Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/94303
Title: Tears biomarkers for diagnosis strategy of diabetic retinopathy onset
Other Titles: Biomarcadores nas lágrimas como estratégia de diagnóstico precoce para a Retinopatia Diabética
Authors: Amorim, Madania Gafur
Orientador: Fernandes, Rosa Cristina Simões
Silva, Rufino Martins da
Keywords: Lágrimas; Biomarcadores; Retinopatia Diabética (DR); Vesículas extracelulares (EVs); Mediadores inflamatórios; Tears; Biomarkers; Diabetic Retinopathy (DR); Extracellular vesicles (EVs); Inflammatory mediators
Issue Date: 21-Dec-2020
Serial title, monograph or event: TEARS BIOMARKERS FOR DIAGNOSIS STRATEGY OF DIABETIC RETINOPATHY ONSET
Place of publication or event: iCBR- Faculdade de Medicina
Abstract: A Diabetes Mellitus (DM) constitui atualmente um grave problema de saúde pública a nível mundial, com impacto negativo sobre as sociedades. Cerca de 463 milhões de adultos em idades economicamente ativas vivem com a doença e espera-se que este número duplique nos próximos anos. A retinopatia diabética (RD), a complicação microvascular mais comum da diabetes, é a principal causa de cegueira em indivíduos dos 20-79 anos em todo mundo, afetando cerca de 149 milhões de pessoas. Um em cada 3 doentes diabéticos tem RD e a incidência desta doença está intimamente associada com a duração da diabetes. Apesar de não ser mortal, a RD afeta significativamente a qualidade de vida, tendo um impacto socioeconómico negativo. Trata-se de uma condição patológica dinâmica e progressiva, a qual é, nas suas fases iniciais, assintomática e caracterizada por alterações bioquímicas e histológicas nos vasos sanguíneos, neurónios e células gliais da retina. Numa fase seguinte e sintomática, a doença carateriza-se por alterações morfológicas e estruturais que ditam o diagnóstico clínico da doença. Assim, a falta de biomarcadores úteis para estratificação de risco e diagnóstico dos estádios iniciais da doença em doentes assintomáticos, associada a modalidades invasivas, de elevado custo, morosas e com necessidade de pessoal qualificado, são fatores que dificultam um diagnóstico mais atempado da RD. Desta forma, num diagnóstico e tratamento tardio da RD, as hipóteses de sucesso para reduzir a progressão da doença para os estádios mais avançados, incluindo a prevenção da perda de visão, ficam limitadas. Embora a RD seja a complicação ocular mais conhecida da DM, as complicações do segmento anterior do olho muitas vezes são ignoradas, embora uma elevada proporção de doentes diabéticos desenvolva complicações a esse nível. A hiperglicemia pode conduzir a alterações na osmolaridade e estabilidade do filme lacrimal e da superfície ocular de pacientes diabéticos. Essas alterações contribuem para a disrupção dos eventos bioquímicos locais envolvidos na manutenção da homeostase da superfície ocular, conduzindo à lesão tecidual.O fluído lacrimal é um fluído relativamente menos complexo que outros fluídos do organismo como o soro e o plasma, cuja composição varia constantemente em função de diferentes estímulos, de modo a proteger o olho de forma eficiente e eficaz. Este fluído exerce importantes funções como lubrificar, manter a homeostasia da superfície ocular e preservar a alta qualidade ótica da córnea. Para além destas, o fluído lacrimal possui componentes com qualidades imuno-moduladoras, constituindo a primeira linha de defesa contra agentes patogénicos. Assim, o acesso de forma não invasiva dos componentes presentes no delicado equilíbrio das lágrimas pode contribuir para um melhor diagnóstico e estudo da fisiopatologia da RD. A hipótese é que as lágrimas podem constituir uma fonte de biomarcadores com papel no diagnóstico precoce, estadiamento e monitorização da progressão da RD, e para tal pretendeu-se neste estudo avaliar de que forma a composição lacrimal se relaciona com a evolução natural da RD. Numa amostragem relativamente pequena, composta por indivíduos saudáveis, diabéticos sem retinopatia e diabéticos com retinopatia diabética não proliferativa e retinopatia diabética proliferativa foi utilizado o teste de Schirmer para avaliação da função lacrimal e recolha de lágrimas, com subsequente estudo da respetiva proteómica e pesquisa por imuno-ensaio das MMPs. Por outro lado, foi efetuado um ensaio de zimografia para avaliar a actividade das MMPs e um estudo piloto das vesículas extracelulares presentes nas lágrimas. Os resultados sugerem suscetibilidade para o olho seco em indivíduos diabéticos com retinopatia, diretamente associada a progressão da doença. Além disso, foram identificadas várias proteínas, AMPs e mediadores inflamatórios diferentemente expressas nos indivíduos diabéticos com retinopatia, que parecem estar associadas as alterações fisiopatológicas no contexto da DR. Embora os resultados sejam interessantes e estatisticamente significativos, mais estudos precisam ser feitos com um maior número de amostras, de modo a validar os resultados obtidos. A identificação de um conjunto de biomarcadores pode melhorar o diagnóstico precoce da RD e garantir o tratamento imediato para essa doença que ameaça a visão.
Diabetes Mellitus (DM) is currently a worldwide serious public health problem, with a high negative impact on societies. About 463 million adults of economically active age are living with the disease and this number is expected to double in the coming years. Diabetic retinopathy (DR), the most common microvascular complication of diabetes, is the main cause of blindness in individuals aged 20-79 years worldwide, affecting about 149 million people One in 3 diabetic patients has DR and the incidence of this disease is closely associated with the duration of diabetes. DR is a dynamic and progressive pathological condition, with an initial (and asymptomatic) stage characterized by biochemical and histological changes in blood vessels, neurons and glial cells of the retina, followed by a symptomatic stage with morphological and structural changes leading to the clinical diagnosis of the disease. Thus, the lack of useful biomarkers for risk stratification for time to developing DR and, diagnosis in early stage of the disease in asymptomatic patients, associated with the invasive retina monitoring modalities, which are expensive, time consuming and need for qualified personnel, are factors that make the early diagnosis of DR more difficult. Consequently, in a delayed diagnosis and treatment of DR, the chances of success of reducing the disease progression to advanced stages, including prevention of vision loss, are limited. Although DR is the most well-known ocular complication of DM, complications of the anterior segment of the eye are often overlooked. In fact, ocular surface complications due to diabetes are common among diabetic patients. Hyperglycemia can lead to changes in osmolarity and stability of the tear film and ocular surface in diabetic patients. These changes can contribute to inflammation, which impairs local biochemical events involved in ocular surface homeostasis, leading to tissue damage. Ocular surface microenvironment changes due to diabetes, namely on tear stability, volume and composition, can reflect changes in diabetic retina. Tear fluid is a relatively less complex body fluid (than plasma or serum) when compared to others of the human body, whose composition constantly varies depending on different stimuli, in order to protect the eye efficiently and effectively. This fluid has important functions such as lubricating, maintaining the homeostasis of the ocular surface and preserving the cornea high optical quality. In addition to these, tear fluid has components with immunomodulating qualities, constituting the first line of defense against pathogens. Thus, non-invasive access to the components present in the delicate balance of tears can contribute to a better diagnosis and study of the pathophysiology of DR. The hypothesis of this study was to investigate whether tears can be a source of biomarkers for early diagnosis, staging and monitoring of DR progression, and for this purpose, this study aimed to assess how the tear composition is related to the natural history of DR. This work was carried out on healthy individuals, T2D patients without retinopathy and T2D patients with different stages of retinopathy. Schirmer test was used to assess tear function and tear collection, with subsequent mass-spectrometry-based proteomic study, as well as western blotting and bead based multiplex assay to detect multiple analytes in tear film. On other hand, a gelatin zymography to access the metalloproteinases activity and a pilot study of extracellular vesicles from tears were performed. The results suggest susceptibility to dry eye in diabetic individuals with retinopathy, directly associated with disease progression. In addition, several proteins, AMPs and inflammatory mediators differently expressed in diabetic individuals with retinopathy have been identified, which appear to be associated with pathophysiological changes in the context of DR. Although the results are very interesting and statistically significant, more studies need to be done with a larger number of samples, in order to validate the results obtained. The identification of a set of biomarkers can improve early diagnosis of DR and ensure prompt treatment for this vision-threatening disease.
Description: Dissertação de Mestrado em Investigação Biomédica apresentada à Faculdade de Medicina
URI: http://hdl.handle.net/10316/94303
Rights: embargoedAccess
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