Автореферат и диссертация по медицине (14.01.07) на тему:Критерии раннего выявления ювенильной глаукомы у детей с прогрессирующей миопией

КОНОВАЛОВА Ольга Станиславовна

КРИТЕРИИ РАННЕГО ВЫЯВЛЕНИЯ ЮВЕККЛЬНОЙ ГЛАУКОМЫ У ДЕТЕЙ С ПРОГРЕССИРУЮЩЕЙ МИОПИЕЙ

14.01.07 - глазные болезни

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

О 3 С13 2011

Москва-2011

4853813

Работа выполнена на кафедре офтальмологии ФПК и ППС Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию РФ» (ректор -доктор медицинских наук, профессор Кашуба Э.А).

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор

Панова Ирина Евгеньевна

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, Тарутиш Елена Петровна

профессор

доктор медицинских наук, Рябцева Алла Алексеевна

профессор

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Российский государственный медицинский университет им. Н.И. Пирогова Росздрава».

Защита состоится «8» февраля 2011г. в « 14 » часов на заседании диссертационного совета Д 208.042.01 при ФГУ «Московский научно-исследовательский институт глазных болезней им. Гельмгольца» Минздравсоцразвития России (по адресу: 105062 г. Москва, Садовая-Черногрязская ул., 14/19).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ «Московский научно-исследовательский институт глазных болезней им. Гельмгольца» Минздравсоцразвития России (по адресу: 105062 г. Москва, Садовая-Черногрязская ул., 14/19).

Автореферат разослан «30» декабря 2010 г.

Ученым секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук

Филатова Ирина Анатольевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность исследования

Ювенильная глаукома - инвалидизирующее заболевание органа зрения у лиц молодого возраста, ключевым звеном патогенеза которого является трабеку-лопатия и/или гоннодисгенез. Особенно тяжелые последствия имеет ювенильная глаукома (ЮГ), протекающая на фоне прогрессирующей миопии (ПМ), когда во втором десятилетии жизни её первые клинические проявления и повышение внутриглазного давления могут быть вовремя не замечены «под маской» прогрессирующей миопии, что способствует ускоренной инвалидизации пациентов. Миопия на территории Российской Федерации занимает лидирующее место (до 80%) среди аномалий рефракции у детей (Нероев В.В., 2004). Доля прогрессирующей и осложненной миопии увеличилась от 0,5 на 10000 населения в 1980 году до 0,6 в 2000 году (Либман Е.С.,Шахова Н.В., Вервельская В.М., 2001), более чем у 10-12% лиц с близорукостью ее степень составляет выше 6,0 дптр. (Та-рутта Е.П и соавт., 2009). В настоящее время миопия рассматривается как фактор, способствующий появлению глаукомы. Дисгенетический тип (ВГД - более 21 мм. рт. ст.) составляет 2 -4% случаев в структуре ПМ (В.И. Лапочкин,2002) и реализуется в последующем в ЮГ. В связи с тем, что диагностика ювенильной глаукомы сложна, необходим поиск маркёров раннего выявления глаукомы в миопических глазах.

Цель исследования

Научно обосновать критерии раннего выявления ювенильной глаукомы у детей с прогрессирующей миопией на основе изучения клинико-инструментальных и молекулярно-биологических взаимосвязей.

Задачи исследования

1. Провести анализ офтальмологического статуса и результатов клинико-, инструментальных исследований у детей с прогрессирующей миопией.|

2. Провести многофакторный анализ факторов риска для раннего выявления ювенильной глаукомы на фоне прогрессирующей миопии.

3. Разработать алгоритм выявления ювенильной глаукомы у детей с прогрессирующей миопией на этапе первичного обращения за офтальмологической помощью.

4. Провести информационно- компьютерную реконструкцию и анализ ассоциативных сетей, представляющих молекулярно-биологические взаимосвязи, ассоциированные с миопией и открытоугольной глаукомой.

Новизна исследования

Впервые, с помощью комплексного клинико - инструментального исследования у детей изучены критерии раннего выявления ЮГ на фоне ПМ. Разработаны и внедрены алгоритм диагностики и прогностическая таблица для выявления ЮГ на фоне ПМ на этапе первичного обращения детей за офтальмологической помощью.

Впервые, для расширения списка генов человека и молекулярно-генетических путей, ассоциированных с миопией и открытоугольной глаукомой (ОУГ), проведено комплексное информационно - компьютерное исследование с применением 2 компьютерных систем - HuGE Navigator (Yu et al., 2008) и ANDCell. В результате исследования выявлено 4 гена, ассоциированные с миопией и ОУГ - YOC, ОРТС, TGFB1, MTHFR, которые можно рассматривать как гены - кандидаты для генотипирования совместного развития миопии и глаукомы или экспрессионного профилирования; прослежено 2 регуляторных пути, ассоциированных одновременно с миопией и ОУГ.

Практическая значимость

Результаты исследования позволяют оптимизировать раннее выявление ЮГ у детей с ПМ на основе использования выявленных критериев, объединенных в прогностическую таблицу. Таблицу рекомендуется использовать как на этапе первичного обращения пациента для выявления группы риска по ЮГ

среди пациентов с ПМ, так и при динамическом обследовании не менее 2 раз

-4-

в году пациентов с зафиксированными подъёмами внутриглазного давления (ВГД), компенсация которого в процессе наблюдения сопровождалась увеличением переднезаднего размера глаза. Данные, полученные с помощью информационно - компьютерных методов, могут служить основой для проведения экспериментальных исследований с целью выявления реального вклада мутаций выявленных генов в патогенез миопии и ОУГ. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы в последующем для создания микрочипов, позволяющих проводить массовый анализ экспрессионных профилей определенных тканей в норме и при патологии.

Положения, выносимые на защиту

1. Риск предрасположенности к развитию ЮГ на фоне ПМ обусловлен 16 взаимоотягощающими критериями, выявленными на основе многофакторной модели по результатам анализа офтальмологического статуса и клини-ко-инструментальных исследований пациентов.

2. В 3,8% случаев из 656 пациентов с ПМ, с помощью разработанного нами алгоритма обследования и прогностических таблиц, выявлена ЮГ на ранних стадиях заболевания.

3. Между ОУГ и миопией существуют выявленные помощью информационно - биологических методов исследования связи: -21 молекулярно-генетический путь, нарушения в которых могут приводить к совместному возникновению двух заболеваний; 4 ассоциированных с миопией и ОУГ гена, - УОС, ОРТС, ТСРВ1, и МТНП1; 2 ассоциированных регуляторных пути: четкий путь через белок РАХб, ген ОЬРМЗ, его белковый продукт МОЕЗ и белок МУОС и путь с нечетко определенным типом и направлением взаимодействий через белок РАХ6, ядерный транспортер импортин 13 (1Р013), транскрипционные факторы ОСИ. и БМАБ и белок МУОС.

Практическая реализация результатов

Данные исследования в виде алгоритма выявления ЮГ на фоне ПМ и «прогностической таблицы» внедрены в работу детского поликлинического и стацио-

нарного отделений Курганского госпиталя ветеранов войн, Городского центра коррекции зрения ЗАО «Газпром - оптика» г. Тюмени. Основные положения диссертации используются в лекционном материале и научно - исследовательской работе кафедры офтальмологии ФПК и ППС ГОУ ВПО Тюменская государственная медицинская академия (ГОУ ВПО ТюмГМА Росздрава).

Апробация работы

Результаты работы изложены на межрегиональной конференции «Проблемы глаукомы» (г. Тюмень, 2006г), на симпозиуме «Человек и лекарство Урал 2007» (г. Тюмень, 15 ноября 2007г.), на глаукомном форуме, Турция (г. Кемер, 2008г.); на Областной офтальмологической конференции (г. Тюмень, 2007г.); на Российской офтальмологической конференции (Москва, 2008г.); на 16 Научно практической конференции офтальмологов (г. Екатеринбург 2008г.); на международной конференции по генетике (г. Новосибирск, 2008г.).

Апробация диссертации состоялась 13 мая 2010 года на заседании проблемной комиссии «Современные проблемы диагностики и профилактики внутренних заболеваний» в ГОУ ВПО ТюмГМА Росздрава.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 27 научных работ, из них три в реферируемых ВАК журналах. Диссертационная работа выполнена под патронажем Департамента по науке Тюменской области - автор является победителем конкурса на соискание гранта в 2007 -2008 гг. - «Генетические аспекты тяжелой офтальмологической патологии населения Тюменской области».

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 166 стр. машинописного текста, иллюстрирована 6 таблицами и 8 рисунками. Состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, 2 глав результатов собственного исследования, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, который содержит 356 источников, из них 205 отечественных и 60 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика клинического материала

Программа научного поиска была осуществлена на базе Тюменского областного офтальмологического диспансера и Тюменского филиала ЕЦ МНТК «Микрохирургия глаза». Критериями включения в исследование являлись: прогрессирующий характер течения миопии, усиление миопической рефракции за предыдущий год на 1,0Д., отсутствие эффекта от проводимой диспансеризации по месту жительства. Критериями исключения являлись: органическая патология ЦНС, психические заболевания, сопутствующая миопии патология органа зрения: - наличие острых и хронических воспалительных заболеваний переднего и заднего отделов глаза (коньюктивитов, склеритов, кератитов, увеитов и др.), наличие в анамнезе повреждения органа зрения, наследственных и дегенеративных заболеваний органа зрения, недоношенность любого срока. При наличии сопутствующей миопии общесоматической и другой патологии пациенты представляли заключения врачей - специалистов соответствующего профиля.

Работа основана на анализе результатов клинико-инструментального исследования 1200 пациентов в возрасте 3 -17 лет с прогрессирующей миопией в течение 7 лет. Из группы наблюдения 1200 пациентов у 656 диагностировано усиление миопической рефракции на 1,0 Д. в год. В процессе исследования из 656 пациентов группы наблюдения выделилось 2 подгруппы - 531 пациент с ПМ без зафиксированного подъёма ВГД и 125 пациентов с зафиксированным подъёмом ВГД, 25 пациентам данной группы был выставлен диагноз ЮГ. В данной группе осуществлялся поиск ранних маркёров и критериев риска развития ЮГ на фоне ПМ. Дальнейшее исследование происходило в 2 группах: пациенты с диагнозом ЮГ на фоне ПМ (основная группа) и пациенты с ПМ без зафиксированных нами подъёмов ВГД (группа контроля).

Перечень клинико-инструментальных методов исследования пациентов на данном этапе представлен в дизайне исследования (Рис. 1).

Рис. 1. Дизайн исследования

Методы статистического анализа

Статистический анализ полученных результатов выполнен на персональном компьютере Pentium IV, при помощи программ PHStat2 version 2.5 и StatPlusV25 с использованием программы Microsoft Excel - 2007. Использованы параметрические, непараметрические, регрессионный, корреляционный и альтернативный методы. Многофакторный анализ проведён по методу Гублера Е.В. (1970; 1973). Определялся индивидуальный риск возникновения заболевания, зависящий от всего комплекса факторов риска с учётом каждого из них. Прогноз вероятности формирования ЮГ на фоне ПМ проводился модифицированным вероятностным методом Байеса - нормирования интенсивных показателей (Е.Н. Шиган, 1973; 1986). Определялись прогностические коэффициенты для каждого действующего фактора, с подразделением на диапазоны. На основании расчётов сформирована «информационная матрица» - прогностическая таблица с перечнем факторов и их диапазонов и вычислены соответствующие прогностические коэффициенты в баллах. Использовалась интегральная оценочная шкала, в

-8-

которой представлены суммы минимальных и максимальных значений индексов - (Р max-P min) ко всем факторам.

Анализ генных взаимодействий миопии и ОУГ и поиск генов-кандидатов с наибольшей вероятностью связанных с ними проводился с помощью информационно-компьютерных методов. Проведен поэтапный последовательный поиск информации по мировым информационным ресурсам PubMed, OMIM, dbSNP и анализ полученных результатов с использованием компьютерных систем HuGe Navigator и Associative Network Discovery in Cell (ANDCell) - рисунок 2.

Рис. 2. Этапы исследования и компьютерные системы, использованные

в работе.

Данный этап работы проведён в НИИ цитологии и генетики СОРАН, г. Новосибирск.

С помощью модуля "Gene Prospector" системы HuGe Navigator получен список генов, ассоциированных с миопией и ОУГ, и осуществлена сортировка, ранжирование и демонстрация сведений о генах (Yu et al., 20086). Учитывались результаты исследования генетических ассоциаций (GAS) и полногеномных ассоциативных исследований. С помощью системы HuGE Navigator осуществлена привязка генов, ассоциированных с миопией и ОУГ, к определенной регулятор-ной генной сети, метаболическому или сигнальному пути, в соответствии с картами путей, представленных в информационной системе KEGG (Kanehisa et al., 2002). Определены пути, через которые гены, ассоциированные с данными заболеваниям, могут участвовать в их патогенезе. С помощью компьютерной систе-

-9-

мы (ANDCell) - Associative Network Discovery in Cell (Деменков и др. 2008) проведена экстракция фактов и знаний о взаимосвязях между белками, генами, метаболитами, микроРНК, клеточными компонентами, молекулярными процессами и их ассоциациях с заболеваниями. Информация экстрагировалась с помощью методов компьютерного лингвистического анализа текстов (методы text-mining), что позволило выявить ассоциации не только между парами объектов типа "БОЛЕЗНЬ-ГЕН", но также и "ГЕН-ГЕН" "ГЕН-БЕЛОК" "БЕЛОК-БЕЛОК" "БЕЛОК-МЕТАБОЛИТ" и т.д., выстраивая длинные ассоциативные цепочки, соединяющие различные патологии. В качестве источника научных публикаций использовались более 5 млн. фактов из баз данных PubMed, SWISS-Prot, Entrez Gene, PubChem, Intact, OM1M, Gene Ontology, PharmGKB и др. Визуализация ассоциативных сетей осуществлялась с помощью программы AND Visio.

Результаты исследования.

При исследовании общей группы пациентов (656) найдены 42 клинических признака с градациям (названные нами критериями), среди которых выделены 27 наиболее значимых. При сопоставлении данных критериев у 25 пациентов основной группы и у 100 пациентов контрольной группы выявлены существенные различия между ними, так как отдельные критерии оказывают влияние разной степени на развитие ЮГ и имеют разную частоту встречаемости.

Выявление различий между критериями в сопоставляемых группах позволило определить ситуацию комплексности в их воздействии, имеющую статистическую достоверность в формировании ЮГ. В основной группе больше лиц с высокой степенью миопии и наличием в антенатальном анамнезе гестоза второго периода беременности, чем в группе контроля (%2 = 7,8, р < 0,05, г = 0,1). Установлено, что в основной группе следующий симптомокомплекс: вегето-сосудистая дистония, заболевания опорно-двигательного аппарата, слабость аккомодации, повышение ВГД выше 21 мм. рт. ст. - встречаются в 2 раза чаще (40,0%), чем в группе контроля (20,0%; = 4,3; р < 0,05; г = 0,2). Определено, что в основной группе сочетание увеличения ПЗО, повышения ВГД выше 21 мм.

рт. ст. и наличия миопии высокой степени встречается в 20 раз чаще (40,0%),

-10-

чем в группе контроля (2,0%; х2 = 33,3; р < 0,001; г = 0,5). Доказано, что в основной группе наличие в антенатальном анамнезе гестоза второго периода беременности, сочетание слабости аккомодации и снижение коэффициента лёгкости оттока С при топографии встречаются в 18 раз чаще (36,0%), чем в группе контроля (2,0%; х2 = 28,8; р < 0,001; г = 0,4). Выяснено, что в основной группе снижение резервов аккомодации в сочетании с увеличением ПЗО и миопией высокой степени встречается в 36 раз чаще (36,0%), чем в контрольной группе (1,0%; х1 = 33,3; р < 0,001; г = 0,5). Анализ показал, что в основной группе повышение ВГД выше 21 мм. рт. ст., наличие слабости аккомодации в сочетании с миопией высокой степени встречается в 44 раза чаще (44,0%), чем в группе контроля (1,0%; х2 = 42,6; р < 0,001; г = 0,5).

Многофакторная модель развития ювенильной глаукомы В результате анализа отдельных критериев, проведенного в основной группе и в группе контроля, отобраны наиболее важные из них, определенные нами как критерии риска с точки зрения возможного влияния на развитие ЮГ. Из них 16, выбранные по критерию согласия и наиболее информативные, легли в основу прогностической таблицы.

С помощью модифицированного вероятностного метода Байеса (метод нормирования интенсивных показателей, E.H. Шиган, 1973, 1986) определены прогностические коэффициенты для каждого действующего критерия и интегральная оценка влияния совокупности критериев на прогноз вероятности развития заболевания. Для этого выявленный нами набор из 16 наиболее существенных критериев риска с 57 градациями явился основой «информационной матрицы» индивидуального поиска этих критериев у каждого обследованного. С помощью «процедуры распознавания» выявлены типичные сочетания критериев, характеризующих пациентов ЮГ на фоне ПМ и пациентов с ПМ без зафиксированных нами подъемов ВГД. Полученные данные легли в основу прогностической таблицы, содержащей градации критериев и соответствующие им дискри-минантные индексы, рассчитанные на основе анализа основной и контрольной групп (Таблица 1).

Таблица 1

Прогностическая таблица для оценки риска и предрасположенности к развитию ювенильной глаукомы на фоне прогрессирующей миопии

(на основе многофакторной модели)

№№ Наименование критерия, прогностическим коэффициент и его градация №ЛГ» Наименование критерия, прогностический коэффициент и его градация

1. Сопутствующая офтальмологическая 9. Данные авторефрактремегрн и

патология -зр!1 до -3,0 -5

-Мегалокорнеа 0 -БрЬ от -3,25 до -6,0 -3

-слабость аккомодации +6 -5р11 от -6,25 до -9,0 +7

-ХРД +6 свыше -эрН -9,25 +7

-амблиопия -3 10. Данные зхобнометрни (ПЗО)

-гетерофорпя +6

-слабость конвергенции -9 -22-23 мм -5

-спазм аккомодации -4 -24-25 мм -2

-патологии нет -5 -26-27 мм +9

2. Анамнез -28-29 мм + 13

-анемия беременных -9 11. (Ро)

-гестоз 1 периода беременности -7 -13-16 мм.рт.ст -3

-гестоз 2 периода беременности + 15 -17-20 мм.рт.ст -2

-преждевременные роды -5 -21-25 мм.рт.ст + 16

-скоротечные роды -5 12. Тонометрия по Маклакову

3. Сопутствующие соматические -17-20 мм.рт.ст -11

заболевания -21-24 мм.рт.ст +9

-болезни органов пищеварения -7 -25-29 мм.рт.ст + 17

-вегето-сосулистая дистония +4 13. Резервы аккомодации

-заболевания опорно-двмгательного -0-3 +1

аппарата +5 -4-6 -9

-наличие последствии негрубой 14.Тонография, коэффициент легкости от-

натальнои травмы, позвоночника -2 тока «С»

-соматически здоров -6 -0.11-0.12 + 18

4. Экскавация диска зрительного нерва -0.13-0.14 -2

-патологическая +20 -0.15-0.16 -10

- физиологическая -14 15. Диаметр роговицы

5. Соотношение калибра -11.0-12.0 -3

сосудов сетчатки -12.1-12.6 +17

-2:3 -7 16. Состояние угла передней камеры

-1:3 + 19 -открыт, без патологии -7

6. Стсклшндное тело -открыт, выражена

-деструкция + 17 гребенчатая связка +16

-прозрачное -3 -открыт, остатки мезодермальной

7. Миопия ткани +16

-высокой степени + 11 -открыт, переднее положение

-средней степени -4 шлеммова канала -8

-слабой степени -3 -открыт, слабо выражена

8. Периметрии гребенчатая связка -8

-наличие ед. скотом + 19 -открыт, слабое развитие

-норма -6 склеральной шпоры -7

Сумма балоо

Обследованные пациенты с помощью оценочной таблицы могут разделиться на 3 группы, представленные в таблице 2.

Таблица 2

Группы наблюдения на основе предполагаемого прогноза

Сумма балов Группа наблюдения Предполагаемый прогноз

от - 115 до-4 от - 3 до + 108 от+109 до+220 1 группа 2 группа 3 группа благоприятный сомнительный неблагоприятный

Выявление групп риска ювеннльной глаукомы

Результаты исследования позволяют выявить пациентов с подозрением на ЮГ на ранней стадии, через поэтапное выделение «группы риска». На первом этапе, во время первичного обращения к врачу офтальмологу детей с ПМ, должны быть оценены критерии риска и их значения с помощью прогностической таблицы (время заполнения составляет 3-4 минуты). На втором этапе, пациенты с величиной порогового коэффициента выше контрольного, подвергаются более углубленному дополнительному обследованию в специализированных консультативно-диагностических центрах. После обследования и уточнения диагноза пациент вводится в состав соответствующей диспансерной группы.

Выявление достаточно большой группы пациентов с ЮГ в процессе наблюдения за 656 больными с ПМ заставило нас обратиться к компьютерным мировым базам данных для поиска информации по теме исследования: ПМ и глаукома. Результаты поиска вылились в следующий раздел исследования.

Реконструкция и анализ ассоциативных сетей, представляющих моле-кулярно-генетические взаимосвязи между белками, генами, метаболитами и молекулярными процессами, ассоциированными с миопией и открыто-

угольной глаукомой

Поиск научных публикаций осуществлялся в базе данных PubMed. В результате поиска созданы выборки рефератов статей по теме исследования: -миопия - 13754, ОУГ - 10287 рефератов, содержащих информацию о миопии и ОУГ и описания ассоциации мутаций и полиморфизмов ряда генов. С помощью

модуля "Gene Prospector" системы HuGE Navigator создан список генов, ассо-

-13-

циированных с миопией и ОУГ, ранжированных в соответствии с величиной коэффициента не менее 0.018. Список состоит из 44 генов, ассоциированных с заболеванием миопия ("myopia") - (колебания величины коэффициента 0.5450.223) и 81 гена - (колебания величины коэффициента 2.375 - 0.018), ассоциированных с ОУГ ("open angle glaucoma"). При сравнении списков генов, потенциально ассоциированных с миопией и ОУГ, выявлены 4 гена, общих для двух заболеваний - MYOC, ОРТС, TGFB1, и MTHFR. Возможно, что эти общие (син-тропные) гены могут отвечать за общие звенья патогенеза миопии и глаукомы. С помощью модуля "Gene Prospector" системы HuGE Navigator проведён поиск общих для миопии и ОУГ молекулярно- биологических (МБ) путей, в которые могут быть вовлечены выявленные нами гены. Выявлено 36 МБ путей и генов, ассоциированных с миопией и 73 МБ путей и генов, ассоциированных с ОУГ. Сравнение списков МБ путей, в которых задействованы гены, ассоциированные с миопией и глаукомой, выявили, что 21 из этих путей встречаются в списках обоих заболеваний и в пяти из них обнаружены гены, ассоциированные как с миопией, так и с глаукомой. ( Таблица 3).

Таблица 3

Молекулярно-биологические пути и гены, участвующие в них, _ассоциированные с глаукомой и миопией._

Пути Гены, ассоциированные ПОУГ Гены, ассоциированные с миопией

1. Взаимодействие цитокино-вых рецепторов ILIA IL1B TGFB1 TNF TNFRSF1A HGF MET TGFB1 TGFB2 TNFRSF13B

2. Марк киназный каскад HSPA1A HSPA1L ILIA 1L1B TGFB1 TNF TNFRSF1A TP53 BDNFFGF2TGFB1 TGFB2

3. Метаболизм метана MTHFR MTHFR

4. Перенос одноуглеродных групп фолатом MTHFR MTHFR

5. Путь передачи сигнала ТСР-Ьега PITX2 TGFB1 TNF DCN TGFB1 TGFB2

Для части из этих генов показана высокая степень достоверности ассоциации с патологией для других степень достоверности ниже, однако все они могут

рассматриваться как гены-кандидаты для генотиирования этих заболеваний. С помощью компьютерной системы ANDCell проведена автоматическая экстракция фактов и знаний о взаимосвязях между белками, генами, метаболитами, клеточными компонентами, молекулярными процессами и их ассоциациях с "ОУГ" и «миопией» и реконструкция ассоциативных сетей.

Выявлено 63 ассоциации миопии с белками, 15 с генами, 5 с клеточными структурами. В большом количестве публикаций описаны ассоциации генов HGF и PAX 6 с миопией. Ген HGF кодирует один из полифункциональных цито-кинов - фактор роста гепатоцитов. Белок HGF секретируется мезенхимальными клетками и действует на клетки эпителиального происхождения как мульти-функциональный цитокин, регулируя их рост, подвижность и морфогенез, активируя тирозинкиназный каскад после связывания со своим рецептором. Белок HGF и его рецептор играют важную роль во множестве физиологических и патологических процессов, протекающих в тканях глаза. В гене HGF выявлен ряд полиморфизмов, ассоциированных с риском миопии высоких степеней в китайской и умеренно в европейской популяциях. (Han et al., 2006; Yanovitch et al., 2009).

Ген PAX6 кодирует транскрипционный фактор РАХ6, важный для развития глаза, носа, а также центральной нервной системы и поджелудочной железы. Полиморфизмы и мутации гена РАХ6 ассоциированы с большим количеством патологий глаза, в том числе и с предрасположенностью к миопии (Hewitt et al., 2007; Tsai et al., 2008; Ng et a!., 2009). Кроме того, в этой сети присутствуют гены MYOC, TGF1B, TGIF, ассоциация с миопией которых показана в ряде исследо-ваниий. (Zha et al., 2009; Tang et al., 2007; Pertile et al., 2008).

Выявлено 74 ассоциации первичной ОУГ с различными белками и белковыми комплексами, метаболитами, клеточными компонентами, молекулярными процессами, 15 ассоциаций с генами и 5 - с клеточными компонентами. Наиболее изучен ген MYOC, кодирующий миоцилин - секретируемый белок, играющий важную роль в развитии и нормальном функционировании глаза. Он экс-прессируется в тканях глаза, в том числе в трабекулярной сети и цилиарном теле, осуществляющих важнейшую роль в регуляции внутриглазного давления

(Kim et al., 2001; Kwon et al., 2009). В различных этнических группах выявлено

- 15-

более 70 мутаций гена MYOC, способствующих развитию ОУГ (Gong et al., 2004). Показана ассоциация ряда мутаций в кодирующей части гена MYOC с ОУГ. Формирование глаукомы у носителей таких мутаций зависит от факторов внешней среды, а также сочетания с мутациями в других локусах. (Gong et al.,

2004). Ассоциация гена OPTN, кодирующего белок оптиневрин, экспрессируе-мого в клетках трабекулярной сети, с глаукомой хорошо известна. (Sarfarazi and Rezaie T., 2003) Экспрессия его увеличивается на стимулы, приводящие к повышению внутриглазного давления, такие как TNFa и дексаметазон (Vittitow and Borrás 2002). При одновременном присутствии мутаций в генах OPTN , MYOC риск возникновения глаукомы увеличивается (Funayama et al., 2004; Fan et al.,

2005). В различных популяциях и этнических группах, имеется ген АРОЕ, ассоциация которого с глаукомой описана, кодирующий аполипопротеин Е. (Fan et al., 2005; Al-Dabbagh et al., 2009), p53 (p53) (Lin et al., 2002), CYP1B1 (Kumar et al., 2007), WDR36 (Monemi et al., 2005). Менее изученные ассоциации генов и белков, имеющихся в сетях миопии и глаукомы, условно объединены нами в некоторые функциональные группы, которые также могут вносить определённый вклад в развитие и миопии, и ОУГ, хотя состав этих групп несколько отличается. Например, факторы роста (HGF, IGF2 и др.), белки и гены, задействованные в иммунном ответе (PERM, IL1B и др.), металлопротеиназы (ММР2, ММРЗ, ММР9), белки внеклеточного матрикса (коллагены и эластины др.), транскрипционные факторы, белки, обеспечивающие протекание апоптоза (BRCA1, TNFa и др.), и ряд других.

Некоторые из генов и белков, в частности, MYOC, ММР2, TGFB1, BRCA1, SYYC, HGF обнаруживаются в обеих ассоциативных сетях и с некоторой степенью вероятности можно предположить, что нарушения их функционирования могут способствовать одновременному развитию миопии и глаукомы, и они могут рассматриваться как возможные гены-кандидаты.

На основе выявленных генов и белков, ассоциированных с миопией и ОУГ, была создана реконструкция молекулярных взаимодействий, соединяющих изучаемые заболевания. Построенная сеть содержит около 200 различных белков и генов, ассоциированных с ОУГ (glaucoma) и миопией (myopia), и более чем 2000

- 16-

взаимодействий между ними. С помощью фильтров, встроенных в программу ANDVisio, сеть была редуцирована таким образом, что в ней остались только самые значимые объекты и связи между ними. С помощью модуля Pathway Discovery компьютерной системы ANDCeil проведён анализ регуляторных путей, ассоциированных одновременно с ОУГ и миопией. Прослежены отдельные метаболические, сигнальные и другие пути различной длины, включающие заданные объекты, объединенные связями определенного типа и направления. Один из путей ассоциаций ОУГ и миопии, возможный через белок РАХ6, ген OLFM3, его белковый продукт NOE3 , а так - же белок MYOC, представлен на рис. 3.

Рис.3 . Регуляторный путь ассоциации миопии и ОУГ, направленный от миопии к глаукоме.

Более детально ассоциации, присутствующие в этом пути, выглядят следующим образом:

1. [myopia - РАХ6] Эта ассоциация была рассмотрена ранее.

2. [РАХ6 - OLFM3] Транскрипционный фактор РАХ6 активирует транскрипцию гена OLFM3, обеспечивая увеличение его экспрессии (Grinchuk О et al., 2005).

3. [OLFM3 - NOE3] активированная транскрипция гена OLFM3, повышает уровень его белкового продукта олфактомедина-3 (на схеме указан его синоним NOE3)

4. [NOE3 - MYOC] Белки NOE3 (олфактомедин-3) и MYOC способны образовывать гетеродимерные комплексы.

5. [MYOC - glaucoma] - ассоциация была рассмотрена ранее.

Подробное описание ассоциаций, присутствующих в этом пути, представлено в диссертации.

Путь с нечетко определенным направлением и типом взаимодействий, объединяющий миопию и глаукому через белки РАХ6 и МУОС с добавлением ряда других белков, представлен на рис. 4.

Рис. 4. Молекулярно-генетические пути, ассоциированные с ОУГ и миопией с нечетко определенным типом и направлением взаимодействий.

1. (myopia - РАХ6] Эта ассоциация была рассмотрена ранее.

2. [РАХ6 - IP013] Транспорт в ядро транскрипционного фактора Рахб обеспечивает ядерный транспортер импортин 13 (IP013).

3. |IP013 - GCR) Ядерный транспортер импортин 13 (IP013) обеспечивает транспорт в ядро транскрипционного фактора GCR.

4. [GCR - 1Р013] GCR усиливает экспрессию IP013

5. [GCR - MYOC| GCR усиливает экспрессию MYOC

6. [GCR - SMAD] GCR подавляет активность транскрипционного фактора SMAD

7. [SMAD - РАХ6| SMAD подавляет активность транскрипционного фактора РАХб

8. |М YOC - glaucoma] Эта ассоциация была рассмотрена ранее.

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ офтальмологического статуса и результатов клинико -инструментальных исследований 656 пациентов с прогрессирующей миопией, в результате которого были выявлены три группы пациентов: группа без зафиксированного нами подъема ВГД - 531 пациент (80,9%), группа с зафиксированным нами подъемом ВГД - 100 пациентов (15,2%) и группа с выявленной глаукомой - 25 пациентов (3,8%).

2. В результате проведенного многофакторного анализа, определяющего индивидуальный риск развития заболевания, выявлен комплекс из 16 критериев с разной степенью риска проявления ювенильной глаукомы на фоне прогрессирующей миопии.

3. Разработан алгоритм выявления ювенильной глаукомы у детей на фоне прогрессирующей миопии на этапе первичного обращения за офтальмологической помощью, в виде прогностической таблицы, содержащей градации критериев риска.

4. Проведена реконструкция и анализ ассоциативных сетей, представляющих молекулярно-биологические взаимосвязи, ассоциированные с миопией и открытоугольной глаукомой, и информационно - генетический поиск взаимодействия белков и генов в процессе развития первичной ОУГ и миопии. В результате поиска выявлено 4 гена (MYOC, ОРТС, TGFB1, и MTHFR), ассоциированных с обеими патологиями. Определены два молекулярно-генетических пути через белки (РАХб и MYOC), ассоциированные одновременно с первичной ОУГ и миопией.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. К вопросу об изучении общего состояния организма и близорукости у школьников / О.С. Коновалова, Е.М. Починок // Избранные вопросы офтальмологии. Сб.научн. трудов межрегион, научно-практич. конф. поев. 60-летию Тюменск. обл. - 2004. - С. 102-106.

2. Состояние основных зрительных функций у детей раннего школьного возраста при различных степенях миопии / Е.В. Фомина, О.С. Коновалова, Е.Ю. Гордеев // Избранные вопросы офтальмологии. Сб.научн. трудов межрегион. Научно-практич. конф. поев. 60-летию Тюменск. обл. - 2004. - С. 157-160.

3. Клинико-статистическая характеристика пациентов младшего школьного возраста с диагнозом миопия / Е.В. Фомина, Е.Ю. Гордеев, О.С. Коновалова // «Клинические наблюдения интернов, ординаторов и аспирантов»: Сб. материалов 1 научно-практ. конф. - 2004. - С. 220-222.

4. Исследование ON-OFF активности колбочковой системы сетчатки у детей с близорукостью / H.A. Антипина, Е.В.Фомина, О.С. Коновалова // Избран-

ные вопросы офтальмологии. Сб.научн. трудов межрегион, научно-практич. конф. поев. 60-летию Тюменск. обл. - 2004. - С.205-207.

5. Допплерографические исследования у детей с диагнозом миопия / О.С. Коновалова, Н.И. Карпова, Е.В. Фомина // Избранные вопросы офтальмологии. Сб.научн. трудов межрегион, научно-практич. конф. поев. 60-летию Тюменск. обл. -2004. - С. 226-228.

6. Организация детской офтальмологической помощи в Тюменской области / H.A. Коновалова, О.С. Коновалова // Современные проблемы детской офтальмологии: материалы юбилейной научной конференции, посвященной 70-летию основания первой в России кафедры детской офтальмологии. -2005.-С.37.

7. Критерии выявления ювенильной глаукомы при диспансеризации детей с близорукостью / О.С. Коновалова, Н.С. Курзаева, О.В: Арефьева, Т.С. Кос-макова, А.С.Ермолаева // Актуальные проблемы офтальмологии: Всероссийская научная конференция молодых ученых. -2006,- С.584.

8. Подходы к диспансеризации пациентов с прогрессирующей миопией в детском и подростковом возрасте / О.С. Коновалова, Н.С. Курзаева, О.В. Арефьева, Т.С. Космакова, A.C. Ермолаева, Н.А.Ефимова // Сборник статей 14 научно-практической конференции офтальмологов, Екатеринбург-2006. -С.38-41.

9. Уровни преемственности при реабилитации детей с патологией органа зрения в Тюменской области / Е.В. Фомина, О.С. Коновалова // 15 научно-практическая конференция офтальмологов, Екатеринбург. - 2007. - С. 89-91.

10. Опыт использования экспертного и автоматического анализа научной литературы и баз данных в поиске генов-кандидатов для миопии и открыто-угольной глаукомы / О.С. Коновалова, Е.Э. Яркова // Российская научно-практическая конференция офтальмологов «Ижевские родники». - 2008. - С. 350-353.

11. Маршрутные линии для пациентов с диагнозом «Миопия» / H.A. Коновалова, О.С. Коновалова, Е.В. Фомина // Российская научно-практическая конференция офтальмологов «Ижевские родники». - 2008. - С.148-151.

12. Анализ научной литературы и баз данных с помощью информационных технологий / О.С. Коновалова, Е.Э. Яркова // Инновационные процессы в медицине. Материалы 40-й научно-практической конференции врачей, посвященной 65 летию Курганской области. - 2008. - С.77.

13. A study of association of E148E and IVS5 (+219) C/T polymorphisms in the Do-pamine-Hydroxylase (DBH) gene and open angle glaucoma / D.E. Soboleva, M.A. Gubina, O.S. Konovalova, N.A. Konovalova, A.G. Romaschenko // The sixth international conference on bioinformatics of genome regulation and structure, BGRS - 2008. - Novosibirsk. - p. 230-231.

14. Изучение полиморфизмов гена MYOC в популяции русских России для ранней диагностики открытоугольной глаукомы / Д.Е. Соболева, М.А. Губина, О.С. Коновалова, H.A. Коновалова, И.В. Куликов, М.И. Воевода, А.Г. Ро-мащенко // Начно-практическая конференция «Глаукома: реальность и перспективы», Москва. -2008. - С. 93-96.

15. Клинико-статистическая характеристика миопии и нарушений аккомодации первичных пациентов подросткового и юношеского возраста / О.С. Коновалова, Н.В. Исанина // Сборник научных трудов 8 всероссийской школы офтальмологов, Москва. - 2009. - С. 400-406.

16. Сравнительная оценка деятельности по медицинской реабилитации слепых и слабовидящих детей в Тюменской области (1990-2008гг) / Е.В. Фомина, О.С. Коновалова, // Материалы 5 евро-азиатской конференции по офтапь-мохирургии, Екатеринбург. - 2009. - С.326-329.

17. Результаты. использования алгоритма обследования детей с прогрессирующей миопией / О.С. Коновалова // Актуальные вопросы детской офтальмологии, Курган. - 2009. - С. 24-28.

18. Поиск молекулярно-генетических путей взаимодействия миопии и открыто-угольной глаукомы / О.С. Коновалова, Е.Э. Яркова // 16 Научно-практическая конференция офтальмологов. Екатеринбург. - 2008. - С. 54-57. К вопросу об изучении общего состояния организма и близорукости у школьников / О.С. Коновалова, Е.М. Починок // Российская педиатрическая офтальмология. - 2007. - №1. - С. 37-39.

19. К вопросу об изучении общего состояния организма и близорукости у школьников / О.С. Коновалова, Е.М. Починок // Российская педиатрическая офтальмология. - 2007. - №1. - С. 37-39.

20. Информационно-компьютерные подходы к выявлению молекулярно-генетических и молекулярно-физиологических механизмов миопии и глаукомы / О.С. Коновалова, Е.Э. Яркова, H.A. Коновалова, В.А. Иванисенко, Н.С. Юдин, Н.С. Курзаева // Методическое пособие для врачей офтальмологов. - 2008. - 64с.

21. Клинические проявления симптомов натальной травмы шеи у пациентов с прогрессирующей миопией / О.С. Коновалова, И.Е. Панова // 17 НПКО офтальмологов, Екатеринбург. - 2009. - С.47-49.

22. Сравнительный анализ физического развития слепых и слабовидящих детей с офтальмологически здоровыми. / О.С. Коновалова, Т.А. Копцева, И.Е. Панова // 17 Научно практическая конференция офтальмологов, Екатеринбург. - 2009. - С. 50-52.

23. Использование компьютерной системы AndCell для реконструкции и анализа ассоциативных сетей потенциальных механизмов взаимосвязи миопии и глаукомы I O.A. Подколодная, Е.Э. Яркова, П.С. Деменков, О.С. Коновалова, В.А. Иванисенко, H.A. Колчанов // Информационный Вестник ВОГиС. г. Новосибирск-2010. том 14.-№1.-С. 106-115.

24. Роль отдельных факторов риска в развитии ювенильной глаукомы на фоне прогрессирующей миопии у детей/ О.С. Коновалова// Актуальные вопросы офтальмологии. Материалы научно-практической конференции. Тюмень. -2010.-С.63-66

25. Многофакторная модель развития ювенильной глаукомы на фоне прогрессирующей миопии. Коновалова О.С.Актуальные вопросы офтальмологии. Материалы научно-практической конференции. Тюмень. - 2010. -С. 67-70.

26. Сравнительная характеристика состояния аккомодации близоруких школьников. / Фомина Е.В., Коновалова О.С. // Медицинская наука и образование Урала. - №4 (64). - том 11.-ноябрь 2010.- С.45 -46.

27. Критерии раннего выявления ювенильной глаукомы у детей с прогрессирующей миопией. / Коновалова О.С. // Медицинская наука и образование Урала. - №4 (64). - том И. - ноябрь 2010.- С.72 - 74.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВГД - внутриглазное давление

ОУГ - открытоугольная глаукома

ПМ - прогрессирующая миопия

ЮГ - ювенильная глаукома

ПЗО - переднезадний отдел

ЦНС - центральная нервная система

ЭРГ - электроретинография

ЭФИ - электрофизиологические исследования

Подписано в печать 14.12.2010 г. Формат 60x84/16. Печ. л. 1,0. Печать ризограф. Тираж 100. Зак. № 455.

Типография ООО «Печатник», лицензия ПД № 17-0027 Тюмень, ул. Республики, 148 корп. 1/2. Тел. (3452) 20-51-13, тел./факс (3452) 32-13-86