Risk Stratification and Cardiac Sympathetic Activity Assessment Using Myocardial [123I] MIBG Imaging in Renal Denervation.

Hyperactivation of the sympathetic nervous system plays a central role in the pathophysiology of hypertension. The aim of this study was to assess cardiac sympathetic activity and investigate the role of myocardial123I-labelled meta-iodo benzyl guanidine ([123I] MIBG) scintigraphy in cardiovascular risk stratification of patients with resistant hypertension treated with renal denervation (RDN). Eighteen patients were included in this prospective study (mean age 56 ± 10 years old, 27.8% females). Transthoracic echocardiogram, general blood analysis and myocardial ([123I] MIBG scintigraphy were performed before and six-months after RDN. A patient was considered a responder (R) if a drop ≥ 5mmHg on mean systolic ambulatory blood pressure (BP) monitoring was observed at the six-month follow-up. 66.7% of patients were R (drop in systolic BP of 20.6 ± 14.5mmHg, vs minus 8 ± 11.6mmHg in non-responders (NR), p=0.001). Early heart-mediastinum ratio (HMR) was significantly lower at baseline in the R group (1.6 ± 0.1 vs 1.72 ± 0.1, p<0.02) but similar at six months. Considering both instants in time, the R group had lower early HMR values than the NR group (p<0.05). Both the late HMR and the washout rate were identical and no significant correlation between response to RDN or any MIBG imaging index was found. Renal denervation effectively lowered blood pressure in the majority of patients but [123I] MIBG was not useful in predicting the response. However, there was evidence of sympathetic overdrive and, both early and late HMR were overall reduced, probably putting this population at a higher risk of adverse events.

Introdução

A hipertensão (HT) há muito é reconhecida como uma das principais causas de morte cardiovascular e hospitalizações.[1] De acordo com as diretrizes atuais, a HT é definida como resistente quando a terapia farmacológica otimizada com três medicamentos anti-hipertensivos, incluindo um diurético, é incapaz de efetivamente reduzir a pressão arterial (PA) sistólica e diastólica para <140mmHg e <90mmHg, respectivamente. Acredita-se que sua prevalência seja em torno de 5 a 15%.[2] O sistema nervoso simpático (SNS) e seu envolvimento na regulação circulatória foram demonstrados pela primeira vez no século 19, mostrando que a estimulação dos nervos renais elevava a PA.[3] De acordo com esse conhecimento, procedimentos invasivos direcionados ao SNS foram desenvolvidos no início / meados do século 20, mas foram descontinuados devido ao aumento dos efeitos colaterais e mortalidade.[4] Desde então, o esclarecimento dos mecanismos pelos quais o SNS leva ao descontrole da PA conduziu ao desenvolvimento de um procedimento percutâneo minimamente invasivo que demonstrou reduzir a atividade simpática renal e central.[5] A denervação renal (DR) tem sido objeto de extensa investigação nos últimos anos e os últimos estudos randomizados de segunda geração demonstraram eficácia na redução da PA, mas também segurança, em coortes de pacientes com diferentes níveis de risco cardiovascular.[6] A metaiodobenzilguanidina marcada com 123I ([123I] MIBG) é um análogo da norepinefrina (NE), marcada com iodo-123, que compartilha o mesmo mecanismo de captação nos nervos pré-sinápticos. Após a captação, é transportada para as vesículas de armazenamento de catecolaminas e, por não ser metabolizada, permite a caracterização da atividade simpática cardíaca e integridade neuronal através da aquisição de imagens planas por câmaras gama. Ao analisar as imagens, dois parâmetros semiquantitativos são calculados: a relação coração-mediastino (RCM) inicial e tardia e taxa de washout (WR, do inglês washout rate ). Aumentos na concentração de [123I] MIBG na fenda sináptica se traduziram em WR aumentada e RCM diminuída.

A longo prazo, um SNS em hiperativação crônica leva a uma falta significativa de função / redução dos transportadores de NE (aumentando a concentração sináptica de NE) e à exaustão das vesículas de armazenamento de NE. A quantidade excessiva de catecolaminas cardíacas promove fibrose, necrose de cardiomiócitos e predispõe a eventos arrítmicos graves. As imagens iniciais obtidas com a cintigrafia miocárdica com [123I] MIBG (MIBG-C) caracterizam a captação intersticial, refletindo a integridade dos neurônios pré-sinápticos, enquanto as imagens tardias representam a distribuição dos terminais nervosos simpáticos, refletindo a função neuronal. A WR representa a capacidade do miocárdio de reter MIBG e depende da integridade neuronal e do grau de atividade simpática.[7]

O objetivo deste estudo foi avaliar a atividade simpática cardíaca e investigar o papel da [123I] MIBG-C miocárdica na estratificação de risco cardiovascular de pacientes com HT resistente tratados com DR.

Métodos

Incluímos, neste estudo prospectivo de centro único, 18 pacientes consecutivos com HT resistente tratados com DR, de maio de 2014 a outubro de 2017. Um histórico médico abrangente foi registrado em todos os pacientes e HT secundária não tratada foi excluída. A adesão à terapia medicamentosa foi confirmada por ingestão testemunhada (os pacientes foram internados na enfermaria de cardiologia por um período de 24 horas). Os critérios de exclusão incluíram eventos cardiovasculares adversos importantes recentes, displasia fibromuscular, angioplastia renal anterior, taxa de filtração glomerular <45mL / min / 1,73m2, HT secundária não tratada e pseudo-HT (90 pacientes excluídos). Foram incluídos pacientes com PA sistólica média >135 mmHg (monitoração ambulatorial da pressão arterial - MAPA). Um total de 108 pacientes com suspeita de hipertensão resistente verdadeira foram avaliados no ambulatório e 90 pacientes foram excluídos, de acordo com os critérios descritos. Todos os pacientes foram submetidos a uma avaliação clínica completa, eletrocardiograma, ecocardiograma transtorácico, perfil hematológico e bioquímico padrão e MIBG-C, tanto no início do estudo quanto no seguimento de seis meses. Para o procedimento de DR, o sistema multieletrodo EnligHTN (St. Jude Medical, MN, EUA) foi utilizado em 33,3% dos casos e o cateter multieletrodo Symplicity Spyral (Medtronic Inc., Santa Rosa, CA, EUA) em 66,7%. Todos os pacientes receberam sedação e analgesia consciente, e a hemostasia da artéria femoral foi realizada com um dispositivo de fechamento vascular. Antes da MIBG-C, os pacientes foram pré-tratados com solução de Lugol para bloqueio da tireoide (equivalente a 130 mg de iodo para adultos) ou 500 mg de perclorato de potássio se o paciente fosse alérgico a iodo. Em seguida, uma injeção intravenosa de 185 MBq de [123I] MIBG foi administrada e as imagens planares do tórax foram adquiridas com uma câmara gama de duas cabeças, quinze minutos (imagem inicial) e quatro horas (imagem tardia) após a administração do radiofármaco. A captação de MIBG foi semiquantificada pelo cálculo da RCM, após traçar as regiões de interesse (ROIs, do inglês regions of interest ) sobre o coração (incluindo a cavidade) e o mediastino superior (evitando a glândula tireoide) na projeção anterior plana. As contagens médias por pixel no miocárdio foram divididas pelas contagens médias por pixel no mediastino. A WR miocárdica das imagens iniciais para as tardias também foi calculada e expressa em porcentagem, sendo a taxa de redução da contagem miocárdica ao longo do tempo, entre as imagens iniciais e tardias (normalizadas para a atividade mediastinal). Nenhum dos medicamentos prescritos foi interrompido para a realização da MIBG-C, devido à alta probabilidade de eventos adversos e, consequentemente, por questões éticas. A resposta à DR foi definida se uma queda na PA sistólica média na MAPA ≥ 5 mmHg fosse observada em seis meses e os pacientes foram divididos em dois grupos adequadamente.

As variáveis categóricas foram caracterizadas pela determinação das frequências absolutas e relativas e as variáveis numéricas pelas médias e desvios-padrão. A normalidade da distribuição foi verificada e um valor de p <0,05 foi considerado significante. As comparações entre os grupos em relação às variáveis categóricas foram realizadas através do Teste de Qui-Quadrado. Em relação às variáveis contínuas, o teste U de Mann-Whitney foi utilizado para comparar dois grupos. Um modelo linear geral para medidas repetidas foi aplicado para analisar a variância de cada parâmetro, medido antes e depois da DR em cada indivíduo de dois grupos diferentes, ‘respondedor’ e ‘não respondedor’. As análises estatísticas foram realizadas utilizando o software SPSS 19.0®, com nível de significância de 5% para o teste de hipóteses. Este estudo foi aprovado pela Comitê de Ética da Faculdade de Medicina de Coimbra e todos os pacientes assinaram o termo de consentimento livre e esclarecido.

Resultados

Dezoito pacientes (média de idade 56 ± 10 anos, 27,8% mulheres) foram incluídos neste estudo. Doze pacientes eram ‘respondedores’ (R, 66,7%) e seis ‘não respondedores’ (NR, 33,3%). Não foram observadas diferenças significativas entre os grupos em relação às características basais. A DR foi bem tolerada por todos os pacientes e nenhuma complicação periprocedimento foi detectada. O tempo de fluoroscopia foi significantemente maior no grupo NR (16,3 ± 5,5 vs. 26,5 ± 18,6 minutos, p <0,04). No seguimento de 6 meses, um paciente apresentou edema agudo de pulmão, sendo diagnosticado com estenose renal, tratado com sucesso com angioplastia. Este paciente era um ‘respondedor’ visto que uma queda ≥ 5 mmHg na PA sistólica média da MAPA foi observada 15 dias após a angioplastia. Uma queda de 20,6 ± 14,5 mmHg na PA sistólica média da MAPA foi observada no grupo R (vs. -8 ± 11,6 mmHg no grupo NR, p = 0,001). Embora a PA sistólica de consultório não tenha sido considerada para a resposta, devido ao possível ‘efeito do avental branco’, uma queda também foi observada no grupo R (29,2 ± 8,4 mmHg) vs. o grupo NR (13 ± 13,4 mmHg) (p = 0,09). Nenhum efeito colateral, como hipotensão ortostática, distúrbios eletrolíticos ou insuficiência renal, foi observado no seguimento de médio prazo. Os achados na ecocardiografia transtorácica (em relação à função diastólica, espessura da parede ou função sistólica biventricular) não diferiram significantemente entre os dois grupos, seja na linha basal ou na avaliação de 6 meses. As características da linha basal e relacionadas ao procedimento nos grupos de ‘respondedores’ e ‘não respondedores’ em geral, são mostradas na Tabela 1 .

Tabela 1

Características basais e relacionadas ao procedimento, MAPA basal e evolução de 6 meses e parâmetros da cintigrafia com MIBG basal e de seguimento de 6 meses, em geral, grupos ‘respondedores’ e ‘não respondedores’

	Geral	R (n=12)	NR (n=6)	p valor
Características gerais basais
Média de idade (A)	56 ± 10	58,4 ± 9,8	51,3 ± 10,3	0,17 (ns)
Sexo feminino (%)	27,8	16,7	50	0,14 (ns)
Diagnóstico de HT (A)	19 ± 7,9	19,8 ± 8,7	17,5 ± 6,2	0,57 (ns)
Dislipidemia (%)	88,9	83,3	100	0,29 (ns)
Diabetes (%)	44,4	41,7	50	0,73 (ns)
Tabagismo ativo (%)	27,8	16,7	50	0,14 (ns)
IMC (Kg/m2)	29,7 ± 4,1	29,5 ± 4	30 ± 4,7	0,84 (ns)
Apneia do sono (%)	66,7	66,7	66,7	1 (ns)
Número de medicamentos para HT (n ± DP)	5,2 ± 1,2	5,2 ± 1,5	5,3 ± 0,5	0,79 (ns)
Espironolactona (%)	61,1	66,7	50	051 (ns)
Bloqueadores do canal de cálcio (%)	100	100	100	----
Betabloqueadores (%)	77,8	75	83,3	0,7 (ns)
Inibidores da ECA/BRAs (%)	94,4	91,7	100	0,48 (ns)
Diuréticos (%)	94,4	91,7	100	0,48 (ns)
Bloqueadores alfa-2 (%)	61,1	58,3	66,7	0,74 (ns)
Creatinina basal (mg/dl)	0,88 ± 0,2	0,9 ± 0,2	0,7 ± 0,2	0,56 (ns)
Eco basal e após 6M
Fração de ejeção basal(%)	59 ± 9	59 ± 9	59 ± 8	0,94 (ns)
Fração de ejeção 6M (%)	58 ± 9	56 ± 9	62 ± 9	0,21 (ns)
Espessura do SIV basal (mm)	12,4 ± 3,7	13,4 ± 4,2	10,5 ± 1,4	0,12 (ns)
Espessura do SIV 6M (mm)	12,9 ± 2,6	13,4 ± 3	12 ± 1,3	0,29 (ns)
Espessura da PP basal (mm)	10,9 ± 1,9	11,5 ± 2	9,7 ± 1,2	0,06 (ns)
Espessura da PP 6M (mm)	10,2 ± 2,3	10,5 ± 2,5	9,7 ± 1,6	0,48 (ns)
Volume AE basal (mL/m2)	56,4 ± 19,5	53,8 ± 14,8	61,8 ± 11,3	0,43 (ns)
Volume AE 6M (mL/m2)	56 ± 22,3	59 ± 23	51 ± 22	0,51 (ns)
E / E ‘ basal	11,1 ± 3,5	9,9 ± 3	13,6 ± 3,2	0,02
E/E’ 6M	11 ± 3,5	10,9 ± 4	11 ± 2,4	0,95 (ns)
MAPA basal e 6M
PAS média basal (mmHg)	154,6 ± 11,7	154,5 ± 11,4	154,8 ± 13,5	0,96 (ns)
Queda na PAS 6M (mmHg)	11 ± 19,2	20,6 ± 14,5	-8 ± 11,6	0,001
PAD média basal (mmHg)	90,7 ± 14	88,2 ± 13,5	95,7 ± 14,8	0,29 (ns)
Queda na PAD 6M (mmHg)	6,3 ± 9	10,4 ± 7,1	-1,8 ± 6,5	0,004
Frequência cardíaca basal (bpm)	71 ± 10	70 ± 9	73 ± 14	0,67 (ns)
Frequência cardíaca 6M	70 ± 10	68 ± 9	76 ± 11	0,44 (ns)
Denervação renal
Número de ablações (n ± DP)	27,2 ± 7,7	28,7 ± 8,1	24,2 ± 6,3	0,25 (ns)
Tempo de fluoroscopia (min)	19,3 ± 11,4	16,3 ± 5,5	26,5 ± 18,6	<0,04
Cintigrafia cardíaca com MIBG
RCM basal 15 min	1,63 ± 0,11	1,59 ± 0,10	1,72 ± 0,08	<0,02
RCM 6M 15 min	1,64 ± 0,12	1,61 ± 0,10	1,70 ± 0,14	0,14 (ns)
RCM basal 4 horas	1,60 ± 0,11	1,59 ± 0,10	1,64 ± 0,14	0,22 (ns)
RCM 6M 4 horas	1,60 ± 0,16	1,59 ± 0,12	1,63 ± 0,24	0,64 (ns)
WR basal	22,7 ± 18,6	17,9 ± 10	32,2 ± 28,2	0,13 (ns)
WR 6M	25,9 ± 16,4	25,4 ± 17,9	27 ± 14,2	0,86 (ns)

A: anos; HT: hipertensão; IMC: índice de massa corporal; ECA: enzima de conversão da angiotensina; BRAs: bloqueadores do receptor da angiotensina; M: meses; SIV: septo intraventricular; PP: parede posterior; AE: átrio esquerdo; MAPA: monitoração ambulatorial da pressão arterial; PAS: pressão arterial sistólica; PAD: pressão arterial diastólica; bpm: batimentos por minuto; MIBG: metaiodobenzilguanidina marcada com

A RCM inicial foi significantemente menor na linha basal do grupo R (1,6 ± 0,1 vs. 1,72 ± 0,1, p <0,02, IC95% 1,6-1,71), mas não foi estatisticamente diferente do grupo NR em seis meses. Considerando os dois períodos de tempo, o grupo R teve valores iniciais de RCM mais baixos do que o grupo NR (p <0,05, IC 95% 1,58-1,69). Em relação à RCM e WR tardias, as diferenças antes e depois da DR não foram significantes entre os grupos. Nenhuma correlação significativa entre a resposta à DR ou qualquer índice de imagem com [123I] MIBG foi encontrada, seja na linha basal ou no seguimento ( Tabela 1 , Figura 1 e Tabela complementar 1 ).

Figura 1

– Cintigrafia miocárdica com MIBG em pacientes submetidos à denervação renal (DR). (A) Relação coração-mediastino (RMC) inicial (15 minutos) e tardia (4 horas) na linha basal e seis meses (6M) após a DR, em ‘respondedores’ (R) vs. ‘não respondedores’ (NR) – a RMC inicial foi significantemente mais baixa em R, na linha basal; (B) Taxa de washout na linha basal e seis meses após a DR em R vs. NR; (C) e (D) cintilografia com MIBG, projeção anterior do tórax, na linha basal, em um respondedor, aos 15 minutos (C) e após quatro horas (D).

Discussão

O objetivo do nosso estudo foi determinar se a DR teve algum impacto na atividade simpática miocárdica, e também avaliar a segurança do procedimento, uma vez que uma diminuição significativa na RCM posteriormente, poderia significar interrupção da via simpática. Verificamos uma redução significativa da PA seis meses após a DR, em 66,7% dos pacientes, o que está de acordo com a eficácia relatada da técnica. Não foram relatados problemas de segurança, exceto em um paciente que foi diagnosticado com estenose da artéria renal seis meses após a DR, provavelmente devido à aplicação de radiofrequência próxima a uma placa aterosclerótica não significativa. Determinamos que os respondedores tinham uma RCM inicial basal significativamente mais baixa, o que poderia ser devido à integridade neuronal diminuída, mas nenhuma mudança significante foi observada após seis meses.

A CMR tardia foi semelhante em ambos os grupos, mas reduzida em comparação aos valores relatados em indivíduos normais (valores normais relatados: 2,2 ± 0,3,[5] valores de referência locais 1,9-2,8), tanto na linha basal quanto no seguimento de seis meses, traduzindo-se em um comportamento de hiperatividade simpática mantida mesmo após a DR, e provavelmente associada a um maior risco de eventos. A WR também foi estatisticamente semelhante em ambos os grupos. Entretanto, a WR estava significantemente aumentada em geral, em comparação com indivíduos normais (valores médios normais relatados de 10 ± 9%,[5] valores de referência locais 8,5-9,6%), sendo que essa discrepância foi mais evidente em não respondedores na linha basal, devido a um possível overdrive simpático.

O SNS é um sistema extremamente complexo, com implicações clínicas em estados fisiológicos e patológicos. É caracterizado por múltiplos níveis de ação que envolvem regulação central, transmissão ganglionar, liberação e recaptação de norepinefrina e resposta de receptores adrenérgicos.[8] Dessa forma, não existe um método preciso para avaliar a atividade simpática global e regional, sendo que cada técnica tem seus pontos fortes e limitações.

O efeito da DR na atividade simpática foi descrito anteriormente. Krum et al.,[9] relataram uma redução de 47% na liberação de noradrenalina dos nervos simpáticos renais bilateralmente, após a DR, utilizando o método de diluição de isótopos na noradrenalina renal ( spillover ). A MIBG-C foi realizada em pequenas coortes de pacientes com DR para avaliar a atividade simpática, mas os resultados foram bastante divergentes, relatando diminuições na WR,[5] aumentos na RCM[10] tardia ou nenhuma alteração.[11] Esse método de imagem também tem sido considerado útil para avaliar a atividade simpática cardíaca no contexto de insuficiência cardíaca, podendo estimar o prognóstico e a resposta ao tratamento. De fato, no estudo ADMIRE-HF, uma taxa significantemente menor de eventos e morte cardíaca foi observada em pacientes com um RCM tardia ≥ 1,6.[12]

O que não está claro em nosso estudo é que os não respondedores apresentaram evidência de aumento da atividade do SNS, por que eles não responderam clinicamente à DR? Haveria outros fatores/sistemas suplantando a contribuição do SNS na fisiopatologia da HT? Além disso, nenhuma das taxas avaliadas mostrou alteração significante no seguimento, traduzindo uma ausência de distúrbios deletérios dos nervos simpáticos e, nenhum dos parâmetros da MIBG avaliados foram úteis para prever a resposta à DR.

Limitações

Nosso estudo tem algumas limitações. Em primeiro lugar, este é um estudo de centro único e o número de pacientes inscritos é pequeno. Em segundo lugar, não havia grupo controle. Terceiro, dois sistemas de denervação diferentes foram utilizados, embora ambos fossem do tipo multieletrodo. Por fim, o estudo não foi randomizado e, embora o especialista em medicina nuclear fosse altamente experiente, não houve validação interna ou externa dos resultados.

Conclusões

Neste estudo, demonstramos que a denervação renal reduziu significativamente a pressão arterial em uma porcentagem significante de pacientes, mas não houve evidência de redução da atividade simpática cardíaca observada pela cintigrafia miocárdica com [123I] metaiodobenzilguanidina. Nenhum dos parâmetros de imagem foi útil para prever a resposta à denervação renal. No entanto, tanto a relação coração-mediastino inicial quanto a tardia mostraram-se reduzidas, em comparação com a população em geral, provavelmente colocando essa população em maior risco de eventos. Estudos em larga escala são necessários para determinar a validade desse método na avaliação dos efeitos da denervação renal cardíaca.

Introduction

Hypertension (HT) has long been recognized as one of the leading causes of cardiovascular death and hospitalizations.[1] According to the current guidelines, HT is defined as resistant when optimized pharmacological therapy with three anti-hypertensive drugs, including a diuretic, is unable to effectively lower systolic and diastolic blood pressure (BP) to < 140mmHg and <90mmHg, respectively. Its prevalence is thought to be around 5-15%.[2] The sympathetic nervous system (SNS) and its involvement in circulatory regulation was first demonstrated in the 19th century by showing that stimulation of renal nerves elevated BP.[3] According to this knowledge, invasive procedures targeting the SNS were developed in early/mid-20th century but were discontinued, due to increased side effects and mortality.[4] Since then, clarification of the mechanisms by which the SNS leads to uncontrolled BP conducted to the development of a minimally-invasive percutaneous procedure that has been shown to reduce renal and central sympathetic activity.[5] Renal denervation (RDN) has been the subject of extensive investigation in the past few years and, the latest second-generation randomized trials have demonstrated both the efficacy in lowering BP, but also safety, in cohorts of patients at different levels of cardiovascular risk.6123I-labelled meta-iodo benzyl guanidine ([123I] MIBG) is an analogue of norepinephrine (NE), labeled with iodine-123, which shares the same uptake mechanism in pre-synaptic nerves. After the uptake, it is transported to catecholamine storage vesicles and, as it is not metabolized, it allows the characterization of cardiac sympathetic activity and neuronal integrity, through planar imaging acquisition using gamma cameras. By analyzing the images, two semi-quantitative parameters are calculated, early and late heart-mediastinum ratio (HMR) and washout rate (WR). Increases in [123I] MIBG concentration in the synaptic cleft translated into augmented WR and diminished HMR.

In the long term, a chronic hyperactivated SNS lead to a significant lack of function/reduction of NE transporters (increasing NE synaptic concentration) and to the exhaustion of NE storage vesicles. The excessive amount of cardiac catecholamines promote fibrosis, cardiomyocyte necrosis and predispose to severe arrhythmic events. The early images obtained with myocardial [123I] MIBG scintigraphy (MIBG-S) characterize interstitial uptake, reflecting the integrity of pre-synaptic neurons, while late images represent the distribution of sympathetic nerve terminals, reflecting neuronal function. The WR represents the ability of the myocardium to retain MIBG and it depends on neuronal integrity and degree of sympathetic activity.[7]

The objective of this study was to assess cardiac sympathetic activity and investigate the role of myocardial [123I] MIBG-S in cardiovascular risk stratification of patients with resistant HT treated with RDN.

Methods

This single-center, prospective study included 18 consecutive patients with resistant HT treated with RDN, from May 2014 to October 2017. A comprehensive medical history was recorded for all patients and untreated secondary HT was excluded. Adherence to drug therapy was confirmed by witnessed intake (patients were admitted to the cardiology ward for a 24-hour period). Exclusion criteria included recent major adverse cardiovascular events, fibromuscular dysplasia, previous renal angioplasty, glomerular filtration rate < 45mL/min/1.73m2, untreated secondary HT and pseudo-HT (90 patients excluded). Patients with a mean systolic BP >135mmHg (ambulatory blood pressure monitoring – ABPM) were included. A total of 108 patients with suspected true resistant hypertension were evaluated in the outpatient clinic and 90 patients were excluded, according to the described criteria. All patients underwent a thorough clinical evaluation, electrocardiogram, transthoracic echocardiogram, standard hematologic and biochemistry profile, and MIBG-S, both at baseline and at six months follow-up. For the RDN procedure, the EnligHTN multielectrode system (St. Jude Medical, MN, USA) was employed in 33.3% of the cases and the Symplicity Spyral multielectrode catheter (Medtronic Inc., Santa Rosa, CA, USA) in 66.7%. All patients received conscious sedation and analgesia, and femoral artery hemostasis was achieved using a vascular closing device. Before MIBG-S, the patients were pre-treated with Lugol’s solution for thyroid blockade (equivalent to 130 mg of iodine for adults) or 500mg of potassium perchlorate if the patient was allergic to iodine. Afterwards, an intravenous injection of 185 MBq of [123I] MIBG was administered, and planar images of the thorax were acquired with a dual-headed gamma camera, fifteen minutes (early imaging) and four hours (late imaging) after the radiopharmaceutical administration. MIBG uptake was semiquantified by calculating the HMR, after drawing ROIs over the heart (including the cavity) and the upper mediastinum (avoiding the thyroid gland) in the planar anterior view. Average counts per pixel in the myocardium were divided by average counts per pixel in the mediastinum. The myocardial WR from the initial to the late images was also calculated, and expressed as a percentage, being the rate of reduction in myocardial counts over time, between early and late imaging (normalized to mediastinal activity). None of the prescribed medications were stopped for the performance of MIBG-S, due to high probability of adverse events and hence ethical issues. Response to RDN was defined if a drop in mean ABPM systolic BP ≥ 5mmHg was observed at six months and patients were divided into two groups accordingly.

Categorical variables were characterized by determining the absolute and relative frequencies, and numerical variables through the means and standard deviations. Normality of distribution was checked and a p value of <0.05 was considered significant. Comparisons between groups with regard to the categorical variables were conducted using the Chi-Square Test. Regarding the continuous variables, the Mann-Whitney U Test was used to compare two groups. A general linear model for repeated measures was applied to analyze variance of each parameter, measured before and after RDN in each subject from two different groups, i.e., ‘responder’ and ‘non-responder’. Statistical analyses were conducted using SPSS 19.0®, at a 5% significance level for hypothesis-testing. This study was approved by the Coimbra’s Faculty of Medicine Ethics Committee and all patients signed an informed consent form.

Results

Eighteen patients (mean age 56 ± 10 years old, 27.8% female gender) were included in this study. Twelve patients were ‘responders’ (R, 66.7%) and six ‘non-responders’ (NR, 33.3%). No significant differences were observed between the groups regarding baseline characteristics. RDN was well tolerated by all patients and no peri-procedural complications were detected. Fluoroscopy time was significantly higher in the NR group (16.3 ± 5.5 vs 26.5 ± 18.6 minutes, p<0.04). At the 6-month follow-up, one patient had an acute pulmonary edema, being diagnosed with renal stenosis, successfully treated with angioplasty. This patient was a ‘responder’ as a ≥ 5mmHg drop in mean ABPM systolic BP was observed 15 days after the angioplasty. A drop of 20.6 ± 14.5mmHg in mean ABPM systolic BP was observed in the R group (vs -8 ± 11.6mmHg in NR, p=0.001). Even though office systolic BP was not considered for the response, due to a possible ‘white-coat effect’, a drop was also observed in the R group (29.2 ± 8.4mmHg) vs the NR group (13 ± 13.4mmHg) (p=0.09). No side effects such as orthostatic hypotension, electrolyte disturbances or renal failure were noticed in the medium-term follow-up. The findings in transthoracic echocardiography (regarding diastolic function, wall thickness or biventricular systolic function) did not differ significantly between the two groups, either at baseline or after 6 months assessment. Baseline and procedural-related characteristics of the overall, ‘responders’ and ‘non-responders’ groups, are shown in table 1 .

Table 1

Baseline and procedural-related characteristics, ABPM baseline and 6 months evolution and MIBG scintigraphy parameters at baseline and at 6-month follow-up, in the overall, ‘responder’ and ‘non-responder’ groups

	Overall	R (n=12)	NR (n=6)	p value
General baseline features
Mean age (Y)	56 ± 10	58.4 ± 9.8	51.3 ± 10.3	0.17 (ns)
Female gender (%)	27.8	16.7	50	0.14 (ns)
Diagnosis of HT (Y)	19 ± 7.9	19.8 ± 8.7	17.5 ± 6.2	0.57 (ns)
Dyslipidemia (%)	88.9	83.3	100	0.29 (ns)
Diabetes (%)	44.4	41.7	50	0.73 (ns)
Active smoking (%)	27.8	16.7	50	0.14 (ns)
BMI (Kg/m2)	29.7 ± 4.1	29.5 ± 4	30 ± 4.7	0.84 (ns)
Sleep apnea (%)	66.7	66.7	66.7	1 (ns)
Number of HT drugs (n±SD)	5.2 ± 1.2	5.2 ± 1.5	5.3 ± 0.5	0.79 (ns)
Spironolactone (%)	61.1	66.7	50	051 (ns)
Calcium channel blockers (%)	100	100	100	----
Beta-blockers (%)	77.8	75	83.3	0.7 (ns)
ACE inhibitors/ARBs (%)	94.4	91.7	100	0.48 (ns)
Diuretics (%)	94.4	91.7	100	0.48 (ns)
Alpha2-blockers (%)	61.1	58.3	66.7	0.74 (ns)
Baseline Creatinine (mg/dL)	0.88 ± 0.2	0.9 ± 0.2	0.7 ± 0.2	0.56 (ns)
Baseline and 6M Echo
Baseline ejection fraction (%)	59 ± 9	59 ± 9	59 ± 8	0.94 (ns)
6M ejection fraction (%)	58 ± 9	56 ± 9	62 ± 9	0.21 (ns)
Baseline IVS thickness (mm)	12.4 ± 3.7	13.4 ± 4.2	10.5 ± 1.4	0.12 (ns)
6M IVS thickness (mm)	12.9 ± 2.6	13.4 ± 3	12 ± 1.3	0.29 (ns)
Baseline PW thickness (mm)	10.9 ± 1.9	11.5 ± 2	9.7 ± 1.2	0.06 (ns)
6M PW thickness (mm)	10.2 ± 2.3	10.5 ± 2.5	9.7 ± 1.6	0.48 (ns)
Baseline LA volume (ml/m2)	56.4 ± 19.5	53.8 ± 14.8	61.8 ± 11.3	0.43 (ns)
6M LA volume (ml/m2)	56 ± 22.3	59 ± 23	51 ± 22	0.51 (ns)
Baseline E/E’	11.1 ± 3.5	9.9 ± 3	13.6 ± 3.2	0.02
6M E/E’	11 ± 3.5	10.9 ± 4	11 ± 2.4	0.95 (ns)
Baseline and 6M ABPM
Baseline mean SBP (mmHg)	154.6 ± 11.7	154.5 ± 11.4	154.8 ± 13.5	0.96 (ns)
Drop in SBP 6M (mmHg)	11 ± 19.2	20.6 ± 14.5	-8 ± 11.6	0.001
Baseline mean DBP (mmHg)	90.7 ± 14	88.2 ± 13.5	95.7 ± 14.8	0.29 (ns)
Drop in DBP 6M (mmHg)	6.3 ± 9	10.4 ± 7.1	-1.8 ± 6.5	0.004
Baseline heart rate (bpm)	71 ± 10	70 ± 9	73 ± 14	0.67 (ns)
6M heart rate	70 ± 10	68 ± 9	76 ± 11	0.44 (ns)
Renal denervation
Number of ablations (n ± SD)	27.2 ± 7.7	28.7 ± 8.1	24.2 ± 6.3	0.25 (ns)
Fluoroscopy time (min)	19.3 ± 11.4	16.3 ± 5.5	26.5 ± 18.6	<0.04
Cardiac MIBG scintigraphy
Baseline HMR 15 min	1.63 ± 0.11	1.59 ± 0.10	1.72 ± 0.08	<0.02
6M HMR 15 min	1.64 ± 0.12	1.61 ± 0.10	1.70 ± 0.14	0.14 (ns)
Baseline HMR 4 hours	1.60 ± 0.11	1.59 ± 0.10	1.64 ± 0.14	0.22 (ns)
Continuation
6M HMR 4 hours	1.60 ± 0.16	1.59 ± 0.12	1.63 ± 0.24	0.64 (ns)
Baseline WR	22.7 ± 18.6	17.9 ± 10	32.2 ± 28.2	0.13 (ns)
6M WR	25.9 ± 16.4	25.4 ± 17.9	27 ± 14.2	0.86 (ns)

Y: years; HT: hypertension; BMI: body mass index; ACE: angiotensin-converting enzyme; ARBs: angiotensin receptor blockers; M: months; IVS: intraventricular septum; PW: posterior wall; LA: left atrium; ABPM: ambulatory blood pressure monitoring; SBP: systolic blood pressure; DBP: diastolic blood pressure; bpm: beats per minute; MIBG:

Early HMR was significantly lower at baseline in the R group (1.6 ± 0.1 vs 1.72 ± 0.1, p<0.02, 95% CI 1.6-1.71) but was not statistically different from the NR group at six months. Putting together both times periods, the R group had lower early HMR values than the NR group (p<0.05, 95% CI 1.58-1.69). Regarding late HMR and WR, differences before and after RDN were not significant between groups. No significant correlation between response to RDN or any [123I] MIBG imaging index was found, either at baseline or at the follow-up ( table 1 , figure 1 and supplementary table 1 ).

Figure 1

– Myocardial MIBG scintigraphy in patients submitted to renal denervation (RDN). (A) Early (15 minutes) and late (4 hours) heart-mediastinum ratio (HMR) at baseline and six-months (6M) after RDN, in ‘responders’ (R) vs ‘non-responders’ (NR) – early HMR was significantly lower in R, at baseline; (B) Washout rate at baseline and six-months after RDN in R vs NR; (C) and (D) MIBG scintigraphy, thorax anterior projection, at baseline, in a responder, at 15 minutes (C) and at four hours (D).

Discussion

The aim of our study was to determine whether RDN had any impact on myocardial sympathetic activity, and also to assess procedure safety, as a significant subsequent decrease in HMR could signify disruption of the sympathetic pathway. We verified a significant reduction in BP six months after RDN, in 66.7% of the patients, which is aligned with the reported efficacy of the technique. No safety issues were reported, except for one patient who was diagnosed with renal artery stenosis six months after the RDN, probably due to radiofrequency delivery next to a non-significant atherosclerotic plaque. We determined that responders had a significantly lower baseline early HMR, which could be due to decreased neuronal integrity, but no significant changes were observed after six months.

Late HMR was similar in both groups but reduced in comparison to values reported in normal subjects (normal reported values 2.2 ± 0.3,[5] local reference values 1.9-2.8), both at baseline and at the six-month follow-up, translating into a maintained sympathetic hyperactivity even after RDN, and probably being associated with a higher risk of events. WR was also statistically similar in both groups. However, WR was significantly increased overall, in comparison to normal individuals (normal reported mean values 10 ± 9%,[5] local reference values 8.5-9.6%), with this discrepancy being more evident in non-responders at baseline, due to a possible sympathetic overdrive.

The SNS is an extremely complex system, with clinical implications in both physiological and pathological states. It is characterized by multiple levels of action that involve central regulation, ganglionic transmission, release and reuptake of norepinephrine and the response of adrenergic receptors.[8] As such, a precise method to evaluate global and regional sympathetic activity does not exist, with each technique having its strengths and limitations.

The effect of RND on sympathetic activity has been previously described. Krum et al.[9] reported a 47% decrease in the release of noradrenaline from the renal sympathetic nerves bilaterally after RDN, using the isotope dilution renal noradrenaline spillover method. MIBG-S has been performed in small cohorts of RDN patients in order to assess sympathetic activity, but results have been rather divergent, reporting decreases in WR,[5] increases in late HMR[10] or no change at al.[11] This imaging method has also been considered useful to evaluate cardiac sympathetic activity in the context of heart failure, being able to estimate both prognosis and response to treatment. Indeed, in the ADMIRE-HF trial, a significant lower event and cardiac death rate was observed in patients with a late HMR ≥ 1.6.[12]

What is not clear in our study is, given that non-responders had evidence of increased SNS activity, why didn’t they clinically respond to RDN? Were there other factors/systems superseding the contribution of the SNS in the pathophysiology of HT? Furthermore, none of the evaluated rates altered significantly at follow-up, translating into an absence of deleterious sympathetic nerve disruption and, none of the evaluated MIBG parameters were useful to predict response to RDN.

Limitations

Our study has some limitations. First, this a single-center study and the number of patients enrolled is small. Second, there was no control group. Third, two different denervation systems were used, even though they were both multielectrode. Finally, the study was not randomized and, even though the nuclear medicine specialist was highly experienced, there was no internal or external validation of the results.

Conclusions

In this study we demonstrate that renal denervation significantly reduced blood pressure in a significant percentage of patients, but there was no evidence of reduced cardiac sympathetic activity visible by myocardial [123I] meta-iodine benzyl guanidine scintigraphy. None of the imaging parameters were useful to predict response to renal denervation. However, both early and late heart-mediastinum ratio were found to be reduced/lower, compared to the general population, probably putting this population at a higher risk of events. Large-scale studies are needed to determine the validity of this method in the evaluation of cardiac renal denervation effects.