Ведущей причиной смертности в стареющем обществе остаются сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), что актуализирует разработку новых способов их своевременной профилактики, диагностики и лечения.
Сосудистое русло сетчатки глаза давно привлекает исследователей микроциркуляторного русла своей технической доступностью. На сегодняшний день разработано множество параметров, описывающих капиллярное русло сетчатки, к которым относятся эквиваленты калибров артериол и венул, извитость (кривизна), фрактальная размерность, длина и количество ветвей, сегментация капилляров [1—4]. Некоторые из этих показателей изучались в крупных популяционных европейских и североамериканских исследованиях (BMES, ARIC, MESA, Roterdam Study и пр.) [5]. Однако в российской популяции изучение микроциркуляторного русла сетчатки не проводилось.
Компьютеризированное измерение калибров сосудов сетчатки позволило объективно показать их связь с рядом кардиометаболических заболеваний (КМЗ). Исследования зарубежных популяционных выборок показали связь уменьшенных калибров артериол сетчатки с артериальной гипертензией (АГ), сахарным диабетом 2-го типа (СД2), ишемической болезнью сердца (ИБС), мозговым инсультом (МИ); расширенных венул сетчатки — с АГ, СД2, атеросклерозом [5]. Были обнаружены и возрастные изменения в виде уменьшения с каждым десятилетием диаметров артериол и венул [6].
Данные о связи диаметров артериол и венул сетчатки с КМЗ и возрастом в России преимущественно ограничены клиническими работами. Кроме того, детально не проанализированы эффекты старения, что определяет актуальность оценки возрастной зависимости для вклада в системное накопление данных по этому вопросу [7].
Цель исследования — изучение связи калибра ретинальных сосудов с возрастом и КМЗ в популяционной выборке мужчин и женщин в возрасте от среднего до старческого (Новосибирск).
Материал и методы
Исследование выполнялось на материале популяционной российской когорты международного проекта «Детерминанты сердечно-сосудистых заболеваний в Восточной Европе» (Health, Alcohol and Psychosocial factors In Eastern Europe, HAPIEE). Случайная популяционная выборка, стратифицированая по полу и 5-летним возрастным группам, исходно обследована в 2003—2005 гг. (n=9360, 45—69 лет) и повторно обследована в 2006—2008 и 2015—2017 гг. В настоящей работе из числа участников третьего скрининга сформирована случайная подвыборка, в которой в 2016—2017 гг. проведено углубленное офтальмологическое обследование (1011 мужчин и женщин, возраст 55—84 года, отклик 84%). В калиброметрический анализ как минимум одного глаза включены 955 человек. Исследование одобрено этическими комитетами НИИТПМ — филиала «ФИЦ ИЦиГ СО РАН» (2014) и НГМУ (2018). Участники подписали информированное согласие.
Дизайн работы — кросс-секционное исследование. Протокол офтальмологической части включал визометрию, авторефрактометрию (Huvitz HRK-7000A, Южная Корея), измерение внутриглазного давления (ВГД; Icare, Финляндия), биомикроскопию, фотофиксацию глазного дна (Visucam 524 Carl Zeiss, Германия). Для калиброметрического анализа отбиралось по одному изображению глазного дна для каждого глаза. Анализ сосудистого русла сетчатки проводился с помощью специализированного программного обеспечения (ПО) VAMPIRE (Centre for Clinical Brain Sciences, University of Edinburgh, Великобритания) — полуавтоматической платформы оценки и измерения сосудов сетчатки [8]. Изображения с недостаточным качеством для вычисления надежных оценок эквивалента центральной артерии сетчатки (central retinal artery equivalent, CRAE)/эквивалента центральной вены сетчатки (CRVE) были исключены. CRAE и CRVE были рассчитаны в соответствии с формулой Парра и Хаббарда [9]. В работе оценивали калибр шести крупнейших ветвей центральной артерии сетчатки и центральной вены сетчатки, лежащих в пределах от 1 до 1,5 PD от диска зрительного нерва (зона В). Артериовенозное соотношение (arteriovenous ratio, AVR) рассчитывалось как отношение CRAE к CRVE.
В эпидемиологической части стандартными методами [10] оценивали медицинскую историю АГ, СД2, ССЗ, факторы риска их развития; уровни липидов и глюкозы крови (KoneLab 300i, США); социально-демографические характеристики; артериальное давление (АД; Omron M-5, Япония), антропометрические параметры; электрокардиограмму (Cardiax, Венгрия) с кодированием по Миннесотскому коду (МК).
АГ устанавливали при систолическом или диастолическом АД ≥140/90 мм рт.ст. [11] или приеме гипотензивных препаратов в течение последних 2 нед. Диагноз ИБС устанавливали на основании опросника Rose, или при ишемических изменениях электрокардиограммы (1, 4, 5 МК), или при указании на перенесенный инфаркт миокарда, острый коронарный синдром либо коронарную реваскуляризацию с документированной госпитализацией. МИ определяли при указании на перенесенный МИ или транзиторную ишемическую атаку с документированной госпитализацией. Композитную категорию ССЗ устанавливали при наличии ИБС или МИ. СД2 диагностировали при указании на СД2 с лечением или при уровне глюкозы плазмы крови натощак ≥7 ммоль/л [12]. Проводили ультразвуковое исследование сонных артерий (Vivid q, GE HealthCare, Норвегия; линейный датчик 5—13 МГц). Атеросклероз сонных артерий (АСА) устанавливали при наличии атеросклеротических бляшек, определенных по критериям Manheim Consensus [13]. В анализ включено пять категорий КМЗ: АГ, ИБС, ССЗ (композитная категория), АСА и СД2.
Для статистического анализа применяли пакет программ SPSS v13.0. Связь показателей калиброметрии с возрастом и КМЗ оценивали при межгрупповом сравнении медианных значений CRAE, CRVE и AVR с применением непараметрических критериев теста медиан. Число лиц в сравниваемых группах «с заболеванием» и «без заболевания» показано в табл. 1. В анализе связей калиброметрии с каждым КМЗ учитывали потенциальный вклад возраста, пола, других заболеваний, факторов риска (курение, АД, индекс массы тела — ИМТ, общий холестерин — ОХС) в серии мультивариантных моделей ANOVA. Проверка гипотез выполнялась с уровнем значимости 95%.
Таблица 1. Связь показателей калиброметрии сосудов сетчатки (CRAE, CRVE, AVR) с КМЗ в нестандартизированной модели популяционной выборки (n=1011, мужчины и женщины 55—84 лет, Новосибирск)
КМЗ | Число обследованных | CRAE, пиксели | CRVE, пиксели | AVR | ||||||
Me [25-й; 75-й перцентили] | M±SD | p | Me [25-й; 75-й перцентили] | M±SD | p | Me [25-й; 75-й перцентили] | M±SD | p | ||
АГ | ||||||||||
есть | 753 | 45,66 [35,80; 48,72] | 42,71±7,95 | 0,003 | 65,56 [52,92; 70,61] | 62,20±11,31 | <0,001 | 0,69 [0,64; 0,73] | 0,68±0,06 | <0,001 |
нет | 201 | 47,67 [40,97; 50,92] | 45,20±7,87 | 67,70 [58,14; 71,09] | 64,14±10,61 | 0,71 [0,67; 0,74] | 0,70±0,06 | |||
СД2 | ||||||||||
есть | 185 | 45,05 [33,41; 49,03] | 42,21±8,37 | 0,145 | 65,40 [50,79; 70,73] | 61,29±11,75 | 0,334 | 0,68 [0,64; 0,73] | 0,69±0,06 | 0,419 |
нет | 770 | 46,23 [37,29; 49,12] | 43,49±7,88 | 66,41 [54,90; 70,69] | 62,93±11,02 | 0,69 [0,65; 0,73] | 0,69±0,06 | |||
ИБС | ||||||||||
есть | 119 | 46,50 [37,28; 49,72] | 43,67±8,06 | 0,752 | 66,20 [55,08; 70,38] | 62,51±11,11 | 0,929 | 0,70 [0,65; 0,74] | 0,70±0,07 | 0,402 |
нет | 834 | 45,99 [36,60; 49,01] | 43,18±7,98 | 66,14 [53,61; 70,76] | 62,63±11,19 | 0,69 [0,65; 0,73] | 0,69±0,06 | |||
АСА | ||||||||||
есть | 511 | 45,90 [35,93; 48,99] | 43,10±7,92 | 0,107 | 65,51 [54,25; 70,18] | 62,22±11,01 | 0,002 | 0,69 [0,65; 0,73] | 0,69±0,06 | 0,847 |
нет | 198 | 46,80 [38,73; 49,71] | 44,28±7,71 | 67,87 [54,81; 71,21] | 63,77±10,60 | 0,69 [0,65; 0,73] | 0,69±0,06 | |||
ССЗ | ||||||||||
есть | 161 | 46,19 [38,03; 49,45] | 43,59±7,84 | 0,989 | 66,20 [55,38; 70,33] | 62,71±10,90 | 0,989 | 0,70 [0,65; 0,74] | 0,69±0,07 | 0,609 |
нет | 792 | 46,08 [36,42; 49,02] | 43,17±8,02 | 66,14 [53,43; 70,77] | 62,60±11,24 | 0,69 [0,65; 0,73] | 0,69±0,06 |
Примечание. Здесь и в табл. 2: Me [25-й; 75-й перцентили] — медиана [верхний и нижний квартили]; M±SD — среднее ± стандартное отклонение; p — межгрупповое сравнение медиан по тесту Краскела—Уоллиса, тесту медиан.
Результаты
В обследованную выборку (n=1011, 56,7% женщин) вошли лица в возрасте 55—84 лет (средний возраст 67,8±6,76 года). Женщины были несколько старше мужчин, имели более низкие значения АД, соотношение «окружность талии/окружность бедер», уровни глюкозы плазмы, более высокие показатели ИМТ, липидов крови, у них была выше приверженность антигипертензивной терапии. У мужчин по сравнению с женщинами отмечались более высокая частота ИБС, тенденция к большей частоте АСА и ССЗ, большая распространенность курения и потребления алкоголя, более высокий уровень образования, они чаще были экономически активны и не одиноки. Распространенность АГ (78—79%) и СД2 (20—21%) была сходной у обоих полов.
С помощью фундус-камеры было получено по 1—5 изображений от 994 человек: в условиях мидриаза (расширенного зрачка) — от 705 (70,9%), в среднем 1,02±0,19 изображения, в отсутствие мидриаза — от 277 (27,4%). Для 17 человек изображения не получены (отсутствие глаза, отказ от офтальмологического обследования). Изображения по качеству были хорошие у 686 (67,9%) обследованных; слабые, но читаемые в отношении минимум одной патологии для одного глаза, — у 266 (26,3%). Снимки 34 (3,4%) человек были неоцениваемыми по причине зрелой катаракты. Изображения сетчатки у 8 (0,8%) обследованных не оценивались (лейкома роговицы, гемофтальм, выраженная гиалоидопатия и пр.). Всего в калиброметрический анализ с оценкой как минимум одного глаза включены 955 человек. По основным клиническим, поведенческим и демографическим характеристикам группа с доступным калиброметрическим анализом (n=955) не отличалась от полной подвыборки офтальмологического исследования (n=1011).
Среднее значение CRAE составило 43,24 [стандартное отклонение (SD) — 7,99; ошибка среднего (SE) — 0,40], медиана (Me) [25-й; 75-й перцентили] — 46,09 [36,62; 49,08] пикселя. Среднее значение CRVE составило 62,62 (SD — 11,18; SE — 0,36), Me [25-й; 75-й перцентили] — 66,19 [53,65; 70,72] пикселя. Среднее значение AVR составило 0,69 (SD — 0,06; SE — 0,40), медиана [25-й; 75-й перцентили] — 0,69 [0,65; 0,73] пикселя. Распределение величин CRAE (бимодальное), CRVE (сдвиг вправо) и AVR (сдвиг вправо) отличалось от нормального (p<0,05, тест Колмогорова—Смирнова), что обусловило использование непараметрических критериев для межгрупповых сравнений.
Результаты анализа связи показателей калиброметрии сосудов сетчатки: CRAE, CRVE, AVR — с полом и возрастом (в трех декадах в диапазоне 55—84 лет) представлены в табл. 2. Медианные и средние значения CRAE по полу существенно не различались (p=0,200 в тесте медиан). Медианные и средние значения CRVE у мужчин были выше, чем у женщин, на уровне тенденции (p=0,084). Медианный и средний индекс AVR у мужчин был ниже, чем у женщин (p<0,001). Медианные и средние диаметры артериол и венул с увеличением возраста последовательно уменьшались в трех декадах от 55—64 до 75—84 лет (p<0,001). Медианное и среднее значения AVR с возрастом существенно не менялись (0,69 у.е.; p=0,751).
Таблица 2. Связь показателей калиброметрии сосудов сетчатки (CRAE, CRVE, AVR) с полом и возрастом в популяционной выборке (n=1011, мужчины и женщины 55—84 лет, Новосибирск)
Половоз-растные группы | Число обследованных | CRAE, пиксели | CRVE, пиксели | AVR | ||||||
Me [25-й; 75-й перцентили] | M±SD | p | Me [25-й; 75-й перцентили] | M±SD | p | Me [25-й; 75-й перцентили] | M±SD | p | ||
Возрастные группы | ||||||||||
Возраст, годы: | ||||||||||
55—64 | 369 | 47,49 [43,74; 50,28] | 45,57±6,88 | <0,001 | 68,67 [63,27; 72,49] | 66,22±9,60 | <0,001 | 0,69 [0,65; 0,72] | 0,69±0,56 | 0,751 |
65—74 | 385 | 46,17 [37,31; 49,00] | 43,48±7,86 | 66,22 [55,25; 70,48] | 63,01±10,89 | 0,69 [0,65; 0,73] | 0,69±0,65 | |||
75—84 | 201 | 38,09 [31,19; 45,86] | 38,51±8,12 | 54,79 [46,18; 64,79] | 55,23±10,96 | 0,69 [0,65; 0,75] | 0,69±0,07 | |||
Половые группы | ||||||||||
Мужчины | 408 | 45,72 [36,78; 49,01] | 42,87±8,22 | 0,200 | 66,98 [54,31; 71,91] | 63,17±11,76 | 0,084 | 0,68 [0,63; 0,72] | 0,68±0,06 | <0,001 |
Женщины | 547 | 46,26 [36,62; 49,12] | 43,51±7,80 | 65,76 [53,63; 70,10] | 62,21±10,72 | 0,70 [0,66; 0,74] | 0,70±0,06 | |||
Всего | 955 | 46,09 [36,62; 49,08] | 43,24±7,99 | 66,19 [53,65; 70,72] | 62,62±11,18 | 0,69 [0,65; 0,73] | 0,69±0,06 |
Результаты оценки связи калиброметрии сосудов сетчатки с КМЗ представлены в табл. 1. Лица с АГ имели более низкие показатели CRAE и CRVE, чем нормотоники (p=0,002 и p=0,001 соответственно). Индекс AVR также был существенно ниже при АГ (p<0,001). При мультивариантной стандартизации эти связи сохранились для CRAE (p=0,029) и AVR (p=0,003) независимо от возраста, пола, курения, АД, ИМТ, ОХС, СД2 и наличия других ССЗ. Связь АГ с CRVE при учете возраста снижалась до незначимой. Значимых связей CRAE, CRVE и AVR с СД2 при нестандартизированной оценке не выявлено. Однако при учете возраста, пола и других факторов обнаруживалась связь СД2 с уменьшением CRAE (p=0,026) и CRVE (p=0,008).
Наличие АСА ассоциировалось с достоверным сужением венул сетчатки по показателю CRVE (p=0,002), однако при учете возраста эта связь уменьшалась до статистически незначимой. Значимой связи параметров CRAE и AVR с АСА не получено (p=0,107 и p=0,847 соответственно).
При нестандартизированной оценке достоверных связей CRAE, CRVE и AVR с ИБС и композитной группой ССЗ выявлено не было. При учете вклада возраста и других факторов обнаружены более высокие показатели CRAE и AVR у лиц с ИБС по сравнению с группой без ИБС (p=0,009 и p=0,050), более высокие значения CRAE и тенденция к увеличению CRVE и AVR у лиц с ССЗ против группы без ССЗ (p=0,011; p=0,080; p=0,070 соответственно).
Обсуждение
Имеется достаточно большое количество популяционных исследований связи калибров ретинальных сосудов с КМЗ в европейских, американских и азиатских популяциях [1, 3, 13—15]. Однако популяции различаются по этническим, генетическим и климато-географическим характеристикам, профилю заболеваемости и другим факторам. В отечественной литературе преимущественно представлены клинические исследования микроциркуляции сетчатки при ССЗ [7, 16—18]. Мы исследовали закономерности калиброметрии сосудов сетчатки в выборке из типичной городской российской популяции, малоизученной в этом направлении.
В нашей выборке выявлена связь калибров сосудов сетчатки с возрастом. По мере старения мужчин и женщин уменьшается диаметр артериол и венул сетчатки (CRAE и CRVE), при этом их соотношение (AVR) существенно не меняется. К аналогичным результатам пришли и в других крупных исследованиях — ARIC и BMES [6, 15]. В Blue Mountains Eye study (BMES; 2003) H. Leung и соавт. [6] изучали связи между возрастом, полом, АД и диаметрами сосудов сетчатки и установили, что диаметры артериол и венул сетчатки уменьшаются с возрастом независимо от пола (CRAE и CRVE за десятилетие уменьшаются на 4,8 и 4,1 мкм соответственно). Однако, в отличие от наших результатов, в данной работе AVR также уменьшалось на 0,01 в течение каждого десятилетия вплоть до 79 лет, что может быть обусловлено влиянием АГ.
В нашей выборке установлена обратная связь АГ с калибрами ретинальных сосудов (CRAE и CRVE) и индексом AVR. В отношении CRAE и AVR наши результаты соответствуют данным «классических» [14, 15] и новых исследований [19, 20], в том числе российских [17, 18]. Например, в Gutenberg Health Study (2017) [19] и Thessaloniki Eye Study (2019) [20] показана сильная связь между уменьшением CRAE (p<0,001), снижением AVR (p<0,001) и тяжестью АГ. В клиническом исследовании Т.Н. Киселевой и соавт. [17] показано уменьшение калибра ретинальных артерий при АГ 1—2-й степени без значимого изменения калибра ретинальных венул.
Мы наблюдали уменьшение CRVE при АГ, в отличие от указанных работ (хотя при учете возраста связь нивелировалась). По-видимому, уменьшение AVR в нашем исследовании явилось ключевым индикатором, указывающим на изменение отношения артерии к вене при АГ на фоне общего уменьшения калибров сосудов сетчатки. Предположительно, снижение CRVE обусловлено вкладом более старшего возраста у лиц с АГ, и более низкий AVR при АГ указывает на преобладающее сужение артерий относительно вен сетчатки. Таким образом, результаты нашего анализа частично согласуются с результатами описанных зарубежных популяционных работ и данными российских клинических исследований [7, 16—18].
Выявлена обратная связь атеросклероза сонных артерий с CRVE, связей с CRAE и AVR мы не выявили. Многие крупные популяционные исследования — Rotterdam Study, ARIC, APAC, MESA — также не обнаружили связи каротидного атеросклероза с CRAE [5, 21], а результаты по CRVE противоречивы. Rotterdam Study и ARIC [5] показали положительную связь CRVE с АСА; авторы MESA [5] и APAC [21] не обнаружили связи при учете возраста, пола, АД и других факторов; российское исследование в клинической практике выявило аналогичную нашим результатам отрицательную связь АСА и CRVE [17, 18]. Связь CRVE с АСА в нашей выборке при множественной стандартизации нивелировалась, что соответствует исследованиям в популяции АРАС и MESA [5, 21].
Мы обнаружили обратные связи между калибрами сосудов сетчатки и СД2 только при учете вклада возраста, пола и других факторов. Существует много работ, оценивающих данную связь с противоречивыми выводами. В недавнем метаанализе T. Bek (2017) объединены результаты крупных исследований ассоциаций диаметров сосудов сетчатки с СД [22], которые дают разную оценку связи СД2 с CRAE и CRVE. Так, согласно одним исследованиям [23, 24], СД2 связан с низкими значениями CRAE, и чем выше стадия СД2, тем ниже значение CRAE. По мнению авторов, это может быть обусловлено адаптацией к пониженному количеству нейронов метаболически активной сетчатки из-за дегенерации нейронной ткани при диабетической ретинопатии (ДР). Другие исследования [25, 26] указывают на связь СД2 с увеличением CRVE. Предположительно, расширение венул может быть вызвано метаболическим ацидозом с высвобождением лактата из гипоксической сетчатки. Неманифестные, проявляющиеся только в условиях мультивариантного анализа, связи в нашей работе могут быть обусловлены популяционным типом выборки с меньшей тяжестью СД2, чем в рутинной клинической практике; небольшим числом лиц с ДР (9,3% при СД2 в нашей выборке); разнообразием тяжести ДР в популяции с невысокой долей тяжелых степеней.
Аналогично взаимоотношениям с СД2 мы выявили слабые связи калибров сосудов сетчатки с ИБС и композитной группой ССЗ только при мультивариантной оценке. В большом количестве работ по этой теме [5] ряд исследователей связывали сужение ретинальных артериол со снижением миокардиального кровотока и резерва перфузии [27]. Однако другие исследования не смогли продемонстрировать связь калибра сосудов с ССЗ. В частности, проспективные исследования в общей популяции не обнаружили значимой связи изменений калибра сосудов сетчатки с ИБС [28]. Эти выводы подтверждаются в нескольких поперечных исследованиях и исследованиях типа «случай-контроль», в которых были обнаружены только слабые прямые связи между изменениями в сосудах сетчатки и тяжестью ИБС [29].
По нашим сведениям, настоящая работа представляет собой первое в российской популяции исследование связей калибров сосудов сетчатки с КМЗ на крупной неселективной выборке в широком возрастном диапазоне — от среднего до старческого возраста. Исследование установило конкретные варианты связей между диаметрами сосудистого русла сетчатки и КМЗ. Полученные новые данные могут быть использованы офтальмологами для совершенствования протоколов осмотра глазного дна пациентов с КМЗ.
Выводы
1. В популяционной выборке 55—84 лет увеличение возраста сопровождалось уменьшением калибров артериол и венул сетчатки (p<0,001) у мужчин и женщин.
2. Параметры CRAE, CRVE и AVR обратно связаны с наличием АГ; связь CRAE и AVR с АГ не зависела от других факторов (p<0,001).
3. Параметры CRAE и CRVE обратно связаны с наличием СД2 в условиях мультивариантной стандартизации (p=0,026).
4. Атеросклероз сонных артерий сопровождался увеличением значений CRVE (p<0,002), и эта связь преимущественно объяснялась вкладом возраста и метаболических факторов.
5. В популяционной выборке 55—84 лет при учете вклада возраста и других факторов обнаружены слабые положительные связи CRAE и AVR с наличием ИБС и ССЗ.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования: А.Д., С.М.
Сбор и обработка материала: А.Д., Ю.П.
Статистическая обработка: С.М., И.М.
Написание текста: А.Д., С.М.
Редактирование: А.Р.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Проект HAPIEE поддержан Wellcome Trust (81081/Z/06/Z); NIA (1R01 AG23522). Третий этап поддержан РАН (ГЗ AAAA-A17-117112850280-2), настоящий анализ поддержан грантом РНФ (20-15-00371).
Благодарности. Авторы выражают благодарность Prof. M. Bobak, Dr. T. Peto, Dr. N. Quinn за советы при планировании исследования.