Μελέτη της μικροκυκλοφορίας σε ασθενείς με συστηματικό ερυθηματώδη λύκο

Abstract

Systemic lupus erythematosus (SLE) is a chronic heterogenous autoimmune disease with a variety of manifestations. It mainly affects women of reproductive age, resulting in a female to male ratio of approximately 9:1. It is characterized by periods of flares and remission, with a diverse clinical course. Despite the marked improvements in SLE therapeutics during the last decades, the disease still has an increased mortality. Moreover, SLE patients have increased cardiovascular (CV) morbidity and mortality. Ιt has been clearly demonstrated that traditional risk factors contribute significantly, nevertheless they cannot solely explain the increased CV burden of these patients. Indeed, patients with SLE exhibit subclinical macrovascular dysfunction (increased arterial stiffness and accelerated subclinical atherosclerosis) compared to healthy controls. Microvascular dysfunction is currently considered an important component of the pathophysiology of CV disease, even from the early stages when no clinically detectable complications are observed. In spite of the recent research advances in autoimmune diseases, there is still some obscurity regarding the presence of microvascular dysfunction in SLE. The aim of this dissertation was to, non-invasively, assess the structural, as well as functional microvascular alterations in SLE in various vascular beds. To this end, a thorough approach was followed by simultaneously evaluating distinct target organs. Patients who met the Systemic Lupus International Collaborating Clinics classification criteria for SLE were recruited. The diagnosis of SLE was made by a rheumatology specialist. The control group consisted of individuals matched for age and body mass index and hypertension history, without serious comorbidities. A complete medical history was obtained, and a physical examination was performed. Blood samples for laboratory tests were obtained. To evaluate microcirculation all participants, additionally, underwent: i) Evaluation of skin microvascular perfusion using laser speckle contrast analysis. Cutaneous blood flow was recorded during a 3-minute baseline, a 5-minute arterial occlusion, and a 5-min reperfusion period. Results are presented as mean perfusion during baseline, percentage decrease of perfusion from baseline to maximum occlusion, mean perfusion at the maximum and percentage increase of perfusion from baseline to the maximum post-occlusive response. ii) Fundoscopy using a non-mydriatic fundus camera to evaluate retinal vessel diameter. Consequently, the images were analysed using a specifically designed semiautomated computer software, to calculate central retinal artery equivalent (CRAE), central retinal vein equivalent (CRVE) and arteriovenous ratio (AVR). iii) Indirect assessment of myocardial perfusion through Subendocardial viability ratio (SEVR), using radial artery applanation tonometry. iv) Evaluation of urinary albumin excretion as determined by urine albumin-to-creatinine ratio (UACR) in a random urine sample. In a subgroup of participants evaluation of cerebral oxygenation during isometric handgrip exercise was performed. The protocol involved a seated rest, a 3-min submaximal handgrip exercise (at 30% of their maximal voluntary contraction), and a 3-min recovery. Beat-by-beat haemodynamics were continuously monitored. In addition, continuous near-infrared-spectroscopy was used to monitor changes in cerebral-oxygenated (O2Hb), de-oxygenated (HHb) and total-haemoglobin (tHb) during the protocol. In total, 124 individuals (54 SLE patients and 70 controls) aged 46.0 ± 10.4 years were included in the study, 80.6% of whom were women. By study design, no statistically significant differences were observed regarding demographic and somatometric characteristics. It is also worth mentioning that one out of three (33.3%) SLE patients were in remission or low disease activity state. The results revealed that patients with SLE demonstrated impaired skin microvascular reactivity compared to the control group (162.5 ± 43.0 vs 196.8 ± 42.2 respectively, p<0.001). Moreover, patients with SLE exhibited a significantly lower average- response in O2Hb (1.14 ± 0.84 vs 2.76 ± 2.44 respectively, p<0.001), and a lower peak- O2Hb response (2.88 ± 1.56 vs 5.83 ± 4.59 respectively, p=0.002) compared to non-SLE peers. The SLE group maintained, also, significantly lower average- and peak tHb than controls, while no differences were detected in the HHb responses between the groups. In addition, individuals in the SLE group presented retinal arteriolar narrowing (CRAE 87.2 ± 11.0 vs 94.6 ± 13.3 respectively, p=0.004), whereas no statistically significant differences were observed in CRVE or AVR. Most importantly, when we examined separately participants free of any CV comorbidities, the dysfunction of microcirculation was still present as compared to healthy individuals. On the other hand, SEVR did not differ between the two groups. Regarding urinary albumin excretion, patients with SLE exhibited significantly higher UACR levels compared to controls [9.8 (5.4 – 26.5) vs 6.0 (5.0 – 7.6) respectively, p=0.021]. However, the results did not remain statistically significant when we excluded individuals with a history of lupus nephritis [6.1 (5.3 – 12.2) vs 6.0 (5.0 – 7.6) respectively, p=0.295]. Finally, an attempt to investigate the prevalence of microvascular alterations in SLE was performed. It was shown for the first time that two out of three SLE patients (66.7% in the whole population and 61.8% in individuals without CV disease or risk factors) presented at least one microvascular target organ dysfunction. This finding can be further translated into a greater chance for SLE patients of microvascular dysfunction compared to controls (OR:8.0 95% CI: 3.5 – 18.1), even without any CV comorbidities (OR:7.7 95% CI: 2.8 – 20.9). Interestingly, statistically significant percentage of the SLE individuals presented microvascular dysfunction in at least two target organs compared to controls (18.5% vs 1.4% respectively, p<0.001). Of the examined target organs, the brain and the skin appeared to be mostly affected. Only one out of three SLE patients (33.3% in the whole population and 38.2% in individuals without CV disease or risk factors) was free from any form of microvascular organ damage. In conclusion, patients with SLE, even those without CV disease or risk factors, exhibited microvascular dysfunction. The observed microvascular dysfunction in SLE may partially explain the increased CV risk that these patients bare. Evaluation of microcirculation in SLE patients could assist in the early identification of a more generalised microvascular damage. However, larger studies are needed to confirm these results, to explore possible underlying mechanisms and prognostic factors as well as to identify associations with other well-established micro- or macrocirculation indices.

Ο συστηματικός ερυθηματώδης λύκος (ΣΕΛ) είναι μια χρόνια αυτοάνοση πολυσυστηματική νόσος με ένα μεγάλο φάσμα κλινικών και ανοσολογικών εκδηλώσεων. Προσβάλλει συχνότερα γυναίκες αναπαραγωγικής ηλικίας και η αναλογία γυναικών – ανδρών είναι περίπου 9:1. Η νόσος εμφανίζει μεγάλη κλινική ετερογένεια και μπορεί να προσβάλει οποιοδήποτε όργανο, ενώ περιλαμβάνει περιόδους εξάρσεων και υφέσεων. Ο ΣΕΛ χαρακτηρίζεται από αυξημένη θνησιμότητα σε σχέση με τον γενικό πληθυσμό και συνοδεύεται από σημαντική καρδιαγγειακή (Κ/Δ) νοσηρότητα και θνησιμότητα. Παρότι οι κλασικοί παράγοντες Κ/Δ κινδύνου φαίνεται να έχουν σημαντικό ρόλο, εντούτοις δεν μπορούν να εξηγήσουν πλήρως τον αυξημένο Κ/Δ κίνδυνο των ασθενών αυτών. Οι ασθενείς με ΣΕΛ εμφανίζουν, επιπλέον, υποκλινικές διαταραχές στη μακροκυκλοφορία (αυξημένη αρτηριακή σκληρία και υποκλινική αθηροσκλήρωση) σε σύγκριση με υγιείς εθελοντές. Ωστόσο, διαταραχές στη μικροκυκλοφορία αποτελούν ένα επιπρόσθετο παράγοντα στην παθοφυσιολογία της Κ/Δ νόσου, ήδη από τα πρώιμα στάδια αυτής όταν δεν υπάρχουν, ακόμα, κλινικά ανιχνεύσιμες επιπλοκές. Έτσι, τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον μετατοπίζεται στη μελέτη των μικρών αγγείων. Παρά την εκτεταμένη έρευνα στο χώρο των ρευματολογικών νοσημάτων, παραμένουν ερωτήματα σχετικά με την παρουσία μικροαγγειοπάθειας σε ασθενείς με ΣΕΛ. Σκοπός, λοιπόν, της παρούσας διατριβής είναι η μελέτη των μορφολογικών και λειτουργικών αλλοιώσεων των μικρών αγγείων σε ασθενείς με ΣΕΛ, σε περισσότερα από ένα αγγειακά δίκτυα, με τη χρήση μη επεμβατικών μεθόδων. Η σφαιρική προσέγγιση της μικροκυκλοφορίας, με τη μελέτη διαφόρων οργάνων-στόχων, αποτελεί ένα εγχείρημα το οποίο σπανίζει στη διεθνή βιβλιογραφία. Πρόκειται για μία μελέτη παρατήρησης, στην οποία συμμετείχαν ασθενείς με τεκμηριωμένη διάγνωση ΣΕΛ και εθελοντές χωρίς σημαντικά προβλήματα υγείας. Η διάγνωση του ΣΕΛ πραγματοποιήθηκε από ειδικό ρευματολόγο και όλοι οι ασθενείς πληρούσαν τα κριτήρια ταξινόμησης του Systemic Lupus International Collaborating Clinics group. Όλοι οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε κλινικοεργαστηριακό έλεγχο. Για την αξιολόγηση των μικρών αγγείων οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν, επιπρόσθετα, σε: i. Εκτίμηση της δερματικής μικροκυκλοφορίας με τη χρήση ανάλυσης κοκκιώδους αντίθεσης με λέιζερ (Laser Speckle Contrast Analysis). Για την παρούσα διδακτορική διατριβή χρησιμοποιήθηκε το πρωτόκολλο ισχαιμίας – επαναιμάτωσης που περιλαμβάνει 3-λεπτη περίοδο ηρεμίας, 5-λεπτη ίσχαιμη περίοδο και 5-λεπτη ανάληψη. Αξιολογήθηκαν η μικροαγγειακή άρδευση κατά την ηρεμία, η ποσοστιαία μείωση αυτής κατά την ισχαιμία, η μέγιστη ροή κατά την άρση της απόφραξης και η ποσοστιαία μεταβολή από την ηρεμία στη μέγιστη απόκριση. ii. Βυθοσκόπηση με τη χρήση μη μυδριατικής κάμερας βυθού για την εκτίμηση των μικρών αγγείων του αμφιβληστροειδούς, Με τη βοήθεια ειδικά σχεδιασμένου ημιαυτόματου λογισμικού υπολογίστηκαν το ισοδύναμο της κεντρικής αρτηρίας του αμφιβληστροειδούς (central retinal arteriolar equivalent, CRAE), το ισοδύναμο της κεντρικής φλέβας του αμφιβληστροειδούς (central retinal venular equivalent, CRVE) και ο λόγος αρτηριών/φλεβών (arteriovenous ratio, AVR). iii. Έμμεση εκτίμηση της αιμάτωσης του μυοκαρδίου, μέσω προσδιορισμού του δείκτη υπενδοκαρδιακής βιωσιμότητας (Subendocardial viability ratio, SEVR), με τη μέθοδο της τονομετρίας στην κερκιδική αρτηρία και iv. Προσδιορισμό της απέκκρισης λευκωματίνης σε τυχαίο δείγμα ούρων με το λόγο λευκωματίνη/κρεατινίνη (urine albumin-to-creatinine ratio, UACR). Σε μια ομάδα συμμετεχόντων που επιθυμούσαν, πραγματοποιήθηκε και δεύτερη επίσκεψη σε σύντομο χρονικό διάστημα από την αρχική. Στην επίσκεψη αυτή, διενεργήθηκε εκτίμηση της οξυγόνωσης του εγκεφάλου σε συνθήκες ηρεμίας, κατά τη διάρκεια 3-λεπτης ισομετρικής άσκησης χειρολαβής (στο 30% της μέγιστης δύναμης χειρολαβής) και κατά την ανάληψη. Η εγκεφαλική οξυγόνωση αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας εγγύς υπέρυθρη φασματοσκοπία (Near Infrared Spectroscopy), η οποία επιτρέπει τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της οξυγονωμένης (oxygenated, O2Hb), αποξυγονωμένης (deoxygenated, HHb) και ολικής αιμοσφαιρίνης (total haemoglobin, tHb) στους ιστούς. Συνολικά μελετήθηκαν 124 άτομα, ηλικίας 46,0 ± 10,4 ετών (80,6% γυναίκες) εκ των οποίων οι 54 ήταν ασθενείς με ΣΕΛ και οι υπόλοιποι 70 ανήκαν στην ομάδα ελέγχου. Με βάση τον σχεδιασμό της μελέτης οι δυο ομάδες δεν διέφεραν στα βασικά δημογραφικά και σωματομετρικά χαρακτηριστικά. Είναι σημαντικό το γεγονός ότι ένας στους τρεις (33,3%) ασθενείς με ΣΕΛ βρισκόταν σε ύφεση ή χαμηλή ενεργότητα νόσου. Από τη μελέτη της δερματικής μικροκυκλοφορίας διαπιστώθηκε ότι οι ασθενείς με ΣΕΛ εμφανίζουν στατιστικά σημαντικά χαμηλότερη ποσοστιαία μεταβολή από την ηρεμία σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (162,5 ± 43,0 έναντι 196,8 ± 42,2 αντίστοιχα, p<0,001). Επιπλέον, όσον αφορά την εγκεφαλική οξυγόνωση κατά την άσκηση, διαπιστώθηκε ότι οι ασθενείς με ΣΕΛ εμφανίζουν σημαντικά χαμηλότερη μέση (1,14 ± 0,84 έναντι 2,76 ± 2,44 p<0,001) και μέγιστη τιμή O2Hb (2,88 ± 1,56 έναντι 5,83 ± 4,59 p=0,002) σε σχέση με την ομάδα ελέγχου. Ανάλογα ήταν και τα αποτελέσματα για την tHb, ενώ δεν διαπιστώθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στην HHb. Από τη μελέτη της μορφολογίας των μικρών αγγείων του αμφιβληστροειδούς, διαπιστώθηκε ότι οι ασθενείς με ΣΕΛ έχουν σημαντικά στενότερες αρτηρίες από την ομάδα ελέγχου (CRAE 87,2 ± 11,0 έναντι 94,6 ± 13,3 αντίστοιχα, p=0,004) ενώ δεν διαπιστώθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στη διάμετρο των φλεβών (CRVE) και το AVR. Όλα τα ανωτέρω αποτελέσματα παρέμειναν αμετάβλητα στην υποανάλυση των συμμετεχόντων χωρίς γνωστό ιστορικό Κ/Δ νόσου ή Κ/Δ παραγόντων κινδύνου. Αντίθετα, δεν διαπιστώθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές στα επίπεδα του SEVR ανάμεσα στους ασθενείς με ΣΕΛ και την ομάδα ελέγχου. Σχετικά με την απέκκριση λευκωματίνης στα ούρα διαπιστώθηκε ότι ασθενείς με ΣΕΛ εμφάνισαν σημαντικά μεγαλύτερα επίπεδα UACR σε σχέση με την ομάδα ελέγχου [9,8 (5,4 – 26,5) έναντι 6,0 (5,0 – 7,6) p=0,021]. Ωστόσο, τα αποτελέσματα αυτά δεν επιβεβαιώθηκαν μετά από εξαίρεση των ασθενών με ΣΕΛ που είχαν γνωστό ιστορικό νεφρικής προσβολής [6,1 (5,3 – 12,2) έναντι 6,0 (5,0 – 7,6) p=0,295]. Τέλος, πραγματοποιήθηκε προσπάθεια υπολογισμού της συχνότητας των αλλοιώσεων των μικρών αγγείων σε ασθενείς με ΣΕΛ. Διαπιστώθηκε για πρώτη φορά ότι δυο στους τρεις ασθενείς με ΣΕΛ (66,7% σε όλο το δείγμα και 61,8% σε ασθενείς χωρίς γνωστό ιστορικό Κ/Δ νόσου ή Κ/Δ παραγόντων κινδύνου) εμφανίζουν διαταραχή της μικροκυκλοφορίας σε τουλάχιστον μια αγγειακή κοίτη. Αυτό μεταφράζεται σε μεγαλύτερη πιθανότητα των ασθενών με ΣΕΛ για διαταραχή της μικροκυκλοφορίας σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (OR:8,0 95% CI: 3,5 – 18,1), αλλά και των ασθενών με ΣΕΛ χωρίς Κ/Δ νόσο ή παράγοντες Κ/Δ κινδύνου σε σχέση με τους υγιείς (OR:7,7 95% CI: 2,8 – 20,9). Μάλιστα, σημαντικά μεγαλύτερο ποσοστό των με ΣΕΛ χωρίς Κ/Δ νόσο ή παράγοντες Κ/Δ κινδύνου εμφάνισε βλάβη σε δύο ή περισσότερα όργανα στόχους σε σχέση με τους υγιείς (14,7% έναντι 1,9% αντίστοιχα, p<0,001). Οι αλλοιώσεις ήταν πρωτίστως ορατές στη μικροκυκλοφορία του εγκεφάλου και ακολούθως στη δερματική μικροκυκλοφορία. Συνολικά μόνο ένας στους τρεις ασθενείς με ΣΕΛ (33,3% σε όλο το δείγμα και 38,2% σε ασθενείς χωρίς γνωστό ιστορικό Κ/Δ νόσου ή Κ/Δ παραγόντων κινδύνου) ήταν απαλλαγμένοι από οποιαδήποτε διαταραχή στη μικροκυκλοφορία. Σε ασθενείς με ΣΕΛ διαπιστώνεται υποκλινική διαταραχή των μικρών αγγείων, η οποία παραμένει ανεξάρτητα από τους κλασικούς Κ/Δ παράγοντες κινδύνου. Η διαταραχή της μικροκυκλοφορίας πιθανώς να εξηγεί εν μέρει τον αυξημένο Κ/Δ κίνδυνο που φέρουν οι ασθενείς αυτοί. Στους ασθενείς με ΣΕΛ η μελέτη των μικρών αγγείων με μη επεμβατικές μεθόδους μπορεί να βοηθήσει στην έγκαιρη διάγνωση γενικευμένης μικροαγγειακής διαταραχής. Ωστόσο απαιτούνται περισσότερες μελέτες για να επιβεβαιώσουν τα αποτελέσματα αυτά, να διερευνήσουν πιθανούς παθοφυσιολογικούς μηχανισμούς αλλά και προγνωστικούς παράγοντες, καθώς και να διαπιστώσουν συσχετίσεις με καλά τεκμηριωμένους δείκτες της μικρο- και μακροκυκλοφορίας.