Influence of cardiovascular risk factors on left atrial strain and diastolic function: a prospective analysis of the Berlin Female Risk Evaluation (BEFRI) study

Abstract

Introduction: The identification of early detection tools to diagnose an increased cardiovascular risk is crucial for implementation of primary prevention strategies and promote healthy lifestyle habits. Among other cardiovascular risk factors, addressing overweight and obesity is a major concern, given the substantial global burden of cardiovascular disease associated with a high body mass index (BMI), including heart failure (HF). The relationship between BMI and diastolic dysfunction (DD) and how this can lead to HF is well-documented in the literature. Still, contradictory data and a lack of long-term follow-up evidence regarding the impact of BMI on presymptomatic DD and left atrial (LA) function emphasize the significance of identifying early detection assets, such as myocardial strain. Our objective was to prospectively assess the impact of clinical and demographic characteristics, with a particular focus on BMI, on the deterioration of diastolic function and LA strain (LAS) in an urban population of mostly apparently healthy women.

Methods and Results: After a mean follow-up period of 6.8 years, 258 participants of the Berlin Female Risk Evaluation (BEFRI) study received an extensive clinical and echocardiographic evaluation between October 2019 and December 2020, including LAS assessment using two-dimensional speckle-tracking echocardiography (2D STE). We divided women by BMI < or ≥25 kg/m2 and analyzed their clinical and echocardiographic characteristics, focusing on the influence of demographic parameters on the long-term deterioration of DD and LA mechanics using multivariate regression analysis. The prognostic impact of a reduced LAS on the development of DD was evaluated and compared to standard echocardiographic DD parameters using receiver operating characteristic (ROC) curve analysis. Among the 248 women eligible for echocardiographic assessment of LAS using 2D STE, the results revealed that LA reservoir strain (LASr) and LA conduit strain (LAScd) were notably reduced at the time of follow-up in participants with a BMI ≥25 kg/m2 compared to those with a BMI <25 kg/m2 at baseline (30 ± 8% vs. 38 ± 9%, p < 0.0001; -14 ± 7% vs. -22 ± 8%, p < 0.0001). Additionally, in contrast to only 7% in the BMI <25 kg/m2 group, 28% of overweight women exhibited a decline in diastolic function by the time of follow-up (p < 0.0001). Com-pared to LA volume index (LAVI), LASr and LAScd showed a higher predictive value in detecting a worsening of DD [area under the curve (AUC) 0.88 (95% CI 0.82-0.94) and 0.84 (95% CI 0.79-0.89) respectively, vs. 0.64 (95% CI 0.54-0.73) for LAVI]. Even after adjusting for other risk factors in multivariate regression analyses, BMI remained significantly associated with LAS reductions.

Conclusion: As observed after a long-term follow-up in a cohort of randomly selected women, overweight and obesity are associated with decreased LAS and a deterioration of diastolic function. This may indicate that parameters of myocardial function, such as LAS, are useful for risk stratification in populations more susceptible of developing heart failure.

Einleitung: Die Identifizierung von diagnostischen Maßnahmen zur Früherkennung eines erhöhten kardiovaskulären Risikos ist von entscheidender Bedeutung für die Umsetzung von Primärpräventionsstrategien und die Förderung gesunder Lebensgewohnheiten. Neben den anderen kardiovaskulären Risikofaktoren ist die Bekämpfung von Übergewicht und Adipositas angesichts der erheblichen globalen Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich der Herzinsuffizienz (HI), ein wichtiges Ziel. Der Zusammenhang zwischen einem erhöhten BMI und der diastolischen Dysfunktion (DD) sowie HI ist in der Literatur gut belegt. Widersprüchliche Evidenz und ein Mangel an Langzeit-Follow up-Daten über die Assoziation zwischen BMI, präklinischer DD und linksatrialer (LA) Dysfunktion unterstreichen jedoch die Bedeutung von Früherkennungsinstrumenten wie der myokardialen Strainanalyse. Ziel unserer Studie war, die Auswirkungen klinischer und demografischer Charakteristika und kardiovaskulärer Risikofaktoren, insbesondere eines erhöhten BMI, auf die Verschlechterung der diastolischen Funktion und des LA Strains (LAS) in einer städtischen weiblichen Population prospektiv zu untersuchen.

Methoden und Ergebnisse: Nach einer mittleren Nachbeobachtungszeit von 6,8 Jahren wurden 258 Teilnehmerinnen der Berlin Female Risk Evaluation (BEFRI)-Studie zwischen Oktober 2019 und Dezember 2020 einer umfassenden klinischen und echokardiographischen Evaluation unterzogen, einschließlich der Bewertung des LAS mittels zweidimensionaler Speckle-Tracking-Echokardiographie (2D STE). Wir teilten die Frauen nach BMI < oder ≥25 kg/m2 ein und analysierten ihre klinischen und echokardiographischen Merkmale, wobei wir uns auf den Einfluss demografischer Parameter auf die langfristige Verschlechterung der DD und der LA-Mechanik mittels multivariater Regressionsanalyse konzentrierten. Die prognostische Bedeutung eines reduzierten LAS auf die Entwicklung einer DD wurde analysiert und mittels Receiver Ope-rating Characteristic (ROC)-Kurvenanalyse mit echokardiographischen Standardparametern der diastolischen Funktion verglichen. 248 Frauen waren für die echokardiographische Beurteilung der LA-Funktion mittels 2D STE geeignet. Die Ergebnisse zeigen, dass der LA Reservoir-Strain (LASr) und der LA Conduit-Strain (LAScd) bei den Teilnehmerinnen mit einem BMI ≥25 kg/m2 im Vergleich zu denen mit einem BMI <25 kg/m2 bei Studienbeginn deutlich reduziert waren (30 ± 8% vs. 38 ± 9%, p < 0,0001; -14 ± 7% vs. -22 ± 8%, p < 0,0001). Im Gegensatz zu nur 7% in der Gruppe mit einem BMI von weniger als 25 kg/m2 wiesen 28% der übergewichtigen Frauen eine signifikante Verschlechterung der diastolischen Funktion zum Zeitpunkt der Verlaufsuntersuchung auf (p < 0,0001). Im Vergleich zum LA-Volumenindex (LAVI) wiesen LASr und LAScd einen höheren prädiktiven Wert für eine Verschlechterung der DD auf [Area Under the Curve (AUC) 0,88 (95 % CI 0,82-0,94) bzw. 0,84 (95 % CI 0,79-0,89) gegenüber 0,64 (95 % CI 0,54-0,73) für den LAVI]. Nach Adjustierung an andere Risikofaktoren in multivariaten Regressionsanalysen blieb der BMI signifikant mit ei-nem reduzierten LAS assoziiert.

Fazit: Übergewicht und Adipositas sind in einer zufällig ausgewählten weiblichen Population im Langzeit-Follow-up mit einem reduziertem LAS und einer Verschlechterung der diastolischen Funktion verbunden. In Zusammenschau mit der aktuell verfügbaren Evidenz weisen unsere Studiendaten darauf hin, dass die linksatriale Strainanalyse ein sensitives Tool zur Risikostratifizierung bei echokardiographischen Routineuntersuchungen ist.