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Machine learning-driven serum metabolomics: insights into the transition to early-stage heart failure with preserved ejection fraction
Alborghetti, Marcos Rodrigo; Hortegal, Renato; Pereira, Jose; Grizante, Mariana; Cancellier, Renato; Alves, Luiz Fernando Giolo; Freitas, Renata Valeri de; Carnielli, Carolina Moretto; Sforca, Mauricio; Moriya, Henrique Takachi; Leme, Adriana Paes; Feres, Fausto; Franchini, Kleber.
Afiliação
  • Alborghetti, Marcos Rodrigo; s.af
  • Hortegal, Renato; Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. São Paulo. BR
  • Pereira, Jose; s.af
  • Grizante, Mariana; Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. São Paulo. BR
  • Cancellier, Renato; Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. São Paulo. BR
  • Alves, Luiz Fernando Giolo; s.af
  • Freitas, Renata Valeri de; Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. São Paulo. BR
  • Carnielli, Carolina Moretto; s.af
  • Sforca, Mauricio; s.af
  • Moriya, Henrique Takachi; s.af
  • Leme, Adriana Paes; s.af
  • Feres, Fausto; Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. São Paulo. BR
  • Franchini, Kleber; Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia. São Paulo. BR
Circulation ; 146(Suppl 1)Nov 8, 2022. ilus
Artigo em Inglês | CONASS, Sec. Est. Saúde SP, SESSP-IDPCPROD, Sec. Est. Saúde SP | ID: biblio-1399709
Biblioteca responsável: BR79.1
ABSTRACT

Introduction:

Metabolomics has emerged as a powerful tool in providing readouts of early disease states before clinical manifestation. Here we used the predictive power of Unsupervised Hierarchical Clustering Analysis (UHCA) and Automated Machine Learning (AutoML) algorithms to identify serum metabolic panels in a population at risk of developing HFpEF.

Methods:

We studied 215 subjects staged as non-HF, pre-HFpEF and early-stage HFpEF(es-HFpEF). We evaluated clinical, laboratory, echocardiographic, and NMR-based metabolomics of blood serum data. UHCA and AutoML were used to explore metabolic fingerprints potentially related to clinical features or HFpEF. We used Metabolite Set Enrichment Analysis to explore biochemical pathways.

Results:

The UHCA identified three major patients (P) and two metabolites (M) clusters (Figure). The P clusters were associated with HFpEF stages, cardiac remodeling, diastolic dysfunction, and sex (Pearson Chi-square, p < 0.05) and M clusters with glycine and serine metabolism and urea cycle pathways (FDR-adjusted p-value < 0.002). Considering non-HFpEF and es-HFpEF groups, AUROC mean for feature subset combinations was 0.897 and the highest AUROC (0.995) combined metabolites, clinical, laboratory and echo features. Of the 64 models trained that included metabolites as input, serine (25), uridine (17), 2-oxoglutarate (14), citrate (14), 2-aminobutyrate (13) and taurine (13) were observed more frequently with feature importance value greater than zero. The metabolites with higher sum values of feature importance were serine (0.173), uridine (0.131), 2-aminobutyrate (0.123), choline (0.098) and dimethylamine (0.087).

Conclusions:

This study revealed characteristic metabolite profiles in the sera of patients at risk of developing HFpEF. These metabolite panels can add information for classificatory algorithms development and contribute to the understanding of HFpEF pathophysiology.
Assuntos
Texto completo: Disponível Coleções: Bases de dados nacionais / Brasil Base de dados: CONASS / Sec. Est. Saúde SP / SESSP-IDPCPROD Assunto principal: Fatores de Risco / Insuficiência Cardíaca Diastólica / Aprendizado de Máquina / Insuficiência Cardíaca Tipo de estudo: Estudo de etiologia / Estudo prognóstico / Fatores de risco Idioma: Inglês Revista: Circulation Ano de publicação: 2022 Tipo de documento: Artigo / Congresso e conferência Instituição/País de afiliação: Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia/BR
Texto completo: Disponível Coleções: Bases de dados nacionais / Brasil Base de dados: CONASS / Sec. Est. Saúde SP / SESSP-IDPCPROD Assunto principal: Fatores de Risco / Insuficiência Cardíaca Diastólica / Aprendizado de Máquina / Insuficiência Cardíaca Tipo de estudo: Estudo de etiologia / Estudo prognóstico / Fatores de risco Idioma: Inglês Revista: Circulation Ano de publicação: 2022 Tipo de documento: Artigo / Congresso e conferência Instituição/País de afiliação: Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia/BR
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