Tutkitaan metabolisia ja lipidomisia profiileja, jotka liittyvät diabeettisen makulopatian ja retinopatian vaihteleviin luokkiin Etelä -Walesissa (IMLADRIS)

Esittely

Diabeettinen retinopatia (DR) asettaa valtavan taakan oftalmisille kliinisille palveluille kaikkialla maailmassa yhtenä vähentyneen näkökyvyn syistä työikäisillä aikuisilla [1,2]. Tämä pahenee vain, kun väestö kasvaa arvioiden mukaan 700 miljoonaa potilasta maailmanlaajuisesti vuoteen 2045 mennessä. DR: n lisääntyminen arviolta 103 miljoonasta vuosina 2020 160 miljoonaan vuonna 2045 [3]. DR: n patofysiologia on huonosti karakterisoitu, ja vaikka ymmärrämme joitain sairausprosessin näkökohtia, jotkut ovat edelleen tutkimatta.

DR: n kehityksen varhaisessa vaiheessa verenjohdon este hajotetaan perisyyttien menetyksellä. Tämä mahdollistaa verkkokalvon verisuonten aineosien vuotamisen ja myös metabolisten markkerien virtauksen verkkokalvon kudoksesta systeemiseen verenkiertoon [4]. Prosessissa on useita näkökohtia, jotka oikeuttavat lisätutkimuksia esiintyvien aineenvaihduntahäiriöiden näkökulmasta ja mikä voi ajaa niitä.

DR: n kehittyessä varhaisessa vaiheessa verkkokalvon verenvirtauksen automaattisen säätelyn häiriöt arginiinimetabolian ilmeisellä häiriöllä seerumin metabolomianalyysissä heijastuen [5,6]. Nämä todisteet ja todisteet myöhemmissä rasvahappojen hapettumisen muutoksista sekä monimutkaisista lipidisynteesistä johdetaan eläinmalleista ja pienistä populaatiotutkimuksista hyvin erityisissä etnisissä ryhmissä, kuten PIMA -intialaisissa Yhdysvalloissa [5,7]. Lisäksi näyttää olevan rajoitetusti todisteita vaikutuksesta puriinimetaboliaan, joka on ratkaisevan tärkeä fosfoliinin ja fosfatidyylietanoliamiinisynteesille [8].

Näiden tärkeiden lipidien synteesin häiriöiden lisäksi keramidin aineenvaihdunta on häiriintynyt vähentämällä "probarrier", erittäin pitkän ketjun keramideja ja lisääntyneen ketjun "pro-apoptoottisia" keramideja [9-12]. Tämä tarjoaa yhteyden fenofibraatin potentiaaliseen terapeuttiseen hyötyyn, jonka laajamittaisissa tutkimuksissa on osoitettu olevan hyödyllinen vaikutus DR: hen riippumatta sen vaikutuksista seerumin pienitiheyden lipoproteiinitasoon (LDL) [9,13]. Tämän oletetaan johtuvan mahdollisesti muuttuneesta keramidin aineenvaihdunnasta ja synteesistä, prosessista, joka on vakiintunut häiriintymään diabeteksen kanssa [14].

Kaikki nämä todisteet tarjoavat näkemyksiä joihinkin pieniin alueisiin, jotka ovat säänneltyjä lipidien aineenvaihduntaa ja toimintaa verkkokalvon sisällä, mutta tarvitaan yhtenäisempi kuva, jotta voidaan todella ymmärtää rooli potentiaalisessa biomarkkereiden kehityksessä ja ymmärtää mahdollisesti mekanistisia rooleja, joita häiriintynyt lipidien metabolia voi olla tohtori.

Kehittyvä kiinnostava alue on suoliston mikrobiomin ja verkkokalvon sairauden välinen vuorovaikutus. Tällä uudella alalla on joitain todisteita siitä, että suoliston mikrobiomin perustuslaki voi vaikuttaa verkkokalvon patologiaan, jota yksilöt kehittyvät kiertävien tekijöiden monimutkaisen vuorovaikutuksen kautta. Kun tällainen tekijä on sappihapon tauroursodeoksikolihapon (TUDCA) metaboliitti [15-18]. Tämä vaikuttaa verkkokalvossa ekspressoituun Takeda G -proteiiniin kytkettyyn reseptori 5 (TGR5) -reseptoriin, ja sillä on joitain todisteita siitä, että se vähentää tulehduksellisten solujen pääsyä verkkokalvoon, joka suojaa sitä DR-kehitykseltä ja säilyttää fotoreseptorit [15-18]. Todisteet ovat kuitenkin jonkin verran vähäisiä, eikä tätä vaikutusta esiintyä täydellisesti, ja jos se on todellakin toistettavissa erilaisissa kokeellisissa ympäristöissä.

Osana tätä tutkimusta pyrimme tutkimaan veren lipidien muutoksia, jotka saattavat heijastaa verkkokalvon lipidien aineenvaihdunnan vahingollisia muutoksia, jotka eivät johdu vain verenjohdon esteen eheyden menetyksestä, ja miten tähän voi vaikuttaa kiertävät markkerit, jotka liittyvät muuttuneeseen suolen mikrobiomi-aineistoon, mikä on todisteita DR: n ja lipidimetabolismin kehityksestä.

Tausta

DR on suuri haaste kliiniselle käytännölle ja kansanterveydenhuollon tarjoamiselle matalan ja keskitulotason maista korkean tulotason maihin, kuten Yhdistyneeseen kuningaskuntaan [1]. Sellaisenaan kaikki käsitykset mekanistisista reiteistä, joita voidaan hyödyntää DR: n hoitamiseksi aikaisemmassa vaiheessa, mikä mahdollisesti antaa suurta hyötyä terveydenhuoltojärjestelmien lievittämisessä, jolla on suuri määrä potilaita, jotka vaativat intensiivisempää hoitoa suuremmalla seurantahoitoauhalla.

On elintärkeää onnistuneen uuden hoidon tai biomarkkerin kehittymiselle perusteellisen ymmärryksen perusteellisista patofysiologisista mekanismeista, joilla tauti aloittaa ja kehittyy. Tällä hetkellä DR: n tietyistä näkökohdista on hyvä ymmärrys, kuten verisuonten endoteelikasvutekijän (VEGF) rooli proliferatiivisen muutoksen ja lisääntyneen verisuonen läpäisevyyden edistämisessä, joka perustuu diabeettiseen makuladeemaan (DMO) [19]. VEGF: n tuotannon ajamiseksi tapahtuu kuitenkin suhteellisen vähän metabolisista muutoksista.

Periaatteessa on vakiintunutta, että huono glykeeminen kontrolli altistuu pahemmalle DR: lle [20,21]. Tämän hemoglobiini A1C: n (HBA1C) vaihtelun on kuitenkin todennäköisesti vain noin 6,6% DR: n uhkaavien visioiden riskistä [5,22]. On elintärkeää, että ymmärrämme paremmin selittämättömän riskin tarjota parempaa varhaisen hoidon DR -potilaille.

Tällä hetkellä meillä on kourallinen tutkimuksia lipidien aineenvaihdunnan muutoksista DR: n kanssa ja useita tutkimuksia hiiren malleissa [7,7,9-12,18]. Tällä hetkellä tämä ei muodosta johdonmukaista kuvaa siitä, mitkä lipidireitit ovat todella häiriintyneet ja voivat hyvinkin tukea DR: n varhaisia ​​muutoksia. Aikaisemmissa tutkimuksissa on oletettu, että monimutkainen sfingolipidi- ja keramidimetabolia voi osittain heijastaa eroja niissä, joilla on DR ja ilman sitä [7,10,11]. Tätä ei kuitenkaan ole toistettu eri potilasryhmissä, eikä sitä ole validoitu eri populaatiossa.

Samoin on joitain tutkimuksia, joissa tutkitaan suoliston mikrobiomin roolia verkkokalvon sairauksissa [16,23-26]. Siellä on vielä pienempi määrä, joka keskittyy suoliston mikrobiomien monimuotoisuuteen ja DR -kehitykseen [26,27]. Tärkeää näyttää olevan hyviä todisteita siitä, että suoliston mikrobiomi voi vaikuttaa DR: n kehitykseen vielä huonosti määriteltyihin reiteihin [27].

Ehdotetun tutkimuksemme tavoitteena on tutkia lipidien aineenvaihdunnan muutoksia ihmisillä, joilla on DR: n eri arvosanat, tällä tiedoilla pystymme paremmin ymmärtämään, kuinka nämä muutokset voivat altistaa yksilöt kehittämään DR: n eri asteita ja mahdollisesti tarjota uusia terapeuttisia kohteita tulevalle interventiolle.

Tutkimuskysymys

Onko veriplasmalipidejä, jotka saattavat heijastaa DR: n erilaisia ​​vaiheita, mahdollisesti biomarkkerina seulonnan ohjaamiseksi ja mekaanisen kuvan DR: n patofysiologiasta?

Opiskelua

Tavoitteet ja tavoitteet

Ensisijainen tavoite

- tutkia seerumin lipidomia ihmisillä, joilla on erilainen vakavuus DR

Toissijaiset tavoitteet

• Vertaamaan lipidomisia markkereita niissä, joilla on diabeettinen makulopatia ja ilman sitä mahdollisen mekaanisen oivalluksen saamiseksi
• Tutkia mikrobiomiin liittyvien kiertävien markkerien vuorovaikutusta ja miten se voi vaikuttaa lipidien aineenvaihduntaan verkkokalvossa ja yksilön ilmaiseman DR: n vakavuus
• Kartoittaa lipidien aineenvaihduntareitit, jotka saattavat edistää DR: n eri arvosanojen kehittymistä

Menetelmä

Tutkimustyyppi

Havainnointitapaustutkimus

Opiskelukatsaus

Havainnollista tapauskontrollitutkimusta, jossa verrataan lipidomisia ja metabolomisia profiileja diabeteksen kanssa ja vaihtelevat DR: n ja DMO: n, kuten alla on esitetty. Ne seulotaan ja rekrytoidaan rutiininomaisen klinikan osallistumisen ja tunnistamisen kautta DR -potilaiden nykyisestä klinikkatietokannasta. Heille annetaan tietoa tutkimuksesta ennen suostumusta.

Näiden tietojen jälkeen kerätään heidän tapaustietueistaan, mukaan lukien demografiset perustiedot, sairaushistoria, diabeteksen nykyinen terapia ja heidän oftalmisen diagnoosin yksityiskohdat, mukaan lukien merkitykselliset parametrit optisen koherenssitomografian (OCT) skannauksista ja kliinisestä tutkimuksesta, mukaan lukien resoluution minimikulman logaritmi. Ne tarjoavat seerumia ja virtsanäytteitä. Tutkimuksen vaikutuksen minimoimiseksi osallistujille ja lisäkustannukset, tämä otoskokoelma otetaan rutiininomaisella klinikkavierailuilla mahdollisuuksien mukaan prinssi Philip -sairaalassa (PPH).

Osallistujilla on kaikki tiedot pseudo-nimettömästi keräyksestä, jossa on tunnistettavissa olevia tietoja ja nimetyitä tutkimustiedostoja HDDUHB: n tutkimustiedostossa lukitussa turvallisessa toimistossa. Koska se on havainnollista tapausvalvontatutkimusta, satunnaistamista ei tapahdu, ja sokeuttaminen tapahtuu vain näytteenkäsittely- ja analysointivaiheessa, ja HDDUHB: n tutkimusryhmällä on pääsy vain pseudo-nimettömiin tietoihin.

Tutkimuspopulaatiot, kohteen valinta, rekrytointi ja opinto -aikataulu

Retrospektiivinen mahdollinen osallistujien tunnistaminen ja rekrytointi:

HDDUHB: n suoran hoidon ryhmä tunnistaa tukikelpoiset potilaat, jotka ovat olemassa olemassa olevasta DR-tietokannasta ja muista kliinisistä lähteistä, mukaan lukien klinikan osallistumistiedot. Tutkimuksen sairaanhoitajien sisällyttäminen osana tutkimuksen toimitusryhmää mahdollistaa tutkimuskäynnin tehokkaamman organisoinnin, mukaan lukien tutkimushoitajien tietoinen suostumus ja näytteenkeruu osana normaalia klinikan osallistumista koskevaa tutkimusta. Tämä parantaa tutkimusvierailujen organisoinnin tehokkuutta klinikkavierailujen ympärillä. Tästä keskusteltiin diabeteksen potilaiden kanssa, jotka olivat yhtä mieltä siitä, että tämä oli hyväksyttävä ja edullinen lähestymistapa, jotta heille mahdollisimman helppoa olisi ollut näytteenkeruuvierailu.

Näihin potilaisiin otetaan yhteyttä ad hoc -prosessissa kutsukirjeiden ja osallistujien tietolomakkeen (PIS) kautta ja ajan tasalla oleva GDPR -esitteen HDDUHB -T & K -osastolta. Tutkimusryhmä seuraa tätä T & K -sairaanhoitajien puhelinhaastattelussa. Tämä noudattaa puhelimen seulontaohjelmaa (katso liite), jos osallistuja välittää heidän halukkuutensa osallistua. Tämä "haastattelu" käsittää laajasti mahdollisten osallistujien osallistumisen halukkuuden, arvioinnin heidän kelpoisuudestaan ​​ja opiskeluvierailun organisaatiosta - tämä ei ole osa tutkimustietojen keräämistä. Jos he haluavat tulla mukaan tutkimukseen, vierailu T & K -osastoon järjestetään heidän tavanomaisen klinikan osallistumisensa ympärille. Tämä vierailu on tarkoitettu jatkotutkimuksen arviointiin ennen tietoista suostumusta ja näytteen keräämistä.

Mahdollinen rekrytointi:

Potilaille, jotka osallistuvat lääketieteellisiin verkkokalvopalveluklinikoille, joilla on äskettäin diagnosoitu DR: n DR: n vaihteleva ja DMO, lähetetään PI: t, joka on ajan tasalla GDPR -esitteelle HDUHB -T & K -osaston potilaille ja kutsukirje ennen osallistumista klinikalla. Tarkasteltava lääkäri keskustelee sitten tutkimuksesta potilaan kanssa ja kutsuu heidät osallistumaan ennen kliinistä katsausta. Päivänä tunnistetun tukikelpoisen potilaan tapauksessa lääkäri voi ottaa käyttöön tutkimuksen ja antaa PI: n ja kutsukirjeen potilaalle odottaessaan OCT -skannauksia ja kliinistä katsausta. Sitten lääkäri jakaa potentiaaliset osallistujien yksityiskohdat tutkimusryhmän kanssa järjestämään tutkimusvierailu

Lisäksi PPH: n sisällä lähetetyn tutkimuksen julkistaminen julkaisee julisteita, jotka sisältävät tutkimusryhmän yhteystiedot, jotta kiinnostuneet potentiaaliset osallistujat voivat ottaa yhteyttä tutkimusryhmään. Tämän jälkeen he saavat kutsukirjeen ja PI: t, joita seuraa tutkimusryhmän puhelinsoitto arvioidakseen kelpoisuutta ja suunnitelmia heidän opiskelua varten.

Tämä esitetään seuraavassa virtauskaaviossa:

T & K -osaston osallistumisen aikana annetaan suostumus, jos henkilö suostuu osallistumaan ja täyttämään sisällyttämis- ja poissulkemiskriteerit.

Pyrimme rekrytoimaan 14-20 potilasta alla määriteltyihin ryhmiin kohdassa 2.2.4, Tämä tyydyttäisi alla kuvatut voimalaskelmat.

Kelpoisuuskriteerit

Sisällyttämiskriteerit ovat:

Tyypin 2 diabeteksen diagnoosi uros tai naaras 18 - 80 -vuotiaita osallistavia

Poissulkemiskriteerit ovat:

Osallistuja ei kykene tai ei halua suostua sisällyttämiseen tutkimukseen aikaisempi hoito intravitreaalisilla terapioilla DMO -potentiaalisille osallistujille, joilla on tunnettu tarttuva sairaus, joka voi vaarantaa tutkimusryhmän (esim. TB, HIV, hepatiitti) -ikäinen 17 -vuotias tai vähemmän tai 81 vuotta tai vanhempi tunnettu taustalla oleva geneettinen tila, joka vaikuttaa lipidien aineenvaihduntaan

Osallistujat jaetaan yhdeksi kuudesta ryhmästä, jotka perustuvat heidän erilaisiin diabeettisen silmäsairauksiinsa, kuten alla on yksityiskohtainen:

Ryhmä 1 - Ei diabeettista retinopatiaa tai makulopatiaryhmää 2 - Lievä esikroliferatiivinen DR -ryhmä 3 - Kohtalainen pre -proliferatiivinen DR -ryhmä 4 - Vakava esikroliferatiivinen DR -ryhmä 5 - Proliferatiivinen DR -ryhmä 6 - DMO millä tahansa DR: n asteella ja ilman aikaisempaa hoitoa

Tehonlaskenta

Tehonlaskenta

Lipidomisten markkerien ensisijaiseksi tulokselle olemme perustaneet laskelmamme kolmeen aiempaan tutkimukseen. Ensimmäinen on Yun et ai., 2020, joka osoitti asyylikarnitiinin C16 muuttuneet pitoisuudet (AC (C16: 0). Tässä AC (C16: 0) oli keskimäärin 0,35 μm alempi niissä, joilla oli DR kuin ilman (keskiarvo ± keskihajonta: 0,125 ± 0,025 μm vs. 0,09 μm). Toinen tutkimus on He et al., 2024, jossa verrataan erilaisia ​​lipidejä T2DM: n ja DR: n välillä verrattuna niihin, joilla on T2DM ja ei DR. Siten tutkittaessa niitä, joilla on T2DM ja DR, osoittivat keramidia (D18: 0/24: 0) (CER (D18: 0/24: 0)) 22.36 LOG2 Transformatoitu data 23.00: ksi niillä, joilla ei ollut DR: tä, joiden keskihajonta on noin 0,5 log2 yksikköä.

Käyttämällä alla olevaa kaavaa näytteen koon laskemiseen:

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

Missä z on standardisoidusta normaalijakaumasta, mikä edustaa merkitystä ja tehoa. Asetamme merkitsevyystason 5%: lla (tyypin I virhe), Z_a = 1,96. Asetamme tehon (π) 90%: lla (100% - β, tyypin II virheen mahdollisuus), jolloin Z_π = 1,282.

Tämä tuotti ryhmän koon 11 AC: lle (C16: 0) ja 13 CER: lle (D18: 0/24: 0). Siten vähintään 14 -vuotiaiden ryhmien tulisi tarjota riittävä voima yllä olevien laskelmien perusteella.

Tilastollinen analyysisuunnitelma

Tilastoanalyysin tietojenkäsittely: käyttämällä JLG: n ryhmässä jo perustettuja standardiprotokollia käyttämällä standardisoitua tiedon uuttamista ja normalisointia lipidomisten ja metabolomisten tekniikoiden ohjelmistoille: Pychem, Umetrics Simca, R Studio, MetaboanalySt 3.0 ja Roccet. Tietoanalyysi: Sopivaa yksimuuttujaista kaksisuuntaista ANOVA: ta parametrisille tiedoille ja Kruskal-Wallis-testaus ei-parametrisille tiedoille käytetään sopivien kliinisten parametrien tilastolliseen testaamiseen. Monimuuttujainen tilastollinen analyysi, mukaan lukien PLS-DA ja metabolisten verkkojen heirachical klusterianalyysi, suoritetaan lipidomisiin ja metabolomisiin tietoihin. Regressioanalyysiä käytetään kliinisten parametrien ja potentiaalisten biomarkkereiden analysointiin. Vastaanottimen toimintaominaisuuskäyräanalyysiä käytetään niiden suorituskyvyn arviointiin DR: n ja DMO: n erilaisten vakavuuksien erottamisessa.

Merkityskynnys: P <0,05 korjauksilla väärien löytönopeuksille.

Tutkimustulokset

Tutkimuksen tulos on valmis analysoimaan kiertävien lipidien analysointia saadakseen käsityksen siitä, tapahtuuko systeemisissä kiertävissä lipideissä ja metaboliitteissa muutoksia, jotka saattavat liittyä DR: hen ja mahdollisesti tarjota jonkin verran selittävää mekanismia eri yksilöiden differentiaaliseen taudin ilmentymiseen.

Aikataulu

Tutkimusta sovelletaan HDDUHB: n sponsorointiin tutkimuksen laatu- ja sponsorointiryhmän (RQSG) kautta lokakuussa 2024 mennessä NHS REC: n ja HRA/HCRW Review -tapahtuman jatkamiseen marraskuussa/joulukuussa 2024. Salkun tila arvioidaan osana HRA/HCRW -katsausta. Hyväksyntä ja paikallisen asennuksen jälkeen rekrytoinnin aloittamisen tavoitepäivä on tammikuu 2025, ja opintovierailut alkavat tammikuun puolivälistä 2025 jopa 12 kuukauteen tammikuuhun 2026. Analyysi tapahtuu heinäkuusta 2025 lähtien ja tulosten viimeistely ja julkaiseminen julkaisusta huhtikuusta 2026 ja jatkui veriplasman ja virtsan metaboliittien ja lipidien analysointia tammikuuhun 2030 asti vain tässä tutkimuksessa. Retentioaika on pidempi kuin alkualyysi, jotta mahdolliset uudelleenanalyysit voidaan suorittaa, jos tuloksissa on eroja tai tutkimuksen havaintojen validoimiseksi. Kun tämä analyysi on saatu päätökseen näytteet tuhoutuvat, tämä voi olla ennen tammikuuta 2030.

Tutkimuksen päättyminen on määritelty kaikkien tutkimusvierailujen loppuun saattamiseksi ja kaikkien metabolomisten ja lipidomisten analyysien loppuun saattamiseksi kerätyissä näytteissä.

Julkaisupolitiikka

Tulokset toimitetaan vertaisarvioituun julkaisuun ja esitykseen levittämisen konferensseissa. Missä tahansa julkaisun tai esityksen tapauksessa julkaistaan ​​vain nimettömiä tietoja, joista yksilöllinen osallistuja ei tunnisteta ryhmiteltyistä tiedoista. Tietojen tapaustutkimuksia ei ole yksittäisiä tapaustutkimuksia tai julkaisua, jotka mahdollistaisivat vapaaehtoisen tunnistamisen. Julkaisutarkoituksiin Francis Sanders on ensimmäinen kirjoittaja, Rebecca Thomas, toinen kirjailija, Colm McAlinden, kolmas kirjailija, Julian Griffinin viimeisen viimeisen kirjailijan ja Eirini Skiadaresi. Mikä tahansa raportti jaetaan tutkimuksen sponsorin, HDDUHB: n, HCRW: n ja kaikkien yhteistyöryhmän kanssa, ja kaikille osallistujille annetaan mahdollisuus saada kopio julkaistuista raporteista.

Tutkimuksesta johtuvien tietojen omistaminen on tutkimusryhmän ja heidän työnantajiensa kanssa. Tutkimuksen seurauksena syntyvä immateriaalioikeus jaetaan tutkimuksen avustajien välillä niiden suhteellisen panoksen mukaisesti.