Διερεύνηση της γενετικής βάσης στην αντιμετώπιση της ηλικιακής εκφύλισης της ωχράς κηλίδας

Abstract

Introduction: Age related macular degeneration (AMD) is a primary cause of irreversible vision loss in elderly people worldwide with relatively higher prevalence in the developed world. There are two types of AMD: non-exudative (dry) AMD and exudative or neovascular (wet) AMD. Drusen formation and pigmentation changes in the choroid/retinal pigmented epithelium (RPE) layers in the macula characterize the early stage of AMD. Late AMD may be atrophic or neovascular. Neovascular AMD is characterized by choroidal neovascularization (CNV) beneath the fovea which is influenced mainly by the production of vascular endothelial growth factor (VEGF). The role of nutritional supplements, such as vitamins and antioxidants, in the progression to advanced AMD has been the focus of several studies. Intravitreal injections of anti-VEGF agents is currently the most efficient treatment for neovascular AMD. The pathophysiology of AMD is poorly understood due to the fact that, it is a multifactorial disease which is associated with both genetic and environmental components. Over the last years, several studies have shown substantial genetic contributions to AMD pathogenesis and have demonstrated statistically significant associations between AMD and single nucleotide polymorphisms (SNPs) of some genes. Two major AMD-associated SNPs include the Y402H (rs1061170) variant of complement factor H (CFH) and the A69S (rs10490924) variant of age related maculopathy susceptibility 2 (ARMS2). Carriers of the risk alleles of these variants have a significantly increased risk of the disease. Moreover, SNPs in other genes such as complement component 2 (C2) and complement factor B (CFB) seem to act protectively and decrease the risk of AMD. Some recent data correlate SNPs of the above genes with the disease progression and the clinical response to treatment. Purpose: To determine whether gene polymorphisms which are associated with AMD influence treatments’ response and specifically the antioxidant supplementation in dry AMD patients, as well as, the anti-VEGF therapy in neovascular AMD patients. Methods: 170 patients with dry AMD and 52 neovascular AMD patients were genotyped for the following SNPs: rs1061170/Y402H in CFH gene, rs10490924/A69S in ARMS2 gene, rs9332739/E318D and rs547154/IVS10 in C2 gene, rs4151667/L9H and rs2072633/IVS17 in CFB gene. Dry AMD patients received a daily antioxidant supplement (Ocuvite Lutein forte®) for a period of 12 months, while neovascular AMD patients were treated with three monthly intravitreal injections with a dose of 0.5 mg ranibizumab (Lucentis®). Treatment response was evaluated by comparing visual acuity and optical coherence tomography (OCT) between baseline and the end of the treatment. Patients were classified as responders and non-responders based on OCT and visual acuity measurements. Regarding the dry type of AMD, patients with no change or any improvement in visual acuity and also, no observed anatomical change on OCT compared to baseline, were classified as responders and all the other patients as non-responders. Regarding the wet type of AMD, patients with no change or with an improvement on the Snellen eye chart in visual acuity and also, OCT improvement (no fluid, either subretinal or intraretinal, present at least one month after the third injection) compared to baseline, were classified as responders and all the other patients as non-responders. The proportion of treatment responders was statistically compared to patients’ genotypes for each gene. The association between each genotype and the percentage of responders in the two groups of patients was calculated using p-values with corresponding 95% confidence intervals (95%CIs). Results: A strong association was detected between CFH Y402H variant and response to antioxidants supplements in dry AMD patients. Carriers of one or two CFH risk alleles displayed a lower chance of responding compared to those with no risk allele. However, no association of antioxidants’ response and ARMS2/A69S genotype was identified. The statistical analysis of the genetic variants rs9332739/E318D, rs547154/IVS10, rs4151667/L9H and rs2072633/IVS17 (protective SNPs) revealed a positive association between these SNPs and the use of antioxidants. Of interest is the finding that individuals who carried at least one protective SNP were more likely to respond to antioxidants and stabilize their visual acuity and OCT compared with those who lacked any protective SNP. In neovascular AMD patients, the analysis indicated that Y402H homozygous patients were less likely to respond to anti-VEGF therapy compared to heterozygous. Regarding the ARMS2/A69S genotype, carriers of the risk variant experienced significantly worse treatment outcome compared to wild type patients. The simultaneous presence of both CFH and ARMS2 high-risk SNPs in patients’ genotype appears to play an important role and to negatively affect response to treatment. On the other hand, the statistical analysis of the genetic variants rs9332739/E318D, rs547154/IVS10, rs4151667/L9H and rs2072633/IVS17 showed no significant association between the protective SNPs and the anti-VEGF treatment outcome. Conclusion: In AMD patients, the efficacy of the antioxidant supplementation and the anti-VEGF therapy appears to differ by genotype. Our findings suggest that genetic variants could be used as predictors of treatment responsiveness in AMD patients. The detection of such genetic variants, in AMD patients, could lead to improved visual outcomes through genotype-directed therapy.

Εισαγωγή: Η ηλικιακή εκφύλιση της ωχράς κηλίδας (ΗΕΩ) αποτελεί τη συχνότερη αιτία τύφλωσης σε ασθενείς άνω των 50 ετών στις αναπτυγμένες χώρες. Η ΗΕΩ διακρίνεται σε δύο μορφές: τη μη εξιδρωματική (ξηρή) και την εξιδρωματική (υγρή). Η ΗΕΩ ξηρού τύπου χαρακτηρίζεται από διαταραχές που λαμβάνουν χώρα στο σύμπλεγμα μελάγχρου επιθηλίου - μεμβράνης του Bruch - χοριοειδοτριχοειδών, με αποτέλεσμα την εμφάνιση αλλοιώσεων, με σημαντικότερες τα drusen. Η ΗΕΩ υγρού τύπου χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη χοριοειδικής νεοαγγείωσης, η οποία επάγεται από τη δράση του Αγγειακού Ενδοθηλιακού Αυξητικού παράγοντα (Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF). Μελέτες έχουν δείξει τη προληπτική επίδραση των αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων διατροφής στην καθυστέρηση της εξέλιξης της ΗΕΩ ξηρού τύπου, ενώ για την αντιμετώπιση της ΗΕΩ υγρού τύπου χρησιμοποιούνται ευρέως παράγοντες αντι-VEGF. Η παθογένεια της νόσου δεν είναι πλήρως τεκμηριωμένη, αφού η ΗΕΩ είναι μια πολυπαραγοντική ασθένεια στην οποία εμπλέκονται γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες. Τα τελευταία χρόνια μελέτες έχουν αναδείξει στατιστικά σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ της ΗΕΩ και πολυμορφισμών γονιδίων που σχετίζονται με το σύστημα του συμπληρώματος. Τα κύρια γονίδια στα οποία πολυμορφισμοί έχουν συσχετιστεί με αυξημένο κίνδυνο για την εμφάνιση της ασθένειας είναι το γονίδιο του παράγοντα του συμπληρώματος H (Complement Factor H, CFH) και το γονίδιο ARMS2. Επιπροσθέτως, πολυμορφισμοί στο γονίδιο του παράγοντα του συμπληρώματος 2 (Complement Factor 2, C2) και στο γονίδιο του παράγοντα του συμπληρώματος B (Complement Factor B, CFB) έχουν συσχετιστεί με προστασία ενάντια στην εμφάνιση της ασθένειας. Νεότερα δεδομένα συσχετίζουν τους πολυμορφισμούς των παραπάνω γονιδίων με την ανταπόκριση των ασθενών στις εφαρμοζόμενες θεραπείες. Σκοπός: Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση του πιθανού ρόλου πολυμορφισμών γονιδίων, οι οποίοι έχουν συσχετιστεί με την ΗΕΩ, στην ανταπόκριση των ασθενών σε εφαρμοζόμενες θεραπείες, και συγκεκριμένα στη χρήση αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων διατροφής σε ασθενείς με ΗΕΩ ξηρού τύπου καθώς και στη θεραπεία με χορήγηση αντι-VEGF παραγόντων σε ασθενείς με ΗΕΩ υγρού τύπου. Μέθοδοι: Σε 170 ασθενείς με ΗΕΩ ξηρού τύπου και 52 ασθενείς με ΗΕΩ υγρού τύπου έγινε γονοτύπιση για τους πολυμορφισμούς rs1061170/Y402H στο γονίδιο CFH, rs10490924/A69S στο γονίδιο ARMS2, rs9332739/E318D και rs547154/IVS10 στο γονίδιο C2, rs4151667/L9H και rs2072633/IVS17 στο γονίδιο CFB. Οι ασθενείς με ΗΕΩ ξηρού τύπου ελάμβαναν καθημερινά 1 συμπλήρωμα διατροφής (Ocuvite Lutein forte®), για χρονικό διάστημα 12 μηνών, ενώ οι ασθενείς με ΗΕΩ υγρού τύπου υποβλήθηκαν σε 3 διαδοχικές μηνιαίες ενδοϋαλοειδικές εγχύσεις με τον αντι-VEGF παράγοντα ranibizumab (Lucentis®). Η αξιολόγηση της ανταπόκρισης των ασθενών στην εφαρμοζόμενη θεραπεία έγινε μετά από σύγκριση της οπτικής τους οξύτητας και της εικόνας της οπτικής τομογραφίας συνοχής (OCT) κατά την έναρξη και μετά το πέρας της θεραπείας. Οι ασθενείς ταξινομήθηκαν σε αυτούς που ανταποκρίθηκαν στη θεραπεία και σε αυτούς που δεν ανταποκρίθηκαν, με κριτήριο τις μετρήσεις της οπτικής οξύτητας και την εικόνα του OCT. Όσον αφορά την ΗΕΩ ξηρού τύπου, οι ασθενείς που διατήρησαν ή βελτίωσαν την οπτική τους οξύτητα και στους οποίους δεν παρατηρήθηκε καμία ανατομική αλλαγή του αμφιβληστροειδούς με βάση την εικόνα του OCT μετά το πέρας της θεραπείας, θεωρήθηκε ότι ανταποκρίθηκαν, ενώ όλοι οι άλλοι ότι δεν ανταποκρίθηκαν. Αναφορικά με την ΗΕΩ υγρού τύπου, οι ασθενείς που διατήρησαν ή βελτίωσαν την οπτική τους οξύτητα και στους οποίους δεν παρατηρήθηκε υποαμφιβληστροειδικό ή ενδοαμφιβληστροειδικό υγρό τουλάχιστον έναν μήνα μετά την τρίτη ένεση με βάση την εικόνα του OCT, θεωρήθηκε ότι ανταποκρίθηκαν στη θεραπεία, ενώ όλοι οι άλλοι ότι δεν ανταποκρίθηκαν. Η ανταπόκριση στη θεραπεία συσχετίστηκε στατιστικά με τους γονοτύπους των ασθενών για κάθε εξεταζόμενο πολυμορφισμό. Αποτελέσματα: Από τη μελέτη προέκυψε στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ του πολυμορφισμού rs1061170/Y402H στο γονίδιο CFH και της ανταπόκρισης στη λήψη αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων διατροφής στους ασθενείς με ΗΕΩ ξηρού τύπου. Ασθενείς ομόζυγοι ή ετερόζυγοι για τα υψηλού κινδύνου αλληλόμορφα στο CFH είχαν μικρότερη πιθανότητα να ανταποκριθούν συγκριτικά με τους ασθενείς φυσικού τύπου. Αντίθετα, δεν προέκυψε στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ του πολυμορφισμού rs10490924/A69S στο γονίδιο ARMS2 και της ανταπόκρισης στη λήψη αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων διατροφής. Η στατιστική ανάλυση των προστατευτικών πολυμορφισμών rs9332739/E318D, rs547154/IVS10, rs4151667/L9H και rs2072633/IVS17 στα γονίδια C2 και CFB ανέδειξε θετική συσχέτιση μεταξύ αυτών και της ανταπόκρισης στη λήψη αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων διατροφής. Εξαιρετικό ενδιαφέρον παρουσιάζει το εύρημα, ότι οι ασθενείς που είχαν στο γονότυπο τους τουλάχιστον έναν προστατευτικό πολυμορφισμό είχαν μεγαλύτερη πιθανότητα να ανταποκριθούν και να σταθεροποιήσουν την οπτική τους οξύτητα και την εικόνα του OCT, σε σύγκριση με τους ασθενείς που δεν έφεραν κανέναν προστατευτικό πολυμορφισμό. Όσον αφορά τους ασθενείς με ΗΕΩ υγρού τύπου, η ανάλυση έδειξε ότι οι ομόζυγοι ασθενείς για τα υψηλού κινδύνου αλληλόμορφα στο γονίδιο CFH είχαν μικρότερη πιθανότητα να ανταποκριθούν στις ενδοϋαλοειδικές εγχύσεις με τον αντι-VEGF παράγοντα ranibizumab συγκριτικά με τους ετερόζυγους. Επιπροσθέτως, αναφορικά με τον πολυμορφισμό rs10490924/A69S στο γονίδιο ARMS2, οι ασθενείς οι οποίοι έφεραν το αλληλόμορφο υψηλού κινδύνου παρουσίασαν σημαντικά χειρότερα οπτικά αποτελέσματα συγκριτικά με τους ασθενείς φυσικού τύπου. H ταυτόχρονη παρουσία και των δύο πολυμορφισμών υψηλού κινδύνου στο γονότυπο των ασθενών με ΗΕΩ υγρού τύπου φαίνεται να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο και να επιδρά αρνητικά στην ανταπόκριση τους στη θεραπεία. Αντίθετα, από τη στατιστική ανάλυση δεν προέκυψε στατιστικά σημαντική συσχέτιση μεταξύ των προστατευτικών πολυμορφισμών στα γονίδια C2 και CFB και της ανταπόκρισης των ασθενών στην αντι-VEGF θεραπεία. Συμπεράσματα: Στους ασθενείς με ΗΕΩ, η αποτελεσματικότητα της θεραπείας τόσο με χορήγηση αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων διατροφής, όσο και με εγχύσεις με αντι-VEGF παράγοντες, φαίνεται να διαφοροποιείται ανάλογα με το γονότυπο. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι πολυμορφισμοί συγκεκριμένων γονιδίων θα μπορούσαν να αποτελέσουν χρήσιμους βιοδείκτες – παράγοντες πρόβλεψης της ανταπόκρισης στη θεραπεία της νόσου. Ο εντοπισμός τέτοιων βιοδεικτών στους ασθενείς με ΗΕΩ, θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερα κλινικά αποτελέσματα με την επιλογή και το σχεδιασμό της βέλτιστης θεραπευτικής στρατηγικής για κάθε μεμονωμένο ασθενή.