Tese de Doutoramento Medicina 2024 Faculdade de Ciências Médicas, Universidade NOVA de Lisboa

ABSTRACT Stroke is the first cause of death and disability in Portugal, and the second cause of death and third cause of disability worldwide. In patients with stroke, treatment interventions are time-dependent, meaning that shorter time from stroke onset to treatment is associated with better outcomes. Blood-based biomarkers represent a potential alternative to neuroimaging for early and rapid stroke diagnosis. Accurate and timely differentiation between patients with acute ischemic stroke (AIS), intracerebral hemorrhage (ICH) and stroke mimics (SM) could improve prehospital pathways and potentially allow earlier treatment administration. We conducted an exploratory prospective observational study on untargeted blood biomarkers in consecutive patients with suspected stroke, collecting blood samples at hospital admission. Quantitative analysis from mass spectrometry data was performed and biomarker-based prediction models were developed to differentiate AIS from ICH and from ICH and SM. Biomarker-based prediction models including intercellular adhesion molecule-2, plasminogen like-A, complement component 3, syntaxin binding protein-5 and immunoglobulin heavy variable 3-64 showed between 75 to 88% sensitivity at 100% specificity for identifying patients with AIS. In addition to the timing of diagnosis and treatment, early stroke recurrences influence long-term prognosis. Stroke patients ideally are hospitalized in stroke units in order to prevent stroke recurrence and other in-hospital complications. However, the impact of being in a stroke unit at the time of an early recurrent stroke has not previously been studied. In a retrospective analysis, we showed that in patients with an in-stroke unit stroke, the exact time of stroke onset was more frequently known than in other stroke patients, that treatment opportunities were less often missed than in other patients with in-hospital stroke, and that the endovascular treatment rate was higher than in patients with community-onset stroke. Finally, patients with in-stroke unit stroke had better functional outcomes than those with other in-hospital strokes or community-onset strokes. Another complication in patients with AIS is early worsening of arterial patency, either due to stroke recurrence or progressive clot formation. However, no study so far has described the frequency, associated factors and outcome of patients with worsening of arterial patency. We conducted a retrospective study showing that 3% of patients with AIS experienced worsening of arterial patency within the first 24 hours (with or without preceding revascularisation treatment). History of hypertension, initial stroke severity, intracranial and extracranial stenosis, and good collaterals were identified as independent predictors, and worsening of arterial patency was associated with a six-fold higher likelihood of poorer functional outcome. In patients undergoing endovascular treatment (EVT), reocclusion after initial successful recanalization is another possible complication. This phenomenon has only seldom been studied. In our retrospective study, we showed that 6.6% of patients experienced reocclusion after successful EVT. Preadmission statin therapy, intracranial internal carotid artery occlusion, number of passes during EVT, transient reocclusion during EVT, and atherosclerotic stroke etiology were identified as independent predictors, and its occurrence was associated with a five times higher rate of unfavorable functional outcome. Using a combination of translational and clinical research, this PhD thesis attempts to add new data to reduce the global burden of stroke. We explored a new blood-based biomarker strategy for stroke diagnosis, investigated the protective role of stroke units on early stroke recurrence, and studied predictors and outcome of patients with worsening of arterial patency and reocclusion after EVT. The final discussion of this thesis integrates the potential applications of the results and proposes future research questions.

RESUMO O acidente vascular cerebral (AVC) é primeira causa de morte e incapacidade em Portugal, e segunda causa de morte e a terceira causa de incapacidade em todo o mundo. Em doentes com AVC, as intervenções terapêuticas estão dependentes do tempo, ou seja, menor tempo entre início de sintomas e tratamento associa-se a melhor prognóstico funcional. Os biomarcadores séricos representam uma alternativa à neuroimagem para o rápido diagnóstico de doentes com AVC. Uma precoce e precisa diferenciação de doentes com AVC isquémico, AVC hemorrágico e mimetizadores de AVC poderá contribuir para a melhoria das redes de referenciação pré-hospitalar e potencialmente permitir a instituição precoce de terapêutica dirigida. Conduzimos um estudo exploratório, observacional e prospetivo, de biomarcadores séricos em doentes consecutivos com suspeita de AVC, com colheita de amostras à admissão hospitalar. Foi realizada uma análise quantitativa por espectrometria de massa e foram desenvolvidos modelos de predição baseados em biomarcadores séricos para diferenciar AVC isquémico de AVC hemorrágico, e AVC isquémico de AVC hemorrágico e mimetizadores de AVC. Um modelo de predicação baseado em biomarcadores séricos incluindo a molécula de adesão intercelular tipo 2, plasminogénio tipo-A, componente 3 do complemento, proteína de ligação à sintaxina-5 e variável 3-64 da cadeia pesada de imunoglobulina, demonstrou uma sensibilidade entre 75 a 88% na identificação de doentes com AVC isquémico, com uma especificidade de 100%.Para além do diagnóstico e tratamento precoce, o AVC recorrente intra-hospitalar também tem um importante impacto no prognóstico a longo prazo. Idealmente, os doentes com AVC devem ser internados em unidades de AVC pelo seu impacto na prevenção de recorrência e de outras complicações hospitalares. Contudo, o impacto de estar internado numa unidade AVC aquando de AVC recorrente intra-hospitalar nunca foi investigado. Conduzimos um estudo retrospetivo que demonstrou que doentes com AVC durante internamento em unidade AVC, mais frequentemente apresentaram uma hora de início de sintomas conhecida em comparação com outros doentes com AVC. Apresentaram também menos oportunidades perdidas de tratamento de fase aguda em comparação com outros doentes com AVC intra-hospitalar, e maior frequência de tratamento endovascular em comparação com doentes com AVC na comunidade. Os doentes com AVC durante internamento em unidade AVC apresentaram melhor prognóstico funcional do que outros doentes com AVC intra-hospitalar ou AVC na comunidade. Outra complicação em doentes com AVC isquémico é a deterioração de patência arterial. Esta pode resultar de evento recorrente ou progressão da trombose arterial. No entanto, nenhum estudo descreveu a frequência, fatores associados e prognóstico de doentes com deterioração da patência arterial. Realizámos uma análise retrospetiva na qual se identificou que 3% de doentes com AVC isquémico apresentaram deterioração da patência arterial às 24 horas (com ou sem tratamento de recanalização prévio). Hipertensão arterial prévia, gravidade de AVC à admissão, estenose intra-/extracraniana e bons colaterais foram identificados como preditores, e a presença de deterioração de patência arterial associou-se a uma probabilidade seis vezes superior de pior prognóstico funcional.No subgrupo de doentes com AVC isquémico submetidos a tratamento endovascular (TEV), a reoclusão após recanalização é outra possível complicação. Este fenómeno foi pouco estudado. Realizámos outra análise retrospetiva em que identificamos que 6.6% dos doentes com recanalização após TEV apresentam reoclusão. Tratamento prévio com estatinas, oclusão da artéria carótida intracraniana, número de passagens durante TEV, reoclusão transitória durante TEV, e etiologia aterosclerótica foram identificados como preditores, e a sua ocorrência associada a uma probabilidade cinco vezes superior de mau prognóstico funcional. Ao combinar investigação translacional e clínica, a presente tese de doutoramento procura adicionar informação que seja relevante na redução do impacto global do AVC. Explorámos uma nova estratégia de biomarcadores séricos para o diagnóstico de AVC, investigámos o papel protetor das unidades AVC no AVC recorrente, e estudámos os preditores e prognóstico de doentes com deterioração da patência arterial e reoclusão após TEV. A discussão final desta tese integra as potenciais aplicações dos seus resultados, e propõe novas perguntas de investigação