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.

Цукровий діабет (ЦД) представляє собою хронічне метаболічне захворювання, основною ознакою якого є порушення вуглеводного обміну зі стійкою гіперглікемією, що є наслідком абсолютної або відносної інсулінової недостатності [1]. Станом на 2019 рік світова поширеність ЦД становила 463 млн. осіб (9,3%), при цьому очікується її зріст до 578 млн. (10,2%) у 2030 році та подальше зростання до 700 млн. (10,9%) до 2045 року [2].

Відомо, що якість життя осіб з ЦД суттєво погіршує розвиток судинних ускладнень, серед яких у 26-35% пацієнтів виявляється діабетична ретинопатія (ДР) [1]. Її основними механізмами вважають порушення метаболічних шляхів глюкози, включаючи поліоловий шлях, прогресивне накопичення кінцевих продуктів глікації (AGEs), шлях протеїнкінази C (PKC) і шлях гексозаміну, що призводе до розвитку мікроваскулопатії [3]. Крім того, має значення хронічне запалення низького ступеня, лейкостаз, нейродегенерація і реактивний гліоз клітин Мюллера, апоптоз перицитів і мітохондріальна дисфункція [3, 4].

Значна роль у ініціації цих процесів при ДР належить чисельним факторам росту, які регулюють клітинну міграцію, проліферацію та диференціювання [5]. Наприклад, трансформуючий фактор росту-β (TGF-β), фактор росту фібробластів та інсуліноподібний фактор росту регулюють товщину склери та впливають на виникнення та розвиток короткозорості. Неадекватна передача сигналу TGF-β була пов’язана з патологічним ангіогенезом, функцією судинного бар’єру, несприятливими запальними реакціями та фіброзом тканин [6].

Таким чином, при ДР порушення сигналінгу трансформуючого фактору росту β1 (TGF-β1) супроводжується патологічним ангіогенезом, порушенням гематоофтальмічного бар’єру, активацією запалення і фіброзу тканин.

Мета дослідження – шляхом нейромережевого моделювання встановити зв'язок вмісту TGF-β1 у сироватці крові та внутрішньоочній рідині (ВОР) з прогресуванням ДР при цукровому діабеті 2 типу (ЦД2).

Матеріали та методи. У дослідження було включено результати обстеження 102 осіб з ЦД2, яких за стадіями ДР розділили на 3 групи: 1 -а – з непроліферативною ДР (НПДР, 35 осіб), 2-а – з препроліферативною (ППДР, 34 особи) і 3-я – з проліферативною (ПДР, 33 особи). Контрольну групу склала 61 особа. У пацієнтів проводили стандартні офтальмологічні обстеження. Визначення TGF-β1 у сироватці крові і внутрішньоочній рідині (ВОР) проводили методом імуноферментного аналізу (Invitrogen Thermo Fisher Sci., США). Статистичний аналіз результатів проводили за допомогою пакета програм MedCalc (MedCalc SoftWare bvba, 1993-2013) та нейромережевій двошаровій моделі з лінійною PSP (PostSynaptic potential function).

Результати. Методом генетичного алгоритму відбору було виділено 3 ознаки, що були пов’язані з ДР: компенсація діабету та вміст Т GF-β1 в крові і ВОР. ЦД2 був компенсованим у 38 (37,3%) пацієнтів, тоді як у 65 (63,7%) некомпенсованим. Доля останнього була більшою при ПДР, ніж при НПДР і ППДР (p<0,05). При ПДР вміст ТGF-β1 у ВОР був суттєво більшим, ніж при НПДР і ППДР (p<0,05). На виділених ознаках було створено трифакторну модель класифікації, яка включала систему рівнянь, яка з точністю 100% прогнозувала ПДР. Загальна точність прогнозування моделі склала 88,2% (95% ВІ 80,4%-93,8%).

Висновок. У даному досліджені методом нейромережевого моделювання було показано значення для прогресування ДР до ПДР таких показників, як компенсація діабету та вміст ТGF-β1 у сироватці крові і ВОР.

Ключові слова: проліферативна діабетична ретинопатія; компенсація діабету; ТGF-β1; внутрішньоочна рідина; нейромережеве моделювання

Ключові слова: діабетична ретинопатія, цукровий діабет 2 типу, TGF-β1, rs1800470, TGFB1

Актуальність. Наявність зв’язку трансформуючого фактора росту бета 1 (TGF-β1) з розвитком та прогресуванням діабетичної ретинопатії (ДР) зумовила спробу створення відповідної математичної моделі прогнозу ДР. Мета: встановити можливість прогнозування стадії ДР на підставі визначення вмісту TGF-β1 у крові та внутрішньоочній рідині (ВОР), а також генотипу поліморфізму rs1800470 гена TGFB1. Матеріали та методи. Обстежено 102 особи з цукровим діабетом 2-го типу, яких за стадіями ДР розділили на 3 групи: 1-ша — з непроліферативною ДР (35 осіб), 2-га — з препроліферативною (34 особи) і 3-тя — з проліферативною (33 особи). До контрольної групи увійшла 61 особа. У пацієнтів проводили стандартні офтальмологічні обстеження. Визначення TGF-β1 у сироватці крові і ВОР проводили методом імуноферментного аналізу (Invitrogen Thermo Fisher Sci., США). Алелі rs1800470 визначали методом полімеразної ланцюгової реакції у реальному часі (TaqMan Mutation Detection Assays Life-Technology, США). Для аналізу зв’язку стадії ДР з факторами ризику проводили кореляційний аналіз та будували моделі узагальненої лінійної регресії (GLM). Результати. Позитивну кореляцію з прогресуванням ДР (p < 0,05) мали тривалість діабету, вміст TGF-β1 у крові та ВОР, центральна товщина та об’єм сітківки. Зв’язок з ДР було показано і з компенсацією діабету (р = 0,002) — при некомпенсованому діабеті прогресування ДР було вірогідно вищим. Відбір сукупності незалежних факторів, пов’язаних зі стадією ДР, виділив 5 факторних ознак: компенсація діабету, вміст у крові глікованого гемоглобіну і TGF-β1, вміст у ВОР TGF-β1, а також генотип поліморфізму rs1800470. Модель прогнозувала стадію ДР із 100% точністю (p < 0,001). У розробленій моделі найбільше значення мали 3 ознаки: компенсація діабету, генотип rs1800470 та вміст у ВОР TGF-β1. Модель, побудована на цих трьох ознаках, адекватна (p < 0,0001) та мала точність 97,0 %. Висновки. Доведена важливість порушення шляху TGF-β1, збільшення вмісту якого відповідало тяжкості ДР. Отримана GLM дозволяла чітко диференціювати стадії ДР та кількісно відображала її тяжкість.

Ключові слова: діабетична ретинопатія; цукровий діабет 2-го типу; TGF-β1; rs1800470; TGFB1; компенсація діабету; прогностична модель

УДК 616.379-008.64]:617.735-005-079-052:575

Мета: встановити зв'язок поліморфізму rs1800470 гена TGFB1 з ДР при цукровому діабеті 2-го типу (ЦД2).

Матеріал та методи. Обстежено 102 особи з ЦД 2-го типу, яких за стадіями ДР розділили на три групи: 1-ша – з непроліферативною ДР (35 осіб), 2-га – з препроліферативною (34 особи) і 3-тя – з проліферативною (ПДР, 33 особи). Контрольну групу склала 61 особа. У пацієнтів проводили стандартні офтальмологічні обстеження. Алелі rs1800470 (Т869С) визначали методом полімеразної ланцюгової реакції у реальному часі із застосуванням ампліфікатора GeneAmp® PCR System 7500 (AppliedBiosystems, США) та тест-систем TaqManMutationDetectionAssays Life-Technology (США). Для статистичних досліджень використано програмні пакети MedStat і MedCalc v.15.1 (MedCalcSoftwarebvba).

Результати. Аналіз розподілу генотипів і алелей rs1800470 виявив тенденцію до зменшення у осіб з ДР частоти предкового гомозиготного генотипу G/G при збільшенні частоти мінорного генотипу A/A, відповідно, більшою була і частота мінорної алелі А. Ці різниці збільшувалися по мірі прогресування ДР, однак не були значущими (p>0,05). Виявлена асоціація генотипів rs1800470 з фенотипом ДР: носії мутантного генотипу A/A мали нижчу гостроту зору (р=0,016) та більші центральну товщину та об’єм сітківки (р<0,001) у порівнянні з носіями предкового генотипу G/G. Стратифікація пацієнтів за стадіями ДР показала більшу різницю показників у носіїв різних генотипів при ПДР: центральна товщина сітківки у носіїв генотипу A/A була вищою за таку у носіїв генотипу G/G у 2,5 раза, а центральний об’єм сітківки – у 1,4 раза (p<0,001).

Висновок. Поліморфізм rs1800470 гена TGFB1 обумовлював гірший перебіг ДР, що було більш вираженим при ПДР.