Endothelial dysfunction in patients with systemic AL amyloidosis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

 

Background. Research related to the state of blood vessels in systemic AL amyloidosis (AL-A) is mostly done on experimental models. The pathogenetic and clinical significance of vascular dysfunction in patients with AL-A is poorly understood.

Aim. To study the levels of endothelial dysfunction markers in patients with AL-A at the onset of the disease and after anti-tumor therapy.

Materials and methods. The study group included 30 patients with AL-A. The comparison group consisted of 10 patients with multiple myeloma (MM), and the control group included 10 healthy individuals. Patients with AL-A were divided into 2 groups: the first group included 20 patients who underwent the full planned induction therapy, and the second group included 10 patients whose treatment was stopped due to a significant increase in N-terminal pro-brain natriuretic peptide (NTproBNP) levels. The levels of asymmetric dimethylarginine (ADMA), big endothelin (bET), and E-selectin were measured by enzyme-linked immunosorbent assay in serum before and after completion (or premature cessation) of anti-tumor therapy.

Results. Patients with AL-A had significantly higher levels of E-selectin and ADMA in serum compared to patients with MM and healthy individuals. An increase in at least one marker of endothelial dysfunction (E-selectin and ADMA) was observed in 27 (90%) patients with AL-A at disease onset. There were no differences in bET levels. In all patients in the first group, reaching hematologic remission was associated with a decrease in E-selectin and ADMA levels compared to baseline values (p<0.001). In 5 (55%) out of 9 patients with hematologic and organ response, ADMA levels decreased to normal values. In all patients of the second group, the increase in NTproBNP was accompanied by a significant increase in ADMA (p=0.005) and E-selectin (p=0.007) levels compared to baseline values. Adverse cardiovascular events were observed in 80% of patients with elevated NTproBNP levels. The increase in cardiac markers during anti-tumor therapy was more common in advanced stages of heart involvement. Stage IIIA AL-A was present in 23% of patients in the first group and 70% in the second group (p=0.003). After discontinuation of therapy, the levels of cardiac markers decreased to baseline values, which ruled out disease progression.

Conclusion. A pronounced endothelial dysfunction was observed in 90% of patients with AL-A. Reduction in endothelial dysfunction markers was observed upon achieving hematologic and organ response. Anti-tumor therapy in patients with amyloid cardiomyopathy can cause additional endothelial damage, resulting in increased NTproBNP levels and cardiovascular complications.

About the authors

Viktoria A. Khyshova

National Medical Research Center for Hematology

Author for correspondence.
Email: viktoria2102@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-1008-5007

врач-гематолог

Russian Federation, Moscow

Irina G. Rekhtina

National Medical Research Center for Hematology

Email: viktoria2102@icloud.com
ORCID iD: 0000-0001-5440-4340

д-р мед. наук, зав. отд-нием

Russian Federation, Moscow

Nadezhda I. Zozulya

National Medical Research Center for Hematology

Email: viktoria2102@icloud.com
ORCID iD: 0000-0001-7074-0926

д-р мед. наук, зав. отд.

Moscow

Valentina N. Dvirnyk

National Medical Research Center for Hematology

Email: viktoria2102@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-9877-0796
Russian Federation, Moscow

Larisa P. Mendeleeva

National Medical Research Center for Hematology

Email: viktoria2102@icloud.com
ORCID iD: 0000-0002-4966-8146

д-р мед. наук, проф., рук.

Russian Federation, Moscow

References

  1. Гудкова А.Я., Лапекин С.В., Бежанишвили Т.Г., и др. AL-амилоидоз с преимущественным поражением сердца. Алгоритм неинвазивной диагностики амилоидной кардиомиопатии. Терапевтический архив. 2021;93(4):487-96 [Gudkova AYa, Lapekin SV, Bezhanishvili TG, et al. AL-amyloidosis with cardiac involvement. Diagnostic capabilities of non-invasive methods. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2021;93(4):487-96 (in Russian)]. doi: 10.26442/00403660.2021.04.200689
  2. Palladini G, Schönland S, Merlini G, et al. The management of light chain (AL) amyloidosis in Europe: clinical characteristics, treatment patterns, and efficacy outcomes between 2004 and 2018. Blood Cancer J. 2023;13(1):19. doi: 10.1038/s41408-023-00789-8
  3. Muchtar E, Gertz MA, Kumar SK, et al. Improved outcomes for newly diagnosed AL amyloidosis between 2000 and 2014: cracking the glass ceiling of early death. Blood J Am Soc Hematol. 2017;129(15):2111-9. doi: 10.1182/blood-2016-11-751628
  4. Хышова В.А., Рехтина И.Г., Фирсова М.В., Менделеева Л.П. Трудности в диагностике первичного AL-амилоидоза. Онкогематология. 2021;16(3):74-82 [Khyshova VA, Rekhtina IG, Firsova MV, Mendeleeva LP. Difficulties in diagnosis of primary AL-amyloidosis. Oncohematology. 2021;16(3):74-82 (in Russian)]. doi: 10.17650/1818-8346-2021-16-3-74-82
  5. Niall S, Skinner M, O’Hara CJ. Bone marrow core biopsy specimens in AL (primary) amyloidosis: a morphologic and immunohistochemical study of 100 cases. Am J Clin Pathol. 2003;120(4):610-6. doi: 10.1309/PFUG-HBX0-TY20-E08U
  6. Modesto KM, Dispenzieri A, Gertz, M, et al. Vascular abnormalities in primary amyloidosis. Eur Heart J. 2007;28(8):1019-24. doi: 10.1093/eurheartj/ehm066
  7. Eirin A, Irazabal MV, Gertz MA, et al. Clinical features of patients with immunoglobulin light chain amyloidosis (AL) with vascular-limited deposition in the kidney. Nephrol Dialysis Transplant. 2012;27(3):1097-101. doi: 10.1093/ndt/gfr381
  8. Gimbrone JR, Michael A. Vascular Endothelium: Nature's Blood-Compatible Container a. Ann N Y Acad Sci. 1987;516:5-11. doi: 10.1111/j.1749-6632.1987.tb33025.x
  9. Струкова С.М. Основы физиологии гемостаза. М.: МГУ, 2013 [Strukova SM. Osnovy fiziologii gemostaza. Moscow: MGU, 2013 (in Russian)].
  10. Scherrer-Crosbie M, Ullrich R, Bloch KD, et al. Endothelial nitric oxide synthase limits left ventricular remodeling after myocardial infarction in mice. Circulation. 2001;104(11):1286-91. doi: 10.1161/hc3601.094298
  11. Liu X, Hou L, Xu D, et al. Effect of asymmetric dimethylarginine (ADMA) on heart failure development. Nitric Oxide. 2017;54:73-81. doi: 10.1016/j.niox.2016.02.006
  12. Стахова Т.Ю., Щербак А.В., Козловская Л.В., и др. Клиническое значение определения маркеров дисфункции эндотелия (эндотелин-1, микроальбуминурия) и поражения тубулоинтерстициальной ткани (2-микроглобулин, моноцитарный хемотаксический белок-1) у пациентов с артериальной гипертонией и нарушением обмена мочевой кислоты. Терапевтический архив. 2014;86(6):45-51 [Stakhova TIu, Shcherbak AV, Kozlovskaia LV, et al. Clinical value of the determination of markers for endothelial dysfunction (endothelin-1, microalbuminuria) and tubulointerstitial tissue lesion (2-microglobulin, monocyte chemotactic protein-1) in hypertensive patients with uric acid metabolic disorders. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2014;86(6):45-51 (in Russian)].
  13. Галлямов М.Г., Сагинова Е.А., Северова М.М., и др. Значение факторов гипоксии и дисфункции эндотелия в поражении почек при ожирении. Терапевтический архив. 2013;85(6):31-7 [Galliamov MG, Saginova EA, Severova MM, et al. Significance of the factors of hypoxia and endothelial dysfunction in kidney injury in the presence of obesity. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2013;85(6):31-7 (in Russian)].
  14. Böger RH, Bode-Böger SM, Szuba A, et al. Asymmetric dimethylarginine (ADMA): a novel risk factor for endothelial dysfunction: its role in hypercholesterolemia. Circulation. 1998;98(18):1842-7. doi: 10.1161/01.cir.98.18.1842
  15. Abbasi F, Asagmi T, Cooke JP, et al. Plasma concentrations of asymmetric dimethylarginine are increased in patients with type 2 diabetes mellitus. Am J Cardiol. 2001;88(10):1201-3. doi: 10.1016/s0002-9149(01)02063-x
  16. Stühlinger MC, Abbasi F, Chu JW, et al. Relationship between insulin resistance and an endogenous nitric oxide synthase inhibitor. Jama. 2002;287(11):1420-6. doi: 10.1001/jama.287.11.1420
  17. Lundman P, Eriksson MJ, Stühlinger M, et al. Mild-to-moderate hypertriglyceridemia in young men is associated with endothelial dysfunction and increased plasma concentrations of asymmetric dimethylarginine. J Am Coll Cardiol. 2001;38(1):111-6. doi: 10.1016/s0735-1097(01)01318-3
  18. Zoccali C, Bode-Böger SM, Mallamaci F, et al. Plasma concentration of asymmetrical dimethylarginine and mortality in patients with end-stage renal disease: a prospective study. Lancet. 2001;358(9299):2113-7. doi: 10.1016/s0140-6736(01)07217-8
  19. Fleck C, Schweitzer F, Karge E, et al. Serum concentrations of asymmetric (ADMA) and symmetric (SDMA) dimethylarginine in patients with chronic kidney diseases. Clinica Chimica Acta. 2003;336(1-2):1-12. doi: 10.1016/s0009-8981(03)00338-3
  20. Подзолков В.И., Сафронова Т.А., Наткина Д.У. Эндотелиальная дисфункция у больных с контролируемой и неконтролируемой артериальной гипертензией. Терапевтический архив. 2019;91(9):108-14 [Podzolkov VI, Safronova TA, Natkina DU. Endothelial dysfunction in patients with controlled and uncontrolled arterial hypertension. Terapevticheskii Arkhiv (Ter. Arkh.). 2019;91(9):108-14 (in Russian)]. doi: 10.26442/00403660.2019.09.000344
  21. Пизов Н.А., Пизов А.В., Скачкова О.А., Пизова Н.В. Эндотелиальная функция в норме и при патологии. Медицинский совет. 2019;6:154-9 [Pizov NA, Pizov AV, Skachkova OA, Pizova NV. Endothelial function in normal and pathological conditions. Meditsinsky Sovet. 2019;6:154-9 (in Russian)]. doi: 10.21518/2079-701X-2019-6-154-159
  22. Tomoda H. Plasma endothelin-1 in acute myocardial infarction with heart failure. Am Heart J. 1993;125(3):667-72. doi: 10.1016/0002-8703(93)90155-3
  23. Haug C, Koenig W, Hoeher M, et al. Direct enzyme immunometric measurement of plasma big endothelin-1 concentrations and correlation with indicators of left ventricular function. Clinical Chem. 1998;44(2):239-43.
  24. Goggins MG, Goh J, O’connell MA, et al. Soluble adhesion molecules in inflammatory bowel disease. Irish J Med Sci. 2001;170:107-11. doi: 10.1007/BF03168821
  25. Zhang D, Liu L, Yuan Y, et al. Oxidative Phosphorylation-Mediated E-Selectin Upregulation Is Associated With Endothelia–Monocyte Adhesion in Human Coronary Artery Endothelial Cells Treated With Sera From Patients With Kawasaki Disease. Front Pediatr. 2021;9:618267. doi: 10.3389/fped.2021.618267
  26. Zhong L, Simoneau B, Tremblay PL, et al. E-selectin-mediated adhesion and extravasation in cancer. Encycl Cancer. 2014:1618-24. doi: 10.1007/978-3-642-27841-9_1781-2
  27. Kang SA, Blache CA, Bajana S, et al. The effect of soluble E-selectin on tumor progression and metastasis. BMC Cancer. 2016;16:1-13. doi: 10.1186/s12885-016-2366-2
  28. Silva M, Videira PA, Sackstein R. E-selectin ligands in the human mononuclear phagocyte system: implications for infection, inflammation, and immunotherapy. Front Immunol. 2018;8:1878. doi: 10.3389/fimmu.2017.01878
  29. Tsoref O, Tyomkin D, Amit U, et al. E-selectin-targeted copolymer reduces atherosclerotic lesions, adverse cardiac remodeling, and dysfunction. J Controll Release. 2018;288:136-47. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.08.029
  30. Berghoff M, Kathpal M, Khan F, et al. Endothelial dysfunction precedes C-fiber abnormalities in primary (AL) amyloidosis. Ann Neurol. 2003;53(6):725-30. doi: 10.1002/ana.10552
  31. Migrino RQ, Truran S, Gutterman DD, et al. Human microvascular dysfunction and apoptotic injury induced by AL amyloidosis light chain proteins. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2011;301(6):H2305-12. doi: 10.1152/ajpheart.00503.2011
  32. Migrino RQ, Hari P, Gutterman DD, et al. Systemic and microvascular oxidative stress induced by light chain amyloidosis. Int J Cardiol. 2010;145(1):67-8. doi: 10.1016/j.ijcard.2009.04.044
  33. Dispenzieri A, Gertz MA, Kyle RA, et al. Serum cardiac troponins and N-terminal pro-brain natriuretic peptide: a staging system for primary systemic amyloidosis. J Clin Oncol. 2004;22(18):3751-7. doi: 10.1200/JCO.2004.03.029
  34. Palladini G, Sachchithanantham S, Milani P, et al. A European collaborative study of cyclophosphamide, bortezomib, and dexamethasone in upfront treatment of systemic AL amyloidosis. Blood. 2015;126(5):612-5. doi: 10.1182/blood-2015-01-620302
  35. Gertz MA, Comenzo R, Falk RH, et al. Definition of organ involvement and treatment response in immunoglobulin light chain amyloidosis (AL): a consensus opinion from the 10th International Symposium on Amyloid and Amyloidosis. Am J Hematol. 2005;79(4):319-28. doi: 10.1002/ajh.20381
  36. Kumar S, Dispenzieri A, Lacy MQ, et al. Revised prognostic staging system for light chain amyloidosis incorporating cardiac biomarkers and serum free light chain measurements. J Clin Oncol. 2012;30(9):989. doi: 10.1200/JCO.2011.38.5724
  37. Comenzo RL, Reece D, Palladini G, et al. Consensus guidelines for the conduct and reporting of clinical trials in systemic light-chain amyloidosis. Leukemia. 2012;26(11):2317-25. doi: 10.1038/leu.2012.100
  38. Palladini G, Hegenbart U, Milani P, et al. A staging system for renal outcome and early markers of renal response to chemotherapy in AL amyloidosis. Blood. 2014;124(15):2325-32. doi: 10.1182/blood-2014-04-570010.
  39. Dubrey SW, Reece DE, Sanchorawala V, et al. Bortezomib in a phase 1 trial for patients with relapsed AL amyloidosis: cardiac responses and overall effects. QJM: Int J Med. 2011;104(11):957-70. doi: 10.1093/qjmed/hcr105
  40. Hussain AS, Hari P, Brazauskas R, et al. Changes in cardiac biomarkers with bortezomib treatment in patients with advanced cardiac amyloidosis. Am J Hematol. 2015;90(11):E212. doi: 10.1002/ajh.24176
  41. Dispenzieri A, Dingli D, Kumar SK, et al. Discordance between serum cardiac biomarker and immunoglobulin-free light-chain response in patients with immunoglobulin light-chain amyloidosis treated with immune modulatory drugs. Am J Hematol. 2010;85(10):757-9. doi: 10.1002/ajh.21822
  42. Dinner S, Witteles W, Afghahi A, et al. Lenalidomide, melphalan and dexamethasone in a population of patients with immunoglobulin light chain amyloidosis with high rates of advanced cardiac involvement. Haematologica. 2013;98(10):1593. doi: 10.3324/haematol.2013.084574
  43. Tamura D, Arao T, Tanaka K, et al. Bortezomib potentially inhibits cellular growth of vascular endothelial cells through suppression of G2/M transition. Cancer Sci. 2010;101(6):1403-8. doi: 10.1111/j.1349-7006.2010.01544.x
  44. Sahni A, Thomasson ED, Shah R, Sahni SK. Bortezomib effects on human microvascular endothelium in vitro. Pharmacology. 2016;98(5-6):272-8. doi: 10.1159/000448757
  45. Aue G, Nelson Lozier J, Tian X, et al. Inflammation, TNFα and endothelial dysfunction link lenalidomide to venous thrombosis in chronic lymphocytic leukemia. Am J Hematol. 2011;86(10):835-40. doi: 10.1002/ajh.22114
  46. Çaldır MV, Çelik GK, Çiftçi Ö, Müderrisoğlu İ H. The effect of high-dose steroid treatment used for the treatment of acute demyelinating diseases on endothelial and cardiac functions. Anatol J Cardiol. 2017;17(5):392. doi: 10.14744/AnatolJCardiol.2016.7425
  47. Sidana S, Milani P, Binder M, et al. A validated composite organ and hematologic response model for early assessment of treatment outcomes in light chain amyloidosis. Blood Cancer J. 2020;10(4):41. doi: 10.1038/s41408-020-0306-5
  48. Chung A, Kaufman GP, Sidana S, et al. Organ responses with daratumumab therapy in previously treated AL amyloidosis. Blood Advances. 2020;4(3):458-66. doi: 10.1182/bloodadvances.2019000776
  49. Palladini G, Milani P, Merlini G. Management of AL amyloidosis in 2020. Blood. 2020;136(23):2620-7. doi: 10.1182/blood.2020006913
  50. Palladini G, Paiva B, Wechalekar A, et al. Minimal residual disease negativity by next-generation flow cytometry is associated with improved organ response in AL amyloidosis. Blood Cancer J. 2021;11(2):34. doi: 10.1038/s41408-021-00428-0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
 
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».