Diagnostic Role of NT-proBNP in Patients with Cardiac Amyloidosis Involvement: A Meta-Analysis.

BACKGROUND: Amyloidosis is defined as a disorder characterized by the deposition of extracellular protein material of amyloid in tissues.
OBJECTIVES: N-terminal pro-B-type natriuretic peptide (NT-proBNP) is used to predict the cardiac amyloidosis (CA), but its diagnostic effect on CA involvement remains unclear, especially in terms of specificity and sensitivity.
METHODS: A search for literature was conducted in the Pubmed, Embase, and Cochrane library databases, and QUADAS 2 was used for quality assessment. Midas command in Stata 12.0 was used to analyze the subject indicators. Cochran's Q and I2were to test for heterogeneity, and the significant heterogeneity was set at p < 0.05 and/or I2> 50%. Spearman correlation analysis was used to evaluate the threshold effect, and the publication bias was assessed using the asymmetry test. The statistical significance was set at p < 0.05.
RESULTS: As results, 10 sets of data from 7 studies were included for analysis, showing high methodological quality and minimal confounding bias. The sensitivity and specificity of NT-proBNP in the diagnosis of cardiac involvement for patients with amyloidosis were 0.93 and 0.84, respectively. ROC curves also suggested a high diagnostic validity of NT-proBNP with an AUC of 0.95. A Fagan's nomogram plot showed probabilities for NT-proBNP positive and negative in developing CA involvement were 90% and 8%, respectively. The Deek's funnel plot suggested no significant publication bias across included studies, and the results were stable and reliable.
CONCLUSIONS: NT-proBNP plays the positive role in the early diagnosis of CA involvement with high sensitivity and specificity.

Introdução

A amiloidose é definida como um distúrbio caracterizado pela deposição de material proteico amiloide extracelular nos tecidos, e ela é patologicamente causada por clivagem, desnaturação ou produção excessiva de proteína anormal. O coração é o principal órgão afetado por vários tipos fibrosos de amiloidose. A amiloidose cardíaca (AC) é uma cardiomiopatia invasiva causada por amiloidose que pode levar à insuficiência cardíaca e distúrbio de condução. A prevalência do comprometimento de AC na população geral varia entre 5% e 74%, e a ampla diferença sobre variabilidade de pesquisa está associada aos critérios de seleção da população e às estratégias diagnósticas. As principais causas de comprometimento por AC são proteínas mal dobradas e depósitos de cadeias leves de imunoglobulina amiloide (AL) e proteínas transtirretinas amiloides (ATTR), que podem ser induzidas pela mutação do gene TTR. A heterogeneidade fenotípica e atrasos no diagnóstico causados por comorbidades contribuem para o prognóstico ruim do comprometimento cardíaco para pacientes com amiloidose. Muitos casos de comprometimento por AC geralmente são confirmados na tardiamente na evolução da doença quando as opções de tratamento são limitadas. Portanto, aumentar o entendimento do comprometimento de AC e desenvolver biomarcadores relacionados à amiloidose para um diagnóstico precoce vai efetivamente melhorar o resultado clínico dos pacientes.

O peptídeo natriurético tipo B (BNP) é um tipo de hormônio secretado por miócitos, e podem funcionar na manutenção da homeostase dos fluidos pela ação do sódio, diurese e vasodilatação. O peptídeo natriurético tipo B N-terminal (NT-proBNP) é clivado para proBNP, que é secretado por cardiomiócitos. Considera-se que o NT-proBNP seja diretamente regulado por cadeia leve e possa ser usado como biomarcardor para amiloidose AL após análise e validação. Entretanto, um estudo relevante indicou que o NT-proBNP pode ser um biomarcador sensível, mas não específico, para a avaliação da AC. Palladini et al. também demonstraram que a gravidade da disfunção cardíaca em pacientes com AC poderia ser avaliada por biomarcadores cardíacos NT-proBNP e troponinas cardíacas (cTn) e que suas avaliações eram altamente sensíveis. Outras incertezas em relação ao papel do NT-proBNP na previsão do comprometimento por AC tem origem principalmente nas limitações do tamanho da amostra. Considerando-se as controvérsias de pesquisa acima, espera-se que sejam realizados estudo de porte relevantemente maior para explorar o papel independente e a especificidade diagnóstica do NT-proBNP para prever o comprometimento por AC.

Portanto, conduzimos esta metanálise para obter uma amostra maior, integrando dados de estudos anteriores, e para avaliar o valor diagnóstico do NT-proBNP para comprometimento por AC a partir de vários aspectos, tais como, sensibilidade, especificidade, razões de probabilidade e outros. Este estudo apresenta um marcador diagnóstico para comprometimento cardíaco em pacientes com amiloidose, o qual pode ajudar os pacientes a receber diagnósticos e tratamentos precoces mais precisos.

Métodos

Estratégia de coleta da literatura

Foi feita uma busca de literatura nos bancos de dados Pubmed ( https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ ), Embase ( https://www.embase.com/ ) e a biblioteca Cochrane ( https://www.cochranelibrary.com/) com data de corte em 28 de janeiro de 2021, e as palavras-chave incluíram: 1) Amiloidose OR amiloidoses; 2) cardiomiopatia OR (comprometimento cardíaco) OR (comprometimento do coração) OR (disfunção miocárdica); 3) NT-proBNP OR (pró-hormônio N-terminal do peptídeo natriurético cerebral) OR (Pró-Peptídeo Natriurético Cerebral N-Terminal). Esses três grupos de palavras-chave foram combinados com “AND”. Além disso, palavras sobre o tema e palavras livres foram combinadas na pesquisa, e as estratégias de coleta variaram de acordo com as características de três bancos de dados. O processo de coleta detalhado e os resultados relacionados estão apresentados na Tabela suplementar 1-3 . Ademais, a versão impressa da literatura foi coletada manualmente, e as referências dos artigos incluídos e resenhas relevantes também foram triadas de acordo com o critério de inclusão.

Seleção das publicações

Os critérios de inclusão foram os seguintes: 1) sujeitos com amiloidose AL ou amiloidose relacionada ao TTR; 2) sujeitos com disfunção do ventrículo direito/esquerdo, insuficiência cardíaca e outras disfunções cardíacas diagnosticadas por imagens por ressonância magnética cardíaca ou biópsia; 3) apresentação de resultados diagnósticos de injúria cardíaca causada pelo NT-proBNP incluindo verdadeiro positivo (VP), falso positivo (FP), verdadeiro negativo (VN) e falso negativo (FN), ou que podem ser extrapolados de acordo com dados da literatura. Publicações que não são artigos originais, tais como resenhas, cartas, comentários e outros, foram excluídas deste estudo.

Aquisição de dados e avaliação de qualidade

Dois pesquisadores registraram os dados independentemente de acordo com um formulário padronizado elaborado com antecedência. As informações coletadas incluíram o nome do primeiro autor, ano de publicação, área de estudo, tamanho da amostra, idade e sexo dos sujeitos, dados de VP, FP, VN e FN, e critérios para lesões cardíacas. Após a extração dos dados, foi conduzida uma discussão para resolver inconsistências. O QUADAS 2 foi aplicado para avaliar a qualidade dos métodos de pesquisa usados em cada estudo incluído.

Análise estatística

O comando Midas (modelo de efeito misto bivariado) do Stata 12.0 versão 12 SE (Stata Corporation, TX, EUA) foi aplicado para a análise estatística de índices de sujeitos, incluindo a curva sumária de características de operação do receptor (SROC), sensibilidade, especificidade, razões de probabilidade positiva (RPP), razões de probabilidade negativa (RPN), razão de chance diagnóstica (RCD), e intervalos de confiança (IC) de 95%. O valor da RCD variou de 0 a infinito, e o valor mais alto indicou a capacidade discriminatória maior dos métodos diagnósticos. A curva SROC foi estabelecida com base em sensibilidade e especificidade, e quanto mais próxima a área sob a curva (AUC) estiver de 1, mais alta será a validade diagnóstica. Os testes Q de Cochran e I2 foram usados para avaliar a heterogeneidade, e p > 0,05 e/ou I2 > 50% indicava heterogeneidade significativa entre os estudos. A análise de correlação de Spearman foi usada para avaliar o efeito de limiar, e p <0,05 indicava um efeito de limiar significativo. O gráfico de funil de Deek foi usado para avaliar se havia viés de publicação significativo entre os estudos, enquanto o nomograma de Fagan foi usado para avaliar a utilidade clínica do NT-proBNP. Foi realizada a análise de sensibilidade usando um modelo gráfico para avaliar se o mesmo tinha algum possível erro de especificação, bondade do ajuste, para identificar pontos de dados anormais e possivelmente influentes.

Resultados

Triagem da literatura

Os processos e resultados da coleta de literatura são apresentados na Figura 1 . Foram obtidos 450, 146 e 29 artigos dos bancos de dados de Embase, PubMed e biblioteca Cochrane, respectivamente. Um total de 494 artigos passaram pela triagem após a eliminação de duplicatas. Entre eles, 483 artigos foram retirados após a leitura dos títulos e resumos. Em seguida, após a leitura integral dos artigos, 4 outros artigos também foram eliminados. Além disso, a busca manual não conseguiu identificar publicações que atenderam aos requisitos. Por fim, 7 artigos foram incluídos nesta análise.

Figura 1

– Os processos e resultados da busca de literatura.

Características dos artigos incluídos

Um total de 7 artigos foi incorporado a este estudo. Entre eles, o estudo de Nicol et al. continha dois conjuntos de dados, o estudo de Palladini et al. continha três conjuntos de dados, e os outros cinco estudo continham um conjunto de dados cada um. Portanto, foram incluídos 10 conjuntos de dados no total para análises posteriores. Esses sete estudos, publicados entre 2003 e 2020, envolvendo 810 sujeitos no total (incluindo 490 pacientes com comprometimento por AC e 320 controles), e foram conduzidos na Holanda, na Alemanha, na França, na Itália e em outros países. Além disso, todos os níveis de NT-proBNP foram detectados por imunoensaio nos estudos incluídos. Entre eles, 4 estudos focaram em amiloidose AL, 2 estudos incluíram amiloidose TTR, e os demais estudos incorporaram amiloidose AL e TTR. Entretanto, a amiloidose foi confirmada por biópsia em 6 estudos, exceto no estudo de Damy et al., que não informaram a estratégia de diagnóstico. As características desses 7 estudos, incluindo os critérios de comprometimento cardíaco e limiares diagnósticos, foram sintetizadas na Tabela 1 . Entre os 7 estudos incluídos, 5 geraram análise diferencial sobre a idade dos sujeitos, e 4 estudos compararam a diferença de sexo entre casos e controles. Nesses estudos, Damy et al. encontraram diferenças significativas associadas ao sexo e à idade dos sujeitos do estudo (p <0,05); as amostras incluídas por Klaassen et al. foram significativamente diferentes em idade (p < 0,05); e outras comparações com p ≥ 0,05 foram consideradas como equivalentes em relação a idade e/ou sexo. Outros três estudos de Nicol e Palladini et al. não compararam diferenças de idade e/ou sexo. Em seguida, foi utilizado o QUADAS 2 para fazer a avaliação de qualidade das publicações, e os resultados demonstraram um risco baixo de viés e alta qualidade da metodologia dos estudos envolvidos ( Figura suplementar 1 ).

Tabela 1

Características dos 7 estudos incluídos nesta metanálise

Estudo	Área	Comprovação da amiloidose	Tipo de amiloidose	Critério de comprometimento cardíaco	N	Caso/Controle			Corte, pg/ml	VP	FP	FN	VN
						n	Idade, anos	Sexo masculino, n (%)
Cappelli, F12 2014	Itália	Biópsia	AL	DVD	76	23/53	70,7±9,2/ 68,9±10,1	9 (39,1)/ 24 (45,3)	≥2977	20	8	3	45
Damy, T21 2013	França	NR	TTR	DVE	36	26/10	65(56-74)/ 40 (33-56) *	20 (76,9)/ 3 (30,0) *	≥82	24	1	2	9
Klaassen, SHC22 2017	Holanda	Biópsia	TTR	Anormalidades da parede miocárdica estrutural e/ou distúrbio de condução	77	39/38	59,3±10,9/ 46,1±13,0 *	25 (64,1)/ 18 (47,4)	≥125	36	13	3	25
Lehrke, S23 2009	Alemanha	Biópsia	AL ou TTR	Biópsia cardíaca positiva e/ou HVE	34	25/9	55,5±11,0/ 59,8±7,8	10 (40,0)/ 6 (66,7)	≥1736,5	23	3	2	6
Nicol, M25 2020	França	Biópsia	AL	RMC e biópsia endomiocárdica	114	82/32	66 (58-73)/ 68 (60-76)	NR	≥850	75	8	7	24
					73	48/25	NR	NR	≥850	44	1	4	24
Palladini, G24 2003	Itália	Biópsia	AL	Sintomas clínicos de insuficiência cardíaca, HVE	152	90/62	61 (34-78) #	NR	≥152	84	6	6	56
Palladini, G26 2012	Itália	Biópsia	AL	Espessura da parede do ventrículo esquerdo > 12 mm	109	62/47	62 (29-83) #	63 (58) #	≥332	62	5	0	42
					77	54/23	64 (35-85) #	34 (44) #	≥543	50	2	4	21
					62	41/21	65 (38-82) #	33 (53) #	≥2642	38	6	3	15

AL: cadeia leve de amiloide; TTR: relacionada à transtirretina hereditária; RMC: ressonância magnética cardíaca; DVD: disfunção do ventrículo direito; DVE: disfunção do ventrículo esquerdo; HVE: hipertrofia do ventrículo esquerdo; NR: não relatado; VP: verdadeiro positivo; FP: falso positivo; FN: falso negativo; VN: verdadeiro negativo. #, dados da amostra total. As significâncias estatísticas de todos os estudos, com exceção do de Palladini et al.

Valor diagnóstico do NT-proBNP

Um total de 7 artigos (10 conjuntos de dados de população) relataram os resultados dos níveis de NT-proBNP no diagnóstico das lesões cardíacas em pacientes com amiloidose, e a análise de correlação de Spearman sugeriu que p = 1,00 é o resultado que indicou que não havia efeito de limiar significativo. Em seguida, foi estabelecido um modelo de efeito misto bivariado para investigar o valor diagnóstico do NT-proBNP na lesão cardíaca com base em indicadores diferentes, e os testes de Cochran e I2 foram aplicados para analisar a heterogeneidade entre estudos. Os resultados ( Figura 2 ) demonstraram que a sensibilidade e a especificidade estimadas eram 0,93 e 0,84, respectivamente. Não houve heterogeneidade significativa em sensibilidade (p = 0,67, I2 = 0,0%), mas houve uma heterogeneidade significativa em especificidade (p = 0,01, I2 = 58,86%) entre os estudos. Na Figura 3 , o valor combinado da RPP era 5,77 com uma heterogeneidade significativa entre estudos (p = 0,01, I2 = 34,74%), enquanto o valor para RPN era 0,80 sem heterogeneidade significativa (p = 0,79, I2 = 0,0%). A Figura 4A mostra que esses conjuntos de dados eram significativamente heterogêneos na RCD (p <0,01, I2= 84,77%), com uma estimativa combinada de 69,53 A AUC da SROC era 0,95 e esses estudos não foram significativamente distribuídos em uma forma curvilínea ( Figura 4B ), sugerindo uma grande validade diagnóstica do NT-proBNP na lesão cardíaca.

Figura 2

– Gráficos de floresta de estimativas de sensibilidade (A) e especificidade (B) no diagnóstico do NT-proBNP para lesão cardíaca de 10 conjuntos de dados.

Figura 3

– Gráficos de floresta de estimativas de RPP (A) e RPN (B) no diagnóstico do NT-proBNP para lesão cardíaca de 10 conjuntos de dados.

Figura 4

– Validade diagnóstica do NT-proBNP para lesão cardíaca. A. Gráficos de floresta de estimativas de RCD de 10 conjuntos de dados. B. As curvas SROC mostram a validade diagnóstica do NT-proBNP na lesão cardíaca com AUC de 0,95.

Utilidade clínica do NT-proBNP

Em seguida, foi realizado um nomograma de Fagan para avaliar a utilidade clínica do NT-proBNP, conforme ilustrado na Figura 5 , e o gráfico do nomograma de Fagan apresentou a probabilidade pré-teste, a RPP, a RPN e a probabilidade pós-teste do NT-proBNP no diagnóstico da injúria cardíaca. Os resultados sugeriram que a probabilidade pré-teste com lesão cardíaca era de 60,5%, e a probabilidade pós-teste era 90% e 8% para pacientes com resultado positivo e negativo, respectivamente. Isso significa que, após o diagnóstico do NT-proBNP, a probabilidade de desenvolvimento de lesão cardíaca nas populações com NT-proBNP positivo era de 90%, enquanto a possibilidade em populações com NT-proBNP negativo era de apenas 8%.

Figura 5

– Utilidade clínica do NT-proBNP. O gráfico do nomograma de Fagan mostra a probabilidade pré-teste, a RPP, a RPN e a probabilidade pós-teste do NT-proBNP para o diagnóstico da injúria cardíaca.

Análise de sensibilidade e teste de viés da publicação

Em seguida, o modelo gráfico foi realizado para análise de sensibilidade. Os resultados sugeriram uma grande bondade do ajuste de base residual do modelo ( Figura 6A ), que basicamente se conformava à premissa de normalidade bivariada ( Figura 6B ). Também se identificou que cada estudo independente não tinha efeito significativo nos resultados combinados do modelo, e nenhum outlier foi identificado ( Figura 6C-D ). Por último, foi criado um gráfico de funil de Deek para testar o viés da publicação, e os resultados na Figura 7 sugeriram que não havia viés de publicação, com um p = 0,31 no teste de assimetria. Esses achados propõem resultados combinados estáveis e confiáveis nesta metanálise.

Figura 6

– Análise de sensibilidade em um modelo gráfico. A-B mostram a bondade do ajuste e normalidade bivariada do modelo. C. Análise de influência do estudo independente nos resultados combinados. D. Detecção de outliers do estudo independente.

Figura 7

– Teste de viés de publicação. O gráfico de funil de Deek mostra o viés da publicação no teste de assimetria

Discussão

O diagnóstico de comprometimento cardíaco em pacientes com amiloidose geralmente é atrasado pela diversidade de manifestações clínicas, resultando, portanto, em um prognóstico ruim. Relata-se que uma vez que a amiloidose AL apresenta sintomas de insuficiência cardíaca congestiva, pacientes não tratados têm uma sobrevida mediana de menos de 6 meses. Portanto, é essencial desenvolver um biomarcador relacionado à AC para melhorar a eficiência do diagnóstico precoce. O NT-proBNP tem sido usado como um biomarcador potencial para se avaliar a gravidade do comprometimento cardíaco na amiloidose AL, mas o papel independente do comprometimento por AC e sua especificidade diagnóstica não foram totalmente investigados. Dessa forma, realizamos esta metanálise com base em 7 artigos, e avaliamos a influência do NT-proBNP no diagnóstico do comprometimento por AC. Nossos resultados sugerem que o NT-proBNP tem valores diagnósticos significativos para lesão cardíaca em pacientes com amiloidose, com uma sensibilidade de 0,93, uma especificidade de 0,84, uma RPP de 5,77, uma RPN de 0,08 e uma RCD de 69,53. A AUC da curva SROC também é próxima a 1 (0,95), demonstrando, portanto, uma grande validade diagnóstica do NT-proBNP.

Relata-se que a destruição local de cardiomiócitos leva a níveis elevados de NT-proBNP, e o aumento do nível de NT-proBNP poderia ser considerado um preditor de comprometimento cardíaco antes do surgimento da insuficiência cardíaca. Banypersad et al. também identificaram uma correlação entre doença cardíaca e NT-proBNP em 100 pacientes com amiloidose AL detectada por imagens por ressonância magnética nuclear. Além disso, a mortalidade após 1 ano de 125 pacientes com amiloidose AL pode ser prevista pela análise de estratificação de risco de NT-proBNP e cTn. Em relação a um mecanismo de regulação potencial da expressão do NT-proBNP no amiloide em cardiomiócitos, Shi et al. propuseram que proteínas de cadeia leve isoladas de tecidos com cardiomiopatia amiloide podem induzir o sinal de proteínas quinases ativadas por mitógenos p38 (MAPK), contribuindo, dessa forma, para o stress oxidativo e a morte de cardiomiócitos. Além disso, para a amiloidose AL, o sinal MAPK poderia mediar a transcrição de BNP, e sua interação pode suportar o efeito tóxico de proteínas de cadeia leve. Em combinação com os achados acima, especula-se que a expressão do NT-proBNP poderia ser diretamente regulada pela via de transdução de sinal MAPK induzida por proteínas de cadeia leve em cardiomiócitos, e o aumento do nível de expressão do NT-proBNP pode prever o ataque da insuficiência cardíaca.

Há uma variedade de estudos com foco na influência do NT-proBNP no comprometimento cardíaco incluindo insuficiência cardíaca, cardiomiopatia e infarto do miocárdio. Uma metanálise relacionada relatou que a sensibilidade e a especificidade do nível de NT-proBNP na diferenciação da efusão associada a insuficiência cardíaca era de 94%, com uma RPP de 15,2 e uma RPN de 0,06. O aumento do nível de NT-proBNP também demonstra uma forte capacidade de prever o prognóstico de cardiomiopatia. Além disso, pela comparação ao índice de risco cardíaco revisado, o biomarcardor NT-proBNP de alta sensibilidade pode melhorar a previsão do infarto do miocárdio após uma grande cirurgia não cardíaca. Esses achados corroboram nossas conclusões, mas Januzzzi et al. propuseram ainda que o nível de NT-proBNP estava relacionado à gravidade dos sintomas de insuficiência cardíaca, e a sensibilidade e a especificidade da insuficiência cardíaca variaram entre as várias faixas etárias. Neste estudo, não se observou uma relação direta entre idade e os níveis de NT-proBNP, e não foi possível confirmar a importância da idade no comprometimento por AC diagnosticado por NT-proBNP. Além disso, estudos também identificaram que sujeitos do sexo feminino têm níveis mais altos de NT-proBNP do que sujeitos do sexo masculino de idades equivalentes. Portanto, será realizada análise estratificada posteriormente para explorar as diferenças dos marcadores NT-proBNP com base em desempenho analítico, para proporcionar informações diagnósticas mais precisas para pacientes com comprometimento por AC em estratificações clínicas diferentes.

As vantagens deste estudo incluem o fato de que o estudo incorporado tinha metodologia altamente qualificada, e o viés de confusão era pequeno. Além disso, não houve viés de publicação significativo neste estudo, e a análise de influência também sugeria que os resultados combinados não foram afetados por cada estudo independente. Mais importante, os resultados combinados de todos os indicadores foram relativamente consistentes, sugerindo que o NT-proBNP tinha um alto valor de aplicação no diagnóstico de lesão cardíaca em pacientes com amiloidose, e os resultados foram estáveis e confiáveis. Embora nossos resultados sugiram alta sensibilidade e especificidade do NT-proBNP no diagnóstico do comprometimento por AC, a heterogeneidade significativa em especificidade, RPP e RCD entre os estudos incluídos foi uma das limitações. No entanto, também havia diferenças nos critérios diagnósticos, tipos de amiloidose e critérios para se determinar lesões cardíacas entre os sujeitos. Entretanto, devido ao tamanho limitado da amostra de estudos incluídos, é difícil explorar a fonte de heterogeneidade por métodos quantitativos, tais como a metarregressão. Segundo todos os estudos incluídos foram realizados em populações europeias, com uma generalização ruim dos resultados. Ainda é necessário realizar estudos de alta qualidade na Ásia, na África e em outras regiões para validar o desempenho dos resultados.

Conclusão

Para concluir, este estudo sugere que o NT-proBNP desempenha um papel positivo no diagnóstico precoce do comprometimento cardíaco em pacientes com amiloidose. Estudos em larga escala em outras regiões e raças são necessários para verificar a extrapolação dos resultados.

* Material suplementar

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Introduction

Amyloidosis is defined as a disorder characterized by the deposition of extracellular protein material of amyloid in tissues, and it is pathologically caused from cleavage, denaturation or excessive production of abnormal protein. The heart is the main affected organ of different fibrous types of amyloidosis. Cardiac amyloidosis (CA) is an invasive cardiomyopathy caused by amyloidosis, and may give rise to heart failure and conductive disease. The prevalence of CA involvement in the general population ranges from 5%-74%, and the wide differences in research variability are associated with population selection criteria and diagnostic strategies. Protein misfolds and deposits of amyloid immunoglobulin light chain protein (AL) and amyloid transthyretin (TTR) proteins, which may be induced by the mutation of TTR gene, are the main causes of CA involvement. Phenotypic heterogeneity and delays in diagnosis caused by comorbidities contribute to the poor prognosis of cardiac involvement for patients with amyloidosis. Many cases of CA involvement are usually confirmed in the disease course of late with limited treatment options. Therefore, increasing the understanding of CA involvement and developing amyloidosis-related biomarkers for early diagnosis will effectively improve the clinical outcome of patients.

B-type natriuretic peptide (BNP) is a type of hormone secreted by myocyte cells, and may function in maintaining fluid homeostasis through the action of sodium, diuresis, and vasodilation. N-terminal pro-BNP (NT-proBNP) is cleaved to proBNP, which is secreted by cardiomyocytes. NT-proBNP is considered to be directly regulated by light chain and can be used as a biomarker for AL amyloidosis after analysis and validation. However, one relevant study pointed out that NT-proBNP may be a sensitive but non-specific biomarker for the assessment of CA. Palladimi et al. also illustrated that the severity of cardiac dysfunction in patients with CA could be assessed by NT-proBNP cardiac biomarkers and cardiac troponins (cTn), and their evaluations were highly sensitive. Other incertitudes regarding the role of NT-proBNP in predicting CA involvement stem mainly from the limitations of sample size. In light of the above research controversies, studies with a relevantly larger size are warranted in order to explore the independent role and diagnostic specificity of NT-proBNP to predict the CA involvement.

Therefore, this meta-analysis was conducted to obtain a larger sample size by integrating data from previous studies and to evaluate the diagnostic value of NT-proBNP for CA involvement from various aspects, including sensitivity, specificity, likelihood ratios, among others. Our study provides a diagnostic marker for cardiac involvement in patients with amyloidosis, which may help patients to receive more accurate early diagnosis and treatment.

Methods

Literature retrieval strategy

A search for literature was conducted in the Pubmed ( https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ ), Embase ( https://www.embase.com/ ) and Cochrane library ( https://www.cochranelibrary.com/ ) databases with the deadline date of January 28, 2021, and the key words included: 1) Amyloidosis OR amyloidoses; 2) cardiomyopathy OR (cardiac involvement) OR (heart involvement) OR (myocardial dysfunction); 3) NT-proBNP OR (N-terminal prohormone of brain natriuretic peptide) OR (N-Terminal Pro-B-Type Natriuretic Peptide). These three groups of key words were combined with “AND”. Moreover, subject words and free words were combined in the search, and the retrieval strategies varied according to the characteristics of three databases. The detailed retrieval process and related results were shown in Supplemental Table 1-3 . Furthermore, the paper version of literatures was manually retrieved, and the references of the included literatures and relevant reviews were also screened according to the inclusion criteria.

Publication selection

The inclusion criteria were as follows: 1) subjects with AL amyloidosis or TTR-related amyloidosis; 2) subjects with left/right ventricular dysfunction, heart failure, and other cardiac dysfunction diagnosed by cardiac magnetic resonance imaging or biopsy; 3) provided diagnostic results of NT-proBNP-caused cardiac injury including true positive (TP), false positive (FP), true negative (TN) and false negative (FN), or can be extrapolated according to data from the literature. Non-treatise literatures, such as reviews, letters, comments, among others, were excluded from this study.

Data acquisition and quality evaluation

The two investigators independently logged the data according to a standardized form designed in advance. The acquired information included the name of the first author, publication year, study area, sample size; age and sex of subjects; data of TP, FP, TN and FN; and criteria for heart damage. After data extraction, discussion was conducted to solve the inconsistency. QUADAS 2 was applied to assess the quality of research methods used in each included study.

Statistical analysis

Midas command (bivariate mixed-effect model) in Stata12.0 version 12 SE (Stata Corporation, TX, USA) was applied for statistical analysis on indexes of subjects including summary receiver operating characteristic (SROC) curve, sensitivity, specificity, positive likelihood ratios (PLR), negative likelihood ratios (NLR), diagnostic odds ratio (DOR), and 95% confidence intervals (CI). The value of DOR ranged from 0 to infinite, and the larger value indicated the greater discriminatory ability of diagnostic methods. The SROC curve was established based on sensitivity and specificity, and the closer the area under the curve (AUC) to 1, the higher the diagnostic validity. Cochran’s Q and I2tests were used to evaluate the heterogeneity, and p > 0.05 and/or I2> 50% indicated significant heterogeneity between studies. Spearman correlation analysis was used to assess the threshold effect, and p < 0.05 indicated a significant threshold effect. Deek’s funnel plot was used to evaluate whether there was significant publication bias between studies, while Fagan’s nomogram was used to evaluate the clinical utility of NT-proBNP. Sensitivity analysis was performed using a graph model to evaluate whether or not it contained possible misspecifications, goodness of fit, identify outlying, and possibly influential data points.

Results

Literature screening

The process and results of literature retrieval were shown in Figure 1 . We obtained 450, 146, and 29 articles from Embase, PubMed and Cochrane library databases, respectively. A total of 494 articles were screened after having eliminated duplicates. Among these, 483 articles were removed after reading the titles and abstracts. After reading the full paper, 4 articles were further eliminated. Furthermore, the manual search failed to screen the publications that met the requirements. Finally, 7 articles were included in this analysis.

Figure 1

– The process and results of literature retrieval.

Features of included literatures

A total of 7 articles were incorporated in this study. Among these, the study of Nicol et al. contained two sets of data, the study of Palladini et al. contained three sets of data, and the other five studies contained one set of data each. Therefore, a total of 10 sets of data were included for further analysis. These seven studies, published from 2003 to 2020, involving 810 subjects in total (including 490 patients with CA involvement and 320 controls), were conducted in the Netherlands, Germany, France, Italy, among other countries. Moreover, the levels of NT-proBNP were all detected by immunoassay in the included studies. Among these, 4 studies focused on AL amyloidosis, 2 studies included TTR amyloidosis, while the other study incorporated both AL and TTR amyloidosis. Meanwhile, amyloidosis was confirmed by biopsy in 6 studies, not including Damy et al., who did not report a diagnostic strategy. Characteristics of these 7 studies, including the criteria of cardiac involvement and diagnostic thresholds were organized in Table 1 . Among the 7 included studies, 5 generated differential analysis on age of subjects, and 4 studies compared the difference in gender between cases and controls. In these studies, Damy et al. found significant differences in the gender and age of the study subjects (p < 0.05); samples included by Klaassen et al. were significantly different in age (p < 0.05); and other comparisons at p ≥ 0.05 were considered age- and/or gender-matched. Other three studies from Nicol and Palladini et al. did not compare differences in age and/or sex. We then used QUADAS 2 for the quality assessment of publications, and results showed a low risk of bias and a high quality of methodology of involved studies ( Supplemental Figure 1 ).

Table 1

– Characteristics of 7 included studies in this meta-analysis

Study	Area	Proof of amyloidosis	Type of amyloidosis	Criterion of cardiac involvement	N	Case/ Control			Cut-off, pg/ml	TP	FP	FN	TN
						n	Age, years	Male, n (%)
CappelliF,122014	Italy	Biopsy	AL	RVD	76	23/53	70.7±9.2/ 68.9±10.1	9 (39.1)/ 24 (45.3)	≥2977	20	8	3	45
Damy, T212013	France	NR	TTR	LVD	36	26/10	65(56-74)/ 40 (33-56) *	20 (76.9)/ 3 (30.0) *	≥82	24	1	2	9
Klaassen, SHC222017	The Netherlands	Biopsy	TTR	Structural myocardial wall abnormalities and/or conduction disturbances	77	39/38	59.3±10.9/ 46.1±13.0 *	25 (64.1)/ 18 (47.4)	≥125	36	13	3	25
Lehrke, S232009	Germany	Biopsy	AL or TTR	Positive heart biopsy and/or LVH	34	25/9	55.5±11.0/ 59.8±7.8	10 (40.0)/ 6 (66.7)	≥1736.5	23	3	2	6
Nicol, M252020	France	Biopsy	AL	CMR and endomyocardial biopsy	114	82/32	66 (58-73)/ 68 (60-76)	NR	≥850	75	8	7	24
					73	48/25	NR	NR	≥850	44	1	4	24
Palladini, G242003	Italy	Biopsy	AL	Clinical symptoms of heart failure, LVH	152	90/62	61 (34-78) #	NR	≥152	84	6	6	56
Palladini, G262012	Italy	Biopsy	AL	Left ventricular wall thickness >12 mm	109	62/47	62 (29-83) #	63 (58) #	≥332	62	5	0	42
					77	54/23	64 (35-85) #	34 (44) #	≥543	50	2	4	21
					62	41/21	65 (38-82) #	33 (53) #	≥2642	38	6	3	15

AL: amyloid light chain; TT: hereditary transthyretin-related; CMR: cardiac magnetic resonance imaging; RVD: Right ventricular dysfunction; LVD: Left ventricular dysfunction; LVH: left ventricular hypertrophy; NR: not reported; TP: true positive; FP: false positive; FN: false negative; TN: true negative. #, data of total sample. Statistical significances of all studies except Palladini et al.

Diagnostic value of NT-proBNP

A total of 7 articles (10 sets of population data) reported the results of NT-proBNP levels in the diagnosis of heart damage in patients with amyloidosis, and Spearman correlation analysis suggested a p = 1.00 as the result which indicated no significant threshold effect. A bivariate mixed effect model was then established to investigate the diagnostic value of NT-proBNP in heart damage based on different indicators, and Cochran’s and I2tests were applied for analysis on heterogeneity among studies. The results ( Figure 2 ) showed that the estimated sensitivity and specificity were 0.93 and 0.84, respectively. No significant heterogeneity was found in sensitivity (p = 0.67, I2= 0.0%); however, a significant heterogeneity was identified in specificity (p = 0.01, I2= 58.86%) across studies. In Figure 3 , the combined value of PLR was 5.77, with a significant heterogeneity between studies (p = 0.01, I2= 34.74%), while that for NLR was 0.80 with no significant heterogeneity (p = 0.79, I2= 0.0%). Figure 4A showed these data sets were significantly heterogeneous in DOR (p < 0.01, I2= 84.77%) with a combined estimate of 69.53. The AUC of SROC was 0.95, and these studies were not significantly distributed in a curvilinear shape ( Figure 4B ), suggesting a great diagnostic validity of NT-proBNP in heart damage.

Figure 2

– Forest plots of estimates of sensitivity (A) and specificity (B) in the diagnosis of NT-proBNP to heart damage from 10 sets of data.

Figure 3

– Forest plots of estimates of PLR (A) and NLR (B) in the diagnosis of NT-proBNP to heart damage from 10 sets of data.

Figure 4

– Diagnostic validity of NT-proBNP to heart damage. A) Forest plots of estimates of DOR from 10 sets of data. B) SROC curve showed the diagnostic validity of NT-proBNP in heart damage with an AUC of 0.95.

Clinical utility of NT-proBNP

We further performed a Fagan’s nomogram to evaluate the clinical utility of NT-proBNP, as shown in Figure 5 , and the Fagan nomogram plot presented the pre-test probability, PLR, NLR, and post-test probability of NT-proBNP in the diagnosis of heart injury. The results suggested that the pre-test probability of patients with heart damage was 60.5%, while the post-test probability was 90% and 8% for positive and negative patients, respectively. That means after the diagnosis of NT-proBNP, the probability of developing heart damage in populations with NT-proBNP positive was 90%, while the possibility for NT-proBNP negative populations was only 8%.

Figure 5

– The clinical utility of NT-proBNP. The Fagan nomogram plot showed the pre-test probability, PLR, NLR, and post-test probability of NT-proBNP for the diagnosis of heart injury.

Sensitivity analysis and publication bias test

A graph model was then conducted for sensitivity analysis. The results suggested a great residual-based goodness-of-fit of the model ( Figure 6A ), which basically conformed to the bivariate normality assumption ( Figure 6B ). This study also found that each independent study had no significant effect on the combined results of the model, and no outlier was identified ( Figure 6C-D ). Finally, a Deek’s funnel plot was created to test the publication bias, and results in Figure 7 suggested no significant publication bias with a p = 0.31 in the asymmetry test. These findings proposed stable and reliable combined results in this meta-analysis.

Figure 6

– Sensitivity analysis in a graph model. A-B) showed the goodness-of-fit and bivariate normality of the model. C) Influence analysis of independent study on the combined results. D) Outlier detection of independent study.

Figure 7

– Publication bias test. Deek’s funnel plot showed the publication bias in the asymmetry test.

Discussion

Diagnosis of cardiac involvement for patients with amyloidosis is often delayed by the diversity of its clinical manifestations, thereby resulting in a poor prognosis. It is reported that once AL amyloidosis presents symptoms of congestive heart failure, untreated patients have a median survival of less than 6 months. Therefore, it is essential to develop a CA involvement-related biomarker to improve the efficiency of early diagnosis. NT-proBNP has been used as a potential biomarker to assess the severity of cardiac involvement in AL amyloidosis, but the independent role in CA involvement and its diagnostic specificity have not been fully investigated. Hence, this meta-analysis was performed based on 7 articles, and evaluated the influence of NT-proBNP on the diagnosis of CA involvement. Our results suggested that NT-proBNP had significant diagnostic values for heart damage in patients with amyloidosis, with a sensitivity of 0.93, a specificity of 0.84, a PLR of 5.77, a NLR of 0.08 and a DOR of 69.53. The AUC of SROC curve was also close to 1 (0.95), thus demonstrating a great diagnostic validity of NT-proBNP.

It is reported that the local destruction of cardiomyocytes will lead to elevated levels of NT-proBNP, and the increasing NT-proBNP level could be considered as a predictor of cardiac involvement before the onset of heart failure. Banypersad et al. also found a correlation between heart disease and NT-proBNP in 100 patients with AL amyloidosis scanned by nuclear magnetic resonance imaging. Furthermore, 1-year mortality of 125 patients with AL amyloidosis can be predicted through the risk stratification analysis on NT-proBNP and cTn. As for the potential regulation mechanism of NT-proBNP expression on amyloid in cardiomyocytes, Shi et al. proposed that light chain proteins isolated from amyloid cardiomyopathy tissues may induce p38 mitogen activated protein kinase (MAPK) signal, thereby contributing to the oxidative stress and death of cardiomyocytes. Moreover, for AL amyloidosis, MAPK signal could mediate BNP transcription, and their interaction may support the cardiotoxic effect of light chain proteins. Combined with the above findings, it can be speculated that the expression of NT-proBNP could be directly regulated by the MAPK signal transduction pathway induced by light chain proteins in cardiomyocytes, and the increased expression level of NT-proBNP can predict the attack of heart failure.

A variety of studies have focused on the influence of NT-proBNP on cardiac involvement, including heart failure, cardiomyopathy, and myocardial infarction. A related meta-analysis reported that the combined sensitivity and specificity of NT-proBNP level in differentiating heart failure associated effusion was 94%, with a PLR of 15.2 and a NLR of 0.06. The increasing level of NT-proBNP also shows a strong ability to predict the prognosis of cardiomyopathy. Additionally, by comparing to revised cardiac risk index, the high-sensitivity biomarker NT-proBNP can improve the prediction of myocardial infarction after major non-cardiac surgery. These findings supported our conclusions, but Januzzzi et al. further proposed that the level of NT-proBNP was correlated with the severity of heart failure symptoms, and the sensitivity and specificity of heart failure varied between different age groups. In this study, no direct relationship was observed between age and NT-proBNP levels, and we were unable to confirm the importance of age in the CA involvement diagnosed by NT-proBNP. Additionally, studies also found that female subjects have higher levels of NT-proBNP than age-matched male subjects. Therefore, a stratified analysis will be conducted at a future moment to explore the differences of NT-proBNP markers based on analytical performance, so as to provide more accurate diagnostic information for patients with CA involvement at different clinical stratification.

The virtue of this study included that the incorporated study was highly qualified in methodology, and the confounding bias was minimal. Furthermore, there was no significant publication bias in this study, and the influence analysis also suggested that the combined results were not affected by each independent study. More importantly, the combined results of all indicators were relatively consistent, suggesting that NT-proBNP had a high application value in the diagnosis of heart damage in patients with amyloidosis, and the results were stable and reliable. Although our results suggested high sensitivity and specificity of NT-proBNP in the diagnosis of CA involvement, the significant heterogeneity in specificity, PLR and DOR between included studies was one of the limitations. Meanwhile, there were also differences in diagnostic criteria, types of amyloidosis and criteria for determining cardiac damage among the subjects. However, due to limited simple size of included literatures, it is difficult to explore the source of heterogeneity through quantitative methods, such as meta-regression. Secondly, all included studies were carried out based on the population of Europe with a poor generalization of results. High-quality studies are still needed in Asia, Africa, and other regions to validate the performance of results.

Conclusion

In conclusion, this study suggested that NT-proBNP played a positive role in the early diagnosis of cardiac involvement in patients with amyloidosis. Large-scaled studies in other regions and races are needed to verify the extrapolation of the results.

* Supplemental Materials

See the Supplemental Figure, please, click here

See the Supplemental Tables, please, click here.