A new complex marker for elevated arterial stiffnes estimation

Age is one of the well known strongest risk factors of cardiovascular diseases (CVD). At the same time, vessel age or arterial wall stiffness is one of the major determinants of so called biological age. Aim of the study was basing on the earlier obtained data to create a new complex marker for non-invasive estimation of elevated arterial stiffness.

Material and methods. Totally 202 subjects (33.2 % men) aged 25–75, who according to ambulatory check-up at the National Research center for Preventive Medicine were free of atherosclerosis-related diseases, were included into the study. Pulse wave velocity (PWV) > 10 m/s was used as a measure of arterial stiffness. Blood biochemical parameters were measured by standard methods.

Results. Preliminary analysis of mathematical models including various biochemical markers and clinical parameters allowed us to select the most significant variables associated with PWV: blood pressure (both systolic and diastolic, SBP and DBP, respectively), body mass index (BMI), triglyceride (TG), and C-peptide content. ROC-analysis gave their optimal cut-off points: SBP/DBP > 120/75 mm Hg; BMI > 26.3 kg/m²; blood plasma TG content > 1.0 mmol/l; C-peptide content > 1.67 ng/ml. These variables were combined as a complex marker (CM). A special score was generated: if any of these parameters exceeded the threshold value, it was assigned 1 point. It turned out that the combination of at least two variables indicates an elevated arterial stiffness. Analytical characteristics of CM were determined.

Conclusion. To estimate the probability to have elevated arterial stiffness, indicating on accelerated biological ageing, a new biomarker was created with the sensitivity of 82.7 %, specificity – 62.3 %, and correct prognosis of 71.6 %.

1. Lim M.A. Arterial compliance in the elderly: its effect on blood pressure measurement and cardiovascular outcomes // Clin. Geriatr. Med. 2009. Vol. 25. P. 191–205. doi: 10.1016/j.cger.2009.01.001

2. Vlachopoulos C., Aznaouridis K., Stefanadis C. Prediction of cardiovascular events and all-cause mortality with arterial stiffness: a systematic review and metaanalysis // J. Am. Coll. Cardiol. 2010. Vol. 55, N 13. P. 1318–1327. doi: 10.1016/j.jacc.2009.10.061

3. Nilsson P.M. Early vascular aging syndrome: background and proposed definitions // Clin. Invest. 2011. Vol. 1, N 11. P. 1523–1531. doi: 10.4155/CLI.11.141

4. Cunha P.G., Boutouyrie P., Nilsson P.M., Laurent S. Early vascular ageing (EVA): Definitions and clinical applicability // Curr. Hypertens. Rev. 2017. Vol. 13, N 1. P. 8–15. doi: 10.2174/1573402113666170413094319

5. Reneman R.S., Meinders J.M., Hoeks A.P.G. Noninvasive ultrasound in arterial wall dynamics in humans: what have we learned and what remains to be solved // Eur. Heart J. 2005. Vol. 26. P. 960–966. doi:10.1093/eurheartj/ehi177

6. Gujral D.M., Shah B.N., Chahal N.S., Bhattacharyya S., Senior R., Harrington K.J., Nutting C.M. Arterial Stiffness as a Biomarker of Radiation-Induced Carotid Atherosclerosis // Angiology. 2016. Vol. 67, N 3. P. 266–271. doi: 10.1177/0003319715589520

7. Meyer M.L., Tanaka H., Palta P., Cheng S., Gouskova N., Aguilar D. Correlates of segmental pulse wave velocity in older adults: the atherosclerosis risk in communities (ARIC) study // Am. J. Hypertens. 2016. Vol. 29, N 1. P. 114–122. doi: 10.1093/ajh/hpv079

8. Nilsson P.M., Boutouyrie P., Cunha P., Kotsis V., Narkiewicz K., Parati G., Rietzschel E., Scuteri A., Laurent S. Early vascular ageing in translation: from laboratory investigations to clinical applications in cardiovascular prevention // J. Hypertens. 2013. Vol. 31, N 1. P. 1517–1526. doi: 10.1097/HJH.0b013e328361e4bd

9. Cameron J.D., Cruickshank J.K. Glucose, insulin, diabetes and mechanisms of arterial dysfunction // Clin. Experim. Pharmacol. Physiol. 2007. Vol. 34. P. 677– 682. doi: 10.1111/j.1440-1681.2007.04659.x

10. Urbina E.M., Gao Z., Khoury P.R., Martin L.J., Dolan L.M. Insulin resistance and arterial stiffness in healthy adolescents and young adults // Diabetologia. 2012. Vol. 55, N 3. P. 625–631. https://doi. org/10.1007/s00125-011-2412-1

11. Гомыранова Н.В., Метельская В.А., Ткачева О.Н., Озерова И.Н., Перова Н.В., Стражеско И.Д. Биохимические маркеры атерогенных нарушений в системе липопротеидов: связь с биологическим и хронологическим старением сосудов // Атеросклероз и дислипидемии. 2014. № 4. С. 14–19.

12. Гомыранова Н.В., Метельская В.А., Ткачева О.Н., Озерова И.Н., Перова Н.В., Александрович О.В. Исследование взаимосвязи показателей жесткости артерий с биохимическими факторами атеротромбоза у лиц разного возраста // Кардиоваскуляр. терапия и профилактика. 2015. Т. 14, № 3. С. 65– 69. doi: 10.15829/1728-8800-2015-3-65-69

13. Гомыранова Н.В., Перова Н.В., Александрович О.В., Евстафьева О.Л., Метельская В.А. Корреляты скорости распространения пульсовой волны с факторами риска атеросклеротических сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета // Профилакт. медицина. 2017. Т. 20, № 3. С. 28–33. doi: 10.17116/profmed201720328-33

14. Стражеско И.Д., Ткачева О.Н., Акашева Д.У., Дудинская Е.Н., Агальцов М.В., Кругликова А.С., Браилова Н.В., Пыхтина В.С., Плохова Е.В., Шарашкина Н.В., Исайкина О.Ю., Выгодин В.А., Бойцов С.А. Взаимосвязь между различными структурно-функциональными характеристиками состояния артериальной стенки и традиционными факторами кардиоваскулярного риска у здоровых людей разного возраста. Часть I // Рац. фармакотерапия в кардиологии. 2016. Т. 12, № 2. С. 118–128. doi: 10.20996/1819-6446-2016-12-2-118-128

15. Стражеско И.Д., Ткачева О.Н., Акашева Д.У., Дудинская Е.Н., Агальцов М.В., Кругликова А.С., Браилова Н.В., Пыхтина В.С., Плохова Е.В., Шарашкина Н.В., Исайкина О.Ю., Выгодин В.А., Бойцов С.А. Взаимосвязь между различными структурно-функциональными характеристиками состояния артериальной стенки и традиционными факторами кардиоваскулярного риска у здоровых людей разного возраста. Часть II // Там же. С. 244–252. doi: 10.20996/1819-6446-2016-12-3-244-252

16. Милягин В.А., Комиссаров В.Б. Современные методы определения жесткости сосудов // Артериал. гипертензия. 2010. Т. 16, № 2. С. 134–143. https:// doi.org/10.18705/1607-419X-2010--2-

17. Van Bortel L.M., Laurent S., Boutouyrie P., Chowienczyk P., Cruickshank J.K., de Backer T., Filipovsky J., Huybrechts S., Mattace-Raso F.U., Protogerou A.D., Schillaci G., Segers P., Vermeersch S., Weber T. Expert consensus document on the measurement of aortic stiffness in daily practice using carotid-femoral pulse wave velocity // J. Hypertens. 2012. Vol. 30, N 3. P. 445–448. doi: 10.1097/HJH.0b013e32834fa8b0

18. Гомыранова Н.В. Изучение взаимосвязи биохимических маркеров атерогенных нарушений с биологическим и хронологическим старением сосудов: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2018. 25 с.

19. Оганов Р.Г., Масленникова Г.Я. Демографические тенденции в Российской Федерации: вклад болезней системы кровообращения // Кардиоваскуляр. терапия и профилактика. 2015. Т. 11, № 1. С. 5–10.

20. Шальнова С.А., Драпкина О.М. Тренды смертности от болезней системы кровообращения и злокачественных новообразований у российских мужчин и женщин 2000–2016 гг. // Рац. фармакотерапия в кардиологии. 2019. Т. 15, № 1. С. 77–83. doi: 10.20996/1819-6446-2019-15-1-77-83

21. Fuster V. Global burden of cardiovascular disease: time to implement feasible strategies and to monitor results // J. Am. Coll. Cardiol. 2014. Vol. 64. P. 520–522. doi: 10.1016/j.jacc.2014.06.1151

22. Nilsson P.M. Early vascular ageing in hypertension // Front. Cardiovasc. Med. 2020. Vol. 7. P. 6. doi: 10.3389/ fcvm.2020.00006

23. Cavalcante J.L., Lima J.A., Redheuil A., Al-Mallah M.H. Aortic stiffness: current understanding and future directions // J. Am. Coll. Cardiol. 2011. Vol. 57. P. 1511–1522. doi: 10.1016/j.jacc.2010.12.017.

24. Palombo C., Kozakova M. Arterial stiffness, atherosclerosis and cardiovascular risk: pathophysiologic mechanisms and emerging clinical indications // Vasc. Pharmacol. 2016. Vol. 77. P. 1–7. doi: 10.1016/j.vph.2015.11.083.

25. Hwang I.-C., Jin K.N., Kim H.-L., Kim Y.N., Im M.S., Lim W.H., Seo J.B., Kim S.H., Zo J.H., Kim M.A. Additional prognostic value of brachial-an-kle pulse wave velocity to coronary computed tomography angiography in patients with suspected coronary artery disease // Atherosclerosis. 2018. Vol. 268. P. 127–137. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2017.11.026

26. Nilsson P.M. Early vascular ageing as a new model to understand hypertension and arterial disease // Cardiovasc. Endocrinol. Metab. 2016. Vol. 5, N 4. P. 133–136. doi: 10.1097/XCE.0000000000000099

27. Usarek M., Bryła J. Pleiotropic action of proinsulin C-peptide // Postepy Hig. Med. Dosw. 2012. Vol. 66. P. 135–145. doi: 10.5604/17322693.986169

28. Li X., Zhou Z.G., Qi H.Y., Chen X.Y., Huang G. Replacement of insulin by fasting C-peptide in modified homeostasis model assessment to evaluate insulin resistance and islet β-cell function // J. Central. South Univers. 2004. Vol. 29, N 4. P. 419–423. doi

29. Seifalian A.M., Filippatos T.D., Joshi J., Mikhailidis D.P. Obesity and arterial compliance alterations // Curr. Vasc. Pharmacol. 2010. Vol. 8, N 2. P. 155– 168. doi: 10.2174/157016110790886956