Onderzoek naar de metabole en lipidomische profielen die worden geassocieerd met verschillende cijfers van diabetische maculopathie en retinopathie in Zuid -Wales (IMLADRIS)

Invoering

Diabetische retinopathie (DR) legt een enorme last voor oogheelkundige klinische diensten over de hele wereld als een van de belangrijkste oorzaken van verminderde visie bij volwassenen van werkende leeftijd [1,2]. Dit gaat alleen maar verslechteren naarmate de bevolking groeit met schattingen van 700 miljoen patiënten wereldwijd tegen 2045, met een toename van mensen met DR van naar schatting 103 miljoen in 2020 tot 160 miljoen in 2045 [3]. De pathofysiologie van DR is slecht gekarakteriseerd, en hoewel we enkele aspecten van het ziekteproces begrijpen, blijven sommige onontgonnen.

Vroeg in de ontwikkeling van DR is er een afbraak van de bloed-retinale barrière met verlies van pericytes. Dit zorgt voor lekkage van vasculaire bestanddelen in het netvlies en ook stroom van metabole markers uit netvliesweefsel in de systemische circulatie [4]. Er zijn een aantal aspecten van dit proces die verder onderzoek rechtvaardigen vanuit een perspectief van de metabole storingen die zich voordoen en wat hen zou kunnen drijven.

Vroeg in de ontwikkeling van DR is er verstoring van de autoregulatie van de bloedstroom naar het netvlies met een duidelijke verstoring in argininemetabolisme zoals weerspiegeld in serummetabolomische analyse [5,6]. Dit bewijs en bewijs van daaropvolgende veranderingen in vetzuuroxidatie en complexe lipidesynthese zijn afgeleid van diermodellen en kleine populatiestudies in zeer specifieke etnische cohorten, zoals de PIMA -indianen in de VS [5,7]. Verder lijkt er beperkt bewijs te zijn voor een effect op het purinemetabolisme dat cruciaal is voor fosfocholine en fosfatidylethanolaminesynthese [8].

Samen met verstoring van de synthese van deze cruciale lipiden wordt ceramidemetabolisme verstoord met een vermindering van de "probarrier", zeer lange ketenceramiden en verhoogde productie van kortere keten "pro-apoptotische" ceramiden [9-12]. Dit biedt een link naar het potentiële therapeutische voordeel van fenofibrate dat in grootschalige studies is aangetoond dat het een gunstig effect heeft op DR onafhankelijk van de effecten ervan op de lipoproteïne (LDL) met lage dichtheid (LDL) [9,13]. Dit wordt gepostuleerd als mogelijk te wijten aan veranderd ceramidemetabolisme en synthese, een proces dat goed is vastgesteld om te worden verstoord bij mensen met diabetes [14].

Al dit bewijs biedt inzichten in sommige kleine gebieden van ontregeld lipidenmetabolisme en functie binnen het netvlies, maar een meer coherent beeld is vereist om de rol in de potentiële ontwikkeling van biomarker echt te begrijpen en de potentieel mechanistische rollen verstoorde lipidemetabolisme kan spelen in de context van DR.

Een opkomend interessegebied is het samenspel tussen de darmmicrobioom en de netvliesziekte. In dit nieuwe veld is er enig bewijs dat de samenstelling van het darmmicrobioom de retinale pathologie kan beïnvloeden die individuen ontwikkelen door een complex samenspel van circulerende factoren. Zodra een dergelijke factor de metaboliet is van een galzuur tauroursodeoxycholzuur (TUDCA) [15-18]. Dit werkt op de Takeda G-eiwit-gekoppelde receptor 5 (TGR5) -receptor tot expressie gebracht in het netvlies en heeft enig bewijs dat het de toegang van inflammatoire cellen tot het netvlies vermindert dat het beschermt tegen DR-ontwikkeling en het behoud van fotoreceptoren [15-18]. Het bewijs is echter enigszins schaars en er is geen volledig begrip van hoe dit effect kan optreden, en of het inderdaad reproduceerbaar is in verschillende experimentele omgevingen.

Als onderdeel van deze studie willen we de veranderingen in lipiden in het bloed onderzoeken die een weerspiegeling kunnen zijn van schadelijke veranderingen in het retinale lipidemetabolisme, niet alleen als gevolg van maar ook bijdragen aan het verlies van integriteit van de bloed-retinale barrière en hoe dit kan worden beïnvloed door circulerende markers geassocieerd met veranderde darmmicrobioombestanddelen, die bewijs hebben van de ontwikkeling van DRA en lipidemetabolisme.

Achtergrond

DR vormt een grote uitdaging voor de klinische praktijk en de voorziening van de volksgezondheidszorg van de landen met lage en middeninkomen tot landen met een hoog inkomen zoals het Verenigd Koninkrijk [1]. Als zodanig inzicht in mechanistische routes die kunnen worden benut om DR in een eerder stadium te behandelen, bieden mogelijk een groot voordeel bij het verlichten van gezondheidszorgsystemen van een enorme hoeveelheid patiënten die een intensievere behandeling nodig hebben met een grotere last van follow -upzorg.

Vitaal voor de ontwikkeling van een succesvolle nieuwe therapie of biomarker is een grondig begrip van de fundamentele pathofysiologische mechanismen waarmee de ziekte initieert en ontwikkelt. Momenteel is er een goed begrip van bepaalde aspecten van DR, zoals de rol van vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF) bij het stimuleren van proliferatieve verandering en verhoogde vaatpermeabiliteit die ten grondslag ligt aan diabetisch maculair oedeem (DMO) [19]. Er wordt echter relatief weinig begrepen over de metabole veranderingen die in het netvlies optreden om de productie van VEGF te stimuleren.

Fundamenteel is het goed ingeburgerd dat slechte glycemische controle vatbaar is voor ergste DR [20,21]. Deze variatie in hemoglobine A1C (HbA1C) is echter waarschijnlijk slechts goed voor ongeveer 6,6% van het risico op het ontwikkelen van visies die DR bedreigen [5,22]. Het is van vitaal belang dat we het onverklaarbare risico beter begrijpen om betere vroege zorg te bieden voor mensen met DR.

Momenteel hebben we een handvol studies naar de veranderingen in lipidenmetabolisme bij mensen met DR en verschillende onderzoeken in muizenmodellen [7,7,9-12,18]. Momenteel vormt dit geen coherent beeld van welke lipidepaden echt worden verstoord en kunnen de vroege veranderingen in DR goed ondersteunen. In eerdere studies is gepostuleerd dat complex spingolipide- en ceramidemetabolisme gedeeltelijk verschillen kan weerspiegelen in die met en zonder DR [7,10,11]. Dit is echter niet herhaald in verschillende groepen patiënten en niet gevalideerd in een andere populatie.

Evenzo zijn er een aantal onderzoeken die de rol van het darmmicrobioom bij retinale ziekten onderzoeken [16,23-26]. Er is een nog kleiner aantal dat zich richt op darmmicrobioomdiversiteit en DR -ontwikkeling [26,27]. Cruciaal lijkt er goed bewijs te zijn dat het darmmicrobioom de ontwikkeling van DR kan beïnvloeden via nog slecht gedefinieerde paden [27].

Ons voorgestelde studie is bedoeld om de veranderingen in het lipidenmetabolisme bij mensen met verschillende graden van DR te onderzoeken, met deze kennis kunnen we beter begrijpen hoe deze veranderingen individuen kunnen vatbaar maken om verschillende graden van DR te ontwikkelen en mogelijk nieuwe therapeutische doelen te bieden voor toekomstige interventie.

Onderzoeksvraag

Zijn er bloedplasma -lipiden die mogelijk verschillende stadia van DR weerspiegelen, mogelijk werken als een biomarker om screening te begeleiden en mechanistisch inzicht te geven in de pathofysiologie van DR?

Studieoverzicht

Doelstellingen en doelstellingen

Primair doelstelling

- Om het serumlipidoom te onderzoeken bij mensen met verschillende ernst van DR

Secundaire doelstellingen

• Om de lipidomische markers te vergelijken bij mensen met en zonder diabetische maculopathie om potentieel mechanistisch inzicht te krijgen
• Om de interactie te onderzoeken van circulerende markers geassocieerd met het microbioom en hoe het lipidemetabolisme in het netvlies en de ernst van DR kan beïnvloeden, uitgedrukt door een individu
• Om de lipidenmetabolisme -routes in kaart te brengen die kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van verschillende graden van DR

Methode

Studietype

Observationele case-control studie

Studieoverzicht

Observationele case-control studie waarin lipidomische en metabolomische profielen worden vergeleken bij mensen met diabetes en verschillende graden van DR en DMO zoals hieronder beschreven. Ze worden gescreend en geworven via routinematige clinic -aanwezigheid en identificatie van onze huidige kliniekdatabase van DR -patiënten. Ze krijgen voorafgaand aan toestemming informatie over het onderzoek.

Na deze gegevens zullen worden verzameld uit hun casusrecords, waaronder demografische basisgegevens, medische geschiedenis, huidige therapie voor diabetes en details van hun oftalmische diagnose, inclusief relevante parameters uit optische coherentietomografie (OCT) scans en klinisch onderzoek inclusief logaritme van de minimale hoek van de resolutie (logmar) visuele acuity. Ze bieden serum- en urinemonsters. Om de impact van het onderzoek op de deelnemers en de aanvullende kosten te minimaliseren, zal deze steekproefverzameling waar mogelijk worden genomen bij routinematige kliniekbezoeken door leden van het onderzoeksteam binnen Prince Philip Hospital (PPH).

Deelnemers hebben alle gegevens die pseudo-geanonimiseerd op het verzamelen met een database met identificeerbare informatie en aangewezen studie-ID's die in het studiebestand binnen HDDUHB worden bewaard in een vergrendeld veilig kantoor. Omdat het een observationele case-control studie is, zal er geen randomisatie zijn, en verblindende zal alleen plaatsvinden in de steekproefverwerking en analysefase en het onderzoeksteam van HDDUHB heeft alleen toegang tot de pseudo-geanonimiseerde gegevens.

Studiepopulaties, selectie van onderwerp, werving en studieschema

Retrospectieve potentiële identificatie en werving van deelnemers:

In aanmerking komende patiënten zullen worden geïdentificeerd uit casusrecords door het Direct Care-team van de HDDUHB-reeds bestaande DR-database en andere klinische bronnen, waaronder kliniekbezoek. Opname van de onderzoeksverpleegkundigen als onderdeel van het onderzoeksteam van onderzoek zal een efficiëntere organisatie van het onderzoeksbezoek mogelijk maken, inclusief geïnformeerde toestemming en monsterverzameling door de onderzoeksverpleegkundigen als onderdeel van de studie rond de normale kliniekbezoek. Dit verbetert de efficiëntie van de organisatie van studiebezoeken rond kliniekbezoeken. Dit werd besproken met patiënten met diabetes die het erover eens waren dat dit een acceptabele en voorkeursaanpak was om het voor hen zo gemakkelijk mogelijk te maken om het monsterverzamelingsbezoek te laten regelen.

Deze patiënten zullen worden gecontacteerd tijdens een ad hoc -proces via uitnodigingsbrief en het informatieblad (PIS) en de meest up -to -date GDPR -folder voor patiënten van de HDDUHB R & D -afdeling. Dit wordt opgevolgd door het onderzoeksteam met een telefonisch interview van de R & D -verpleegkundigen. Dit houdt zich aan het telefonische screeningschema (zie bijlage) als de deelnemer hun bereidheid om deel te nemen communiceren. Dit "interview" zal in grote lijnen bestaan ​​uit het controleren van een potentiële deelnemers die bereid is om deel te nemen, een beoordeling van hun geschiktheid en organisatie van het studiebezoek - dit zal geen deel uitmaken van de onderzoeksgegevensverzameling. Als ze in het onderzoek willen worden opgenomen, wordt een bezoek aan de R & D -afdeling geregeld rond hun standaardkliniekbezoek. Dit bezoek zal zijn voor verdere beoordeling van de geschiktheid voorafgaand aan geïnformeerde toestemming en monsterverzameling.

Potentiële werving:

Patiënten die medische Retina -serviceklinieken bijwonen met nieuw gediagnosticeerde DR van verschillende graden of DMO, worden een PI's gestuurd, de meest up -to -date GDPR -folder voor patiënten van de HDDUHB R & D -afdeling en uitnodigingsbrief voorafgaand aan aanwezigheid bij Clinic. De beoordelingskliniek zal vervolgens de studie met de patiënt bespreken en hen uitnodigen om deel te nemen voorafgaand aan de klinische beoordeling. In het geval van een in aanmerking komende patiënt die een nieuw geval is dat op de dag is geïdentificeerd, kan de arts de studie introduceren en de PI's en uitnodigingsbrief aan de patiënt verstrekken in afwachting van OCT -scans en klinische beoordeling. De arts zal vervolgens de potentiële details van de deelnemers delen met het onderzoeksteam voor onderzoek om het onderzoeksbezoek te regelen, inclusief verdere beoordeling van de geschiktheid, geïnformeerde toestemming en monsterverzameling.

Bovendien zullen er posters zijn die de binnen PPH gepubliceerde studie publiceren die contactgegevens voor het studieteam zal bevatten, zodat geïnteresseerde potentiële deelnemers contact kunnen opnemen met het studieteam. Hierna ontvangen ze de uitnodigingsbrief en PI's, die wordt gevolgd door een telefoongesprek van het onderzoeksteam om de geschiktheid te beoordelen en hun studie -aanwezigheid te plannen.

Dit wordt beschreven in het volgende stroomdiagram:

Tijdens de aanwezigheid van de R & D -afdeling zal toestemming worden gegeven als de persoon ermee instemt deel te nemen en voldoet aan de inclusie- en uitsluitingscriteria.

We zullen ernaar streven om 14-20 patiënten in de hieronder gedefinieerde groepen te werven in paragraaf 2.2.4, Dit zou voldoen aan de onderstaande stroomberekeningen.

In aanmerking komen criteria

Inclusiecriteria zullen zijn:

Diagnose van type 2 diabetes mellitus mannelijk of vrouwelijk in de leeftijd van 18 - 80 inclusief

Uitsluitingscriteria zullen zijn:

Deelnemer die niet in staat of niet bereid is om toe te stemmen in de studie voorafgaande behandeling met intravitreale therapieën voor DMO -potentiële deelnemer met een bekende infectieuze ziekte die het onderzoeksteam in gevaar kan brengen (bijv. Tb, hiv, hepatitis) leeftijd 17 jaar of minder of 81 jaar of ouder bekende onderliggende genetische aandoening die lipidemetabolisme beïnvloedt

Deelnemers worden toegewezen aan een van de zes groepen, gebaseerd op hun verschillende cijfers van diabetische oogziekte zoals hieronder gedetailleerd:

Groep 1 - Geen diabetische retinopathie of maculopathie Groep 2 - Milde preproliferatieve DR -groep 3 - Matige pre -proliferatieve DR -groep 4 - Ernstige pre -proliferatieve DR Group 5 - Proliferatieve DR -groep 6 - DMO met enige mate van DR en geen voorafgaande behandeling

Vermogensberekening

Vermogensberekening

Voor primaire uitkomst van lipidomische markers hebben we onze berekeningen op drie eerdere studies gebaseerd. De eerste is Yun et al., 2020, die veranderde concentraties van acylcarnitine C16 (AC (C16: 0) demonstreerde. Hier was AC (C16: 0) gemiddeld 0,35 μm lager bij die met DR dan die zonder (gemiddelde ± standaardafwijking: 0,125 ± 0,025 μm versus 0,09 μm). De tweede studie is die van He et al., 2024, die verschillende lipiden vergelijkt tussen die met T2DM en DR versus die met T2DM en geen DR. In aldus bestudeerden die met T2DM en DR ceramide (D18: 0/24: 0) (CER (D18: 0/24: 0)) van 22.36 Log2 getransformeerde gegevens naar 23,00 bij die zonder DR met een standaardafwijking van ongeveer 0,5 LOG2 -eenheden.

De onderstaande formule gebruiken voor de berekening van de steekproefgroottes:

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

Waar, Z afkomstig is van de gestandaardiseerde normale verdeling, die significantie en vermogen vertegenwoordigt. We stellen het significantieniveau in op 5% (kans op een type I -fout), Z_α = 1,96. We stellen het vermogen (π) in op 90% (100% - β, de kans op een type II -fout) met z_π = 1.282.

Dit genereerde een groepsgrootte van 11 voor AC (C16: 0) en 13 voor CER (D18: 0/24: 0). Groepen van ten minste 14 moeten dus voldoende vermogen leveren op basis van de bovenstaande berekeningen.

Statistisch analyseplan

Statistische analyse Gegevensverwerking: het gebruik van standaardprotocollen die al binnen de groep van JLG zijn vastgesteld met behulp van gestandaardiseerde gegevensextractie en normalisatie voor lipidomische en metabolomische techniekensoftware: Pychem, Umetrics Simca, R Studio, MetaboAnalyst 3.0 en Rocky. Gegevensanalyse: geschikte univariate tweerichtings-ANOVA voor parametrische gegevens en Kruskal-Wallis-testen op niet-parametrische gegevens zullen worden gebruikt voor statistische testen van geschikte klinische parameters. Multivariate statistische analyse inclusief PLS-DA en heirachische clusteranalyse van metabole netwerken zal worden uitgevoerd voor lipidomische en metabolomische gegevens. Regressieanalyse zal worden gebruikt voor de analyse van klinische parameters en potentiële biomarkers. Operationele karakteristieke curve -analyse van de ontvanger zal worden gebruikt voor de beoordeling van hun prestaties bij het onderscheiden van verschillende ernst van DR en DMO.

Significance Drempel: P <0,05 met correcties voor valse ontdekkingssnelheden.

Studie -resultaten

Het onderzoeksresultaat zal worden voltooid van de analyse van circulerende lipiden om het inzicht te geven in de vraag of er veranderingen zijn in systemische circulerende lipiden en metabolieten die kunnen worden geassocieerd met DR en mogelijk een verklarende mechanisme bieden voor de expressie van differentiële ziekten bij verschillende individuen.

Tijdschema

De studie zal in oktober 2024 een HDDUHB -sponsoring aanvragen via de Research Quality and Sponsorship Group (RQSG), met het oog op overgaan naar NHS REC en HRA/HCRW -beoordeling in november/december 2024. Portfolio -status zal worden beoordeeld als onderdeel van de HRA/HCRW -beoordeling. Na goedkeuringen en lokale opstelling is de doeldatum voor het starten van werving januari 2025, met studiebezoeken om te beginnen van half januari 2025 tot 12 maanden tot januari 2026. Analyse zal plaatsvinden vanaf juli 2025 en de voltooiing van de resultaten en indiening voor publicatie vanaf april 2026 met de lopende analyse van bloedplasma en urinemetabolieten en lipiden tot januari 2030 alleen voor deze studie hierin. De retentietijd is langer dan de eerste analyse, zodat elke heranalyse kan worden uitgevoerd als er enige discrepantie in de resultaten is of om de bevindingen van het onderzoek te valideren. Nadat deze analyse is voltooid, worden monsters vernietigd, kan dit vóór januari 2030 zijn.

Het einde van de studie wordt gedefinieerd als voltooiing van alle studiebezoeken en voltooiing van alle metabolomische en lipidomische analyses op verzamelde monsters.

Publicatiebeleid

De resultaten worden ingediend voor peer -reviewed publicatie en presentatie op conferenties voor verspreiding. In elk geval van publicatie of presentatie zal alleen geanonimiseerde informatie worden gepubliceerd waaruit geen enkele individuele deelnemer kan worden geïdentificeerd uit de gegroepeerde gegevens. Er zullen geen individuele casestudy's of publicatie zijn van gegevens die een vrijwilliger kunnen identificeren. Voor publicatiedoeleinden zal Francis Sanders de eerste auteur zijn, Rebecca Thomas, de tweede auteur, Colm McAlinden, de derde auteur, Julian Griffin voorlaatste auteur en Eirini Skiadaresi, de definitieve auteur. Elk rapport zal worden gedeeld met de onderzoekssponsor, HDDUHB, HCRW en het hele samenwerkende team, en alle deelnemers krijgen de optie om een ​​kopie van gepubliceerde rapporten te ontvangen.

Eigendom van de gegevens die voortvloeien uit deze studie woont bij het studieteam en hun respectieve werkgevers. Elk intellectueel eigendom dat als gevolg van deze studie ontstaat, zal worden gedeeld tussen de onderzoekers in de studiebijdragen in overeenstemming met hun proportionele bijdrage.