Badanie profili metabolicznych i lipidomicznych, które są związane z różnymi stopniami makulopatii cukrzycowej i retinopatii w Południowej Walii (IMLADRIS)

Wstęp

Retinopatia cukrzycowa (DR) nakłada ogromne obciążenie dla usług klinicznych okulistycznych na całym świecie jako jedna z głównych przyczyn zmniejszonego wzroku u dorosłych w wieku pracującym [1,2]. Zachęci to tylko wraz ze wzrostem liczby ludności wraz z szacunkami 700 milionów pacjentów na całym świecie do 2045 r., Wraz ze wzrostem osób z DR z około 103 milionów w 2020 r. Do 160 milionów w 2045 r. [3]. Patofizjologia DR jest słabo scharakteryzowana i chociaż rozumiemy niektóre aspekty procesu chorobowego, niektóre pozostają niezbadane.

Na początku rozwoju DR występuje rozkład bariery krwiotwórczej z utratą perycytów. Pozwala to na wyciek składników naczyniowych w siatkówce, a także przepływ markerów metabolicznych z tkanki siatkówki do krążenia ogólnoustrojowego [4]. Istnieje wiele aspektów tego procesu, które uzasadniają dalsze badanie z perspektywy zakłóceń metabolicznych i co może je prowadzić.

Na początku rozwoju DR występuje zakłócenie autoregulacji przepływu krwi do siatkówki z pozornym zaburzeniem metabolizmu argininy, co odzwierciedlono w analizie metabolomicznej surowicy [5,6]. Te dowody i dowody kolejnych zmian utleniania kwasów tłuszczowych, a także złożonej syntezy lipidów pochodzą z modeli zwierzęcych i badań niewielkiej populacji w bardzo specyficznych grupach etnicznych, takich jak Indianie Pima w USA [5,7]. Ponadto wydaje się, że istnieją ograniczone dowody wpływu na metabolizm puryny, który jest kluczowy dla syntezy fosfocholiny i fosfatydyloetanoloaminy [8].

Oprócz zakłóceń w syntezie tych kluczowych lipidów metabolizm ceramidu jest zaburzony ze zmniejszeniem „probarrieru”, ceramidów o bardzo długim łańcuchu i zwiększonej produkcji „proapoptotycznych” ceramidów krótszych łańcucha [9-12]. Zapewnia to powiązanie z potencjalną korzyścią terapeutyczną fenofibratu, który wykazano, że w badaniach na dużą skalę ma korzystny wpływ na DR niezależnie od jego wpływu na poziomy lipoproteiny o niskiej gęstości w surowicy (9,13]. Jest to postulowane potencjalnie spowodowane zmienionym metabolizmem ceramidu i syntezy, co jest dobrze ustalone, aby zostać zakłóconym u osób z cukrzycą [14].

Wszystkie te dowody zapewniają wgląd w niektóre małe obszary rozregulowanego metabolizmu lipidów i funkcji w siatkówce, ale potrzebny jest bardziej spójny obraz, aby naprawdę zrozumieć rolę w potencjalnym rozwoju biomarkerów, a także zrozumienie potencjalnie mechanistycznych ról zaburzonych metabolizmu lipidów może odgrywać w kontekście DR.

Pojawiającym się obszarem zainteresowania jest wzajemne oddziaływanie mikrobiomu jelitowego a chorobą siatkówki. W tej nowej dziedzinie istnieją pewne dowody na to, że konstytucja mikrobiomu jelitowego może wpływać na patologię siatkówki, którą jednostki rozwijają poprzez złożoną wzajemne oddziaływanie czynników krążących. Kiedyś taki czynnik jest metabolit kwasu żółciowego kwasu tauroursodeoksycholowego (TUDCA) [15-18]. Działa to na receptor receptora 5 (TGR5) sprzężonego z białkiem Takeda G wyrażany w siatkówce i ma pewne dowody na to, że zmniejsza dostęp komórek zapalnych do siatkówki chroniących ją przed rozwojem DR i zachowując fotoreceptory [15–18]. Jednak dowody są nieco skąpe i nie ma całkowitego zrozumienia, w jaki sposób może wystąpić ten efekt, a jeśli rzeczywiście jest powtarzalny w różnych środowiskach eksperymentalnych.

W ramach tego badania staramy się zbadać zmiany lipidów we krwi, które mogą odzwierciedlać szkodliwe zmiany w metabolizmie lipidów siatkówki, które nie tylko wynikają, ale także przyczyniają się do utraty integralności bariery krwi i retinowej, oraz w jaki sposób mogą mieć wpływ na markery krążące związane z zmienionymi składnikami mikrobiomów jelitowych, co ma dowód na rozwój metabolizmu Dr i Lipid.

Tło

DR stanowi wielkie wyzwanie dla praktyki klinicznej i świadczenia opieki zdrowotnej publicznej od krajów o niskim i średnim dochodzie do krajów o wysokim dochodzie, takich jak Wielka Brytania [1]. Jako taki wgląd w mechanistyczne ścieżki, które mogą zostać wykorzystane do leczenia DR na wcześniejszym etapie potencjalnie przynoszą ogromne korzyści w łagodzeniu systemów opieki zdrowotnej o ogromnej ilości pacjentów wymagających bardziej intensywnego leczenia z większym obciążeniem obserwacji.

Istotne dla rozwoju każdej udanej nowej terapii lub biomarkeru jest dokładne zrozumienie podstawowych mechanizmów patofizjologicznych, dzięki którym choroba inicjuje i rozwija się. Obecnie istnieje dobre zrozumienie niektórych aspektów DR, takich jak rola naczyniowego czynnika wzrostu śródbłonka (VEGF) w napędzaniu zmian proliferacyjnych i zwiększonej przepuszczalności naczyń, które leżą u podstaw cukrzycowego obrzęku plamki (DMO) [19]. Jednak stosunkowo niewiele rozumie się o zmianach metabolicznych, które występują w siatkówce w celu zwiększenia produkcji VEGF.

Zasadniczo jest dobrze ustalone, że słaba kontrola glikemii predysponuje do gorszego DR [20,21]. Jednak ta zmienność hemoglobiny A1C (HBA1C) prawdopodobnie stanowi tylko około 6,6% ryzyka rozwoju wizji zagrażających DR [5,22]. Ważne jest, abyśmy lepiej zrozumieć niewyjaśnione ryzyko, aby zapewnić lepszą wczesną opiekę osobom z DR.

Obecnie mamy kilka badań zmian w metabolizmie lipidów u osób z DR i kilka badań w modelach mysich [7,7,9-12,18]. Obecnie nie tworzy spójnego obrazu, którego szlaki lipidowe są naprawdę zakłócone i mogą stanowić podstawę wczesnych zmian w DR. W poprzednich badaniach postulowano, że złożony metabolizm sfingolipid i ceramid może częściowo odzwierciedlać różnice w tych z DR [7,10,11]. Nie zostało to jednak powtórzone w różnych grupach pacjentów i nie zostały zatwierdzone w innej populacji.

Podobnie istnieje pewna liczba badań badających rolę mikrobiomu jelitowego w chorobach siatkówki [16,23-26]. Istnieje jeszcze mniejsza liczba, która koncentruje się na różnorodności mikrobiomów jelit i rozwoju DR [26,27]. Co najważniejsze, wydaje się, że istnieją dobre dowody na to, że mikrobiom jelit może wpływać na rozwój DR poprzez jeszcze źle zdefiniowane szlaki [27].

Nasze proponowane badanie ma na celu zbadanie zmian metabolizmu lipidów u osób z różnymi klasami DR, dzięki tej wiedzy będziemy w stanie lepiej zrozumieć, w jaki sposób zmiany te mogą predysponować jednostki do opracowania różnych gatunków DR, i potencjalnie zapewnić nowe cele terapeutyczne dla przyszłej interwencji.

Pytanie badawcze

Czy istnieją lipidy w osoczu krwi, które mogą odzwierciedlać różne etapy DR, potencjalnie działać jako biomarker, który prowadził badanie przesiewowe i dają mechanistyczny wgląd w patofizjologię DR?

Zarys nauki

Cele i cele

Główny cel

- w celu zbadania lipidomu w surowicy u osób z różnym nasileniem DR

Cele wtórne

• Aby porównać markery lipidomiczne u tych z makulopatią cukrzycową i bez nich, aby uzyskać potencjalny mechanistyczny wgląd
• Aby zbadać interakcję cyrkulujących markerów związanych z mikrobiomem i jak może to wpłynąć
• Mapowanie szlaków metabolizmu lipidów, które mogą przyczynić się do rozwoju różnych gatunków DR

Metoda

Typ badania

Obserwacyjne badanie kontroli przypadków

Przegląd badania

Obserwacyjne badanie kontroli przypadków porównujące profile lipidomiczne i metabolomiczne u osób z cukrzycą i różnym stopniem DR i DMO, jak opisano poniżej. Zostaną one badane i rekrutowane za pośrednictwem rutynowej frekwencji i identyfikacji w naszej obecnej bazie danych kliniki pacjentów z DR. Otrzymają informacje o badaniu przed zgodą.

Po tych danych zostaną zebrane z ich dokumentacji przypadków, w tym podstawowych danych demograficznych, historii medycznej, aktualnej terapii cukrzycy i szczegółów ich diagnozy okulistycznej, w tym istotnych parametrów wizualnych skanów optycznych tomografii koherencyjnej (OCT). Zapewnią próbki surowicy i moczu. Aby zminimalizować wpływ badania na uczestników i sugerowane dodatkowe koszty, ta kolekcja próbek zostanie przyjęta podczas rutynowych wizyt w klinice, gdzie to możliwe przez członków zespołu badawczego w Szpitalu Prince Philip (PPH).

Uczestnicy będą mieli wszystkie dane pseudo-anonimowe dotyczące gromadzenia z bazą danych zidentyfikowalnych informacji i wyznaczonych identyfikatorów badań przechowywanych w pliku badawczym w HDDUHB w zamkniętym bezpiecznym biurze. Ponieważ jest to obserwacyjne badanie kontroli przypadków, nie będzie randomizacji, a zaślepienie nastąpi tylko na etapie przetwarzania i analizy próbki, a zespół badawczy z HDUHB będzie miał dostęp tylko do danych pseudo-anonimizowanych.

Studiuj populacje, wybór przedmiotów, rekrutacja i harmonogram badań

Retrospektywna potencjalna identyfikacja i rekrutacja uczestników:

Kwalifikujący się pacjenci zostaną zidentyfikowani na podstawie zapisów przypadków przez zespół ds. Opieki bezpośredniej z wcześniej istniejącej bazy danych DR i innych źródeł klinicznych, w tym akta obecności klinicznej. Włączenie pielęgniarek badawczych w ramach zespołu ds. Badań pozwoli na bardziej wydajną organizację wizyty w badaniu, w tym świadomą zgodę i pobieranie próbek przez pielęgniarki badawcze w ramach badania normalnej frekwencji klinicznej. Poprawia to wydajność organizacji wizyt badawczych związanych z wizytami w klinice. Zostało to omówione z pacjentami z cukrzycą, którzy zgodzili się, że było to akceptowalne i preferowane podejście, aby ułatwić im możliwość zorganizowania wizyty w kolekcji próbek.

Do tych pacjentów skontaktuje się z procesem ad hoc za pośrednictwem listu z zaproszeniem i arkusza informacyjnego uczestnika (PIS) oraz najbardziej aktualnej ulotki RODO dla pacjentów z działu badań i rozwoju HDDUHB. Następnie zespół badawczy z wywiadem telefonicznym z badań i rozwoju pielęgniarek. Będzie to zgodne z harmonogramem badań telefonicznych (patrz załącznik), jeśli uczestnik przekazał ich gotowość do uczestnictwa. Ten „wywiad” obejmuje zasadniczo sprawdzenie potencjalnej gotowości uczestników do udziału, ocenę ich kwalifikowalności i organizacji wizyty w badaniu - nie będzie to częścią gromadzenia danych badawczych. Jeśli chcą zostać włączone do badania, wizyta w dziale badań i rozwoju zostanie zorganizowana wokół standardowej frekwencji klinicznej. Ta wizyta będzie miała dalszą ocenę kwalifikacji przed świadomą zgodą i pobieraniem próbek.

Prospektywna rekrutacja:

Pacjenci uczęszczający na kliniki serwisowe z nowo zdiagnozowanym DR o różnym stopniu lub DMO zostaną wysłane PIS, najbardziej aktualną ulotkę RODO dla pacjentów z działu badawczo -rozwojowego HDDUHB oraz list z zaproszeniem przed frekwencją w klinice. Kliniciel ds. Przeglądu omówi badanie z pacjentem i zaprosi go do udziału przed przeglądem klinicznym. W przypadku kwalifikującego się pacjenta, który jest nowym przypadkiem zidentyfikowanym w dniu, klinicysta może przedstawić badanie i dostarczyć do pacjenta list z PIS i zaproszeniem, oczekując na skany OCT i przeglądu klinicznego. Następnie klinicysta podzieli się potencjalnymi szczegółami uczestników zespołowi ds. Dostaw badań w celu zorganizowania wizyty w badaniu, w tym dalszej oceny kwalifikowalności, świadomej zgody i pobierania próbek.

Ponadto pojawią się plakaty publikujące badania opublikowane w PPH, które będą zawierać informacje kontaktowe dla zespołu badawczego, aby zainteresowani potencjalni uczestnicy mogli skontaktować się z zespołem badawczym. Następnie otrzymają list z zaproszeniem i PIS, po którym nastąpi telefon od zespołu dostarczania badań w celu oceny kwalifikowalności i zaplanowania obecności na studiach.

Jest to opisane na poniższym schemacie przepływu:

Zgoda zostanie udzielona podczas obecności działu badań i rozwoju, jeżeli osoba zgodzi się wziąć udział i spełni kryteria włączenia i wykluczenia.

Będziemy dążyć do rekrutacji 14-20 pacjentów w grupach zdefiniowanych poniżej w rozdziale 2.2.4, Zadowiłoby to obliczenia mocy przedstawione poniżej.

Kryteria kwalifikowalności

Kryteria włączenia będą:

Diagnoza cukrzycy typu 2 Mellitus mężczyzna lub samica w wieku 18–80 osób

Kryteria wykluczenia będą:

Uczestnik niezdolny lub niechętny do wyrażenia zgody na włączenie w badaniu wcześniejsze leczenie terapiami dożytrowymi dla potencjalnego uczestnika DMO ze znaną chorobą zakaźną, która może narazić zespół badań na ryzyko (np. TB, HIV, zapalenie wątroby) w wieku 17 lat lub mniej lub o 81 lat lub starszych znanych podstawy genetyczne wpływające na metabolizm lipidów

Uczestnicy zostaną przydzieleni do jednej z sześciu grup, w oparciu o ich różne stopnie choroby cukrzycowej, jak szczegółowo opisano:

Grupa 1 - Brak retinopatii cukrzycowej lub Maculopatia Grupa 2 - łagodna preproliferacyjna grupa DR 3 - Umiarkowana przedproliferacyjna grupa DR 4 - Ciężka przedproliferacyjna grupa DR 5 - Proliferacyjna grupa DR 6 - DMO z dowolnym stopniem DR i bez wcześniejszego leczenia

Obliczanie mocy

Obliczanie mocy

W przypadku pierwotnego wyniku markerów lipidomicznych oparliśmy nasze obliczenia na trzech poprzednich badaniach. Pierwszym z nich jest Yun i in., 2020, który wykazał zmienione stężenia acylokarnityny C16 (AC (C16: 0). Tutaj AC (C16: 0) był średnio o 0,35 μm niższy u osób z DR niż te bez (średnia ± odchylenie standardowe: 0,125 ± 0,025 μm vs 0,09 μm). Drugim badaniem jest HE i in., 2024, który porównuje różne lipidy między tymi z T2DM i DR w porównaniu z T2DM i bez DR. W ten sposób osoby z T2DM i DR wykazały ceramid (D18: 0/24: 0) (CER (D18: 0/24: 0)) z 22,36 Log2 przekształcone dane do 23,00 u osób bez DR ze standardowym odchyleniem około 0,5 jednostek log2.

Używając poniższego wzoru do obliczania wielkości próbek:

n = 2 [(Z_α+Z_π)^2/{((μ_OBS-μ_con))/σ}^2]

Gdzie Z pochodzi z znormalizowanego rozkładu normalnego, reprezentujące znaczenie i moc. Ustawiamy poziom istotności na 5% (szansa na błąd typu I), Z_α = 1,96. Ustawiamy moc (π) na 90% (100% - β, szansa na błąd typu II) dając Z_π = 1,282.

Wygenerowało to wielkość grupy 11 dla AC (C16: 0) i 13 dla CER (D18: 0/24: 0). Zatem grupy co najmniej 14 powinny zapewnić odpowiednią moc na podstawie powyższych obliczeń.

Plan analizy statystycznej

Przetwarzanie danych analizy statystycznej: przy użyciu standardowych protokołów ustalonych już w grupie JLG przy użyciu standaryzowanej ekstrakcji i normalizacji danych dla technik lipidomicznych i metabolomicznych Oprogramowanie: PYCHEM, UMETRICS SIMCA, R STUDIO, Metaboanalyst 3.0 i Roccet. Analiza danych: Odpowiednia dwukierunkowa ANOVA jedno-droga dla danych parametrycznych i testowania Kruskal-Wallis dla danych nieparametrycznych zostanie wykorzystane do testowania statystycznego odpowiednich parametrów klinicznych. Zostaną przeprowadzone analiza statystyczna wielowymiarowej, w tym PLS-DA i analiza klastrów spadkobierczych sieci metabolicznych dla danych lipidomicznych i metabolomicznych. Analiza regresji zostanie wykorzystana do analizy parametrów klinicznych i potencjalnych biomarkerów. Analiza krzywej charakterystyki operacyjnej odbiornika zostanie wykorzystana do oceny ich wydajności przy rozróżnianiu różnych ciężkości DR i DMO.

Próg istotności: p <0,05 z korektami dla wskaźników fałszywych odkryć.

Badania wyników

Wynik badania zostanie zakończony analiza krążących lipidów, aby zapewnić wgląd w to, czy występują jakiekolwiek zmiany w układowych krążących lipidach i metabolitach, które mogą być związane z DR i potencjalnie zapewnić pewien mechanizm wyjaśniający ekspresję choroby różnicowej u różnych osób.

Skala czasowa

Badanie będzie miało zastosowanie do sponsorowania HDDUHB za pośrednictwem grupy ds. Jakości badań i sponsorowania (RQSG) do października 2024 r., W celu przejścia do przeglądu NHS REC i HRA/HCRW w listopadzie/grudnia 2024 r. Status portfela zostanie oceniony w ramach przeglądu HRA/HCRW. Po zatwierdzeniach i lokalnej konfiguracji docelowym datą rozpoczęcia rekrutacji jest styczeń 2025 r., A wizyty badawcze rozpoczną się od połowy stycznia 2025 r. Przez do 12 miesięcy do stycznia 2026 r. Analiza nastąpi od lipca 2025 r. I finalizację wyników i przedłożenie do publikacji z kwietnia 2026 r. Z bieżącą analizą metabolitów osocza krwi i moczu i lipidów do stycznia 2030 r. Tylko w tym badaniu. Czas retencji jest dłuższy niż początkowa analiza, aby można było przeprowadzić jakąkolwiek ponowną analizę w przypadku jakiejkolwiek rozbieżności w wynikach lub w celu potwierdzenia wyników badania. Po zakończeniu analizy próbki zostaną zniszczone, może to nastąpić przed styczniem 2030 r.

Koniec badania jest zdefiniowany jako zakończenie wszystkich wizyt w badaniu oraz zakończenie wszystkich analiz metabolomicznych i lipidomicznych na pobranych próbkach.

Polityka publikacji

Wyniki zostaną przesłane do recenzowanej publikacji i prezentacji na konferencjach do rozpowszechniania. W każdym przypadku publikacji lub prezentacji zostaną opublikowane tylko informacje anonimiczne, z których żaden indywidualny uczestnik nie będzie możliwy do zidentyfikowania na podstawie zgrupowanych danych. Nie będzie indywidualnych studiów przypadków ani publikacji żadnych danych, które pozwolą na identyfikację każdego wolontariusza. Do celów publikacyjnych Francis Sanders będzie pierwszym autorem, Rebecca Thomas, drugim autorką, Colm McAlinden, trzecim autorem, przedostatnim autorem Julian Griffin i Eirini Skiadaresi, ostatnim autorem. Każdy raport zostanie udostępniony sponsorowi badania, HDDUHB, HCRW i wszystkim zespołowi współpracy, a wszyscy uczestnicy będą mieli możliwość otrzymania kopii opublikowanych raportów.

Własność danych wynikających z tego badania polega na tym, że zespół badawczy i ich pracodawców. Wszelkie własność intelektualna powstająca w wyniku tego badania zostanie podzielona między uczestnikami badania zgodnie z ich wkładem proporcjonalnym.