Высокий уровень заболеваемости и распространенности диабетической ретинопатии (ДР), а также риск снижения и потери зрения у таких больных определяют актуальность исследования данной патологии не только с клинической стороны, но и со стороны вклада различных факторов в механизм ее развития [1]. В наших прошлых работах мы показали, что ДР можно рассматривать не только как сосудистое заболевание, но и как состояние, в котором нейродегенеративные изменения сетчатки играют важную роль [2, 3]. Нейродегенерация при ДР отрицательно влияет на зрительные функции и может увеличить риск потери зрения [4]. Патогенез повреждения нейронов сетчатки при СД является многофакторным, и хроническое нейровоспаление играет в нем одну из ключевых ролей.
Перманентное повышение уровня глюкозы крови при СД вызывает изменение гомеостаза в сетчатке, что приводит к изменению функционирования клеток микроглии и их трансформацию из нейропротекторного (М2) в провоспалительный (М1) фенотип [5]. Это приводит к излишней продукции различных цитокинов, в первую очередь IL-1b и TNF-a, которые обладают мощным провоспалительным действием и приводят к развитию длительного неинфекционного нейровоспаления [6].
Нейровоспаление может поддерживаться дисбалансом между про- и противовоспалительными цитокинами, что вызывает изменение выработки нейроспецифических белков, необходимых для поддержания жизнедеятельности нейронов [6]. К основным нейропептидам, которым отводят большую роль в развитии различных нейродегенеративных заболеваний, относят белок S100B, фактор роста нервов (NGF) и мозговой нейротрофический фактор (BDNF). Белок S100B используется как маркер повреждения нервной ткани, а также при высоких концентрациях может непосредственно вызывать гибель нервных клеток [7]. NGF и BDNF, напротив, относят к нейротрофическим факторам, которые обеспечивают адаптацию нейронов к повреждающим агентам [8, 9].
Изучение взаимосвязи между системой цитокинов и нейропептидами и их влияния на морфологические признаки нейродегенерации сетчатки при диабетической ретинопатии позволит раскрыть роль нейровоспаления в этом процессе. Также исследование поможет выявить потенциальные диагностические маркеры риска развития и прогрессирования нейродегенерации сетчатки у пациентов с сахарным диабетом.
Цель исследования – определить уровень интерлейкина-1 бета (IL-1b), фактора некроза опухоли альфа (TNF-a), интерлейкина-10 (IL-10), белка S100B, фактора роста нервов (NGF) и мозгового нейротрофического фактора (BDNF) в сыворотке крови у пациентов с нейродегенерацией сетчатки на фоне сахарного диабета 2-го типа.
Материл и методы исследования
В настоящем исследовании приняли участие 80 пациентов с подтвержденным у эндокринолога диагнозом СД 2-го типа, из них 46 женщин и 34 мужчины в возрасте от 44 до 74 лет. Средняя длительность СД составила 7,5 года, всем пациентам в качестве терапии были назначены пероральные сахароснижающие препараты. С целью получения более достоверных результатов были разработаны критерии исключения: заболевания сетчатки, зрительного нерва и зрительного пути, глаукома, непрозрачность оптических сред глаза, острые общие и глазные инфекционные заболевания, аутоимунные заболевания, обострение хронических заболеваний, психические расстройства, беременность и период лактации. Для характеристики офтальмологического статуса всем пациентам была проведено стандартное обследование, которое включало: визометрию, тонометрию, биомикроскопию и офтальмоскопию в условиях медикаментозного мидриаза. Для диагностики нейродегенеративных изменений всем пациентам провели оптическую когерентную томографию (ОКТ) на аппарате RTVue-100 (Optovue, США). При помощи протокола GCC определили объем фокальных потерь ганглиозных клеток сетчатки (FLV), и на основании его результатов пациенты были разделены на 2 группы. В первую группу вошли 22 пациента без ОКТ-признаков нейродегенерации сетчатки (объем FLV был в пределах значений нормативной базы прибора), во вторую вошли 58 пациентов с наличием ОКТ-признаков нейродегенерации сетчатки (объем FLV превышал значения нормативной базы прибора). В группу контроля были отобраны 30 практически здоровых добровольцев, сопоставимых по полу и возрасту с основной группой. У всех лиц, участвующих в исследовании, получено информированное согласие. Проведение исследования одобрено этическим комитетом ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет».
Забор крови проводился процедурной медсестрой в утренние часы натощак путем венопункции кубитальной вены. Полученную кровь центрифугировали для получения сыворотки, которую затем замораживали и хранили в морозильной камере. Уровень IL-1b, TNF-a, S100B, NGF, BDNF в сыворотке крови определяли с помощью специфических реактивов фирмы R&D Diagnostics Inc. (США) методом сэндвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа согласно прилагаемым инструкциям. Учет результатов производили с помощью иммуноферментного анализатора «Multiscan» (Финляндия). Количественную оценку измеряемых параметров выражали в пг/мл. Обследование пациентов основных групп проводили при первичном обращении и через 6 месяцев. Лиц контрольной группы обследовали однократно.
После получения результатов обследования все исследуемые параметры были внесены в электронную таблицу и сформирована база данных. Статистический анализ проводился при помощи программы SPSS Statistics 23 (IBM, США). Показатели представлены в виде медиан (Me), нижнего и верхнего квартилей (Q25;Q75), так как распределение данных отличалось от нормального. Сравнение количественных величин в несвязанных выборках осуществлялось с использованием U-критерия Манна–Уитни, для корреляционного анализа применяли ранговый коэффициент Спирмена. Различия считались достоверными при p≤0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Выявлено достоверное (p<0,05) повышение уровня IL-1b в сыворотке крови пациентов группы 2 в сравнении с группой 1 и контролем. Данная тенденция сохранялась на протяжении всего исследования (табл. 1).
Таблица 1
Сывороточный уровень про- и противовоспалительных цитокинов у обследуемых лиц
|
Показатель Me (Q25-Q75) |
Группа 1 (n=22) |
Группа 2 (n=58) |
Контрольная группа (n=30) |
|
IL-1b пг/мл первично |
1,42 (1,23–1,75) |
3,46 (2,2–4,89)*# |
1,61 (1,37–2,18) |
|
IL-1b пг/мл через 6 месяцев |
1,46 (1,21–1,75) |
3,35 (2,31–4,83)*# |
|
|
TNF-a пг/мл первично |
3,84 (3,34–4,97)* |
3,65 (3,21–5,48)* |
2,48 (1,37–3,47) |
|
TNF-a пг/мл через 6 месяцев |
4,02 (3,3–5,12)* |
3,85 (3,32–5,01)* |
|
|
IL-10 пг/мл первично |
14,98 (12,55–19,36) |
13,64 (11,34–17,87)*# |
17,28 (13,68–22,95) |
|
IL-10 пг/мл через 6 месяцев |
15,25 (12,63–20,01) |
13,46 (11,31–17,86)*# |
Примечание: * – достоверная разница с контролем (p<0,05) # – достоверная разница между группами 1 и 2 (p<0,05)
Анализ содержания TNF-a в сыворотке крови показал достоверное (p<0,05) увеличение этого параметра у лиц с сахарным диабетом 2-го типа. Однако разница между группами 1 и 2 при этом отсутствовала. Через 6 месяцев были получены схожие результаты (табл. 1).
Зафиксирован достоверный (p<0,05) дефицит сывороточной концентрации IL-10 в группе 2 по сравнению с группой 1 и контролем как при первичном осмотре, так и через 6 месяцев (табл. 1).
В группе пациентов с ОКТ-признаками нейродегенерации сетчатки выявлен достоверно (p<0,05) высокий уровень белка S100B в сравнении с группой 1 и группой контроля на протяжении всего наблюдения (табл. 2).
Таблица 2
Сывороточный уровень нейропептидов у обследуемых лиц
|
Показатель Me (Q25-Q75) |
Группа 1 (n=22) |
Группа 2 (n=58) |
Контрольная группа (n=30) |
|
S100B пг/мл первично |
43,84 (37,52–53,05) |
56,83 (45,43–75,8)*# |
41,19 (35,27–49,79) |
|
S100B пг/мл через 6 месяцев |
44,31 (37,19–52,14) |
59,11 (43,26–77,37)*# |
|
|
NGF пг/мл первично |
10,56 (8,53–12,99) |
14,77 (11,23–15,48)*# |
10,96 (8,66–13,13) |
|
NGF пг/мл через 6 месяцев |
10,77 (8,19–12,74) |
14,92 (11,21–15,96)*# |
|
|
BDNF пг/мл первично |
28,99 (27,18–31,82) |
26,35 (24,51–29,22)*# |
30,19 (27,38–32,14) |
|
BDNF пг/мл через 6 месяцев |
32,13 (27,11–33,23) |
26,57 (24,31–29,19)*# |
Примечание: * – достоверная разница с контрольной группой (p<0,05) # – достоверная разница между группами 1 и 2 (p<0,05)
Определено значимое (p<0,05) повышение уровня NGF в сыворотке крови пациентов группы 2 в сравнении с группой 1 и контрольной группой. Динамика сохранялась и через 6 месяцев (табл. 2).
Уровень BDNF был достоверно (p<0,05) понижен в группе с морфологическими признаками нейродегенерации сетчатки в сравнении с группой, где данные изменения отсутствовали, и группой контроля. Через 6 месяцев были получены схожие данные (табл. 2).
Корреляционный анализ показал следующие взаимосвязи между лабораторными и инструментальными показателями. Получена положительная корреляция между уровнем IL-1b в сыворотке крови и объемом фокальных потерь ГКС (r=0,574, p=0,003). Отрицательно коррелируют между собой уровень IL-10 в сыворотке и объем фокальных потерь ГКС (r=–0,321 p=0,02). FLV также положительно коррелировал с уровнем S100B (r=0,442 p=0,003), с уровнем NGF (r=0,396 p=0,01).
Анализ взаимосвязи между показателями системы цитокинов и нейропептидами показал следующие закономерности (табл. 3). Получена прямая связь между IL-1b и белком S100B (r=0,543, p=0,001). Положительно коррелируют IL-1b и NGF (r=0,379, p=0,03). Отрицательно коррелируют про- и противовоспалительные цитокины IL-1b и IL-10 (r=–0,357, p=0,02). Выявлена положительная взаимосвязь между NGF и S100B (r=0,371, p=0,01).
Таблица 3
Корреляции между лабораторными показателями в группе 2
|
Корреляция |
IL-1b |
TNF-a |
IL-10 |
S100B |
NGF |
BDNF |
|
IL-1b |
1,0 |
0,132 |
–0,357 |
0,543 |
0,379 |
–0,221 |
|
TNF-a |
0,132 |
1,0 |
0,161 |
0,176 |
0,061 |
0,092 |
|
IL-10 |
–0,357 |
0,161 |
1,0 |
0,119 |
0,156 |
0,218 |
|
S100B |
0,543 |
0,176 |
0,119 |
1,0 |
0,371 |
–0,077 |
|
NGF |
0,379 |
0,061 |
0,156 |
0,371 |
1,0 |
0,023 |
|
BDNF |
–0,221 |
0,092 |
0,218 |
–0,077 |
0,023 |
1,0 |
Примечание: жирным шрифтом выделены значимые корреляции
Зарегистрирован дисбаланс между про- и противовоспалительными цитокинами у пациентов с нейродегенерацией сетчатки на фоне сахарного диабета 2-го типа. Высокий уровень TNF-a, IL-1b и дефицит IL-10 у больных СД 2-го типа были выявлены во многих исследованиях, что может свидетельствовать о системной активации вялотекущего воспаления [10]. Возможно, такой провоспалительный фон стимулирует переход микроглии в М1 фенотип и запускает нейровоспаление, однако нельзя исключать стимулирующую роль рецепторов к конечным продуктам гликозилирования (RAGE), которые в большом количестве образуются при хронической гипергликемии [5]. Более выраженный дисбаланс в системе цитокинов у пациентов с нейродегенерацией сетчатки в сравнении с пациентами, у которых она отсутствовала, может подтверждать роль нейровоспаления в развитии нейродегенерации. Наличие отрицательной корреляции между IL-1b и IL-10 показывает недостаток компенсаторной противоспалительной реакции.
Повышение уровня белка S100B у пациентов группы 2 может быть как маркером повреждения нервной ткани, так и медиатором, непосредственно участвующим в гибели нейронов. Это предположение связано с тем, что высокие концентрации S100B были обнаружены при многих нейродегенеративных заболеваниях и были связаны со степенью выраженности клинических проявлений [7]. Высокая концентрация NGF, возможно, является реакцией компенсации с целью повысить адаптацию нейронов в ответ на измененный гомеостаз. Однако положительная роль такой компенсации дискутабельна, так как большое количество NGF может стимулировать р75NTR-рецептор и вызывать апоптоз нейронов [9]. Дефицит BDNF в группе с ОКТ-признаками нейродегенерации сетчатки может снижать выживаемость нейронов, так как эффекты данного нейротрофина дозозависимы и низкие концентрации не могут в достаточной мере стимулировать Trk рецепторы [8]. Наличие положительной корреляции между провоспалительными цитокинами и нейробелками показывает сопряженность нейроиммунного взаимодействия и подтверждает роль нейровоспаления в процессах нейродегенерации сетчатки.
Заключение
Настоящее исследование показало, что у пациентов с СД 2-го типа и признаками нейродегенерации сетчатки имеется перманентный дисбаланс сывороточного уровня цитокинов и нейробелков. Выявленная взаимосвязь между исследуемыми параметрами, а также их корреляция с морфологическими признаками нейродегенерации сетчатки показывают связь между нейровоспалением и гибелью нейронов. Требуется дальнейшее изучение данного процесса с целью выявления иммунологических маркеров ранней диагностики и возможных точек приложения нейротрофической терапии.