Архив офтальмологии Украины Том 12, №3, 2024

Актуальність. Дослідження механізмів прогресування діабетичної ретинопатії (ДР) та ростових факторів, що безпосередньо беруть участь у цьому процесі, є актуальним, оскільки воно дозволить обґрунтувати новий можливий напрямок її лікування та діагностики. Мета: встановити роль трансформуючого фактора росту β1 (TGF-β1) та фактора росту сполучної тканини (CTGF) у розвитку та прогресуванні ДР. Матеріали та методи. До дослідження були залучені результати обстеження 102 осіб з цукровим діабетом 2-го типу, яких за стадіями ДР розділили на 3 групи: 1-ша — з непроліферативною ДР (НПДР, 35 осіб), 2-га — з препроліферативною (ППДР, 34 особи) і 3-тя — з проліферативною (ПДР, 33 особи). Контрольну групу становила 61 особа. Пацієнтам проводили стандартні офтальмологічні обстеження. Визначення TGF-β1 у сироватці крові і внутрішньоочній рідині (ВОР) та CTGF у ВОР проводили методом імуноферментного аналізу (Invitrogen Thermo Fisher Sci., США). Статистичний аналіз результатів проводили за допомогою пакета програм MedCalc (MedCalc Software bvba, 1993–2013). Результати. Вміст у крові TGF-β1 був збільшеним у пацієнтів з ДР порівняно з контролем у 1,4–1,55 раза (p < 0,001). Різниця за стадіями ДР не була статистично значущою. Вміст TGF-β1 у ВОР за стадіями ДР суттєво зростав і порівняно з контролем був більшим при НПДР у 1,2 раза, при ППДР — у 2,2 раза, при ПДР — у 5,0 раза (p < 0,001). При цьому між всіма групами різниця була статистично значущою (p < 0,05). Вміст CTGF у ВОР також суттєво зростав і порівняно з контролем був більшим при НПДР у 1,6 раза, при ППДР — у 2,2 раза, при ПДР — у 3,2 раза (p < 0,001). Порівняння рівнів TGF-β1 і CTGF у ВОР показало, що приріст був притаманним для обох маркерів, але більшою мірою він був вираженим для TGF-β1 при ПДР. Висновки. У нашому дослідженні ми виявили значне збільшення вмісту TGF-β1 і CTGF у ВОР, що відповідало стадії ДР. Це дає можливість припустити, що обидва цитокіни можуть бути біомаркерами ДР та є потенційними мішенями її терапії.

Background. The study on the mechanisms of progression of diabetic retinopathy (DR) and growth factors that directly participate in this process is relevant, as it will allow substantia­ting a new possible direction of treatment and diagnosis. Aim is to establish the role of transforming growth factor β1 (TGF-β1) and connective tissue growth factor (CTGF) in the development and progression of DR. Materials and methods. The study involved the results of the examination of 102 people with type 2 diabetes mellitus who were divided into 3 groups according to the stages of DR: first one — non-proliferative DR (NPDR, 35 people), second one — pre-proliferative (PPDR, 34 people) and third one — proli­ferative (PDR, 33 people). The control group consisted of 61 individuals. The patients underwent standard ophthalmic examinations. TGF-β1 in serum and intraocular fluid (IOF) and CTGF in IOF were evaluated by enzyme-linked immunosorbent assay (Invitrogen Thermo Fisher Sci., USA). Statistical analysis of the results was performed using the MedCalc Software package (MedCalc Software bvba, 1993–2013). Results. The blood TGF-β1 content was increased in patients with DR by 1.4–1.55 times compared to controls (p < 0.001). The difference in terms of DR stages was not statistically significant. The TGF-β1 content in IOF increased significantly depending on DR stages and was higher in NPDR by 1.2 times, in PPDR by 2.2 times, and in PDR by 5.0 times (p < 0.001) compared to controls. At the same time, the difference between all groups was statistically significant (p < 0.05). The CTGF content in the IOF also increased significantly and was 1.6 times higher in NPDR, 2.2 times higher in PPDR, and 3.2 times higher in PDR compared to controls (p < 0.001). Comparison of TGF-β1 and CTGF levels in the IOF showed that an increase was characteristic of both markers, but it was more pronounced for TGF-β1 in PDR. Conclusions. In our study, we found a significant increase in TGF-β1 and CTGF content in the IOF, which corresponded to the stage of DR. This suggests that both cytokines may be biomarkers of DR and are potential targets of its therapy.

діабетична ретинопатія; внутрішньоочна рідина; TGF-β14; CTGF; фактори росту

diabetic retinopathy; intraocular fluid; transforming growth factor β1; connective tissue growth factor; growth factors

1. Al Zabadi H, Taha I, Zagha R. Clinical and Molecular Characteristics of Diabetic Retinopathy and Its Severity Complications among Diabetic Patients: A Multicenter Cross-Sectional Study. J Clin Med. 2022 Jul 7;11(14):3945. doi: 10.3390/jcm11143945.
2. Saeedi P, Petersohn I, Salpea P, Malanda B, Karuranga S, Unwin N, Colagiuri S, Guariguata L, Motala AA, Ogurtsova K, Shaw JE, Bright D, Williams R; IDF Diabetes Atlas Committee. Global and regional diabetes prevalence estimates for 2019 and projections for 2030 and 2045: Results from the International Diabetes Federation Diabetes Atlas, 9th edition. Diabetes Res Clin Pract. 2019 Nov;157:107843. doi: 10.1016/j.diabres.2019.107843. 
3. Mankovsky B. Diabetes Care at the Times of Transition and COVID-19 Pandemics (Ukrainian Experience). J Diabetes Sci Technol. 2020 Jul;14(4):754-755. doi: 10.1177/1932296820930031.
4. Sun H, Saeedi P, Karuranga S, Pinkepank M, Ogurtsova K, Duncan BB, Stein C, Basit A, Chan JCN, Mbanya JC, Pavkov ME, Ramachandaran A, Wild SH, James S, Herman WH, Zhang P, Bommer C, Kuo S, Boyko EJ, Magliano DJ. IDF Diabetes Atlas: Global, regional and country-level diabetes prevalence estimates for 2021 and projections for 2045. Diabetes Res Clin Pract. 2022 Jan;183:109119. doi: 10.1016/j.diabres.2021.109119.
5. Rossino MG, Dal Monte M, Casini G. Relationships Between Neurodegeneration and Vascular Damage in Diabetic Retinopathy. Front Neurosci. 2019 Nov 8;13:1172. doi: 10.3389/fnins.2019.01172.
6. Wang W, Lo ACY. Diabetic Retinopathy: Pathophysiology and Treatments. Int J Mol Sci. 2018 Jun 20;19(6):1816. doi: 10.3390/ijms19061816.
7. Wheeler SE, Lee NY. Emerging Roles of Transforming Growth Factor β Signaling in Diabetic Retinopathy. J Cell Physiol. 2017 Mar;232(3):486-489. doi: 10.1002/jcp.25506.
8. Wang X, Hui Q, Jin Z, Rao F, Jin L, Yu B, Banda J, Li X. Roles of growth factors in eye development and ophthalmic diseases. Zhejiang Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2022 Nov 25;51(5):613-625. English. doi: 10.3724/zdxbyxb-2022-0603.
9. Fan J, Shen W, Lee SR, Mathai AE, Zhang R, Xu G, Gillies MC. Targeting the Notch and TGF-β signaling pathways to prevent retinal fibrosis in vitro and in vivo. Theranostics. 2020 Jun 29;10(18):7956-7973. doi: 10.7150/thno.45192.
10. Mesquida M, Drawnel F, Fauser S. The role of inflammation in diabetic eye disease. Semin Immunopathol. 2019 Jul; 41(4):427-445. doi: 10.1007/s00281-019-00750-7.
11. Hachana S, Larrivée B. TGF-β Superfamily Signaling in the Eye: Implications for Ocular Pathologies. Cells. 2022 Jul 29;11(15):2336. doi: 10.3390/cells11152336.
12. Bonfiglio V, Platania CBM, Lazzara F, Conti F, Pizzo C, Reibaldi M, Russo A, Fallico M, Ortisi E, Pignatelli F, Longo A, Avitabile T, Drago F, Bucolo C. TGF-β Serum Levels in Diabetic Retinopathy Patients and the Role of Anti-VEGF Therapy. Int J Mol Sci. 2020 Dec 15;21(24):9558. doi: 10.3390/ijms21249558.
13. Saucedo L, Pfister IB, Zandi S, Gerhardt C, Garweg JG. Ocular TGF-β, Matrix Metalloproteinases, and TIMP-1 Increase with the Development and Progression of Diabetic Retinopathy in Type 2 Diabetes Mellitus. Mediators Inflamm. 2021 Jun 25;2021:9811361. doi: 10.1155/2021/9811361.
14. Klaassen I, van Geest RJ, Kuiper EJ, van Noorden CJ, Schlin–gemann RO. The role of CTGF in diabetic retinopathy. Exp Eye Res. 2015 Apr;133:37-48. doi: 10.1016/j.exer.2014.10.016.
15. Гур’янов В.Г., Лях Ю.Є., Парій В.Д., Короткий О.В., Чалий О.В., Чалий К.О., Цехмістер Я.В. Посібник з біостатистики. Аналіз результатів медичних досліджень у пакеті EZR (R–statistics). Київ: Вістка. 2018:208.
16. Loukovaara S, Robciuc A, Holopainen JM, Lehti K, Pessi T, Liinamaa J, Kukkonen KT, Jauhiainen M, Koli K, Keski-Oja J, Immonen I. Ang-2 upregulation correlates with increased levels of MMP-9, VEGF, EPO and TGFβ1 in diabetic eyes undergoing vitrectomy. Acta Ophthalmol. 2013 Sep; 91(6):531-9. doi: 10.1111/j.1755-3768.2012.02473.x.
17. Zorena K, Malinowska E, Raczyńska D, Myśliwiec M, Raczyńska K. Serum concentrations of transforming growth factor-Beta 1 in predicting the occurrence of diabetic retinopathy in juvenile patients with type 1 diabetes mellitus. J Diabetes Res. 2013;2013:614908. doi: 10.1155/2013/614908.
18. Sun P, Xu N, Li Y, Han Y. Destruction of the blood-retina barrier in diabetic retinopathy depends on angiotensin-converting enzyme-mediated TGF-β1/Smad signaling pathway activation. Int Immunopharmacol. 2020 Aug;85:106686. doi: 10.1016/j.intimp.2020.106686.
19. van Geest RJ, Klaassen I, Vogels IM, Van Noorden CJ, Schlin–gemann RO. Differential TGF-{beta} signaling in retinal vascular cells: a role in diabetic retinopathy? Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010 Apr;51(4):1857-65. doi: 10.1167/iovs.09-4181.
20. Khuu LA, Tayyari F, Sivak JM, Flanagan JG, Singer S, Brent MH, Huang D, Tan O, Hudson C. Aqueous humour concentrations of TGF-β, PLGF and FGF-1 and total retinal blood flow in patients with early non-proliferative diabetic retinopathy. Acta Ophthalmol. 2017 May;95(3):e206-e211. doi: 10.1111/aos.13230.
21. Braunger BM, Leimbeck SV, Schlecht A, Volz C, Jägle H, Tamm ER. Deletion of ocular transforming growth factor β signaling mimics essential characteristics of diabetic retinopathy. Am J Pathol. 2015 Jun;185(6):1749-68. doi: 10.1016/j.ajpath. 2015.02.007.
22. Zhang H, Liang L, Huang R, Wu P, He L. Comparison of inflammatory cytokines levels in the aqueous humor with diabetic retinopathy. Int Ophthalmol. 2020 Oct;40(10):2763-2769. doi: 10.1007/s10792-020-01463-9.
23. Kuiper EJ, Van Nieuwenhoven FA, de Smet MD, van Meurs JC, Tanck MW, Oliver N, Klaassen I, Van Noorden CJ, Goldschmeding R, Schlingemann RO. The angio-fibrotic switch of VEGF and CTGF in proliferative diabetic retinopathy. PLoS One. 2008 Jul 16;3(7):e2675. doi: 10.1371/journal.pone.0002675.
24. Ma T, Dong LJ, Du XL, Niu R, Hu BJ. Research progress on the role of connective tissue growth factor in fibrosis of diabetic retinopathy. Int J Ophthalmol. 2018 Sep 18;11(9):1550-1554. doi: 10.18240/ijo.2018.09.20.
25. Zhao Q, An W, Han J. Cytokine levels in the aqueous humor of young and senior patients with proliferative diabetic retino–pathy. Eur J Ophthalmol. 2022 Sep 26:11206721221129431. doi: 10.1177/11206721221129431.
26. van Geest RJ, Lesnik-Oberstein SY, Tan HS, Mura M, Goldschmeding R, van Noorden CJ, Klaassen I, Schlingemann RO. A shift in the balance of vascular endothelial growth factor and connective tissue growth factor by bevacizumab causes the angiofibrotic switch in proliferative diabetic retinopathy. Br J Ophthalmol. 2012 Apr;96(4):587-90. doi: 10.1136/bjophthalmol-2011-301005.
27. Ramazani Y, Knops N, Elmonem MA, Nguyen TQ, Arcolino FO, van den Heuvel L, Levtchenko E, Kuypers D, Goldschmeding R. Connective tissue growth factor (CTGF) from basics to clinics. Matrix Biol. 2018 Aug;68-69:44-66. doi: 10.1016/j.matbio.2018.03.007.
28. Roestenberg P, van Nieuwenhoven FA, Wieten L, Boer P, Diekman T, Tiller AM, Wiersinga WM, Oliver N, Usinger W, Weitz S, Schlingemann RO, Goldschmeding R. Connective tissue growth factor is increased in plasma of type 1 diabetic patients with nephropathy. Diabetes Care. 2004 May;27(5):1164-70. doi: 10.2337/diacare.27.5.1164.