Asymmetric dimethylarginine (ADMA) is a well-established cardiac biomarker in humans. The purpose of this prospective study was to investigate if measuring serum ADMA concentration via ELISA allows detection of cardiac disease in horses. In this context, ADMA reference values in horses were established. Furthermore, a change in ADMA serum concentration before and after a 160 km endurance race was assessed and the differences in ADMA concentration between horses that completed the race and horses that did not was evaluated. For this propose 78 horses with no known medical history were compared to 23 horses with confirmed structural cardiac disease with or without arrhythmias. Horses with heart disease were staged based on the severity of cardiac disease from I to II. Furthermore, 52 healthy endurance horses competing in a 160 km race were assessed. The endurance horses were assigned to three groups: horses that successfully completed the race, horses that failed to qualify at the veterinary check for primarily metabolic reasons and horses that failed to qualify at the veterinary check for primarily gait related reasons. The latter two groups were combined to form a final group of “non-finishers” that were excluded for either “gait related” or “metabolic” disorders. Horses underwent physical examination, electrocardiography, echocardiography, and venous blood sampling. In the endurances horses venous blood samples were taken before and after the endurance race. Asymmetric dimethylarginine was measured via ELISA, with a subset cross-checked using liquid chromatograph triple quadrupole mass spectrometry. Reference intervals with 90th percent confidence intervals were established according to ASVCP-guidelines. Standard software was used to test for significant differences in ADMA, and the L-arginine/ADMA ratio between groups. The reference range for ADMA in healthy horses was 1.7 - 3.8 μmol/L. Serum ADMA was higher in horses with heart disease compared to healthy horses (p<0.01) and highest in horses with stage II heart disease (p=0.02). However, only a few horses with stage II heart disease exceeded the reference range. The L-Arginine/ADMA ratio was significantly lower in healthy animals than in those with cardiac disease (p=0.001). ADMA (p=0.002) increased significantly after the endurance race in the finisher group. The longer the completed distance the higher was the ADMA concentration. No differences between the groups “finisher”, “metabolic” or “gait related” could be found. This study confirms the association between heart disease and increased serum ADMA concentration as well as a decreased L-Arginine/ADMA ratio in horses. Regardless of clinical assessment, there was a strong correlation between ADMA concentration and the completed distance in endurance horses. Our results did not support our hypothesis that ADMA would be higher before racing or increase more after racing in horses that failed to complete the race. Although the physiological reasons for higher serum ADMA concentration in horses with cardiac disease and horses completing a 160 km endurance race remain elusive, this study demonstrates that ADMA is a promising biomarker not just in humans, but also shows diagnostic potential in identifying cardiac disease respectively cardiac stress in horses under routine conditions.
Asymmetrisches Dimethylarginin (ADMA) ist ein etablierter und sensitiver kardialer Biomarker beim Menschen. In dieser prospektiven Studie sollte untersucht werden, ob die Messung der ADMA-Konzentration im Serum mittels ELISA den Nachweis einer Herzerkrankung bei Pferden ermöglicht. In diesem Zusammenhang wurden ADMA-Referenzwerte für Pferden ermittelt. Darüber hinaus sollte eine Veränderung der ADMA-Serumkonzentration vor und nach einem 160 km Distanzritt untersucht werden. In diesem Zusammenhang sollte geprüft werden, ob es Unterschiede in der ADMA-Konzentration zwischen Pferden gibt, die das Rennen beenden und die vom Rennen aufgrund einer gesundheitlichen Einschränkung ausgeschlossen werden müssen. Für den ersten Teil der Studie wurden 78 herzgesunde Pferde mit 23 Pferden mit einer bestätigten strukturellen Herzerkrankung mit oder ohne Arrhythmie verglichen. Für den zweiten Teil der Studie wurden 52 gesunde Distanzpferde, die an einem 160 km Distanzrennen teilnahmen, untersucht. Die Distanzpferde wurden in drei Gruppen eingeteilt: Pferde, die das Rennen erfolgreich abgeschlossen haben, Pferde, die aufgrund eines metabolischen Problems im Veterinärcheck disqualifiziert wurden und Pferde, die beim Veterinärcheck aufgrund eines veränderten Gangbildes disqualifiziert wurden. Es erfolgte eine Allgemeinuntersuchung, eine Elektrokardiographie und eine Echokardiographie der Pferde sowie eine venöse Blutentnahme. Bei den Distanzpferden wurde vor und nach dem 160 km Distanzritt venöse Blutproben entnommen. Aus den Blutproben wurde die ADMA-Konzentration mittels ELISA im Serum bestimmt. Basierend auf der Schwere der Herzerkrankung wurden die Pferde in Stadien von I bis II eingestuft. Bei einem Teil der Proben erfolgte eine Doppelmessung mittels Flüssigchromatographie-Triple-Quadrupol-Massenspektrometrie. Die Referenzintervalle für ADMA wurden entsprechend der ASVCP-Richtlinien eruiert. Die Standardsoftware SPSS wurde verwendet, um signifikante Unterschiede in der ADMA-Konzentration und der L-Arginin/ADMA-Ratio zwischen den Gruppen zu testen. Der in der vorliegenden Studie ermittelte Referenzbereich für ADMA liegt zwischen 1,7 - 3,8 μmol/L. Des Weiteren ergab die Studie, dass bei Pferden mit Herzerkrankungen die ADMA Konzentration im Serum im Vergleich zu herzgesunden Pferden signifikant höher (p<0,01) ist und dass der Anstieg bei Pferden mit schweren Herzerkrankungen (Stadium II) am höchsten (p=0,02) ist. Jedoch überschritten nur sehr wenige der schwer herzkranken Pferde den Referenzbereich. Die L-Arginin/ADMA-Ratio war bei gesunden Pferden signifikant geringer als bei herzkranken Pferden (p=0,001). Bei Pferden, die den Distanzritt von 160 km erfolgreich beendeten, stieg die ADMAKonzentration im Serum (p=0,002) signifikant an. Es ergaben sich keine signifikanten Unterschiede in der ADMA-Konzentration zwischen Pferden, die aus dem Rennen ausgeschieden sind oder dieses erfolgreich beendet haben. Die ADMA-Konzentration stieg proportional zu den zurückgelegten Kilometern an. Die Untersuchungen ergaben, dass ADMA nicht nur beim Menschen ein vielversprechender kardialer Biomarker ist, sondern auch ein diagnostisches Potenzial zur Identifizierung von Herzerkrankungen oder kardialem Stress bei Pferden aufweist. Die Hypothese, dass die ADMA-Konzentration vor oder nach dem Rennen bei Pferden höher ist, die disqualifiziert werden, konnte nicht gestützt werden. Weitere Studien zur Untersuchung der ADMA-Konzentration in den verschiedenen Vet-Gates wären von Vorteil und könnten weitere Hinweise geben, ob ein Ausscheiden aus dem Rennen gegebenenfalls vorherzusehen ist.
