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Predicting hypertension subtypes with machine learning using targeted metabolites and their ratios
(2022)
Hypertension is a major global health problem with high prevalence and complex associated health risks. Primary hypertension (PHT) is most common and the reasons behind primary hypertension are largely unknown. Endocrine hypertension (EHT) is another complex form of hypertension with an estimated prevalence varying from 3 to 20% depending on the population studied. It occurs due to underlying conditions associated with hormonal excess mainly related to adrenal tumours and sub-categorised: primary aldosteronism (PA), Cushing’s syndrome (CS), pheochromocytoma or functional paraganglioma (PPGL). Endocrine hypertension is often misdiagnosed as primary hypertension, causing delays in treatment for the underlying condition, reduced quality of life, and costly antihypertensive treatment that is often ineffective. This study systematically used targeted metabolomics and high-throughput machine learning methods to predict the key biomarkers in classifying and distinguishing the various subtypes of endocrine and primary hypertension. The trained models successfully classified CS from PHT and EHT from PHT with 92% specificity on the test set. The most prominent targeted metabolites and metabolite ratios for hypertension identification for different disease comparisons were C18:1, C18:2, and Orn/Arg. Sex was identified as an important feature in CS vs. PHT classification.
Der primäre Hyperaldosteronismus ist die häufigste Ursache einer sekundären Hypertonie. Ein Aldosteronüberschuss kann in vitro und in vivo DNA-Schäden verursachen. In einzelnen Fallberichten wurde über eine Koinzidenz des primären Hyperaldosteronismus mit Nierenzellkarzinomen wie auch anderen Tumoren berichtet. Die Prävalenz benigner und maligner Neoplasien bei Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus wurde bislang jedoch noch nicht untersucht.
In der multizentrischen MEPHISTO-Studie wurde die Prävalenz von benignen und malignen Tumorerkrankungen bei 338 Patienten mit bestätigtem primärem Hyperaldosteronismus untersucht. Hypertensive Probanden der populationsbasierten SHIP-Studie dienten als gematchte Kontrollgruppe.
Bei 120 (35,5%) der 338 Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus war eine Tumorerkrankung diagnostiziert worden, 30 der Patienten hatten zwei oder mehr Neoplasien. Das Auftreten eines Malignoms wurde bei 9,5% der Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus und bei 6,0% der hypertensiven Kontrollgruppe dokumentiert (p=0,08). Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus und einem Malignom in der Vorgeschichte wiesen bei der Diagnose des primären Hyperaldosteronismus höhere Aldosteronspiegel auf (p=0,009). Es konnte zudem ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Höhe des Aldosteronspiegels und der Malignomprävalenz beobachtet werden (p=0,03). Insgesamt wurden unter den Patienten mit primären Hyperaldosteronismus 158 Neoplasien nachgewiesen, die in 62% der Fälle benigne und in 25% der Fälle maligne waren (14% Neoplasien unbekannter Dignität). Ein Nierenzellkarzinom wurde bei 5 Patienten (13% aller malignen Tumore) diagnostiziert, in der hypertensiven Kontrollgruppe trat kein Nierenzellkarzinom auf.
Im Vergleich zur hypertensiven Kontrollgruppe wurde bei Patienten mit primärem Hyperaldosteronismus ein Trend hin zu einer erhöhten Prävalenz von Malignomen beobachtet, der beim Nierenzellkarzinom besonders deutlich ausgeprägt und signifikant mit der Höhe des Aldosteronspiegels assoziiert war.