Диабетическая ретинопатия — биомаркеры заболевания
Диабетическая ретинопатия (ДР) является распространенной причиной тяжелых нарушений зрения у пациентов с сахарным диабетом (СД) [1, 2]. Рост заболеваемости СД является отчетливым популяционным трендом, что обосновывает актуальность проблемы ДР [3—5]. В настоящее время наиболее активно изучаются вопросы патогенеза заболевания с выявлением его детальных механизмов, а также роль отдельных факторов, ведущих к прогрессированию и развитию осложнений ДР.
Появление нейроваскулярной теории патогенеза заболевания, а также распространение новых диагностических методов (таких как оптическая когерентная томография — ОКТ, оптическая когерентная томография сосудов (ангиография) — ОКТ-А, микропериметрия и др.) значительно изменили подход к ведению пациентов с ДР. Современные методы диагностики позволяют проводить более детальный и точный скрининг лиц из групп риска, а оценка состояния глаз пациентов с ДР позволяет применять дифференцированный подход к лечению и прогнозировать его результаты. В настоящее время ведется активный поиск биомаркеров и факторов риска заболевания и/или его прогрессирования.
Биомаркер — это измеримый показатель наличия или тяжести какого-либо патологического состояния. В более общем смысле — все, что можно использовать в качестве индикатора конкретного заболевания или какого-либо другого состояния организма [6]. Существуют две принципиальные классификации биомаркеров. Первая оценивает их роль в отношении изучаемого процесса:
— предиктивные биомаркеры (предикторы) — позволяют оценивать клиническую динамику и исход того или иного патологического процесса, а также ответ на проводимое лечение;
— диагностические биомаркеры — указывают на наличие определенного заболевания, позволяют установить стадию патологического процесса; в наибольшей мере характеризуются критериями специфичности и чувствительности;
— прогностические биомаркеры — дают представление об исходах заболевания независимо от проводимого лечения.
Вторая классификация оценивает биомаркеры по способу регистрации факта их наличия или отсутствия. Согласно ей, выделяют:
— визуализируемые (отображаемые) биомаркеры — те из них, которые могут быть выявлены и оценены с применением визуализирующих методов;
— молекулярные (неотображаемые) биомаркеры — вещества или соединения, оцениваемые качественно (наличие) и количественно (концентрация) в средах организма.
В рамках оценки нейродегенерации при ДР ведущими являются отображаемые маркеры, выявляемые с помощью прижизненных методов визуализации структуры сетчатки (таких как ОКТ, ОКТ-А, фундус-фотографирование, флюоресцентная ангиография — ФАГ). Более сложными для оценки, но не менее важными являются молекулярные маркеры — ряд цитокинов, факторов роста, нейротрансмиттеров и иных молекул, выявляемых в биологических средах пациентов (в сыворотке крови, слезной жидкости, водянистой влаге камер глаза, стекловидном теле). О роли и значении каждой из этих групп будет сказано далее.
На современном этапе в диагностике и лечении ДР большое значение имеет комплексный подход к оценке наличия и роли отдельных биомаркеров заболевания, что подтверждается большим числом исследований и статей, посвященных данной проблеме [7—12]. Основные направления исследований: детальное изучение патогенеза ДР, поиск новых терапевтических мишеней, выявление предикторных и прогностических биомаркеров, которые позволяют обосновывать необходимость тех или иных методов лечения, а также оценивать его результаты.
Молекулярные биомаркеры диабетической ретинопатии и нейродегенерации. Роль отдельных цитокинов и факторов роста в патогенезе заболевания
Основные биологически активные молекулы, играющие важную роль в патогенезе ДР и нейродегенерации, относятся к группам прововоспалительных и противовоспалительных цитокинов и факторов роста. Оценка молекулярных биомаркеров заболевания в большинстве случаев проводится методами иммуноферментного анализа (ИФА) биологических жидкостей организма. Предпочтительными средами для анализа являются стекловидное тело и водянистая влага камер глаза. Вследствие инвазивности доступа для получения данных сред авторами предложены альтернативные методы качественной и количественной оценки интересующих биомаркеров в слезной жидкости и сыворотке крови. Однако данные методики предполагают анализ сред, состав которых в значительной мере зависит как от внешних факторов, так и от состояния организма (сопутствующей патологии, приема лекарственных средств и проч.), что значительно снижает их точность и репрезентативность.
Важными свойствами цитокинов и факторов роста являются плейотропность и взаимная перекрываемость их эффектов, что затрудняет анализ роли отдельных соединений в патогенезе заболевания [13]. Таким образом, оценивая значение молекулярных биомаркеров ДР, необходимо принимать во внимание весь комплекс изменений цитокинового профиля. Анализ как всего комплекса изменений, так и роли отдельных цитокинов является темой большого числа научных работ, посвященных патогенезу ДР и нейродегенерации [7, 14—24].
Фактор роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor — VEGF)
VEGF-A считается ключевым звеном в патогенезе изменений органа зрения при СД и является основной мишенью терапии при диабетическом макулярном отеке (ДМО). Основными факторами, стимулирующими секрецию данного фактора роста, являются ишемические и гипоксические изменения, а также локальная воспалительная реакция. Таким образом, VEGF является конечным продуктом активации различных сигнальных путей. В указанных условиях происходит значительное усиление его синтеза с формированием дисбаланса в системе противоангиогенных и проангиогенных факторов с преобладанием последних. Факт повышенной экспрессии данного фактора роста подтверждается большим числом исследований, оценивающих его концентрацию в стекловидном теле и водянистой влаге пациентов с ДР [7, 14—17].
Основные эффекты VEGF состоят в усилении пролиферации эндотелиоцитов с целью формирования новых сосудов и коллатералей и устранения ишемии, а также в повышении сосудистой проницаемости. Как сказано ранее, при ДР данный процесс носит дезадаптивный характер вследствие формирования порочного круга метаболических и функциональных нарушений [16, 25].
Оценка концентрации VEGF-A на фоне лечения ингибиторами ангиогенеза и имплантируемыми глюкокортикостероидными препаратами пролонгированного действия отражает интегративную картину эффективности лечения. В частности, установлено, что динамика данного показателя коррелирует как со структурными, так и с функциональными результатами терапии ДМО [26].
Важным свойством VEGF-A, выявленным в эксперименте на животных моделях, является его роль в качестве фактора выживаемости фоторецепторов и клеток Мюллера в условиях нормальной базовой секреции [27]. Данная находка заставляет задуматься о возможных побочных эффектах терапии anti-VEGF-препаратами в виде усиления процессов нейродегенерации. Указанное обстоятельство требует дальнейшего изучения в рамках проспективных клинических исследований.
Плацентарный фактор роста (placental growth factor — PlGF)
PlGF является молекулой семейства сосудистых факторов роста. В рамках патогенеза ДР данному фактору по сравнению с VEGF отводится в значительной мере второстепенная роль. Основными эффектами PlGF являются проангиогенный (участие в процессах активации и миграции эндотелиоцитов и перицитов) и провоспалительный. Однако многие из эффектов данного цитокина не уточнены либо изучены не до конца.
Интересные с точки зрения патогенеза заболевания и поиска новых терапевтических мишеней эффекты PlGF обнаружены в рамках недавних исследований. В частности, M. Saddala и соавторы показали, что PlGF играет регуляторную роль в реакциях пентозофосфатного пути обмена глюкозы [28]. Продукты данного пути (NADPH, рибулозо-5-фосфат) играют важную роль в поддержании работы антиоксидантных систем и в процессах синтеза нуклеиновых кислот [29]. Таким образом, PlGF может иметь важное значение в процессах нейродегенерации вследствие нарушения указанных функций.
Фактор пигментного эпителия (pigment epithelium-derived factor — PEDF)
PEDF — многофункциональный белок, секретируемый пигментным эпителием сетчатки. Важнейшими его эффектами являются антиангиогенный (физиологический антагонист VEGF, ингибирует миграцию и пролиферацию эндотелиоцитов) и нейротрофический (участвует в процессах нормального ретиногенеза, после их завершения выступает в роли поддерживающего трофического фактора для нейронов сетчатки) [30—33].
Кроме того, PEDF оказывает нейропротективное действие за счет снижения активности оксидативного стресса и индукции синтеза глутаминсинтетазы, что уменьшает эксайтотоксичность глутамата и ведет к снижению интенсивности апоптоза [32, 33].
Исследования цитокинового профиля внутриглазных сред пациентов с ДР дают неоднозначную картину изменений концентрации данного маркера. В частности, может иметь место как снижение содержания PEDF, так и его умеренное повышение [14, 34—36]. Оба результата объяснимы с точки зрения патогенеза: в первом случае, как предполагают, имеет место дефицит PEDF относительно лавинообразно возрастающей концентрации VEGF, во втором случае — компенсаторная его гиперсекреция.
Роль данного фактора роста в патогенезе ДР и нейродегенерации должна быть изучена более подробно. Антагонистический эффект в отношении VEGF потенциально может быть использован в качестве нового метода антиангиогенной терапии.
Интерлейкины
Интерлейкины (IL) представляют собой обширную группу секреторных протеинов и сигнальных молекул, вызывающих различные эффекты [24].
Наиболее важными в патогенезе ДР считают:
— IL-1β — провоспалительный цитокин, вызывает широкий спектр эффектов, в частности индуцирует секрецию других провоспалительных IL и хемокинов. Экспрессия данного цитокина регулируется NF-κB и TNF-α, существуют сведения о возможной ауторегуляции. Показано, что одним из эффектов IL-1β является стимуляция апоптоза, это делает его важным биомаркером нейродегенерации [7, 14, 16, 18—21, 37].
— IL-17 — регуляторный цитокин с провоспалительными и проангиогенными свойствами, секретируемый Th17. Роль в патогенезе ДР уточняется. По одной из версий, дисбаланс его концентрации приводит к гиперэкспрессии IL-1β и TNF-α [14, 38—40].
— IL-8 — хемоаттрактант, играет ключевую роль в привлечении макрофагов и лейкоцитов в очаг воспаления. Является одним из основных показателей активности местной воспалительной реакции. Предположительно, может служить прогностическим биомаркером при ДМО и при оценке риска прогрессирования ДР [7, 14—16, 20].
Исследование значения ряда других интерлейкинов (IL-6, IL-10 и др.) должно быть продолжено [7, 14, 15, 17, 20, 41, 42].
Фактор некроза опухоли α (tumor necrosis factor alpha — TNF-α)
TNF-α — цитокин, преимущественно секретируемый макрофагами. Обладает провоспалительными (индуктор секреции провоспалительных IL) и проапоптотическими свойствами (индуцирует апоптоз посредством активации NF-κB). Оба свойства делают TNF-α ценным предикторным и прогностическим маркером нейродегенерации [13—15]. Результаты исследований показывают неоднозначность динамики концентраций TNF-α, что означает необходимость дальнейшего изучения вопроса [37, 38, 43].
Трансформирующий фактор роста β (transforming growth factor beta — TGF-β)
TGF-β — цитокин, представитель суперсемейства белков — трансформирующих факторов роста. Основные функции: регуляция клеточного цикла, процессов пролиферации и дифференцировки клеток, инициация апоптоза, регуляция активности клеток иммунной системы. Предположительно, в рамках патогенеза ДР играет важную роль в индукции апоптоза нейронов и клеток Мюллера, в регуляции процессов пролиферации эндотелия и активности локального воспаления. Данные исследований показывают неоднозначность динамики концентраций TGF-β, необходимо дальнейшее изучение вопроса [7, 14].
Фактор роста нервов (nerve growth factor — NGF)
NGF относится к группе белков-нейротрофинов. Основная его функция состоит в поддержании жизнеспособности нейронов и стимуляции роста и активности нервных клеток. Впервые в рамках патогенеза ДР изучен группой авторов под руководством H. Hammes [44]. В эксперименте на животных показана способность NGF как уменьшать интенсивность апоптоза нейронов, так и в некоторой степени влиять на сосудистые изменения. Позднее экспериментально доказана справедливость данной гипотезы для сетчатки человека [39].
В настоящее время данных о роли NGF как биомаркера нейродегенерации крайне мало [39, 40, 44]. С учетом свойств данного цитокина требуется дальнейшее изучение и оценка его значения в качестве биомаркера нейродегенерации.
Таким образом, из большого числа цитокинов, факторов роста и других биологически активных соединений наиболее значимыми и информативными молекулярными биомаркерами нейродегенерации можно считать VEGF, PlGF, PEDF, TNF-α, IL-1β, TGF-β и NGF.
Визуализируемые биомаркеры диабетической ретинопатии и нейродегенерации. Роль отдельных методов исследования
Острота зрения
Острота зрения является субъективным параметром, отражающим состояние основной из зрительных функций — центрального зрения. Острота зрения пациентов с СД оценивается как по стандартной методике, так и с помощью специальных таблиц (ETDRS, Bailey-Lovie), она может оцениваться в десятичных либо натуральных дробях, а также в единицах log MAR [45].
Динамика данного параметра крайне важна, так как он является интегративным отражением функции зрительного анализатора. Для подавляющего большинства пациентов именно состояние остроты зрения является основным отражением эффективности контроля заболевания, а также результатом проводимого лечения. Тем не менее в силу субъективности и большого числа сторонних факторов, влияющих на данный параметр, невозможно оценивать остроту зрения как непосредственный биомаркер ДР и нейродегенерации. Изменение остроты зрения пациентов с ДР определяется в первую очередь локализацией и степенью выраженности патологических изменений в центральной зоне сетчатки. В отсутствие вовлечения макулярной зоны, развития ДМО или тяжелых геморрагических осложнений острота зрения пациентов с ДР длительное время может оставаться высокой.
Микропериметрия
Микропериметрия — относительно новый метод, позволяющий объективно оценивать функциональное состояние сетчатки. Суть метода состоит в оценке дифференциальной световой чувствительности сетчатки в макулярной зоне. Таким образом, данное исследование дает объективную оценку состояния всей нейрональной цепи, участвующей в передаче нервного импульса, — фоторецепторов (колбочек), биполярных и ганглиозных клеток. По сравнению с остротой зрения микропериметрия выявляет нарушение функции зрительного анализатора на более ранних стадиях заболевания. С учетом относительной новизны метода число исследований, посвященных оценке данных микропериметрии в ведении пациентов с СД, относительно невелико [10, 41, 42, 46, 47]. Анализ дифференциальной световой чувствительности до начала лечения и в динамике позволяет как прогнозировать ответ на лечение, так и оценивать его эффективность. Оценка значения микропериметрии в комплексном обследовании пациентов с ДР должна быть изучена в рамках крупных проспективных клинических исследований.
Оптическая когерентная томография
ОКТ — неинвазивный метод прижизненной визуализации тканей глаза, основанный на компьютерном анализе волнового фронта, отраженного структурами глазного яблока. Является доминирующим по информативности исследованием у пациентов с ретинальной патологией при достаточной прозрачности оптических сред [48—50].
В настоящее время предложено большое количество визуализируемых биомаркеров для регистрации и оценки с помощью ОКТ.
Толщина сетчатки в макулярной зоне (central retinal thickness — CRT) — интегративный показатель, оцениваемый как в норме, так и при патологических состояниях (например, при ДМО). Анализ данного маркера является одним из основных в оценке анатомической эффективности при лечении осложнений ДР — ДМО, пролиферативных процессов, тракционных изменений сетчатки.
Состояние витреоретинального интерфейса — комплексный параметр, включающий оценку наличия и степени выраженности задней отслойки стекловидного тела, витреомакулярной адгезии, витреомакулярной тракции, наличия эпиретинальных мембран. Преимущественно расценивается как диагностический биомаркер, позволяет уточнить тактику и объем необходимого лечения, например степень выраженности тракционного компонента при ДМО.
Группа биомаркеров, оценивающих степень и характер поражения внутренних слоев сетчатки (IRL)
Толщина слоя нервных волокон сетчатки (retinal nervel fiber layer — RNFL) — предикторный и прогностический биомаркер нейродегенеративных изменений. Оценивает состояние аксонов ганглиозных клеток сетчатки. Измерение толщины RNFL проводится в парафовеа и перифовеа, а также перипапиллярно. Установлено, что у пациентов с СД и отсутствием сосудистых изменений имеет место снижение толщины RNFL, которое превышает возрастной градиент истончения данного слоя. Исследователи отмечают отрицательную корреляцию между толщиной RNFL и функциональными параметрами зрительного анализатора (такими как максимально корригированная острота зрения, дифференциальная световая чувствительность по данным микропериметрии) [11, 51—54]. Оценка данного биомаркера в динамике и на фоне лечения различными препаратами должна быть проведена в дальнейшем.
Дезорганизация внутренних слоев сетчатки (disorganization of retinal inner layers — DRIL) — комплексный предикторный и прогностический биомаркер. Включает оценку состояния внутреннего плексиформного слоя (дендриты ганглиозных клеток) и слоя ганглиозных клеток (inner plexiform layer, ganglion cell layer-analysis, IPL, GCL-анализ). Динамика данных показателей коррелирует с изменениями, обнаруживаемыми при анализе состояния RNFL, и отражает потери ганглиозных клеток вследствие апоптоза [52, 54, 55].
Группа биомаркеров, оценивающих степень и характер поражения наружных слоев сетчатки (outer retinal layers — ORL)
Дезорганизация наружных слоев сетчатки (disorganization of ORL — DORL) — комплекс изменений, затрагивающих в первую очередь фоторецепторы сетчатки, а также глубжележащие структуры — наружную пограничную мембрану и наружный ядерный слой [56]. Наиболее важные из данных биомаркеров:
— сохранность эллипсоидной зоны — предикторный и прогностический биомаркер, позволяющий как оценивать нейродегенеративные изменения, так и прогнозировать результаты лечения. В исследованиях установлено, что сохранность эллипсоидной зоны является одним из ключевых факторов в обеспечении высоких зрительных функций [11, 26];
— наличие/отсутствие отслойки нейроэпителия (serous macular detachment — SMD) и характер субретинальной жидкости (subretinal fluid — SRF) — важный прогностический биомаркер. Проведен ряд исследований, оценивающих его влияние на исход лечения ДМО, однако их данные противоречивы [26, 57—59].
Наличие, расположение, размеры и характер кист сетчатки — прогностический биомаркер. В исследованиях, посвященных лечению ДМО, установлена корреляция данного показателя с функциональными исходами терапии. Показано, что наличие крупных кист в наружном ядерном слое определяет худший прогноз по зрению, а также положительно коррелирует с повреждением фоторецепторов и нарушением целостности эллипсоидной зоны [26, 60, 61]. В то же время при наличии кист макулярной зоны отмечали лучшее восстановление зрения при сохранности целостной ткани сетчатки между кистами [62].
Наличие, характер и расположение гиперрефлективных фокусов/точек (hyperreflective foci — HRF) — относительно новый и не до конца изученный биомаркер. Оценка его важности представляет большую сложность, так как HRF часто трудны в обнаружении и требуют дополнительной дифференциальной диагностики. Соответственно параметрам анализа, HRF могут представлять собой очаги твердого экссудата либо активированные клетки микроглии. Оба показателя крайне важны, так как отражают степень активности локального воспалительного процесса и степень нарушений сосудистой проницаемости. Динамика количества и расположения HRF может стать важным предикторным и прогностическим маркером, определяющим тип терапии ДМО. В настоящее время основные работы по данной проблеме посвящены методам идентификации (в том числе автоматизированной) и дифференциальной диагностики HRF [26, 63—67]. В исследованиях D. Zur и соавторов и S. Liu и соавторов показано, что отсутствие HRF является благоприятным прогностическим признаком при ДМО [26, 63].
Оптическая когерентная томография сосудов (ангиография) — ОКТ-А
ОКТ-А — сравнительно новый метод, позволяющий неинвазивно оценивать состояние сосудов сетчатки и хориоидеи: поверхностного (superficial capillary plexus — SCP), глубокого (deep capillary plexus — DCP) и хориокапиллярного сплетений, а также ряд других параметров. В рамках исследований авторами предложено большое число параметров для качественного и количественного анализа состояния сосудистой архитектоники. Тем не менее исследования, оценивающие их взаимосвязь с нейродегенеративными изменениями, малочисленны [8, 10, 51, 53, 54, 64—67].
Основные группы биомаркеров по данным ОКТ-А
Биомаркеры, описывающие изменения аваскулярной зоны fovea centralis (foveal avascular zone — FAZ), — площадь FAZ (FAZ area — FAZ-A) и степень иррегулярности контура FAZ (FAZ contour irregularity — FAZ-CI). Данные параметры часто применяются для сравнения групп пациентов с ДР и без ДР, а также в рамках сравнения с условно здоровыми лицами. Установлено, что для пациентов с СД характерно увеличение площади FAZ, а также большая иррегулярность ее контура. Тем не менее исследования показывают, что вариабельность этих параметров в популяции чрезвычайно высока, что затрудняет их использование в предикторных и прогностических целях [10].
Качественные и количественные параметры анализа сосудистых сплетений:
— степень извитости сосудов (blood vessel tortuosity — BVT);
— калибр сосудов (blood vessel caliber — BVC);
— сосудистая плотность (blood vessel density — BVD);
— выявление интраретинальных микросусосудистых аномалий (ИРМА), венозных аномалий и др.
Все указанные параметры преимущественно описывают характер и динамику сосудистых изменений при ДР. Однако существует ряд исследований, показывающих их взаимосвязь с нейродегенеративными процессами. В частности, выявлена корреляция между параметром BVD в глубоком капиллярном сплетении и функциональным состоянием зрительного анализатора: при более низких значениях BVD имеют место более низкие острота зрения и макулярная дифференциальная световая чувствительность [10]. Авторы исследований полагают, что сосуды данного сплетения в условиях ДР могут брать на себя роль одного из источников кровоснабжения фоторецепторов. Таким образом, снижение BVD в DCP может являться предиктором и прогностическим маркером, связанным с сохранностью фоторецепторного аппарата [7, 10, 67]. Помимо этого, установлено, что нарушение гемодинамики в хориокапиллярах существенно влияет на состояние фоторецепторов и сохранность зрения у пациентов с ДР [7, 10, 67].
Фундус-фотографирование
Фоторегистрация состояния глазного дна пациентов с СД является важной составляющей комплексного подхода к их ведению, позволяющей документировать изменения и сравнивать их в динамике. Степень тяжести ДР традиционно оценивают по правилам, установленным в рамках исследования ETDRS, т.е. по наличию, распространенности и выраженности характерных сосудистых изменений. Выявление этих признаков осуществляется путем сравнения фото глазного дна пациента с условными эталонами стадий ДР по ETDRS [68]. В частности, оцениваемыми сосудистыми изменениями при ДР являются:
— наличие и количественная оценка микроаневризм;
— наличие, количественная и качественная оценка ретинальных геморрагий;
— наличие и степень выраженности экссудативных явлений;
— наличие и характер видимых изменений вен;
— наличие и количество ИРМА;
— наличие, степень выраженности и стадия пролиферативных процессов (неоваскуляризации, мембранообразования) и их осложнений (как правило, тракционных и/или геморрагических);
— наличие и степень выраженности гемофтальма;
— наличие и степень распространенности областей ишемического повреждения сетчатки.
Представленный метод не лишен недостатков и имеет ряд ограничений. К сожалению, большинство из указанных маркеров характерны для поздних проявлений ДР, а визуализация при фоторегистрации не позволяет проводить оценку нейродегенеративных изменений. Тем не менее важность данного метода в ведении пациентов с ДР не вызывает сомнений, так как он является одним из основных в установлении развернутого клинического диагноза, а также позволяет документировать изменения и оценивать их в динамике.
Флюоресцентная ангиография (ФАГ) сосудов глаза
ФАГ с флуоресцеином натрия является инвазивной диагностической процедурой, оценивающей состояние сосудов сетчатки и в меньшей степени хориоидеи. Суть метода состоит в оценке распределения внутривенно введенного красителя в сосудистом русле (и выхода за его пределы — ликеджа) путем регистрации его флюоресценции в определенном диапазоне длин волн, а также интенсивности самой флюоресценции по сравнению с нормой.
Основными биомаркерами, выявляемыми с помощью ФАГ, являются:
— наличие и степень экстравазации красителя (ликедж);
— наличие и площадь зон неперфузии и ишемии;
— количество ИРМА.
Среди прочих ФАГ также позволяет выявлять типичные сосудистые изменения — микроаневризмы (в том числе в тканях сетчатки в состоянии отека), изменения вен, а также осложнения ДР (например, ДМО, степень васкуляризации фиброваскулярных мембран и др.) В силу своей специфики ФАГ не позволяет напрямую оценивать нейродегенеративные изменения при ДР. Тем не менее выявление указанных параметров делает возможными комплексную оценку тяжести заболевания и прогнозирование его исходов.
Метод в силу инвазивности и необходимости использования препарата-красителя для внутривенного введения имеет ряд ограничений к применению. Диагностическая ценность ФАГ как источника информации об изменениях, сопровождающихся экстравазацией, а также о площади неперфузии неоспорима. Однако с появлением в клинической практике ОКТ-А, позволяющей неинвазивно оценивать большое число параметров сосудистого русла, роль и значение ФАГ в ведении пациентов с ДР уменьшились.
Заключение
На основании изложенных данных можно сделать следующие выводы:
1. Значение и прогностическая ценность большинства из представленных биомаркеров должны быть в дальнейшем изучены в рамках проспективных клинических исследований. При комплексном изучении состояния глаз пациентов с диабетической ретинопатией важна оценка корреляций между состоянием сосудистого русла, нервной ткани и функциональными показателями органа зрения.
2. Ведущими специализированными методами обследования пациентов с диабетической ретинопатией являются оптическая когерентная томография, оптическая когерентная томография сосудов, микропериметрия, фундус-фотографирование и флюоресцентная ангиография. Каждый из перечисленных методов имеет свое основное предназначение, сильные и слабые стороны, таким образом, в рамках ведения пациентов с диабетической ретинопатией они должны применяться в комплексе.
3. Основными визуализируемыми биомаркерами нейродегенерации являются данные оптической когерентной томографии — толщина слоя нервных волокон сетчатки, дезорганизация внутренних слоев сетчатки, сохранность эллипсоидной зоны, наличие/отсутствие отслойки нейроэпителия и характер субретинальной жидкости, наличие, расположение, размеры и характер кист сетчатки, наличие, характер и расположение гиперрефлективных фокусов/точек.
4. В рамках оценки нейродегенеративных изменений оптическая когерентная томография сосудов играет вспомогательную роль. Не проводился анализ взаимосвязи большинства представленных ангиографических признаков и нейродегенеративных процессов, что означает необходимость дальнейшего изучения вопроса.
5. Основными молекулярными биомаркерами диабетической ретинопатии и нейродегенерации являются VEGF, PlGF, PEDF, TNF-α, IL-1β, TGF-β и NGF.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.
Список литературы:
- Wild S, Roglic G, Green A, Sicree R, King H. Global Prevalence of Diabetes: Estimates for the year 2000 and projections for 2030. Diabetes Care. 2004;27(5):1047-1053. https://doi.org/10.2337/diacare.27.5.1047
- Yau JW, Rogers SL, Kawasaki R, Lamoureux EL, et al. Meta-Analysis for Eye Disease (META-EYE) Study Group. Global prevalence and major risk factors of diabetic retinopathy. Diabetes Care. 2012;35(3):556-564. https://doi.org/10.2337/dc11-1909
- Leasher JL, Bourne RR, Flaxman SR, et al. Vision Loss Expert Group of the Global Burden of Disease Study. Global Estimates on the Number of People Blind or Visually Impaired by Diabetic Retinopathy: A Meta-analysis from 1990 to 2010. Diabetes Care. 2016;39(11):2096. https://doi.org/10.2337/dc15-2171
- Flaxman SR, Bourne RRA, Resnikoff S, Ackland P, et al. Vision Loss Expert Group of the Global Burden of Disease Study. Global causes of blindness and distance vision impairment 1990—2020: a systematic review and meta-analysis. The Lancet Global Health. 2017;5(12):1221-1234. https://doi.org/10.1016/S2214-109X(17)30393-5
- Klein BE. Overview of epidemiologic studies of diabetic retinopathy. Ophthalmic Epidemiology. 2007;14(4):179-183. https://doi.org/10.1080/09286580701396720
- Biomarkers Definitions Working Group. Biomarkers and surrogate endpoints: preferred definitions and conceptual framework. Clinical Pharmacology and Therapeutics. 2001;69(3):89-95. https://doi.org/10.1067/mcp.2001.113989
- Podkowinski D, Orlowski-Wimmer E, Zlabinger G, Pollreisz A, Mursch-Edlmayr AS, Mariacher S, Ring M, Bolz M. Aqueous humour cytokine changes during a loading phase of intravitreal ranibizumab or dexamethasone implant in diabetic macular oedema. Acta Ophthalmologica. 2020;98(4): 407-415. https://doi.org/10.1111/aos.14297
- Borrelli E, Palmieri M, Viggiano P, Ferro G, Mastropasqua R. Photoreceptor damage in diabetic choroidopathy. Retina. 2020;40(6):1062-1069. https://doi.org/10.1097/IAE.0000000000002538
- Van de Kreeke JA, Darma S, Chan Pin Yin JMPL, Tan HS, Abramoff MD, Twisk JWR, Verbraak FD. The spatial relation of diabetic retinal neurodegeneration with diabetic retinopathy. PLoS One. 2020;15(4):e0231552. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231552
- Tsai ASH, Gan ATL, Ting DSW, Wong CW, et al. Diabetic macular ischemia: Correlation of Retinal Vasculature Changes by Optical Coherence Tomography Angiography and Functional Deficit. Retina. 2020;40(11):2184-2190. https://doi.org/10.1097/IAE.0000000000002721
- Kim K, Kim ES, Kim DG, Yu S-Y. Progressive retinal neurodegeneration and microvascular change in diabetic retinopathy: longitudinal study using OCT angiography. Acta Diabetologica. 2019;56(12):1275-1282. https://doi.org/10.1007/s00592-019-01395-6
- Будзинская М.В., Липатов Д.В., Павлов В.Г., Петрачков Д.В. Биомаркеры диабетической ретинопатии. Сахарный диабет. 2020;23(1):88-94. https://doi.org/10.14341/DM10045
- Ярилин А.А. Иммунология. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2010.
- Mesquida M, Drawnel F, Fauser S. The role of inflammation in diabetic eye disease. Seminars in Immunopathology. 2019;41(4):427-445. https://doi.org/10.1007/s00281-019-00750-7
- Bandyopadhyay S, Bandyopadhyay SK, Saha M, Sinha A. Study of aqueous cytokines in patients with different patterns of diabetic macular edema based on optical coherence tomography. International Ophthalmology. 2018;38(1): 241-249. https://doi.org/10.1007/s10792-017-0453-2
- Mehrabadi ME, Salemi Z, Babaie S, Panahi M. Effect of Biochanin A on Retina Levels of Vascular Endothelial Growth Factor, Tumor Necrosis Factor-Alpha and Interleukin-1Beta in Rats with Streptozotocin-Induced Diabetes. Canadian Journal of Diabetes. 2018;42(6):639-644. https://doi.org/10.1016/j.jcjd.2018.03.008
- Yenihayat F, Özkan B, Kasap M, Karabaş VL, Güzel N, Akpınar G, Pirhan D. Vitreous IL-8 and VEGF levels in diabetic macular edema with or without subretinal fluid. International Ophthalmology. 2019;39(4):821-828. https://doi.org/10.1007/s10792-018-0874-6
- Fabiani C, Sota J, Tosi GM, Franceschini R, Frediani B, Galeazzi M, Rigante D, Cantarini L. The emerging role of interleukin (IL)-1 in the pathogenesis and treatment of inflammatory and degenerative eye diseases. Clinical Rheumatology. 2017;36(10):2307-2318. https://doi.org/10.1007/s10067-016-3527-z
- Mendiola AS, Cardona AE. The IL-1β phenomena in neuroinflammatory diseases. Journal of Neural Transmission. 2018;125(5):781-795. https://doi.org/10.1007/s00702-017-1732-9
- Feng S, Yu H, Yu Y, Geng Y, Li D, Yang C, Lv Q, Lu L, Liu T, Li G, Yuan L. Levels of Inflammatory Cytokines IL-1 β, IL-6, IL-8, IL-17A, and TNF-α in Aqueous Humour of Patients with Diabetic Retinopathy. Journal of Diabetes Research. 2018;2018:8546423. https://doi.org/10.1155/2018/8546423
- Wooff Y, Man SM, Aggio-Bruce R, Natoli R, Fernando N. IL-1 Family Members Mediate Cell Death, Inflammation and Angiogenesis in Retinal Degenerative Diseases. Frontiers in Immunology. 2019;10:1618. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01618
- Qiu A-W, Liu Q-H, Wang J-L. Blocking IL-17A Alleviates Diabetic Retinopathy in Rodents. Cellular Physiology and Biochemistry. 2017;41(3): 960-972. https://doi.org/10.1159/000460514
- Li Y, Zhou Y. Interleukin-17: The Role for Pathological Angiogenesis in Ocular Neovascular Diseases. The Tohoku Journal of Experimental Medicine. 2019;247(2):87-98. https://doi.org/10.1620/tjem.247.87
- Yao Y, Li R, Du J, Long L, Li X, Luo N. Interleukin-6 and Diabetic Retinopathy: A Systematic Review and Meta-Analysis. Current Eye Research. 2019;44(5):564-574. https://doi.org/10.1080/02713683.2019.1570274
- Barber AJ, Gardner TW, Abcouwer SF. The Significance of Vascular and Neural Apoptosis to the Pathology of Diabetic Retinopathy. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2011;52(2):1156. https://doi.org/10.1167/iovs.10-6293
- Zur D, Iglicki M, Busch C, Invernizzi A, Mariussi M, Loewenstein A. International Retina Group. OCT Biomarkers as Functional Outcome Predictors in Diabetic Macular Edema Treated with Dexamethasone Implant. Ophthalmology. 2018;125(2):267-275. https://doi.org/10.1016/j.ophtha.2017.08.031
- Saint-Geniez M, Maharaj AS, Walshe TE, Tucker BA, Sekiyama E, Kurihara T, Darland DC, Young MJ, D’Amore PA. Endogenous VEGF Is Required for Visual Function: Evidence for a Survival Role on Müller Cells and Photoreceptors. PLoS One. 2008;3(11):e3554. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0003554
- Saddala MS, Lennikov A, Huang H. Placental growth factor regulates the pentose phosphate pathway and antioxidant defense systems in human retinal endothelial cells. Journal of Proteomics. 2020;217:103682. https://doi.org/10.1016/j.jprot.2020.103682
- Pratt CW, Cornely K. Essential Biochemistry. 4th Edition. Wiley; 2017.
- Barnstable CJ, Tombran-Tink J. Neuroprotective and antiangiogenic actions of PEDF in the eye: molecular targets and therapeutic potential. Progress in Retinal and Eye Research. 2004;23(5):561-577. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2004.05.002
- He X, Cheng R, Benyajati S, Ma J. PEDF and its roles in physiological and pathological conditions: implication in diabetic and hypoxia-induced angiogenic diseases. Clinical Science. 2015;128(11):805-823. https://doi.org/10.1042/CS20130463
- Shen X, Xie B, Cheng Y, Jiao Q, Zhong Y. Effect of Pigment Epithelium Derived Factor on the Expression of Glutamine Synthetase in Early Phase of Experimental Diabetic Retinopathy. Ocular Immunology and Inflammation. 2011;19(4):246-254. https://doi.org/10.3109/09273948.2011.580073
- Yoshida Y, Yamagishi S, Matsui T, Jinnouchi Y, Fukami K, Imaizumi T, Yamakawa R. Protective role of pigment epithelium-derived factor (PEDF) in early phase of experimental diabetic retinopathy. Diabetes/Metabolism Research and Reviews. 2009;25(7):678-686. https://doi.org/10.1002/dmrr.1007
- Chernykh VV, Varvarinsky EV, Smirnov EV, Chernykh DV, Trunov AN. Proliferative and inflammatory factors in the vitreous of patients with proliferative diabetic retinopathy. Indian Journal of Ophthalmology. 2015;63(1):33-36. https://doi.org/10.4103/0301-4738.151464
- Li S, Fu XA, Zhou XF, Chen YY, Chen WQ. Angiogenesis-related cytokines in serum of proliferative diabetic retinopathy patients before and after vitrectomy. International Journal of Ophthalmology. 2012;5(6):726-730. https://doi.org/10.3980/j.issn.2222-3959.2012.06.14
- Mohan N, Monickaraj F, Balasubramanyam M, Rema M, Mohan V. Imbalanced levels of angiogenic and angiostatic factors in vitreous, plasma and postmortem retinal tissue of patients with proliferative diabetic retinopathy. Journal of Diabetes and its Complications. 2012;26(5):435-441. https://doi.org/10.1016/j.jdiacomp.2012.05.005
- Demircan N, Safran BG, Soylu M, Ozcan AA, Sizmaz S. Determination of vitreous interleukin-1 (IL-1) and tumour necrosis factor (TNF) levels in proliferative diabetic retinopathy. Eye. 2006;20(12):1366-1369. https://doi.org/10.1038/sj.eye.6702138
- Suzuki Y, Nakazawa M, Suzuki K, Yamazaki H, Miyagawa Y. Expression profiles of cytokines and chemokines in vitreous fluid in diabetic retinopathy and central retinal vein occlusion. Japanese Journal of Ophthalmology. 2011;55(3):256-263. https://doi.org/10.1007/s10384-011-0004-8
- Ali TK, Al-Gayyar MM, Matragoon S, Pillai BA, Abdelsaid MA, Nussbaum JJ, El-Remessy AB. Diabetes-induced peroxynitrite impairs the balance of pro-nerve growth factor and nerve growth factor, and causes neurovascular injury. Diabetologia. 2011;54(3):657-668. https://doi.org/10.1007/s00125-010-1935-1
- Stem M, Gardner T. Neurodegeneration in the Pathogenesis of Diabetic Retinopathy: Molecular Mechanisms and Therapeutic Implications. Current Medicinal Chemistry. 2013;20(26):3241-3250. https://doi.org/10.2174/09298673113209990027
- Somilleda-Ventura SA, Ceballos-Reyes GM, Lima-Gómez V. Comparison of macular retinal sensitivity and its contribution to the foveal sensitivity between diabetic and non-diabetic patients with normal visual acuity. Journal of Optometry. 2019;12(3):180-185. https://doi.org/10.1016/j.optom.2018.08.001
- Scarinci F, Varano M, Parravano M. Retinal Sensitivity Loss Correlates with Deep Capillary Plexus Impairment in Diabetic Macular Ischemia. Journal of Ophthalmology. 2019;2019:7589841. https://doi.org/10.1155/2019/7589841
- Yoshimura T, Sonoda KH, Sugahara M, Mochizuki Y, Enaida H, Oshima Y, Ueno A, Hata Y, Yoshida H, Ishibashi T. Comprehensive analysis of inflammatory immune mediators in vitreoretinal diseases. PLoS One. 2009;4(12):e8158. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0008158
- Hammes HP, Federoff HJ, Brownlee M. Nerve growth factor prevents both neuroretinal programmed cell death and capillary pathology in experimental diabetes. Molecular Medicine. 1995;1(5):527-534.
- Early Treatment Diabetic Retinopathy Study design and baseline patient characteristics. ETDRS report number 7. Ophthalmology. 1991;98(5 Suppl): 741-756. https://doi.org/10.1016/s0161-6420(13)38009-9
- Park JC, Chen YF, Liu M, Liu K, McAnany JJ. Structural and Functional Abnormalities in Early-stage Diabetic Retinopathy. Current Eye Research. 2020;45(8):975-985. https://doi.org/10.1080/02713683.2019.1705983
- Ro-Mase T, Ishiko S, Omae T, Ishibazawa A, Shimouchi A, Yoshida A. Association Between Alterations of the Choriocapillaris Microcirculation and Visual Function and Cone Photoreceptors in Patients With Diabetes. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2020;61(6):1. https://doi.org/10.1167/iovs.61.6.1
- Фурсова А.Ж., Дербенева А.С., Васильева М.А., Тарасов М.С., Чубарь Н.В., Никулич И.Ф. Роль различных типов локализации ретинальной «жидкости» как прогностических биомаркеров в выборе режима антиангиогенной терапии при возрастной макулярной дегенерации. Вестник офтальмологии. 2020;136(6-2):227-234. https://doi.org/10.17116/oftalma2020136062227
- Шеремет Н.Л., Ронзина И.А., Микаелян А.А., Жоржоладзе Н.В., Плюхова А.А., Киселев С.Л. Морфофункциональные показатели ретинального пигментного эпителия и фоторецепторного аппарата при наследственных заболеваниях сетчатки. Вестник офтальмологии. 2020;136(4-2): 183-192. https://doi.org/10.17116/oftalma2020136042183
- Файзрахманов Р.Р., Павловский О.А., Ларина Е.А. Способ закрытия макулярных разрывов с частичным сохранением внутренней пограничной мембраны. Вестник офтальмологии. 2020;136(1):73-79. https://doi.org/10.17116/oftalma202013601173
- Van Dijk HW, Verbraak FD, Stehouwer M, Kok PH, Garvin MK, Sonka M, DeVries JH, Schlingemann RO, Abràmoff MD. Association of visual function and ganglion cell layer thickness in patients with diabetes mellitus type 1 and no or minimal diabetic retinopathy. Vision Research. 2011;51(2): 224-228. https://doi.org/10.1016/j.visres.2010.08.024
- Kim K, Kim ES, Yu SY. Optical coherence tomography angiography analysis of foveal microvascular changes and inner retinal layer thinning in patients with diabetes. The British Journal of Ophthalmology. 2018;102(9):1226-1231. https://doi.org/10.1136/bjophthalmol-2017-311149
- Chui TYP, VanNasdale DA, Elsner AE, Burns SA. The Association between the Foveal Avascular Zone and Retinal Thickness. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2014;55(10):6870-6877. https://doi.org/10.1167/iovs.14-15446
- Kim K, Kim ES, Yu SY. Longitudinal Relationship between Retinal Diabetic Neurodegeneration and Progression of Diabetic Retinopathy in Patients with Type 2 Diabetes. American Journal of Ophthalmology. 2018;196: 165-172. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2018.08.053
- Chhablani J, Sharma A, Goud A, Peguda HK, Rao HL, Begum VU, Barteselli G. Neurodegeneration in Type 2 Diabetes: Evidence From Spectral-Domain Optical Coherence Tomography. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2015;56(11):6333-6338. https://doi.org/10.1167/iovs.15-17334
- Файзрахманов Р.Р., Гильманшин Т.Р., Кудашева З.А. Наружные слои сетчатки в контексте современной оптической когерентной томографии. Точка зрения. Восток — Запад. 2018;2:108-111. https://doi.org/10.25276/2410-1257-2018-2-108-111
- Shimura M, Yasuda K, Yasuda M, Nakazawa T. Visual outcome after intravitreal bevacizumab depends on the optical coherence tomographic patterns of patients with diffuse diabetic macular edema. Retina. 2013;33(4):740-747. https://doi.org/10.1097/IAE.0b013e31826b6763
- Seo KH, Yu SY, Kim M, Kwak HW. Visual and morphologic outcomes of intravitreal ranibizumab for diabetic macular edema based on optical coherence tomography patterns. Retina. 2016;36(3):588-595. https://doi.org/10.1097/IAE.0000000000000770
- Giocanti-Aurégan A, Hrarat L, Qu LM, Sarda V, Boubaya M, Levy V, Chaine G, Fajnkuchen F. Functional and Anatomical Outcomes in Patients With Serous Retinal Detachment in Diabetic Macular Edema Treated with Ranibizumab. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2017;58(2):797-800. https://doi.org/10.1167/iovs.16-20855
- Deák GG, Bolz M, Ritter M, Prager S, Benesch T, Schmidt-Erfurth U; Diabetic Retinopathy Research Group Vienna. A systematic correlation between morphology and functional alterations in diabetic macular edema. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2010;51(12):6710-6714. https://doi.org/10.1167/iovs.09-5064
- Reznicek L, Cserhati S, Seidensticker F, Liegl R, Kampik A, Ulbig M, Neubauer AS, Kernt M. Functional and morphological changes in diabetic macular edema over the course of anti-vascular endothelial growth factor treatment. Acta Ophthalmologica. 2013;91(7):529-536. https://doi.org/10.1111/aos.12153
- Pelosini L, Hull CC, Boyce JF, McHugh D, Stanford MR, Marshall J. Optical coherence tomography may be used to predict visual acuity in patients with macular edema. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2011; 52(5):2741-2748. https://doi.org/10.1167/iovs.09-4493
- Liu S, Wang D, Chen F, Zhang X. Hyperreflective foci in OCT image as a biomarker of poor prognosis in diabetic macular edema patients treating with Conbercept in China. BMC Ophthalmology. 2019;19(1):157. https://doi.org/10.1186/s12886-019-1168-0
- Chung Y-R, Lee SY, Kim YH, Byeon H-E, Kim JH, Lee K. Hyperreflective foci in diabetic macular edema with serous retinal detachment: association with dyslipidemia. Acta Diabetologica. 2020;57(7):861-866. https://doi.org/10.1007/s00592-020-01495-8
- Okuwobi IP, Ji Z, Fan W, Yuan S, Bekalo L, Chen Q. Automated Quantification of Hyperreflective Foci in SD-OCT with Diabetic Retinopathy. IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics. 2020;24(4):1125-1136. https://doi.org/10.1109/JBHI.2019.2929842
- Wong BS, Sharanjeet-Kaur S, Ngah NF, Sawri RR. The Correlation between Hemoglobin A1c (HbA1c) and Hyperreflective Dots (HRD) in Diabetic Patients. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020;17(9):3154. https://doi.org/10.3390/ijerph17093154
- Scarinci F, Nesper PL, Fawzi AA. Deep Retinal Capillary Nonperfusion Is Associated with Photoreceptor Disruption in Diabetic Macular Ischemia. American Journal of Ophthalmology. 2016;168:129-138. https://doi.org/10.1016/j.ajo.2016.05.002
- Grading diabetic retinopathy from stereoscopic color fundus photographs — an extension of the modified Airlie House classification. ETDRS report number 10. Early Treatment Diabetic Retinopathy Study Research Group. Ophthalmology. 1991;98(5 Suppl):786‐806. https://doi.org/10.1016/S0161-6420(13)38012-9