Ранние функциональные и микроциркуляторные нарушения у пациентов с сахарным диабетом 1 типа без видимой диабетической ретинопатии

Диабетическая ретинопатия (ДР) — одно из самых частых офтальмологических осложнений сахарного диабета (СД), регистрируемое более чем у трети пациентов с СД. В 2016 г. распространенность ДР в РФ составила среди пациентов с СД 1 типа (СД1) — 38,3%, СД 2 типа (СД2) — 15,0% [1]. Основными диагностическими методами, используемыми для выявления и мониторинга ДР, являются офтальмоскопия на фоне мидриаза и 7-польная регистрация глазного дна [2], предложенная рабочей группой Early Treatment Diabetic Retinopathy Study (ETDRS) в 1991 г. Золотым стандартом диагностики пролиферативной ДР остается флюоресцеиновая ангиография, однако на ранних стадиях осложнения ее применение нецелесообразно ввиду потенциальных рисков и высокой стоимости исследования. Оптическая когерентная томография с функцией ангиографии (ОКТ-А) расширила диагностический арсенал и позволила изучать микроциркуляторные изменения в сетчатке без введения контрастных веществ. Проведение ОКТ-А у пациентов с СД без видимых проявлений ДР показало наличие ранних признаков нарушения кровотока: изменений фовеальной аваскулярной зоны (ФАЗ), сосудистой плотности, появления неперфузируемых зон. В последнее время опубликовано большое число работ, посвященных этому вопросу, но только единичные исследования носят проспективный характер [3].

ЦЕЛЬ

Целью нашего исследования стало изучение ранних функциональных и ОКТ-А-признаков ДР у пациентов с СД1 в отсутствие офтальмоскопических проявлений.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Обсервационное двуцентровое одномоментное выборочное исследование.

Критерии соответствия

Критерии включения: возраст от 18 до 45 лет; наличие СД1, подтвержденного эндокринологом; отсутствие офтальмоскопических признаков ДР; наличие добровольного информированного согласия на участие в исследовании. Критерии исключения: миопия выше 6 диоптрий, помутнения оптических сред, другие заболевания органа зрения, хирургические вмешательства в анамнезе.

Условия проведения

Исследование проводилось на базе двух центров — кафедры офтальмологии ФФМ МГУ имени М.В.  Ломоносова и отделения диабетической ретинопатии и офтальмохирургии ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России.

Продолжительность исследования

Исследование проводилось с октября 2019 г. по март 2020 г.

Описание медицинского вмешательства

Всем участникам исследования был проведен стандартный офтальмологический осмотр (визометрия, тонометрия, офтальмоскопия на фоне мидриаза), а также выполнена оценка остроты зрения в условиях низкой освещенности (ОЗУНО), 7-польная фоторегистрация глазного дна, ОКТ, в том числе в режиме ангиографии. ОЗУНО оценивали по алгоритму Sunness J.S. и соавт. с помощью светофильтра нейтральной плотности с индексом затемнения 2.0 log [4]. Дефицит ОЗУНО рассчитывали по формуле:

Дефицит ОЗУНО = Максимальная корригированная ОЗ (МКОЗ) – ОЗУНО.

Оценку ОЗ проводили с помощью десятичной таблицы Снеллена, для подсчета дефицита ОЗУНО и статистической обработки полученные значения переводили в эквиваленты по шкале LogMAR.

ОКТ-А осуществляли на приборах Swept Source DRI OCT Triton (Topcon, Япония) и SOCT Copernicus REVO (Optopol, Польша). Всем пациентам и здоровым добровольцам выполняли объемный скан макулярной зоны (МЗ) и сканирование МЗ в режиме ангиографии (3×3 мм и 6×6 мм). Программное обеспечение SOCT Copernicus REVO позволяет автоматически выделять сосудистые сплетения в соответствии с классификацией Campbell J.P. и соавт. [5]. При работе с DRI OCT Triton сегментирование проводили вручную: границы поверхностного сосудистого сплетения (ПСС) — слоя нервных волокон сетчатки/слоя клеток ганглия (RNFL/GCL) — 23,4 мкм выше внутреннего сплетевидного слоя/внутреннего ядерного слоя (IPL/INL), промежуточного капиллярного сплетения (ПКС) — 23,4 мкм выше IPL/INL — 15,6 мкм ниже IPL/INL, глубокого капиллярного сплетения (ГКС) — 15,6 мкм ниже IPL/INL — 70,2 мкм ниже IPL/INL.

Обработку изображений и измерения проводили в программе Image J. Для вычисления площади и периметра ФАЗ использовали ОКТ-А-сканы поверхностного сплетения 3×3 мм. Границы ФАЗ обозначали вручную (рис. 1А). Для подсчета сосудистой плотности (СП) ОКТ-А-изображения преобразовывали в бинарную форму, после чего автоматически вычисляли отношение пикселей сосудистого рисунка к общему числу пикселей в кольцевых зонах диаметром 300 мкм (рис. 1Б). С помощью функции «skeletonize» выполняли скелетизацию бинарного изображения для подсчета скелетизированной плотности и фрактальной размерности (ФР) (рис. 1В).

В табл. 1 представлены перечень и краткое описание оцениваемых ангиографических параметров.

Наряду с количественными параметрами анализировали и качественные — наличие неперфузируемых зон (НЗ) и микроаневризм (МА). Для оценки использовали ОКТ-А-сканы трех сплетений 3×3 мм и 6×6 мм. Два исследователя проводили независимый анализ ОКТ-А-сканов; НЗ и МА считали подтвержденными при совпадении двух мнений.

Анализ в подгруппах

В исследовании участвовали группа пациентов с СД1 без видимой ДР и контрольная группа (здоровые добровольцы).

Этическая экспертиза

Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом при ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России (протокол №13 от 04.09.2019).

Статистический анализ

Принципы расчета размера выборки. Расчет размера выборки проводили на основании следующих параметров: статистическая мощность — 80%, допустимая ошибка I рода — 5%, средний уровень индекса ациркулярности (ИА) и его среднеквадратичное отклонение — 1,08±0,09 [6]. Исходя из указанных параметров, необходимый размер выборки составил 51.

Методы статистического анализа данных. Статистическую обработку проводили в программе IBM SPSS Statistics v.23.0. Описательная статистика представлена в виде среднего значения ± стандартное отклонение для показателей с нормальным распределением и медианы [ 25-й; 75-й процентили] для показателей с отклонением от нормального распределения. Нормальность распределения определяли в соответствии с критерием Колмогорова–Смирнова. Для сравнения параметров между группами использовали обобщенную линейную модель — обобщенные уравнения оценки для учета корреляции между парными глазами. Корреляцию между отдельными параметрами анализировали с помощью критерия Спирмена. Статистически значимыми считали различия при p<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

Были обследованы 68 человек (123 глаза). В группу СД1 вошли 40 пациентов (14 мужчин, 26 женщин) (74 глаза; медиана возраста 25 лет [ 21,5; 31,5] с длительностью заболевания 10,0 [ 6,0; 16,3] лет, с уровнем гликированного гемоглобина (HbA_1с) 7,1±1,1%. В контрольную группу  вошли — 28 здоровых добровольцев (10 мужчин и 18 женщин) (49 глаз; медиана возраста 25 лет [ 24; 26].

Основные результаты исследования

Сравнение функциональных показателей

При сравнении МКОЗ статистически значимых различий между группами обнаружено не было: группа СД1 — 1,0 [ 1,0; 1,0], контрольная группа — 1,0 [ 0,95; 1,0]. Дефицит ОЗУНО был значимо выше у пациентов с СД1, чем в контрольной группе: 0,16±0,05 и 0,10±0,04 соответственно, p<0,0001 (рис. 2).

Сравнение структурных показателей

Мы провели сравнительный анализ толщины внутренних слоев сетчатки — слоя нервных волокон сетчатки (СНВС), слоя ганглиозных клеток и их дендритов (СГК+) и слоя ганглиозных клеток с дендритами и аксонами (СГК++). Сравнения проводили в отдельных секторах в соответствии с сеткой ETDRS, статистически значимых различий между группами не выявлено. При оценке корреляции между дефицитом ОЗУНО и толщиной отдельных слоев мы зарегистрировали слабую отрицательную корреляцию с толщиной СНВС, СГК+ и СГК++ в отдельных секторах, результаты представлены схематично на рис. 3.

Анализ параметров ОКТ-А

В ходе предварительного сравнения значений параметров ОКТ-А-сканов, полученных на разных томографах, были выявлены статистически значимые различия для показателей плотности сосудистого рисунка и отсутствие различий для значений ФАЗ и ИА. Поэтому для статистической обработки ФАЗ и ИА был использован весь объем выборки, а для анализа параметров васкулярной плотности — только ОКТ-А-сканы, полученные на Swept Source томографе DRI OCT Triton. Кроме того, отдельные изображения были исключены из-за наличия артефактов. В табл. 2 представлены результаты статистического анализа ОКТ-А-параметров с указанием числа глаз.

В обеих исследуемых группах был обнаружен выраженный разброс значений площади ФАЗ, без значимых различий между группами: группа СД — 0,25±0,08 мм², контрольная группа — 0,28±0,09 мм², p=0,28. Однако у пациентов с СД1 был значимо выше ИА: группа СД1 — 1,47±0,24, контрольная группа — 1,31±0,15, p<0,0001, что может указывать на изменение формы ФАЗ уже на ранних стадиях ДР.

При сравнении результатов измерений сосудистой плотности (СП) в кольцевых зонах диаметром 300 мкм значимые различия были выявлены в поверхностном сосудистом сплетении (ПСС) и глубоком капиллярном сплетении (ГКС). Так, в поверхностном сплетении среднее значение СП300–600 в группе СД1 составило 25,37±2,24%, в контрольной группе — 26,67±1,81%, p=0,028. В глубоком сплетении значимая разница была зарегистрирована в ближней к ФАЗ кольцевой зоне: СП0–300 в группе СД1 — 17,22±3,10%, в группе контроля — 18,29±1,95%, p=0,015.

Наличие крупных сосудов в исследуемой зоне может искажать результаты анализа плотности васкулярной сети. Функция скелетизации позволяет устранить влияние диаметра сосудов. При оценке скелетизированная плотность (СкП) на всей площади ОКТ-А-скана 3×3 мм были зарегистрированы значимые различия в ПСС (в группе СД — 0,15±0,01%, контрольной группе — 0,31±0,02%, p<0,0001) и ГКС (в группе СД1 — 0,095±0,006%, контрольной группе — 0,098±0,006%, p=0,015). Кроме того, в ГКС у пациентов с СД1 был значимо выше ИДС (1,80±0,03 и 1,78±0,03, р=0,036).

При анализе ФР статистически значимых различий между группами обнаружено не было.

Дополнительные результаты исследования

Проведенный анализ корреляционной связи дефицита ОЗУНО и ангиографических параметров зарегистрировал отрицательную умеренную корреляцию между дефицитом ОЗУНО и СкП в ПСС (R=-0,516; p<0,0001), а также слабую корреляцию между дефицитом ОЗУНО и СП300–600 в ГКС (R=-0,307; p=0,045). Кроме того, дефицит ОЗУНО положительно коррелировал с ИДС в ПСС (R=-0,423; p=0,005).

При оценке качественных показателей в группе СД1 в 25,7% глаз были выявлены НЗ, регистрируемые преимущественно в ПКС. В 18,9% глаз при детальном изучении ОКТ-А-сканов мы обнаружили признаки МА — в 2 глазах изолированно в ПСС, в 5 глазах — в ПКС, в 2 — в ГКС, в 2 — в ПСС и ПКС, в 3 — в ПКС и ГКС. На рис. 4 представлены примеры НЗ и МА.

ОБСУЖДЕНИЕ

Резюме основного результата исследования

У пациентов с СД1 без офтальмоскопических признаков ДР было обнаружено статистически значимое снижение показателей СП и СкП на уровне ПСС и ГКС. Кроме того, на доклинической стадии ДР было выявлено повышение дефицита ОЗУНО и увеличение ациркулярности ФАЗ.

Обсуждение основного результата исследования

В нашем исследовании в качестве показателя зрительных функций мы использовали ОЗУНО. ОЗУНО была предложена Sunness J.S. и соавт. как предиктор снижения ОЗ у пациентов с сухой формой возрастной макулярной дегенерации (ВМД) [4]. Оценка дефицита ОЗУНО продемонстрировала свою воспроизводимость и прогностическую ценность у пациентов с ретинальными заболеваниями, затрагивающими МЗ [7].

Полученные нами результаты указывают на увеличение дефицита ОЗУНО на доклинической стадии ДР, что можно рассматривать как ранний признак нейродегенерации. В 1990 г. Midena E. и соавт. с помощью никтометрии продемонстрировали изменение макулярного ответа у 37,4% пациентов с СД без видимой ДР [8]. Функциональные изменения на доклинической стадии ДР были позже подтверждены в исследованиях с применением статической периметрии, ритмической и мультифокальной электроретинографии (мфЭРГ) [9].

В ходе исследования мы не выявили значимой разницы между толщиной внутренних слоев сетчатки у пациентов с СД и здоровых добровольцев, однако была зарегистрирована значимая корреляция дефицита ОЗУНО и толщины СНВС, СГК+ и СГК++ в отдельных секторах. Данные литературы по этому вопросу противоречивы — снижение толщины СНВС и СГК зарегистрировано у пациентов с СД2 типа (СД2) и в смешанных группах [10]. В исследованиях, проведенных только с участием пациентов с СД1, реже описаны структурные изменения [11]. Кроме того, Vujosevic S. и соавт. продемонстрировали, что у пациентов с СД1 толщина СГК была значимо выше, чем у пациентов с СД2, с учетом поправки на возраст [12]. Авторы объясняют это более высоким риском развития периферической нейропатии и сердечно-сосудистых нарушений при СД2, что может обусловливать разные темпы нейродегенерации. На основании этого можно сделать вывод о необходимости проведения дальнейших исследований в изолированных группах с учетом возраста и типа СД.

Обнаруженное нами увеличение ациркулярности ФАЗ и отсутствие значимых различий площади ФАЗ между группами согласуется с результатами Inanc M. и соавт. и указывает на то, что ИА является более чувствительным параметром, чем площадь ФАЗ [6]. Ранее увеличение ФАЗ было описано у пациентов без офтальмоскопических признаков ДР, однако многие авторы отмечают большой разброс значений площади ФАЗ в норме и, как следствие, трудности в сравнении этого параметра на доклинической стадии [13][14].

Результаты сравнения сосудистого рисунка свидетельствуют о наличии значимых различий СП и СкП в поверхностном и глубоком сплетениях. Большинство авторов описывают более выраженные изменения в ГКС, однако в настоящее время нет достаточных сведений о прогностической ценности показателей ОКТ-А в отдельных сплетениях [15]. Значимое увеличение ИДС в ГКС может указывать на ранние изменения диаметра сосудов вследствие нарушения механизмов ауторегуляции. Ранее Tang F. и соавт. зарегистрировали корреляцию ИДС с уровнем HbA_1с и стадией ДР [16].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенного исследования демонстрируют наличие значимых микроциркуляторных и функциональных изменений на доклинической стадии ДР. ОКТ-А позволяет регистрировать ранние нарушения капиллярного кровотока, проявляющиеся в изменении формы ФАЗ, снижении сосудистой плотности, появлении аваскулярных зон и МА. Рост дефицита ОЗУНО и его корреляция с ангиографическими показателями могут быть следствием сложного нейроваскулярного взаимодействия на ранних стадиях ДР. Обнаруженные изменения свидетельствуют о необходимости продолжения исследования в указанном направлении для установления прогностической ценности ОКТ-А-маркеров и разработки диагностических алгоритмов.