Архив офтальмологии Украины Том 11, №1, 2024

Актуальність. Основу пошкодження сітківки при цукровому діабеті 2-го типу (ЦД2) становить розвиток хронічного метаболічного запалення, пускова роль в активації якого належить Toll-подібним рецепторам (TLR). Хронічна гіперглікемія збільшує експресію TLR, що активує прозапальні шляхи діабетогенного пошкодження сітківки. Мета: встановити значення поліморфізму rs4986790 (896A/G, Asp299Gly) гена TLR4 для розвитку діабетичної ретинопатії (ДР) і діабетичного макулярного набряку (ДМН) при ЦД2. Матеріали та методи. Дослідження включало 81 пацієнта (81 око) із ЦД2, у яких за настановами Американської академії офтальмології (2002 рік) виявлені ДР і ДМН, контрольну групу становили 50 пацієнтів (50 очей) із ЦД2, нормалізованим вуглеводним обміном, ДР 0 (ретинопатія відсутня) і відсутністю ДМН. Генотипи rs4986790 визначали методом полімеразної ланцюгової реакції в реальному часі із застосуванням ампліфікатора Gene Amp® PCR System 7500 (Applied Biosystems, США) і тест-систем TaqMan Mutation Detection Assays Life-Technology (США). Для статистичних досліджень використано програмні пакети MedStat і MedCalc v.15.1 (MedCalc Software bvba). Результати. За умови ЦД2 поліморфізм rs4986790 гена TLR4 мав зв’язок з розвитком ДР і ДМН за домінантною моделлю успадкування (р = 0,034): ризик їх розвитку в носіїв генотипів A/G+G/G був утричі більшим (співвідношення шансів (СШ) = 3,09; 95% довірчий інтервал (ДІ) 1,16–8,20) порівняно з носіями генотипу А/А. При стратифікації за стадіями ДР і ступенем ДМН зв’язки зберігалися тільки для проліферативної ДР (для алелей р = 0,048) і ДМН 3-го ступеня (для генотипів р = 0,017; для алелей p < 0,001). Аналіз зв’язку з фенотипом пацієнтів показав більші показники глікемії, вмісту глікованого гемоглобіну, центральної товщини й об’єму сітківки в носіїв гетерозиготи й мінорного генотипу G/G порівняно з носіями предкової гомозиготи А/А. Регресійний аналіз підтвердив отримані результати: ризик ДР і ДМН у пацієнтів з ЦД2, які були носіями генотипів A/G і G/G, був більшим (р = 0,024) порівняно з носіями предкової гомозиготи А/А (СШ = 3,1; 95% ДІ 1,2–8,2). Висновки. Проведене дослідження показало ризикову роль поліморфізму rs4986790 гена TLR4 у виникненні ДР і ДМН при ЦД2.

Background. The basis of retinal damage in type 2 dia­betes mellitus (T2DM) is the development of chronic metabolic inflammation; the triggering role in its activation belongs to Toll-like receptors (TLR). Chronic hyperglycemia increa­ses TLR expression, which activates proinflammatory pathways of diabetic retinal dama­ge. The purpose was to determine the significance of the rs4986790 (896A/G, Asp299Gly) polymorphism of the TLR4 gene for the development of diabetic retinopathy (DR) and diabetic macular edema (DME) in T2DM. ­Materials and methods. The study included 81 patients (81 eyes) with T2DM who had DR and DME according to the 2002 Ameri­can Academy of Ophthalmology guidelines, the control group consis­ted of 50 patients (50 eyes) with T2DM, normalized carbohydrate metabolism, DR 0 (no retinopathy) and without DME. rs4986790 genotypes were determined by real-time polymerase chain reaction using the Gene Amp® PCR System 7500 amplifier (Applied Biosystems, USA) and TaqMan Mutation Detection Assays Life-Technology (USA). MedStat and MedCalc v.15.1 software packages (MedCalc Software bvba) were used for statistical research. Results. In T2DM, the rs4986790 polymorphism of the TLR4 gene was associated with the development of DR and DME according to a dominant inheritance model (p = 0.034): their risk in genotypes A/G + G/G carriers was 3-fold increased (OR = 3.09; 95% CI 1.16–8.20) in comparison with carriers of the A/A genotype. When stratifying by DR stages and DME degree, the relationships were preserved only for proliferative DR (for alleles, p = 0.048) and DME degree 3 (for genotypes, p = 0.017; for alleles, p < 0.001). Analysis of the relationship with the phenotype of patients showed greater glycemia, glycated hemoglobin content, central thickness, and retinal volume in carriers of the heterozygous and minor G/G genotype compared to carriers of the ancestral homozygote A/A. Regression analysis confirmed the obtained results: the risk of DR and DME in T2DM patients who were carriers of the A/G and G/G genotypes was higher (p = 0.024) compared to carriers of the ancestral homozygote A/A (OR = 3.1; 95% CI 1.2–8.2). Conclusions. The conducted study showed the risk role of the rs4986790 polymorphism of the TLR4 gene in the occurrence of DR and DME in T2DM.

запалення; центральна товщина сітківки; об’єм сітківки; регресійний аналіз

inflammation; central retinal thickness; retinal volume; regression analysis

1. Teo ZL, Tham YC, Yu M, Chee ML, Rim TH, Cheung N et al. Global Prevalence of Diabetic Retinopathy and Projection of Burden through 2045: Systematic Review and Meta-analysis. Ophthalmology. 2021 Nov;128(11):1580-1591. doi: 10.1016/j.ophtha.2021.04.027.
2. Ixcamey M, Palma C. Diabetic macular edema. Dis Mon. 2021 May;67(5):101138. doi: 10.1016/j.disamonth.2021.101138.
3. Bayan N, Yazdanpanah N, Rezaei N. Role of toll-like receptor 4 in diabetic retinopathy. Pharmacol Res. 2022 Jan;175:105960. doi: 10.1016/j.phrs.2021.105960. Epub 2021 Oct 28. PMID: 34718133.
4. Aghamiri SH, Komlakh K, Ghaffari M. The crosstalk among TLR2, TLR4 and pathogenic pathways; a treasure trove for treatment of diabetic neuropathy. Inflammopharmacology. 2022 Feb;30(1):51-60. doi: 10.1007/s10787-021-00919-3.
5. Wong TY, Cheung CM, Larsen M, Sharma S, Simó R. Diabetic retinopathy. Nat Rev Dis Primers. 2016 Mar 17;2:16012. http://doi.org/10.1038/nrdp.2016.12.
6. Rykov S, Ziablitsev S, Mogilevskyy S, Panchenko Iu, Biliaeva O, Lavryk N. The Role of Gene Polymorphisms rs1800629 TNFα and rs1800818 PDGFB in Relapses after Surgical Treatment of Diabe–tic Maculopathy. Ophthalmology. Eastern Europe. 2020;3(10):285-292. doi: 10.34883/PI.2020.10.3.015.
7. Gu C, Lhamo T, Zou C, Zhou C, Su T, Draga D et al. Comprehensive analysis of angiogenesis-related genes and pathways in early diabetic retinopathy. BMC Med Genomics. 2020 Sep 29;13(1):142. doi: 10.1186/s12920-020-00799-6.
8. Wang N, Ding L, Liu D, Zhang Q, Zheng G, Xia X, Xiong S. Molecular investigation of candidate genes for pyroptosis-induced inflammation in diabetic retinopathy. Front Endocrinol (Lausanne). 2022 Jul 25;13:918605. doi: 10.3389/fendo
9. Wong YH, Wong SH, Wong XT, Yap QY, Yip KY, Wong LZ et al. Genetic associated complications of type 2 diabetes mellitus. Panminerva Med. 2022 Jun;64(2):274-288. doi: 10.23736/S0031-0808.21.04285-3.
10. Balistreri CR, Bonfigli AR, Boemi M, Olivieri F, Ceriello A, Genovese S et al. Evidences of +896 A/G TLR4 polymorphism as an indicative of prevalence of complications in T2DM patients. Mediators Inflamm. 2014;2014:973139. doi: 10.1155/2014/973139.
11. Zhang Y, Li H, Wang C, Lv H, Fu S. Toll like receptor 4 gene Asp299Gly polymorphism increases the risk of diabetic microvascular complications: a meta analysis. Diabetol Metab Syndr. 2022 Jun 7;14(1):79. doi: 10.1186/s13098-022-00849-2.
12. Fan J, Liang R. Quantitative assessment of TLR4 gene polymorphisms and T2DM risk: A meta-analysis. Mol Genet Genomic Med. 2020 Oct;8(10):e1466. doi: 10.1002/mgg3.1466.
13. Buraczynska M, Baranowicz-Gaszczyk I, Tarach J, Ksia–zek A. Toll-like receptor 4 gene polymorphism and early onset of diabetic retinopathy in patients with type 2 diabetes. Hum Immunol. 2009 Feb;70(2):121-4. doi: 10.1016/j.humimm.2008.12.003.
14. Manolakis AC, Kapsoritakis AN, Tiaka EK, Sidiropoulos A, Gerovassili A, Satra M et al. TLR4 gene polymorphisms: evidence for protection against type 2 diabetes but not for diabetes-associated ischaemic heart disease. Eur J Endocrinol. 2011 Aug;165(2):261-7. doi: 10.1530/EJE-11-0280.
15. Early Treatment Diabetic Retinopathy Study Research Group. Grading diabetic retinopathy from stereoscopic color fundus photographs — an extension of the modified Airlie house classification: ETDRS report № 10. Ophthalmology. 2020 Apr;127(4S): 99-119. http://doi.org/10.1016/j.ophtha.2020.01.030.
16. 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 c.
17. Buraczynska M, Zukowski P, Ksiazek K, Wacinski P, Dragan M. The effect of Toll-like receptor 4 gene polymorphism on vascular complications in type 2 diabetes patients. Diabetes Res Clin Pract. 2016 Jun;116:7-13. doi: 10.1016/j.diabres.2016.04.002. Epub 2016 Apr 26. PMID: 27321310.
18. Zaharieva ET, Kamenov ZA, Savov AS. TLR4 polymorphisms seem not to be associated with prediabetes and type 2 diabetes but predispose to diabetic retinopathy; TLR4 polymorphisms in glucose continuum. Endocr Regul. 2017 Jul 1;51(3):137-144. doi: 10.1515/enr-2017-0014.
19. Singh K, Kant S, Singh VK, Agrawal NK, Gupta SK, Singh K. Toll-like receptor 4 polymorphisms and their haplotypes modulate the risk of developing diabetic retinopathy in type 2 diabetes patients. Mol Vis. 2014 May 27;20:704-13. PMID: 24883015; PMCID: PMC4037533.
20. Degirmenci I, Ozbayer C, Kebapci MN, Kurt H, Colak E, Gunes HV. Common variants of genes encoding TLR4 and TLR4 pathway members TIRAP and IRAK1 are effective on MCP1, IL6, IL1β, and TNFα levels in type 2 diabetes and insulin resistance. Inflamm Res. 2019 Sep;68(9):801-814. doi: 10.1007/s00011-019-01263-7.
21. Fang M, Wan W, Li Q, Wan W, Long Y, Liu H, Yang X. Asiatic acid attenuates diabetic retinopathy through TLR4/MyD88/NF-κB p65 mediated modulation of microglia polarization. Life Sci. 2021 Jul 15;277:119567. doi: 10.1016/j.lfs.2021.119567.
22. Shu X, Hu Y, Huang C, Wei N. Nimbolide ameliorates the streptozotocin-induced diabetic retinopathy in rats through the inhibition of TLR4/NF-κB signaling pathway. Saudi J Biol Sci. 2021 Aug;28(8):4255-4262. doi: 10.1016/j.sjbs.2021.06.039.