USE OF MULTIPLE ANALYTIC APPROACHES TO IDENTIFY NEW MARKERS/RISK FACTORS FOR CARDIOVASCULAR DISEASES AND EVALUATE THEIR ROLE AS POSSIBLE PHARMACOLOGICAL TARGETS

Atherosclerotic cardiovascular disease (ASCVD) is one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. Elevated levels of low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), one of the most closely related markers of ASCVD, have persisted as a major modifiable risk factor. Although several therapeutic options are available to properly address higher LDL-C levels, many patients are still at risk probably due to the presence of other risk factors impacting on cardiovascular disease even when LDL-C is well controlled. Large epidemiological studies, Mendelian randomized studies, and genome-wide association studies confirmed that elevated lipoprotein(a) [Lp(a)] concentration is an independent risk factor for cardiovascular diseases. However, no approved therapies for patients with elevated Lp(a) levels are available yet. In addition, ASCVD is an inflammation-based disease. Although Mendelian randomization study did not show a causal relationship between C-reactive protein (CRP) and ASCVD, several randomized controlled trials (RCTs) illustrated that patients achieved both lower LDL-C levels and CRP levels could get better clinical outcomes. The main objectives of the present thesis are: 1) assessing the risk of major coronary events (MCEs) among individuals with different Lp(a) or CRP levels, and the joint risk related to both, and to investigate if these results could be influenced by current lipid-lowering therapies (LLTs) and LDL-C levels; 2) evaluating the effect of several LLTs on Lp(a) levels and whether there were differences among patients with various baseline Lp(a) levels; 3) evaluating the effect of LLTs on CRP levels, and whether this effect is associated with the change of LDL-C or triglyceride (TG) concentration. In this thesis, we first summarized the traditional cardiovascular risk factors, current lipid-lowering strategies, and potential residual risk factors. Then, to address the first aim several cross-sectional analyses were conducted based on the data from the UK Biobank, a prospective cohort study with deep genetic, physical, and health data, collected on about 500,000 volunteer participants recruited throughout the UK. The access to this largescale biomedical database has been fundamental to carried out the analyses presented in the first part of this thesis, which have provided key evidence to improve our knowledge about cardiovascular disease. We found a stepwise increased risk of MCEs related to elevated Lp(a) and CRP levels, regardless of LDL-C levels at baseline. Additionally, patients with both high Lp(a) and high CRP (median 123.82 nmol/L and 3.84 mg/L, respectively) levels experienced more than doubled risk compared to patients with low Lp(a) and low CRP (median 5.1 nmol/L and 0.49 mg/L, respectively) concentration. Finally, PubMed, Web of Science, EMBASE, Cochrane Library, and ClinicalTrial.gov were searched to collect the data for two comprehensive meta-analyses useful to address the second and the third aim, respectively. Pooled estimates were assessed by fixed-effect or random-effects model. Between-study heterogeneity was tested and measured by Cochrane’s Q test and I2 statistics. Overall, 69,859 subjects from 98 RCTs and 171,668 subjects from 53 RCTs were included in our meta-analyses on Lp(a) and CRP concentration, respectively. We discovered that among LLTs, PCSK9i (-6.41 mg/dL, 95%CI [-7.57 to -5.24]) and CETPi (-6.60 mg/dL, 95%CI [-9.26 to -3.95]) decreased Lp(a) levels. On the other hand, statins (-0.65 mg/L, 95%CI [-0.87 to -0.43]), bempedoic acid (-0.43 mg/L, 95%CI [-0.67 to -0.20]), ezetimibe (-0.28 mg/L, 95%CI [-0.48 to -0.08]), and omega3FAs (-0.27 mg/L, 95%CI [-0.52 to -0.01]) reduced serum CRP concentration, independently of LDL-C or TG changes. These reductions seem to be greater in some specific groups of patients, mainly those with high Lp(a) or CRP levels at baseline. Our findings confirmed that Lp(a) and CRP are both associated with the risk of ASCVD. Although we found some drugs had a significant lowering effect on these two markers, current LLTs can only provide little benefits. Thus, optimal therapeutic strategies for cardiovascular prevention should: 1) minimize LDL-C, according to the individual goal, based on CV risk class; 2) take into account residual risk (controlling Lp(a) and CRP concentration, if necessary); 3) consider the opportunity of a personalized LLT, e.g. prioritizing PCSK9i for patients with slightly higher Lp(a) levels and statins or bempedoic acid for individuals with slightly elevated CRP levels, and pursuing a more aggressive LDL-C reduction, while waiting for specific targeted therapies, in the attempt of reducing residual cardiovascular risk.

La malattia cardiovascolare aterosclerotica (ASCVD) è una delle principali cause di morbilità e mortalità a livello mondiale. Gli elevati livelli di colesterolo delle lipoproteine a bassa densità (LDL-C) sono un importante fattore di rischio modificabile. Sebbene siano disponibili diverse opzioni terapeutiche per controllare adeguatamente i livelli più elevati di LDL-C, molti pazienti mostrano ancora un aumentato rischio CV, anche quando l'LDL-C è ben controllato, probabilmente a causa della presenza di altri fattori di rischio che hanno un impatto rilevante sulla malattia cardiovascolare. Studi epidemiologici, studi di randomizzazione mendeliana e studi di associazione genomica hanno confermato che un'elevata concentrazione di lipoproteina(a) [Lp(a)] rappresenta un fattore di rischio indipendente per le malattie cardiovascolari. Tuttavia, non sono ancora disponibili terapie approvate per i pazienti con livelli elevati di Lp(a). Inoltre, l'ASCVD è una malattia a componente infiammatoria. Sebbene gli studi di randomizzazione mendeliana non abbiano dimostrato una relazione causale tra la proteina C-reattiva (CRP), uno dei principali marker infiammatori, e l'ASCVD, diversi studi randomizzati e controllati (RCT) hanno dimostrato che i pazienti che ottengono livelli di LDL-C e di CRP più bassi possono ottenere risultati clinici migliori. Gli obiettivi principali della presente tesi sono: 1) valutare il rischio di eventi coronarici maggiori (MCE) tra individui con diversi livelli di Lp(a) o CRP, e il rischio congiunto, e indagare se questi risultati possano essere influenzati dalle attuali terapie di riduzione dei lipidi (lipid-lowering therapies, LLT) e dai livelli di LDL-C; 2) valutare l'effetto di diverse LLT sui livelli di Lp(a) e se vi siano differenze tra i pazienti con diversi livelli basali di Lp(a); 3) valutare l'effetto delle LLT sui livelli di CRP e se questo effetto sia associato alla variazione della concentrazione di LDL-C o di trigliceridi (TG). In questa tesi, abbiamo inizialmente riassunto i tradizionali fattori di rischio cardiovascolare, le attuali strategie di riduzione dei lipidi e i potenziali fattori di rischio residui. Per affrontare il primo obiettivo, sono state condotte diverse analisi trasversali basate sui dati della UK Biobank, uno studio prospettico di coorte con dati genetici, fisici e clinici, raccolti su circa 500.000 partecipanti volontari di età compresa tra i 40 e i 70 anni reclutati in tutto il Regno Unito. L'accesso a questo database biomedico su larga scala è stato cruciale per effettuare le analisi presentate nella prima parte di questa tesi, che hanno fornito evidenze fondamentali per migliorare le nostre conoscenze sulle malattie cardiovascolari. Abbiamo riscontrato un aumento graduale del rischio di MCE all’aumentare dei livelli elevati di Lp(a) e CRP, indipendentemente dai livelli di LDL-C al basale. Inoltre, i pazienti con livelli elevati di Lp(a) e CRP (mediana 123,82 nmol/L e 3,84 mg/L, rispettivamente) hanno registrato un rischio più che raddoppiato rispetto ai pazienti con basse concentrazioni di Lp(a) e CRP (mediana 5,1 nmol/L e 0,49 mg/L, rispettivamente). Per perseguire il secondo e il terzo obiettivo, sono state condotte due metanalisi. PubMed, Web of Science, EMBASE, Cochrane Library e ClinicalTrial.gov sono stati utilizzati per cercare gli studi di interesse, secondo i criteri di inclusione pre-specificati. Le stime aggregate sono state prodotte con modelli a effetti fissi o casuali, sulla base dell’eterogeneità, che è stata testata e misurata con il test Q di Cochrane e la statistica I2. Complessivamente, 69.859 soggetti di 98 RCT e 171.668 soggetti di 53 RCT sono stati inclusi nelle meta-analisi su Lp(a) e CRP, rispettivamente. Abbiamo riscontrato che tra le LLT, gli inibitori di PCSK9 (-6,41 mg/dL, 95%CI [-7,57 a -5,24]) e gli inibitori di CETP (-6,60 mg/dL, 95%CI [-9,26 a -3,95]) riducevano significativamente i livelli di Lp(a). D'altra parte, le statine (-0,65 mg/L, 95%CI [da -0,87 a -0,43]), l'acido bempedoico (-0,43 mg/L, 95%CI [da -0,67 a -0,20]), l'ezetimibe (-0,28 mg/L, 95%CI [da -0,48 a -0,08]) e gli acidi grassi omega-3 (-0,27 mg/L, 95%CI [da -0,52 a -0,01]) riducevano la concentrazione sierica di CRP, indipendentemente dalle variazioni di LDL-C o TG. Queste riduzioni sembrano essere maggiori in alcuni gruppi specifici di pazienti, soprattutto in quelli con elevati livelli di Lp(a) o CRP al basale. I nostri risultati hanno confermato che la Lp(a) e la CRP sono entrambi fattori associati al rischio di ASCVD. Sebbene abbiamo riscontrato che alcuni farmaci hanno un significativo effetto di riduzione di questi due marcatori, le attuali LLT possono fornire solo modesti benefici. Pertanto, le strategie terapeutiche ottimali di prevenzione cardiovascolare dovrebbero: 1) ridurre al minimo i livelli di LDL-C, secondo l'obiettivo individuale, in base alla classe di rischio CV; 2) tenere conto del rischio residuo, controllando quindi la concentrazione di Lp(a) e CRP, se necessario; 3) considerare l'opportunità di una LLT personalizzata, ad esempio dando la priorità a PCSK9i per i pazienti con livelli di Lp(a) lievemente elevati e alle statine o all'acido bempedoico per i soggetti con livelli lievemente più elevati di CRP, e mirando a una riduzione più aggressiva della concentrazione di LDL-C, in attesa di terapie mirate specifiche, nel tentativo di ridurre il rischio cardiovascolare residuo.