Diagnostic and prognostic value of free PAPP-A in coronary artery disease – clinical studies with novel immunoassay

Abstract

Complications of coronary artery disease are the number one cause of death worldwide, so identification of high-risk individuals is crucial. Pregnancy-associated plasma protein A (PAPP-A) is a candidate cardiac-risk related biomarker, which has been linked to poorer outcome in various cardiovascular patients. Especially, the free form of PAPP-A (fPAPP-A) is linked to cardiovascular events, but thus far no direct assay detecting fPAPP-A has been published. Most available assays measure total PAPP-A and are widely used in prenatal screening where high concentration changes occur. Thus, cardiac-related slight fPAPP-A changes might be undetectable with total PAPP-A assays. Also, PAPP-A is released to circulation after heparin treatment, which is a common anticoagulant used in dissolving thrombus. This might question the ability of PAPP-A to be used as a marker for haparinized patients. I

n this thesis, first direct immunoassay targeting fPAPP-A was created and its analytical and clinical performance as cardiac-risk related biomarker was evaluated. The analytical performance of the fPAPP-A assay was evaluated against current guidelines. The risk of death or myocardial infarction in patients admitted to hospital due to chest pain was studied and compared to tPAPP-A and indirect fPAPP-A assays. The developed assay was also used in predicting obstructive CAD in suspected chronic CAD patients. The disease extent and severity was determined with hybrid computed tomography and positron emission tomography myocardial perfusion imaging. Correlation of heparin-induced release of fPAPP-A and atherosclerotic burden was studied in suspected chronic CAD patients.

The developed assay sensitively measured fPAPP-A. The risk of death or myocardial infarction correlated with increasing circulating fPAPP-A concentration. Also, fPAPP-A in combination with contemporary cTnI further improved the riskpredictive capability. Accordingly, the fPAPP-A level was elevated in chronic CAD patients who were diagnosed with obstructive CAD. As a biomarker, fPAPP-A outperformed traditional risk factors and other evaluated biomarkers in predicting obstructive CAD. Heparin-induced release of fPAPP-A to circulation was not associated with clinical coronary atherosclerotic characteristristics observed with coronary computed tomography angiography.

<b>Suoralla menetelmällä mitattu vapaa PAPP-A diagnostisena ja ennustavana merkkiaineena sepelvaltimotaudissa</b>

Sepelvaltimotautiin liittyvät komplikaatiot ovat yleisin kuolinsyy maailmassa, jonka vuoksi korkean riskin potilaiden tunnistaminen ajoissa on tärkeää. Raskauteen liittyvä plasmaproteiini A (PAPP-A) on lupaava merkkiaine, joka on yhdistetty erilaisilla sydänpotilailla heikompaan selviytymiseen ilman sydäntapahtumia. Erityisesti PAPP-A:n vapaa muoto (fPAPP-A) on liitetty sydäntapahtumiin, mutta suoraa määritysmenetelmää fPAPP-A:lle ei ole vielä kehitetty. Useimmat määritykset mittaavat kaikkia PAPP-A:n muotoja ja niitä käytetään raskaudenaikaiseen seulontaan, jolloin pitoisuusmuutokset ovat suuria. Tällaisella määrityksellä mitattuna sydäntapahtumien yhteydessä tapahtuvat pienet fPAPP-A -muutokset saattavat jäädä huomioimatta. PAPP-A:ta vapautuu verenkiertoon myös verihyytymien liuottamiseen käytetyn hepariinilääkityksen vuoksi. Tämä saattaa kyseenalaistaa PAPP-A:n käytön merkkiaineena hepariinilääkityillä potilailla.

Väitöskirjatyössä kehitettiin ensimmäinen suora fPAPP-A:ta mittaava immunomääritys. Määrityksen analyyttista toimivuutta evaluoitiin kliinisen kemian ohjeistusten mukaisesti. FPAPP-A:n käyttöä sydänkohtaukseen tai kuolemaan liitettynä merkkiaineena tutkittiin rintakivun vuoksi sairaalaan saapuneilta potilailta ja tuloksia verrattiin epäsuoralla menetelmällä mitattuun fPAPP-A:han sekä kaikkia PAPP-A:n muotoja mittaavaan määritykseen. Lisäksi, fPAPP-A:n yhteyttä ahtauttavaan sepelvaltimotautiin tarkasteltiin epäillyillä vakaaoireisilla sepelvaltimotautipotilailla. Sepelvaltimotaudin vakavuuden ja laajuuden määrittäimiseen käytettiin hybridikuvantamista, jossa hyödynnetään tietokonetomografiaa ja isotooppitutkimusta. Samoilla potilailla tutkittiin myös hepariinin vapauttaman fPAPPA:n yhteyttä sepelvaltimotaudin vaikeusasteeseen.

Kehitetty määritys oli herkkä mittaamaan fPAPP-A:ta. Kohonnut fPAPP-A oli yhteydessä suurentuneeseen sydänkohtauksen tai kuoleman riskiin. Yhdistettynä sydänperäisen troponiini I:n kanssa, kyky ennustaa riskä parani entisestään. Lisäksi, ahtauttavaa sepelvaltimotautia sairastavilla potilailla oli kohonnut fPAPP-A - pitoisuus ja fPAPP-A toimi paremmin kuin perinteiset riskitekijät tai muut mitatut merkkiaineet. Hepariinin vuoksi verenkiertoon vapautunut fPAPP-A ei ollut yhteydessä selvaltimotaudin vakavuuteen tai laajuuteen.