Zkoumání metabolických a lipidomických profilů, které jsou spojeny s různými známkami diabetické makulopatie a retinopatie v jižním Walesu (IMLADRIS)

Zavedení

Diabetická retinopatie (DR) klade obrovské zatížení oftalmických klinických služeb po celém světě jako jednu z hlavních příčin sníženého vidění u dospělých v produktivním věku [1,2]. To se zhoršuje, protože populace roste s odhady 700 milionů pacientů po celém světě do roku 2045, s nárůstem lidí s DR z odhadů 103 milionů v roce 2020 na 160 milionů v roce 2045 [3]. Patofyziologie DR je špatně charakterizována, a ačkoli chápeme některé aspekty procesu onemocnění, některé zůstávají neprozkoumány.

Brzy ve vývoji DR dochází k rozpadu bariéry krve-opětovného se ztrátou pericytů. To umožňuje únik vaskulárních složek v sítnici a také tok metabolických markerů z tkáně sítnice do systémové cirkulace [4]. Existuje řada aspektů tohoto procesu, které zaručují další vyšetřování z pohledu metabolických poruch, ke kterým dochází a co by je mohlo řídit.

Brzy ve vývoji DR dochází k narušení autoregulace toku krve do sítnice se zjevným narušením metabolismu argininu, jak se odráží v metabolomické analýze séra [5,6]. Tento důkaz a důkazy o následných změnách oxidace mastných kyselin a komplexní syntéza lipidů jsou odvozeny od zvířecích modelů a malých populačních studií ve velmi specifických etnických kohortách, jako jsou Indiány Pima v USA [5,7]. Kromě toho se zdá, že existují omezený důkaz účinku na metabolismus purinu, který je zásadní pro syntézu fosfocholinu a fosfatidylethanolaminu [8].

Spolu s narušením syntézy těchto klíčových lipidů je metabolismus ceramidu narušen snížením „probarrier“, velmi dlouhým řetězcem ceramidů a zvýšenou produkcí „proamidů“ kratšího řetězce [9-12]. To poskytuje souvislost na potenciální terapeutický přínos fenofibrátu, který byl prokázán ve velkém měřítku, aby měl příznivý účinek na DR nezávislý na jeho účincích na hladiny lipoproteinu s nízkou hustotou v séru (LDL) [9,13]. To je předpokládáno, že je potenciálně způsobeno změněným metabolismem a syntézou ceramidu, což je proces, který je dobře prokázán, aby byl narušen u lidí s diabetem [14].

Všechny tyto důkazy poskytují vhled do některých malých oblastí dysregulovaného metabolismu a funkce lipidů v síti, ale k skutečně porozumění roli v potenciálním vývoji biomarkerů a pochopení potenciálně mechanistických rolí může hrát v souvislosti s DR.

Rozvíjející se oblast zájmu je souhra mezi střevním mikrobiomem a onemocněním sítnice. V této nové oblasti existuje určitý důkaz, že ústava střevního mikrobiomu může ovlivnit patologii sítnice, kterou jednotlivci vyvíjejí prostřednictvím komplexní souhry cirkulujících faktorů. Jakmile je takovým faktorem metabolitem kyseliny žlučové kyseliny, kyselinou tauroursodeoxycholovou kyselinou (TUDCA) [15-18]. Toto působí na receptoru receptoru 5 (TGR5) spojeného s proteinem Takeda G exprimovaným v sítnici a má určitý důkaz, že snižuje přístup zánětlivých buněk do sítnice, která ji chrání před vývojem DR a zachovává fotoreceptory [15-18]. Důkazy jsou však poněkud skromné ​​a neexistuje úplné pochopení toho, jak se k tomuto účinku může vyskytnout, a zda je skutečně reprodukovatelný v různých experimentálních prostředích.

V rámci této studie se snažíme prozkoumat změny lipidů v krvi, které mohou odrážet škodlivé změny metabolismu lipidů sítnicového lipidů nejen vyplývající, ale také přispívají ke ztrátě integrity krve-retinální bariéry a jak by to mohlo být ovlivněno cirkulujícími markery spojenými se změnami střevních mikrobiomů, které mají doklad o rozvoji DR a lipidových metabolismů.

Pozadí

DR představuje velkou výzvu pro ustanovení o klinické praxi a veřejném zdraví od zemí s nízkými a středními příjmy po země s vysokými příjmy, jako je Spojené království [1]. Jako takový jakýkoli vhled do mechanistických cest, které by mohly být využito k léčbě DR v dřívější fázi, potenciálně poskytují velký přínos při zmírnění zdravotnických systémů s obrovským množstvím pacientů, které vyžadují intenzivnější léčbu s větším zatížením následné péče.

Životní pro vývoj jakékoli úspěšné nové terapie nebo biomarkeru je důkladné pochopení základních patofyziologických mechanismů, kterými se onemocnění iniciuje a vyvíjí. V současné době existuje dobré pochopení určitých aspektů DR, jako je role vaskulárního endoteliálního růstového faktoru (VEGF) při řízení proliferativní změny a zvýšené propustnosti cév, která je základem diabetického makulárního edému (DMO) [19]. Relativně málo se však chápe o metabolických změnách, ke kterým dochází v sítnici, aby se řídily produkci VEGF.

V zásadě je dobře prokázáno, že špatná kontrola glykémie predisponuje k horšímu DR [20,21]. Tato změna v hemoglobinu A1c (HbA1c) však pravděpodobně představuje pouze přibližně 6,6% rizika rozvoje vizí ohrožujících DR [5,22]. Je nezbytné, abychom lépe porozuměli nevysvětlitelnému riziku poskytovat lepší včasnou péči pro ty s DR.

V současné době máme hrst studií změn metabolismu lipidů u osob s DR a několik studií na myších modelech [7,7,9-12,18]. V současné době to netvoří koherentní obrázek, které lipidové dráhy jsou skutečně narušeny, a může dobře podpořit včasné změny v DR. V předchozích studiích bylo předpokládáno, že komplexní metabolismus sfingolipidu a ceramidu může částečně odrážet rozdíly u těch s DR a bez DR [7,10,11]. To se však u různých skupin pacientů neopakovalo a nebylo ověřeno v jiné populaci.

Podobně existuje několik studií zkoumajících roli střevního mikrobiomu u onemocnění sítnice [16,23-26]. Existuje ještě menší počet, který se zaměřuje na rozmanitost mikrobiomů a vývoj DR [26,27]. Je důležité, že existuje nějaký dobrý důkaz, že střevní mikrobiom může ovlivnit vývoj DR prostřednictvím dosud špatně definovaných cest [27].

Cílem naší navrhované studie je prozkoumat změny metabolismu lipidů u lidí s různými stupni DR, s těmito znalostmi budeme schopni lépe porozumět tomu, jak tyto změny mohou jednotlivce předisponovat k vývoji různých stupňů DR a potenciálně poskytnout nové terapeutické cíle pro budoucí zásah.

Výzkumná otázka

Existují krevní plazmatické lipidy, které by mohly odrážet různé fáze DR, potenciálně působí jako biomarker, aby vedl screening a poskytl mechanistický vhled do patofyziologie DR?

Studie obrys

Cíle a cíle

Primární cíl

- Prozkoumat sérový lipidom u lidí s odlišnou závažností DR

Sekundární cíle

• Porovnat lipidomické markery u těch s diabetickou makulopatií a bez ní, aby se získala potenciální mechanistický vhled
• Prozkoumat interakci cirkulujících markerů spojených s mikrobiomem a jak by to mohlo ovlivnit metabolismus lipidů v sítnici a závažnost DR vyjádřenou jednotlivcem
• Mapovat cesty metabolismu lipidů, které by mohly přispět k rozvoji různých stupňů DR

Metoda

Typ studie

Studie observačního případu

Přehled studie

Studie observační případové kontroly srovnávající lipidomické a metabolomické profily u lidí s diabetem a různým stupněm DR a DMO, jak je uvedeno níže. Budou promítány a přijaty prostřednictvím rutinní účasti a identifikace kliniky z naší současné klinické databáze pacientů s DR. Před souhlasem jim budou poskytnuty informace o studii.

Po těchto údajích budou shromážděny z jejich záznamů, včetně základních demografických údajů, anamnézy, současné terapie diabetu a podrobností o jejich oftalmické diagnóze, včetně relevantních parametrů ze skenování optické koherence (OCT) a klinického vyšetření včetně logaritmu vizuálního úhlu rozlišení (logmar). Poskytují vzorky séra a moči. Aby se minimalizoval dopad studie na účastníky a dodatečné náklady, bude tato sběr vzorků přijata na rutinních návštěvách kliniky, pokud je to možné, členové výzkumného týmu v nemocnici Prince Philip (PPH).

Účastníci budou mít všechna data pseudoanonymizovaná na kolekce s databází identifikovatelných informací a určených studijních ID uchovávaných ve studijním souboru v HDDUHB v uzamčené zabezpečené kanceláři. Vzhledem k tomu, že se jedná o observační studii kontroly případu, nedojde k žádné randomizaci a oslepení se objeví pouze ve fázi zpracování a analýzy vzorků a výzkumný tým v HDDUHB bude mít přístup pouze k údajům o pseudonymizovaných.

Studium populace, výběr předmětů, nábor a harmonogram studia

Retrospektivní identifikace a nábor účastníků potenciálního potenciálního účastníka:

Způsobilí pacienti budou identifikováni z případových záznamů týmem přímé péče z HDDUHB již existující databáze DR a dalších klinických zdrojů včetně záznamů o docházce na kliniku. Začlenění výzkumných sester jako součást týmu pro dodávání výzkumu umožní efektivnější organizaci návštěvy studie, včetně informovaného souhlasu a sběru vzorků výzkumnými sestrami v rámci studie o normální účasti na klinice. To zlepšuje účinnost organizace studijních návštěv kolem návštěv klinických návštěv. Toto bylo diskutováno s pacienty s diabetem, kteří souhlasili s přijatelným a výhodnějším přístupem, aby pro ně bylo co nejsnadnější, aby byla dohodnuta návštěva sběru vzorků.

Tito pacienti budou kontaktováni v procesu ad hoc prostřednictvím pozvánky a informačního listu účastníka (PIS) a nejaktuálnějšího letáku GDPR pro pacienty z oddělení R&D HDDUHB. Poté bude následovat výzkumný tým s telefonním rozhovorem od sester výzkumu a vývoje. To bude dodržovat harmonogram telefonního screeningu (viz dodatek), pokud účastník sdělí svou ochotu zúčastnit se. Tento „rozhovor“ bude obecně zahrnovat kontrolu ochoty potenciálních účastníků k účasti, posouzení jejich způsobilosti a organizace návštěvy studie - to nebude součástí sběru údajů o výzkumu. Pokud si přejí být zahrnut do studie, bude návštěva oddělení výzkumu a vývoje uspořádána kolem jejich standardní účasti na klinice. Tato návštěva bude pro další posouzení způsobilosti před informovaným souhlasem a sběrem vzorků.

Prospektivní náboj:

Pacienti navštěvující kliniky lékařské sítnice s nově diagnostikovaným DR z různých stupňů nebo DMO budou zaslány PI, nejaktuálnější leták GDPR pro pacienty z oddělení výzkumu a vývoje HDDUHB a dopisem před účastí na klinice. Revizní lékař poté bude diskutovat o studii s pacientem a vyzývá je k účasti před klinickým přezkumem. V případě způsobilého pacienta, který je novým případem identifikovaným v den, může lékař představit studii a poskytnout pacientovi PI a pozvánku při čekání na skenování OCT a klinické přezkum. Lékař poté bude sdílet podrobnosti o potenciálních účastnících s týmem pro dodávání výzkumu, aby zajistil studijní návštěvu, včetně dalšího posouzení způsobilosti, informovaného souhlasu a sběru vzorků.

Kromě toho budou existovat plakáty propagující studii zveřejněnou v rámci PPH, která bude obsahovat kontaktní informace pro studijní tým, aby mohli potenciální účastníci zájem kontaktovat studijní tým. Poté obdrží pozvánku a PI, po kterém bude následovat telefonní hovor týmu pro doručování výzkumu, aby posoudil způsobilost a plán na účast na studii.

Toto je uvedeno v následujícím vývojovém diagramu:

Souhlas bude poskytnut během účasti oddělení výzkumu a vývoje, pokud se osoba souhlasí s účastí a splňuje kritéria pro zařazení a vyloučení.

Snažíme se najmout 14-20 pacientů ve skupinách definovaných níže v oddíle 2.2.4, To by splnilo níže uvedené výpočty energie.

Kritéria způsobilosti

Kritéria pro zařazení budou:

Diagnóza diabetu typu 2 Mellitus muž nebo žena ve věku 18 - 80 včetně

Kritéria vyloučení budou:

Účastník neschopný nebo neochotný souhlas se zařazením do studie Předchozí léčba intravitreálními terapiemi pro potenciálního účastníka DMO se známým infekčním onemocněním, které může ohrozit studijní tým (např. TB, HIV, Hepatitida) Věk 17 let nebo méně nebo 81 yo nebo starší známý základní genetický stav ovlivňující metabolismus lipidů

Účastníci budou přiděleni do jedné ze šesti skupin na základě jejich různých stupňů diabetické oční choroby, jak je podrobně uvedeno níže:

Skupina 1 - Žádná diabetická retinopatie nebo makulopatická skupina 2 - mírná preproliferativní DR skupina 3 - střední předběžná skupina DR Group 4 - závažná předběžná skupina DR Group 5 - Proliferativní DR Group 6 - DMO s jakýmkoli stupněm DR a bez předchozí léčby a bez předchozí léčby a bez předchozí léčby

Výpočet energie

Výpočet energie

Pro primární výsledek lipidomických markerů jsme založili naše výpočty na třech předchozích studiích. Prvním z nich je Yun et al., 2020, který prokázal změněné koncentrace acylkarnitinu C16 (AC (C16: 0). Zde byl AC (C16: 0) v průměru o 0,35 μm nižší u osob s DR než ty bez (průměr ± standardní odchylka: 0,125 ± 0,025 μm vs. 0,09 μm). Druhá studie je studie He et al., 2024, která porovnává různé lipidy mezi těmi s T2DM a DR versus ti s T2DM a bez dr. Ve studii tedy ti s T2DM a DR prokázali ceramid (D18: 0/24: 0) (CER (D18: 0/24: 0)) 22,36 log2 transformovaných dat na 23,00 u osob bez DR se standardní odchylkou přibližně 0,5 log2 jednotek.

Použití níže uvedeného vzorce pro výpočet velikosti vzorku:

n = 2 [(z_a+z_π)^2/{((μ_obs-μ_con))/σ}^2]

Kde Z je ze standardizovaného normálního rozdělení, což představuje význam a sílu. Nastavili jsme úroveň významnosti na 5% (šance na chybu typu I), z_a = 1,96. Nastavili jsme napájení (π) na 90% (100% - β, šance na chybu typu II), která dává z_π = 1,282.

To generovalo velikost skupiny 11 pro AC (C16: 0) a 13 pro CER (D18: 0/24: 0). Skupiny nejméně 14 by tedy měly poskytovat odpovídající sílu na základě výše uvedených výpočtů.

Plán statistické analýzy

Zpracování údajů o statistické analýze: Použití standardních protokolů již stanovených ve skupině JLG pomocí standardizované extrakce dat a normalizace pro lipidomické a metabolomické techniky software: Pychem, Umemetrics SIMCA, R Studio, Metaboanalyst 3.0 a Roccet. Analýza dat: Pro statistické testování vhodných klinických parametrů bude použito vhodné univariační obousměrné ANOVA pro parametrická data a testování Kruskal-Wallis na neparametrická data. Pro lipidomická a metabolomická data bude provedena multivariační statistická analýza včetně PLS-DA a heirachické shlukové analýzy metabolických sítí. Regresní analýza bude použita pro analýzu klinických parametrů a potenciálních biomarkerů. Analýza křivky přijímače bude použita pro posouzení jejich výkonu při rozlišování různých závažností DR a DMO.

Prahová hodnota významnosti: P <0,05 s korekcemi na míru falešného objevu.

Výsledky studie

Výsledkem studie bude dokončena analýza cirkulujících lipidů, aby se poskytla vhled do toho, zda existují nějaké změny v systémových cirkulujících lipidech a metabolitech, které by mohly být spojeny s DR a potenciálně poskytují nějaký vysvětlující mechanismus pro expresi diferenciálního onemocnění u různých jedinců.

Časové rozhraní

Studie se bude vztahovat na sponzorství HDDUHB prostřednictvím skupiny kvality a sponzorství výzkumu (RQSG) do října 2024 s cílem pokračovat v NHS Rec a HRA/HCRW Review v listopadu/prosinci 2024. Stav portfolia bude hodnocen jako součást recenze HRA/HCRW. Po schválení a místním nastavení je cílové datum pro zahájení náboru v lednu 2025, přičemž návštěvy studia začínají od poloviny ledna 2025 až do 12 měsíců do ledna 2026. Analýza proběhne od července 2025 a dokončení výsledků a podání k zveřejnění od dubna 2026 s probíhající analýzou metabolitů krevních plazmy a moči a lipidů až do ledna 2030 pouze pro tuto studii v tomto dokumentu. Doba retenčního času je delší než počáteční analýza, takže může být provedena jakákoli opětovná analýza, pokud by došlo k žádnému nesouladu výsledků nebo ověření zjištění studie. Po dokončení této analýzy budou vzorky zničeny, může to být před lednem 2030.

Konec studie je definován jako dokončení všech návštěv studie a dokončení všech metabolomických a lipidomických analýz na odebraných vzorcích.

Politika publikace

Výsledky budou předloženy k recenzované publikaci a prezentaci na konferencích k šíření. V každém případě zveřejnění nebo prezentace budou zveřejněny pouze anonymizované informace, z nichž nebude žádný jednotlivý účastník identifikovatelný ze skupinových dat. Nebudou existovat žádné individuální případové studie ani zveřejnění jakýchkoli údajů, které by umožnily identifikaci jakéhokoli dobrovolníka. Pro účely publikace bude Francis Sanders prvním autorem, Rebecca Thomas, druhý autor, Colm McAlinden, třetí autor, Julian Griffin předposlední autor a Eirini Skiadaresi, poslední autor. Jakákoli zpráva bude sdílena s sponzorem studie, HDDUHB, HCRW a celým spolupracujícím týmem a všichni účastníci dostanou možnost obdržet kopii zveřejněných zpráv.

Vlastnictví údajů vyplývajících z této studie spočívá ve studijním týmu a jejich příslušných zaměstnavatelích. Jakékoli duševní vlastnictví vzniklé v důsledku této studie bude sdíleno mezi přispěvateli studie v souladu s jejich proporcionálním příspěvkem.