .

Abstract
in English, French

Background: Cardiac magnetic resonance (CMR) imaging accurately and precisely measures left ventricular (LV) mass and function. Identifying mechanisms by which LV mass change and functional improvement occur in some end-stage kidney disease (ESKD) patients may help to appropriately target kidney transplant (KT) recipients for further investigation and intervention. The concentration of serum adiponectin, a cardiovascular biomarker, increases in cardiac failure, its production being enhanced by B-type natriuretic peptide (BNP), and both serum adiponectin and BNP concentrations decline posttransplantation.

Objective: We tested the hypothesis that kidney transplantation alters LV characteristics that relate to serum adiponectin concentrations.

Design: Prospective and observational cohort study.

Setting: The study was performed at 3 adult kidney transplant and dialysis centers in Ontario, Canada.

Patients: A total of 82 KT candidate subjects were recruited (39 to the KT group and 43 to the dialysis group). Predialysis patients were excluded.

Measurements: Subjects underwent CMR with a 1.5-tesla whole-body magnetic resonance scanner using a phased-array cardiac coil and retrospective vectorographic gating. LV mass, LV ejection fraction (LVEF), LV end-systolic volume (LVESV), and LV end-diastolic volume (LVEDV) were measured by CMR pre-KT and again 12 months post-KT (N = 39), or 12 months later if still receiving dialysis (N = 43). LV mass, LVESV, and LVEDV were indexed for height (m2.7) to calculate left ventricular mass index (LVMI), left ventricular end-systolic volume index (LVESVI), and left ventricular end-diastolic volume index (LVEDVI), respectively. Serum total adiponectin and N-terminal proBNP (NT-proBNP) concentrations were measured at baseline, 3 months, and 12 months.

Methods: We performed a prospective 1:1 observational study comparing KT candidates with ESKD either receiving a living donor organ (KT group) or waiting for a deceased donor organ (dialysis group).

Results: Left ventricular mass index change was -1.98 ± 5.5 and -0.36 ± 5.7 g/m2.7 for KT versus dialysis subjects (P = .44). Left ventricular mass change was associated with systolic blood pressure (SBP) (P = .0008) and average LV mass (P = .0001). Left ventricular ejection fraction did not improve (2.9 ± 6.6 vs 0.7 ± 4.9 %, P = .09), while LVESVI and LVEDVI decreased more post-KT than with continued dialysis (-3.36 ± 5.6 vs -0.22 ± 4.4 mL/m2.7, P < .01 and -4.9 ± 8.5 vs -0.3 ± 9.2 mL/m2.7, P = .02). Both adiponectin (-7.1 ± 11.3 vs -0.11 ± 7.9 µg/mL, P < .0001) and NT-proBNP (-3811 ± 8130 vs 1665 ± 20013 pg/mL, P < .0001) declined post-KT. Post-KT adiponectin correlated with NT-proBNP (P = .001), but not estimated glomerular filtration rate (eGFR) (P = .13). Change in adiponectin did not correlate with change in LVEF in the KT group (Spearman ρ = 0.16, P = .31) or dialysis group (Spearman ρ = 0.19, P = .21).

Limitations: Few biomarkers of cardiac function were measured to fully contextualize their role during changing kidney function. Limited intrapatient biomarker sampling and CMR measurements precluded constructing dose-response curves of biomarkers to LV mass and function. The CMR timing in relation to dialysis was not standardized.

Conclusions: The LVESVI and LVEDVI but not LVMI or LVEF improve post-KT. LVMI and LVEF change is independent of renal function and adiponectin. As adiponectin correlates with NT-proBNP post-KT, improved renal function through KT restores the normal heart-endocrine axis.

Contexte: L’imagerie par résonnance magnétique (IRM) cardiaque mesure avec précision et exactitude la masse et la fonction du ventricule gauche (VG). L’identification des mécanismes par lesquels la variation de la masse et l’amélioration de la fonction du VG se produisent chez certains patients atteints d’insuffisance rénale terminale (IRT) pourrait contribuer à cibler adéquatement les receveurs d’une greffe rénale, en vue d’investiguer et d’intervenir de façon plus poussée. La concentration d’adiponectine sérique, un biomarqueur cardiovasculaire, augmente lors d’une défaillance cardiaque, sa production étant rehaussée par le peptide natriurétique de type B (BNP), et les concentrations d’adiponectine et de BNP diminuent après la transplantation.

Objectif: Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle la greffe rénale modifierait les caractéristiques du VG et que ceci serait en lien avec la concentration d’adiponectine sérique.

Type d’étude: Il s’agit d’une étude de cohorte observationnelle et prospective.

Cadre: L’étude a eu lieu dans trois centres de dialyse et de transplantation rénale pour adultes en Ontario (Canada).

Sujets: Un total de 82 candidats à la greffe ont été recrutés (39 patients dans le groupe transplantation rénale [TR] et 43 sujets dans le groupe de patients dialysés [dialyse]). Les patients en pré-dialyse ont été exclus.

Mesures: Les sujets ont été soumis à une IRM à l’aide d’un scanner pour le corps entier de 1,5 Tesla utilisant une bobine cardiaque en réseau phasé et une synchronisation d’images vectographiques rétrospective. La masse du VG, la fraction d’éjection du VG (FEVG), le volume télésystolique du VG (VTSVG) et le volume télédiastolique du VG (VTDVG) ont été mesurés par IRM avant la greffe et 12 mois post-greffe (n=39) ou 12 mois plus tard si le patient était toujours dialysé (n=43). La masse du VG, le VTSVG et le VTDGV ont été indexés pour la taille du patient (m2,7) pour les calculs respectifs de l’indice de masse du VG (IMVG), de l’indice de volume télésystolique du VG (IVTSVG) et de l’indice de volume télédiastolique du VG (IVTDVG). Les concentrations sériques totales d’adiponectine et de NT-proBNP ont été mesurées au début de l’étude, après 3 mois et après 12 mois.

Méthodologie: Nous avons procédé à une étude observationnelle prospective comparant, dans un rapport d’un pour un (1:1), des candidats à la greffe rénale atteints d’IRT qui devaient soit recevoir un rein d’un donneur vivant (groupe de TR), soit attendre un organe d’un donneur décédé (groupe de dialyse).

Résultats: Les variations de l’IMVG se situaient à -1,98 ± 5,5 g/m2.7 pour le groupe TR et à -0,36 ± 5,7 g/m2.7 pour le groupe dialysé (p=0,44). Les variations dans la masse du VG ont été associées à la pression artérielle systolique (p=0,0008) et à la masse moyenne du VG (p=0,0001). La FEVG ne s’est pas améliorée (2,9 ± 6,6 % [TR] contre 0,7 ± 4,9 % [dialyse], p=0.09), alors que l’IVTSVG (-3,36 ± 5,6 ml/m2,7 [TR] contre -0,22 ± 4,4 ml/m2,7 [dialyse], p<0,01) et l’IVTDVG (-4,9 ± 8,5 ml/m2,7 [TR] contre -0,3 ± 9,2 ml/m2,7 [dialyse], p=0.02) ont diminué davantage chez les greffés que chez les patients qui poursuivaient la dialyse. L’adiponectine (-7,1 ± 11,3 µg/ml [TR] contre -0,11 ± 7,9 µg/ml [dialyse], p<0,0001) et le NT-proBNP (-3 811 ± 8 130 pg/ml [TR] contre 1 665 ± 20 013 pg/ml [dialyse], p<0,0001) ont diminué après la greffe. Les concentrations d’adiponectine post-greffe ont corrélé avec les taux de NT-proBNP (p=0,001), mais pas avec le débit de filtration glomérulaire estimé (DFGe) (p=0,13). Les variations dans les taux d’adiponectine n’ont pas corrélé avec les changements observés pour la FEVG (coefficient de corrélation des rangs de Spearman = 0,16; p=0,31 [TR] et 0,19; p=0,21 [dialyse]).

Limites de l’étude: Trop peu de biomarqueurs de la fonction cardiaque ont été mesurés pour permettre de contextualiser pleinement leur rôle lors d’un changement dans la fonction rénale. L’échantillonnage limité de biomarqueurs intra-patients de même que le faible nombre de mesures d’IRM ont empêché l’établissement de courbes dose-réponse des biomarqueurs pour la masse et la fonction du VG. Enfin, la synchronisation de l’IRM par rapport à la dialyse n’était pas standardisée.

Conclusion: Contrairement à l’IMVG et à la FEVG, l’IVTSVG et l’IVTDVG se sont améliorés après la greffe rénale. Les variations observées pour l’IMVG et la FEVG sont indépendantes de la fonction rénale et de la concentration sérique d’adiponectine. Étant donné que l’adiponectine corrèle avec le NT-proBNP post-greffe, l’amélioration de la fonction rénale par la greffe rétablit l’axe normal cœur-système endocrinien.

Keywords: biomarker; cardiac remodeling; cardiovascular outcomes; dialysis; kidney transplantation.

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

Declaration of Conflicting Interests: The author(s) declared no potential conflicts of interest with respect to the research, authorship, and/or publication of this article.

Figures

Figure 1.
Figure 1.
Change in LVMI and LV ejection fraction for each subject in the transplant and dialysis groups. Note. LVMI = left ventricular mass index; LV = left ventricular.
Figure 2.
Figure 2.
Relationship between change in systolic blood pressure (mm Hg) and change in LVMI in the transplant and dialysis groups. Note. LVMI = left ventricular mass index; SBP = systolic blood pressure.
Figure 3.
Figure 3.
Relationship between change in LVMI and average of baseline and month 12 LVMI in the transplant and dialysis groups. Note. LVMI = left ventricular mass index.
Figure 4.
Figure 4.
Serum adiponectin concentrations at baseline, 3 months, and 12 months in the transplant and dialysis groups. Note. Plots show median, 25th to 75th percentiles; whiskers show 10th to 90th percentiles.
Figure 5.
Figure 5.
Serum N-terminal pro B-type natriuretic peptide (NT-proBNP) concentrations at baseline, 3 months, and 12 months in the transplant and dialysis groups. Note. Plots show median, 25th to 75th percentiles; whiskers show 10th to 90th percentiles. NT-proBNP = N-terminal pro-B-type natriuretic peptide.
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