Исследование метаболических и липидомических профилей, которые связаны с различными сортами диабетической макулопатии и ретинопатии в Южном Уэльсе (IMLADRIS)

Введение

Диабетическая ретинопатия (DR) накладывает огромное бремя на офтальмологические клинические услуги по всему миру как одна из основных причин снижения зрения у взрослых трудоспособного возраста [1,2]. Это только ухудшится по мере роста численности населения с оценками 700 миллионов пациентов по всему миру к 2045 году, при этом увеличение числа людей с DR с приблизительно 103 миллионами в 2020 году до 160 миллионов в 2045 году [3]. Патофизиология DR плохо охарактеризована, и хотя мы понимаем некоторые аспекты процесса заболевания, некоторые остаются неисследованными.

В начале развития DR есть разрушение кровного ретинального барьера с потерей перицитов. Это позволяет утечь сосудистых компонентов в сетчатке, а также поток метаболических маркеров из ткани сетчатки в системную циркуляцию [4]. Существует ряд аспектов этого процесса, которые требуют дальнейшего изучения с точки зрения возникновения метаболических нарушений, и что может их стимулировать.

В начале развития DR существует нарушение ауторегуляции кровотока в сетчатку с очевидным нарушением в метаболизме аргинина, что отражено в метаболомическом анализе сыворотки [5,6]. Это свидетельство и доказательства последующих изменений в окислении жирных кислот, а также сложном синтезе липидов, получены из моделей на животных и небольших исследованиях популяции в очень специфических этнических когортах, таких как индейцы PIMA в США [5,7]. Кроме того, по -видимому, существуют ограниченные доказательства влияния на метаболизм пурина, который имеет решающее значение для синтеза фосфохолина и фосфатидилэтаноламина [8].

Наряду с нарушением синтеза этих важнейших липидов, метаболизм церамидов нарушается снижением «пробеля», очень длинных церамидов и повышенной продукции более короткой цепи «проапоптотических» церамидов [9-12]. Это обеспечивает связь с потенциальной терапевтической пользой фенофибрата, которая была показана в крупномасштабных исследованиях, чтобы оказать благотворное влияние на DR, независимо от его воздействия на уровни липопротеинов (LDL) низкой плотности в сыворотке [9,13]. Это предполагается потенциально связано с измененным метаболизмом и синтезом керамида, процессом, который, как известно, будет нарушен у людей с диабетом [14].

Все эти доказательства дают представление о некоторых небольших областях нарушенного метаболизма липидов и функции в сетчатке, но требуется более когерентная картина, чтобы по -настоящему понять роль в потенциальном развитии биомаркера, а также понимание потенциально механистических ролей, нарушенных липидных метаболизма, может играть в контексте DR.

Новой областью интереса является взаимодействие между микробиомом кишечника и заболеванием сетчатки. В этой новой области есть некоторые доказательства того, что конституция кишечного микробиома может влиять на патологию сетчатки, которую люди развивают посредством сложного взаимодействия циркулирующих факторов. Как только такой фактор является метаболитом желчной кислоты Tauroursodeoxycholic кислоты (TUDCA) [15-18]. Это действует на рецептор-рецептор, связанный с белком 5 (TGR5), экспрессируемый в сетчатке, и имеет некоторые доказательства того, что он уменьшает доступ воспалительных клеток в сетчатку, защищающую ее от развития DR и сохранения фоторецепторов [15-18]. Тем не менее, доказательства несколько скудны, и нет полного понимания того, как может возникнуть этот эффект, и если он действительно воспроизводим в различных экспериментальных средах.

В рамках этого исследования мы стремимся изучить изменения в липидах в крови, которые могут отражать вредные изменения в метаболизме липидов сетчатки не только из-за того, что это не только возникает, но и способствует потере целостности кровного ретинального барьера, и как это может повлиять на то, что это может повлиять на развитие маркеров циркулирования, связанных с измененными составляющими микробиома, которые оказывают доказательства влияния на развитие метаболизма DR и липидов.

Фон

Доктор представляет собой большую проблему для клинической практики и обеспечения общественного здравоохранения от стран с низким и средним уровнем дохода до стран с высоким уровнем дохода, таких как Великобритания [1]. Таким образом, любое понимание механистических путей, которые могут быть использованы для лечения DR на более ранней стадии, потенциально дают большую пользу в освобождении систем здравоохранения огромного количества пациентов, требующих более интенсивного лечения с большим бременем последующего ухода.

Жизненно важным для развития любой успешной новой терапии или биомаркера является тщательное понимание фундаментальных патофизиологических механизмов, с помощью которых заболевание инициирует и развивается. В настоящее время существует хорошее понимание определенных аспектов DR, таких как роль эндотелиального фактора эндотелиального эндотелиального фактора (VEGF) в стимулировании пролиферативных изменений и повышенной проницаемости сосудов, которые лежат в основе диабетического желтого отека (DMO) [19]. Однако относительно мало понимается об метаболических изменениях, которые происходят в сетчатке, чтобы стимулировать выработку VEGF.

По сути, хорошо известно, что плохой гликемический контроль предрасполагает к худшему доктору [20,21]. Тем не менее, это изменение в гемоглобине A1C (HBA1C), вероятно, составляет только приблизительно 6,6% от риска развития видений, угрожающих DR [5,22]. Крайне важно, чтобы мы лучше понимали необъяснимый риск, чтобы обеспечить лучший ранний уход для тех, у кого есть DR.

В настоящее время у нас есть несколько исследований в области изменений в метаболизме липидов у тех, у кого есть DR и несколько исследований на мышиных моделях [7,7,9-12,18]. В настоящее время это не образует когерентной картины, о которой липидные пути действительно нарушены и вполне могут лежать в основе ранних изменений в DR. В предыдущих исследованиях было постулировано, что сложные сфинголипиды и метаболизм керамидов могут частично отражать различия у людей с DR и без него [7,10,11]. Это, однако, не повторялось в разных группах пациентов и не подтверждено в другой популяции.

Аналогичным образом, существует некоторое количество исследований, изучающих роль кишечного микробиома при заболеваниях сетчатки [16,23-26]. Существует еще меньшее число, которое сосредоточено на разнообразии микробиомов кишечника и разработке DR [26,27]. Важно отметить, что, по-видимому, есть некоторые хорошие доказательства того, что кишечный микробиом может влиять на развитие DR через пока еще не определенные пути [27].

Наше предложенное исследование направлено на изучение изменений в метаболизме липидов у людей с различными сортами DR, и мы сможем лучше понять, как эти изменения могут предрасполагать людей к развитию различных сортов DR, и потенциально предоставит новые терапевтические цели для будущего вмешательства.

Вопрос исследования

Существуют ли липиды в плазме крови, которые могут отражать различные стадии DR, потенциально действующие как биомаркер для направления скрининга и дать механистическое понимание патофизиологии DR?

Учебный план

Цели и цели

Основная цель

- Чтобы исследовать сывороточный липидом у людей с различной тяжестью DR

Вторичные цели

• Для сравнения липидомических маркеров у тех, у кого диабетическая макулопатия и без них, чтобы получить потенциальную механистическую информацию
• Чтобы исследовать взаимодействие циркулирующих маркеров, связанных с микробиомом, и то, как оно может влиять на липидный метаболизм в сетчатке и тяжесть DR, экспрессируемого индивидуумом
• Чтобы отобразить пути липидного метаболизма, которые могут способствовать развитию различных сортов DR

Метод

Тип исследования

Наблюдательное исследование случай-контроль

Обзор изучения

Наблюдательное исследование, сравнивающее липидомическое, и метаболомические профили у людей с диабетом и различной степенью DR и DMO, как указано ниже. Они будут проверены и набираются на обычную клинику посещаемость и идентификацию из нашей нынешней базы данных клиники пациентов с DR. Им будет предоставлена ​​информация о исследовании до согласия.

После этих данных будут собираться из их записей о случаях, включая основные демографические данные, историю болезни, текущую терапию для диабета и детали их офтальмологического диагноза, включая соответствующие параметры из сканирования оптической когерентной томографии (ОКТ) и клинического обследования, включая логарифм минимального угла разрешения (LOGMAR). Они обеспечат сыворотку и образцы мочи. Чтобы свести к минимуму влияние исследования на участников и подразумеваемые дополнительные затраты, этот сбор образцов будет проведен при обычных посещениях клиники, где это возможно для членов исследовательской группы в больнице Принца Филиппа (PPH).

Участники будут иметь все данные, псевдо-анонимизированные по сбору с помощью базы данных идентифицируемой информации и назначенных идентификаторов исследования, хранящихся в файле исследования в HDDUHB в заблокированном безопасном офисе. Поскольку это наблюдательное исследование случай-контроль, рандомизации не будет, и ослепление будет происходить только на стадии обработки и анализа выборки, и исследовательская группа в HDDUHB будет иметь доступ только к псевдо-анонимизированным данным.

Изучение населения, выбор предметов, набор и график обучения

Ретроспективная потенциальная идентификация и набор участников:

Приемлемые пациенты будут идентифицированы из записей о случаях, командой прямой помощи из ранее существовавшей базы данных DR HDDUHB и других клинических источников, включая записи посещаемости клиники. Включение исследовательских медсестер в рамках группы по доставке исследований позволит получить более эффективную организацию исследуемого визита, включая информированное согласие и сбор выборки медсестрами -исследователями в рамках исследования в отношении нормальной посещаемости клиники. Это повышает эффективность организации посещений исследования вокруг посещений клиники. Это обсуждалось с пациентами с диабетом, которые согласились, что это был приемлемый и предпочтительный подход, чтобы сделать для них как можно проще, чтобы посетить сборы образцов.

С этими пациентами свяжутся в специальном процессе с помощью письма о приглашении и информационного листа участников (PIS) и самой современной листовки GDPR для пациентов из отдела исследований и разработок HDDUHB. За этим последует исследовательская группа с телефонным интервью с медсестер R & D. Это будет придерживаться графика проверки телефона (см. Приложение), если участник передаст свою готовность участвовать. Это «интервью» в целом будет включать проверку потенциальных участников готовности участвовать, оценка их права и организации учебного визита - это не будет частью сбора данных исследования. Если они захотят быть включены в исследование, посещение отделения исследований и разработок будет организовано вокруг их стандартной посещаемости клиники. Этот визит будет для дальнейшей оценки права на участие до информированного согласия и сбора образцов.

Проспективный набор:

Пациентам, посещающим медицинскую службу сетчатки с недавно диагностированным DR с различной степенью или DMO, будут отправлены PIS, наиболее современную листовку GDPR для пациентов из отделения исследований и разработок HDDUHB и приглашения до посещения клиники. Затем клиницист рассмотрит исследование с пациентом и пригласит их принять участие до клинического обзора. В случае подходящего пациента, который является новым случаем, выявленным в тот день, врач может ввести исследование и предоставить ПИС и приглашение к пациенту, ожидая сканирования ОКТ и клинического обзора. Затем врач поделится сведениями потенциальных участников с группой по доставке исследований, чтобы организовать исследовательский визит, включая дальнейшую оценку приемлемости, информированное согласие и сбор образцов.

Кроме того, в PPH будут опубликованы плакаты, опубликованные в PPH, в котором будет содержаться контактная информация для исследовательской группы, чтобы заинтересованные потенциальные участники могли связаться с командой. После этого они получат пригласительное письмо и PIS, за которым последует телефонный звонок от группы по доставке исследований, чтобы оценить право на участие и планировать их посещаемость.

Это изложено на следующей платежной диаграмме:

Согласие будет предоставлено во время посещаемости отдела исследований и разработок, если человек согласится участвовать и соответствует критериям включения и исключения.

Мы будем стремиться набрать 14-20 пациентов в группах, определенных ниже в разделе 2.2.4, Это удовлетворит расчеты мощности, изложенные ниже.

Критерии приемлемости

Критерии включения будут:

Диагностика диабета 2 типа сахарный

Критерии исключения будут:

Участник не может не желает согласиться на включение в исследование предшествующего лечения с интравитреальной терапией для участника DMO с известным инфекционным заболеванием, которое может подвергнуть риску исследовательскую группу (например. Туберкулез, ВИЧ, гепатит) возраст 17 лет или меньше или 81 год или старше, известное в основе генетического состояния, влияющего на липидный метаболизм

Участники будут распределены в одну из шести групп, основываясь на их различных сортах диабетических заболеваний глаз, как подробно описано ниже:

Группа 1 - Группа диабетической ретинопатии или макулопатии 2 - Мягкая препролиферативная группа DR 3 - Умеренная предварительная допролиферативная группа DR 4 - Тяжелая преотеферативная группа DR 5 - Пролиферативная группа DR 6 - DMO с какой -либо степенью DR и без предварительного лечения.

Расчет мощности

Расчет мощности

Для первичного результата липидомических маркеров мы основали наши расчеты на трех предыдущих исследованиях. Первым является Yun et al., 2020, который продемонстрировал измененные концентрации ацилкарнитина C16 (AC (C16: 0). Здесь AC (C16: 0) был в среднем на 0,35 мкМ ниже у тех, у кого есть DR, чем без (среднее ± стандартное отклонение: 0,125 ± 0,025 мкМ против 0,09 мкм). Второе исследование - это исследование HE et al., 2024, которое сравнивает различные липиды между теми, у кого T2DM и DR против T2DM и No DR. Таким образом, в исследовании те с T2DM и DR продемонстрировали церамид (D18: 0/24: 0) (CER (D18: 0/24: 0)) из 22,36 преобразованных данных Log2 до 23,00 в тех, у кого нет DR со стандартным отклонением приблизительно 0,5 Log2 единиц.

Используя приведенную ниже формулу для расчета размеров выборки:

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

Где z из стандартизированного нормального распределения, представляя значимость и мощность. Мы устанавливаем уровень значимости на 5% (вероятность ошибки типа I), Z_α = 1,96. Мы устанавливаем мощность (π) при 90% (100% - β, вероятность ошибки типа II), давая Z_π = 1,282.

Это создало размер группы 11 для AC (C16: 0) и 13 для CER (D18: 0/24: 0). Таким образом, группы не менее 14 должны обеспечивать адекватную мощность на основе вышеуказанных расчетов.

Статистический план анализа

Статистический анализ Обработка данных: Использование стандартных протоколов, уже установленных в группе JLG, с использованием стандартизированного извлечения данных и нормализации для липидомических и метаболомических методов программного обеспечения: Pychem, Umetrics Simca, R Studio, Metaboanalyst 3.0 и Roccet. Анализ данных: подходящее одномерное двустороннее ANOVA для параметрических данных и тестирование Крускал-Уоллиса для непараметрических данных будет использоваться для статистического тестирования подходящих клинических параметров. Многофакторный статистический анализ, включая PLS-DA и HERACHICAL Cluster Analysis of Metabolic сетей, будет выполнен для липидомических и метаболомических данных. Регрессионный анализ будет использоваться для анализа клинических параметров и потенциальных биомаркеров. Анализ кривой операционной характеристики приемника будет использоваться для оценки их эффективности при различении различных тяжести DR и DMO.

Порог значимости: р <0,05 с коррекциями для ложных показателей обнаружения.

Результаты исследования

Результатом исследования будет завершен анализ циркулирующих липидов, чтобы дать представление о том, существуют ли какие -либо изменения в системных циркулирующих липидах и метаболитах, которые могут быть связаны с DR и потенциально обеспечивают некоторый объяснительный механизм для экспрессии дифференциального заболевания у разных людей.

Времена

Исследование будет подать заявку на спонсорство HDDUHB с помощью группы качества исследований и спонсорской группы (RQSG) к октябрю 2024 года с целью перехода в NHS Rec и HRA/HCRW Review в ноябре/декабре 2024 года. Статус портфеля будет оцениваться как часть обзора HRA/HCRW. После разрешения и местной установки целевая дата для начала набора-январь 2025 года, причем учебные посещения начались с середины января 2025 года с до 12 месяцев до января 2026 года. Анализ будет проходить с июля 2025 года, а завершение результатов и представления для публикации с апреля 2026 года с постоянным анализом метаболитов плазмы крови и мочи и липидов до января 2030 года только для этого исследования в настоящем документе. Время хранения длиннее первоначального анализа, так что может быть выполнен любой повторный анализ, если в результатах будет какое-либо расхождение или подтвердить результаты исследования. После того, как этот анализ будет завершен выборочные образцы, это может быть до января 2030 года.

Конец исследования определяется как завершение всех посещений исследования и завершение всех метаболомических и липидомических анализов на собранных образцах.

Политика публикации

Результаты будут представлены для рецензируемой публикации и презентации на конференциях для распространения. В любом случае публикации или презентации будет опубликована только анонимная информация, из которой ни один отдельный участник не будет идентифицирован из сгруппированных данных. Не будет никаких отдельных тематических исследований или публикации каких -либо данных, которые позволят идентифицировать любого добровольца. В целях публикации Фрэнсис Сандерс станет первым автором, Ребеккой Томас, второй автор, Колм Макалинден, третий автор, Джулиан Гриффин, автор и Эйрини Скиадарези, финальный автор. Любой отчет будет передаваться спонсору исследования, HDDUHB, HCRW и всей команды по сотрудничеству, и всем участникам будет предоставлена ​​возможность получить копию опубликованных отчетов.

Владение данными, возникающими в результате этого исследования, находится с исследовательской группой и их соответствующими работодателями. Любая интеллектуальная собственность, возникающая в результате этого исследования, будет распределяться между участниками исследования в соответствии с их пропорциональным вкладом.