УДК 617.735-06:616.379-008.64]-07:575.113.2-021.38817:57

Кудриль Іван Володимирович. Патогенетична, діагностична та прогностична роль факторів росту в розвитку та прогресуванні проліферативної діабетичної ретинопатії  : [спец.] 222, 22 / І. В. Кудриль. - Львів, 2025. - 137 с. - Бібліогр.: с. 105 -130. (206 назв).

Дисертація присвячена вирішенню актуального завдання сучасної офтальмології – визначенню механізмів прогресування діабетичної ретинопатії на підставі вивчення вмісту у внутрішньоочній рідині і крові пацієнтів з цукровим діабетом 2 типу факторів росту (трансформуючого фактора росту-β – TGF-β1 і фактора росту сполучної тканини – CTGF) та поліморфізму rs1800470 гена TGFB1 і обґрунтування методології діагностики із застосуванням цих біомаркерів.

Обґрунтування вибору теми дослідження.Цукровий діабет (ЦД) є серйозною медико-соціальною проблемою та суттєво знижує якість життя хворих (H. Al Zabadi et al., 2022). Некомпенсований або нелікований ЦД призводить до багатьох серйозних діабет-асоційованих ускладнень, серед яких найчастішою є діабетична ретинопатія (ДР), яка супроводжує перебіг захворювання у 26-35% хворих (H. Sun et al., 2022). На даний час ДР вважають прогресуючим тканеспецифічним нейроваскулярним ускладненням ЦД зі складним багатофакторним патогенезом, що включає мікросудинне ураження сітківки та дисфункцію нейронів і призводить до слабобачення або сліпоти (W. Wang & A.C.Y. Lo, 2018). Патогенез ДР був детально охарактеризований у контексті порушення передачі сигналів глюкози, інсуліну та васкулоендотеліального фактора росту (VEGF), хоча зростаюча кількість інших факторів росту та молекул, включаючи TGF-β1 і CTGF визнаються важливими учасниками цих патогенетичних подій (S.E. Wheeler & N.Y. Lee, 2017). Передумовою неоваскуляризації є фіброзноваскулярна проліферація, яка виникає внаслідок гіпоксії сітківки та гліально-мезенхімального переходу клітин Мюллера, що трансдиференціюються у міофібробласти з розростанням сполучної тканини (X. Wang et al., 2022). Ініціатором цього процесу є TGF-β1 (J. Fan et al., 2020). При проліферативній ДР перемикання від неоваскуляризації до фіброзної фази (ангіо-фіброзне перемикання) відбувається за допомогою CTGF на тлі надекспресії VEGF (I. Klaassen et al., 2015; E.J. Kuiper et al., 2008).

Таким чином, дослідження механізмів прогресування ДР та ростових факторів, що безпосередньо беруть участь у цьому процесі, зокрема TGF-β1 і CTGF є актуальним дослідженням, яке дозволить обґрунтувати новий можливий напрямок діагностики та прогнозу прогресування ДР.

Мета дослідження – підвищити рівень діагностики та прогнозування діабетичної ретинопатії при цукровому діабеті 2 типу на підставі визначення вмісту TGF-β1 і CTGF та поліморфізму rs1800470 гена TGFB1.

Відповідно до мети дослідження були поставлені наступні завдання:

1. Визначити вміст у крові та внутрішньоочній рідині TGF-β1 у пацієнтів з ДР і ЦД 2 типу в залежності від стадії ДР.
2. Визначити вміст у внутрішньоочній рідині CTGF у пацієнтів з ДР і ЦД 2 типу в залежності від стадії ДР.
3. Дослідити значення для прогресування ДР змін вмісту TGF-β1 і CTGF та їх зв’язок з клінічними показниками.
4. Дослідити вплив поліморфізму rs1800470 гена TGFB1 на клініко-офтальмологічні показники у пацієнтів з ДР і ЦД 2 типу в залежності від стадії ДР.
5. Дослідити залежність вмісту TGF-β1 і CTGF від поліморфізму rs1800470 гена TGFB1.
6. Визначити незалежні фактори, пов’язані з прогресуванням ДР та побудувати модель прогнозу стадій ДР.

Об’єкт дослідження: діабетична ретинопатія (МКХ10: Н36.0).

Предмет дослідження: стан зорових функцій, зміни очного дна за даними офтальмоскопії і дослідження на фундус камері, дані оптичної когерентної томографії, вміст у крові та внутрішньоочній рідині TGF-β1, вміст у внутрішньоочній рідині CTGF, поліморфізм rs1800470 гена TGFB1, діагностика та прогнозування ДР.

Методи дослідження:офтальмологічні – візометрія (проектор оптичних знаків (CP-770, Nidek, Japan) та комп’ютеризованого фороптера (Refractor RT-5100, Nidek, Japan), рефрактометрія (авторефрактометр (TRK-2P, Topcon, Japan), тонометрія (безконтактний пневмотонопахіметр (NT-530P, Nidek, Japan), біомікроскопія (щілинна лампа Haag-Streit BQ 900, Swiss), офтальмоскопія (лінза Super Pupil XL, Volk Optical, USA), оптична когерентна томографія (Optovue RTVue (США), фотографування очного дна фундус-камерою (AFC 210, Nidek, Japan). Аналітичні: глюкозооксидазний (визначення вмісту глюкози у крові), рідинна іонообмінна хроматографія високого тиску (визначення вмісту у крові глікованого гемоглобіну), імуноферментний аналіз (визначення вмісту TGF-β1 і CTGF), молекулярно-генетичний (визначення поліморфізму rs1800470 гена TGFB1). Статистичні: параметричні та непараметричні методи, параметричний F-критерій Фішера і непараметричний критерій Kruskal-Wallis. Для виявлення зв’язку між ознаками використано кореляційний аналіз з розрахунком показнику рангової кореляції Спірмена (r) для кількісних ознак і за критерієм χ² – для якісних. Для аналізу зв’язку стадії ДР з факторами ризику було використано методи побудови нейромереж та моделей лінійної регресії (GLM).

Наукова новизна отриманих результатів Уточнено наукові дані щодо зв’язку поступового збільшення вмісту TGF-β1 і CTGF з прогресуванням ДР за стадіями. Встановлено, що вміст у крові TGF-β1 був збільшеним у порівнянні з контролем у 1,4-1,55 раза (p<0,001). Вміст у ВОР TGF-β1 у порівнянні з контролем був більшим при НПДР у 1,2 раза, при ППДР – у 2,2 раза та при ПДР – у 5,0 разів (p<0,001). Вміст у ВОР CTGF у порівнянні з контролем був більшим при НПДР у 1,6 раза, при ППДР – у 2,2 раза та при ПДР – у 3,2 раза (p<0,001).

Вперше доведено значення для прогресування ДР компенсації ЦД 2 типу та збільшення вмісту у крові і внутрішньоочній рідині ТGF-β1. Методом нейромережевого моделювання було створено трифакторну модель класифікації, яка з точністю 100% прогнозувала ПДР.

Вперше встановлено, що поліморфізм rs1800470 гена TGFB1 обумовлював гірший перебіг ДР: носії мутантного генотипу A/A мали нижчу гостроту зору (р=0,016) та більші центральну товщину і об’єм сітківки (р<0,001) у порівнянні з носіями предкового генотипу G/G.

Вперше показано, що у пацієнтів з ДР та ЦД 2 типу вміст у внутрішньоочній рідині TGF-β1 і CTGF був більшим у носіїв генотипів G/A і A/A у порівнянні з предковим генотипом G/G, тобто – за умов носійства мутантного алеля А rs1800470. Гірша гострота зору та більше пошкодження структури сітківки, що спостерігалося у носіїв генотипу А/А, могли бути обумовлені більшим внутрішньоочним вмістом TGF-β1 і CTGF.

Вперше визначені прогностичні фактори (біомаркери) прогресування ДР, застосування яких у багатофакторних лінійних моделях (GLM) дозволило прогнозувати стадію ДР із 100% точністю (p<0,001). До цих факторів належали компенсація діабету, вміст у крові глікованого гемоглобіну (HbA1c) і TGF-β1, вміст у внутрішньоочній рідині TGF-β1, а також поліморфізм rs1800470 гена TGFB1. При цьому найбільше значення мали 3 незалежні змінні: компенсація діабету, генотип поліморфізму rs1800470 гена TGFB1 та вміст TGF-β1.

Було уточнено механізми розвитку та прогресування ДР з урахуванням значення TGF-β1 і CTGF, а також поліморфізму rs1800470 гена TGFB1. На підставі цього було запропоновано та обґрунтовано методологію діагностики і математичного прогнозування ДР.

Практична значущість отриманих результатів. Отримані результати дозволили сформулювати низку практичних рекомендацій з використання для діагностики та прогнозу прогресії ДР вивчених біомаркерів.Позитивний кореляційний зв'язок з прогресуванням ДР мають тривалість діабету, центральна товщина та об’єм сітківки, а також вміст у крові та внутрішньоочній рідині TGF-β1 і вміст у внутрішньоочній рідині CTGF. Зв'язок з ДР було показано і з компенсацією діабету – при некомпенсованому діабеті прогресія ДР була достеменно вищою.

При визначенні груп ризику та цільових груп таргетної терапії необхідно враховувати, що при всіх стадіях ДР гірша гострота зору та більші центральна товщина та об’єм сітківки спостерігалися у носіїв поліморфізму rs1800470 гена TGFB1, що було пов’язане з більшим вмістом TGF-β1 і CTGF.

Створено декілька простих та зручних для практичного використання математичних моделей. Застосування програмного калькулятора, створеного у середовищі Microsoft Excel, з урахуванням компенсації діабету та вмісту ТGF-β1 у крові і внутрішньоочній рідині дозволяє з точністю 100% прогнозувати ПДР. Застосування багатофакторної лінійної моделі за 5 факторами: компенсація діабету, вміст у крові глікованого гемоглобіну і TGF-β1, вміст у внутрішньоочній рідині TGF-β1, а також генотип поліморфізму rs1800470 гена TGFB1 прогнозує стадію ДР із 100% точністю. Застосування програмного калькулятора, створеного у середовищі Microsoft Excel, з урахуванням компенсації діабету, вмісту у внутрішньоочній рідині ТGF-β1 і генотипу rs1800470 гена TGFB1 дозволяє прогнозувати ДР з точністю 97%.

Публікації. Основні результати роботи описані в 7 наукових публікаціях, зокрема 5 – статті в журналах відповідно до «Переліку наукових фахових видань України, в яких можуть публікуватися результати дисертаційних робіт на здобуття наукових ступенів доктора наук, кандидата наук та ступеня доктора філософії», всі 5 статей індексовані у наукометричній базі Scopus; 2 праці – тези у матеріалах науково-практичних конференцій.

Ключові слова: діабетична ретинопатія, цукровий діабет 2 типу, діагностика, прогностична модель, TGF-β1, CTGF, поліморфізм rs1800470 гена TGFB1.

УДК 617.735-007.281:616.379-008.64]-021-071

Актуальність. Дослідження механізмів прогресування діабетичної ретинопатії (ДР) та ростових факторів, що безпосередньо беруть участь у цьому процесі, є актуальним, оскільки воно дозволить обґрунтувати новий можливий напрямок її лікування та діагностики.

Мета: встановити роль трансформуючого фактора росту β1 (TGF-β1) та фактора росту сполучної тканини (CTGF) у розвитку та прогресуванні ДР. Матеріали та методи. До дослідження були залучені результати обстеження 102 осіб з цукровим діабетом 2-го типу, яких за стадіями ДР розділили на 3 групи: 1-ша — з непроліферативною ДР (НПДР, 35 осіб), 2-га — з препроліферативною (ППДР, 34 особи) і 3-тя — з проліферативною (ПДР, 33 особи). Контрольну групу становила 61 особа. Пацієнтам проводили стандартні офтальмологічні обстеження. Визначення TGF-β1 у сироватці крові і внутрішньоочній рідині (ВОР) та CTGF у ВОР проводили методом імуноферментного аналізу (Invitrogen Thermo Fisher Sci., США). Статистичний аналіз результатів проводили за допомогою пакета програм MedCalc (MedCalc Software bvba, 1993–2013).

Результати. Вміст у крові TGF-β1 був збільшеним у пацієнтів з ДР порівняно з контролем у 1,4–1,55 раза (p < 0,001). Різниця за стадіями ДР не була статистично значущою. Вміст TGF-β1 у ВОР за стадіями ДР суттєво зростав і порівняно з контролем був більшим при НПДР у 1,2 раза, при ППДР — у 2,2 раза, при ПДР — у 5,0 раза (p < 0,001). При цьому між всіма групами різниця була статистично значущою (p < 0,05). Вміст CTGF у ВОР також суттєво зростав і порівняно з контролем був більшим при НПДР у 1,6 раза, при ППДР — у 2,2 раза, при ПДР — у 3,2 раза (p < 0,001). Порівняння рівнів TGF-β1 і CTGF у ВОР показало, що приріст був притаманним для обох маркерів, але більшою мірою він був вираженим для TGF-β1 при ПДР.

Висновки. У нашому дослідженні ми виявили значне збільшення вмісту TGF-β1 і CTGF у ВОР, що відповідало стадії ДР. Це дає можливість припустити, що обидва цитокіни можуть бути біомаркерами ДР та є потенційними мішенями її терапії.

УДК: 617.735-002-02.379-008.64-06:616-056.5]-078.73

Вступ. Світова статистика останніх років свідчить про стрімкий ріст захворюваності на цукровий діабет серед населення [1, 2]. У зв'язку із цим, діабетична ретинопатія, основне ускладнення цукрового діабету з боку органу зору, займає одне з провідних місць серед відомих причин зниження зору та сліпоти, а число випадків втрати зору в результаті цього ускладнення зберігає стійку тенденцію до постійного зростання [3]. Але найбільш значною та розповсюдженою причиною зниження зору при цукровому діабеті є патологія сітківки (діабетична ретинопатія) [4-6].

Мета. Тому актуальним є вивчення імунологічних предикторів з метою своєчасної діагностики, попередження ускладнень та профілактики розвитку цього захворювання. Таким чином, з вище описаного видно, що різні хемокіни та їх рецептори відіграють важливу роль в патогенезі цукрового діабету у людини. Вони беруть участь в автоімунному процесу в острівцях Лангерганса підшлункової залози, починаючи з ранньої латентної до клінічної стадії захворювання, скеровуючи з крові в інсуліти потік різних антиген залежних клітин-ефекторів, які декретують спектр прозапальних цитокінів, що призводить до апоптозу та некрозу β-клітин. В той же час в подальшому, у віддалені терміни розвитку цукрового діабету, хемокіни можуть брати участь у виникненні запальних ускладнень, характерних для цього захворювання, особливо мікро- та макроангіопатій: ретино- та нефропатій, атеросклерозу та серцево-судинних захворювань. Існування такої наукової інформації та подальше вивчення даного питання відкривають нові шляхи у створенні методів цілеспрямованої імунотерапії та профілактики цукрового діабету та його ускладнень шляхом специфічної блокади певних ланок імунних механізмів, в яких беруть участь хемокіни та їх рецептори.

УДК 617.735-002-02:616.379-008.64

За прогнозами Міжнародної федерації діабету (IDF), до 2030 року кількість хворих на цукровий діабет (ЦД) зросте з 366 до 552 мільйонів. В Україні зареєстровано понад 1,5 мільйона хворих на цукровий діабет, із яких 84–95 % — хворі на діабет 2-го типу (ЦД2). Одним із важливих ускладнень цукрового діабету є діабетична ретинопатія (ДР), що залишається однією з причин сліпоти і слабкозорості, в тому числі в осіб працездатного віку. В патогенезі ДР важлива роль належить метаболічним порушенням, в тому числі активації поліолового шляху утилізації глюкози, ключову роль у чому відіграє альдозоредуктаза, активність якої пов’язують з поліморфізмом її гена — AKR1B1. Вивчення нових метаболічних і генетичних механізмів розвитку і прогресування ДР при ЦД2 у пацієнтів української популяції є актуальним завданням сучасної офтальмології.

УДК: 617.735-02:616.379-008.64-036.1:577.152.353:575

Діабетичні мікросудинні ускладнення, такі як ретинопатія, нефропатія і невропатія, є важливою причиною захворюваності та смертності в пацієнтів із цукровим діабетом 2-го типу (ЦД2). Вивчення причин виникнення ЦД2 триває за багатьма напрямками через розуміння безлічі генетичних та екологічних факторів ризику виникнення захворювання. На часі активне вивчення генів, їх поліморфних варіантів і зв’язку цих мутацій із фенотиповими ознаками, які й спричиняють погіршення метаболізму й обмінних процесів. Без сумнівів, саме такий шлях може надати інструменти для розширення знань про складний патогенез діабету, його судинних ускладнень, що приведе до поліпшення профілактики, діагностики й лікування [1].

Аргіназа, важливий фермент циклу сечовини, використовує L-аргінін як субстрат для виробництва сечовини й орнітину. Він експресується в кількох типах клітин, включно з ендотеліальними клітинами, макрофагами й гладком’язовими клітинами судин. Дослідження показали, що підвищена активність аргінази порушує функцію синтази оксиду азоту (NOS), викликаючи роз’єднання димеру NOS. Незв’язана молекула NOS
замість оксиду азоту (NO) виробляє супероксид, який призводить до вироблення прозапального оксиданту пероксинітриту. Залишкове накопичення оксидантів в ендотелії є основним механізмом судинної дисфункції при низці мікроциркуляторних захворювань, включно з діабетичною ретинопатією (ДР) [2, 3].

Дослідження поліморфних варіантів гена аргінази на 740 неспоріднених пацієнтах із ЦД2 університетської лікарні Люблінського медичного університету підтвердило зв’язок мінорної алелі SNP rs2781666 у локусі ARG1 з ризиком ретинопатії [4]. Виявлено, що мінорна алель Т і генотип ТТ підвищували ризик розвитку ЦД2 в 1,4 і 2,2 раза відповідно. Частоти алелі Т і генотипу ТТ були вірогідно вищими в групі хворих на ЦД2 із ДР, ніж без ДР. Ризик розвитку ДР був у 1,7 раза вищим для алелі Т і в 2,4 раза вищим для гомозиготного генотипу ТТ. У моделях на мишах і щурах було показано, що індуковане діабетом порушення ендотелійзалежних вазодилатаційних відповідей у судинах сітківки пов’язане з активацією аргінази через збільшення її продукції. Цього можна було уникнути шляхом делеції однієї копії гена аргінази в мишей [5]. Однак механізм, за допомогою якого ген ARG1 забезпечує схильність до ДР, незрозумілий і вимагає вивчення. Більшість досліджень присвячено розподілу ферментів, що беруть участь у метаболізмі аргініну в структурах ока [6].

Численні дослідження продемонстрували значення генетичних поліморфізмів цитохромів Р450 (CYP) у патогенезі ЦД2 [7]. Цитохром P450 2E1 (кодується геном CYP2E1) відповідає за метаболічну активацію багатьох низькомолекулярних сполук, включно з етанолом, бензолом, вінілхлоридом і N-нітрозамінами [8]. Надекспресований CYP2E1 демонструє високу здатність продукувати вільні радикали, які, імовірно, викликають перекисне окиснення ліпідів у пацієнтів з ожирінням і ЦД2, у яких показана підвищена активність CYP2E1 [9]. Однак залишається нез’ясованою роль поліморфізму гена CYP2E1 у розвитку ендотеліальної дисфункції та активації нітрозативно-оксидативних механізмів у патогенезі ДР [8].