Greining á lífmerkjum í sjónhimnu fólks með Parkinsonveiki og væga vitræna skerðingu

Abstract

Inngangur: Greining á taugahrörnunarsjúkdómum, eins og Parkinsonveiki (PV) og vægri vitrænni skerðingu (VVS), er flókin þar sem einkennin eru ósértæk. PV einkennist af hreyfieinkennum sem koma fram þegar um það bil 80% af dópamínframleiðandi frumum heilans hætta að virka, en þá hefur sjúkdómurinn nú þegar verið til staðar í mörg ár. VVS einkennist af minnistapi og skerðingu á vitrænni starfsemi og sum tilfelli þróast í Alzheimer sjúkdóminn. Áhersla hefur verið lögð á að greina PV og VVS á fyrstu stigum þeirra, en til þess er þörf er lífvísum. Sjónhimnan og miðtaugakerfið hafa marga sameiginlega eiginleika vegna sameiginlegs fósturfræðilegs uppruna, sem bendir til þess að sjónhimnan geti verið hugsanleg uppspretta slíkra lífmerkja. Að kanna þessi lífmerki getur falið í sér að mæla súrefnismettun í sjónhimnuæðum með því að taka myndir af sjónhimnunni og nýta ljósgleypni blóðsins, ásamt súrefnismælingahugbúnaði, til að reikna út súrefnismettun í sjónhimnuæðunum.Aðferðir: Tvær rannsóknir voru gerðar til að meta gagnsemi á sjónhimnu-súrefnismælinga við greiningu lífmerkja í sjónhimnu einstaklinga, annars vegar með PV sem nýst gætu til snemmgreiningar á sjúkdómnum, og hins vegar með VVS til að fylgjast með þróun sjúkdómsins. Hjá fólki með PV var meðaltal súrefnismettunar í sjónhimnuæðum og æðavídd borin saman við heilbrigðan samanburðarhóp. Samanburður fór einnig fram á sjónhimnuþykkt með sneiðmyndatöku (OCT), svörun taugafruma í sjónhimnu og í sjónberki heilans með mælingum á sveifluvídd (VEP) og sjónhimnuriti (PERG) við endurtekið ljósáreiti. Hjá fólki með VVS var um eftirfylgnirannsókn að ræða og var súrefnismettun í sjónhimnuæðum, æðavídd og sjónhimnuþykkt borin saman við mælingar sem fóru fram 5 til 8 árum áður.Niðurstöður: Hjá PV (n=37) reyndist hvorki marktækur munur samanborið við heilbrigða (n=37) á súrefnismettun í slagæðlingum (92.7%±4.6% vs. 94.2%±4.7%, p=0.19), né í bláæðlingum (52.9%±8.4% vs. 56.3%±7.5%, p=0.08) sjónhimnunnar. Að auki mældist enginn marktækur munur á sjónhimnuþykkt (101.0mm±11.4mm vs. 98.7mm ±9.6mm, p=0.32) milli þessara tveggja hópa. Marktækur munur mældist hjá PD samanborgið við heilbrigða á VEP P100 bylgjutöf bæði í 1.0 deg línutíðni (105.1ms±7.1 msvs. ±101.2ms±6.7ms, p=0.0017) og 0.25 deg línutíðni (112.4ms±6.8ms vs. 107.4ms±4.7ms, p=0.0004), ásamt PERG P50 sveifluvídd (4.1uV±1.5uV vs. 5.0uV±1.7uV, p=0.03). Hjá fólki með VVS (n=19) sýndu mælingar á súrefnismettun marktæka lækkun í síðari mælingunni samanborið við fyrri mælinguna, bæði í slagæðlingum (93.5%±5.1% vs. 96.3%±3.5%, p=0.0044) og bláæðlingum (56.4%±7.7%vs. 63.0%±3.9%, p=0.0005) sjónhimnunnar. Mismunur milli súrefnismettunar í slag- og bláæðulingum (AV-munur) mældist marktækt hærri í síðari mælingunni samanborið við fyrri mælinguna (37.1%± 6.6% vs. 33.3%± 3.5%, p=0.015. Æðavídd slagæðlinga var marktækt minni í síðari mælingunni (8.9±0.9 vs. 8.5 ±0.7, p=0.015) yfir þetta 5 – 8 ára tímabil.Ályktun: Hvorki reyndist marktækur munur á súrefnismettun í sjónhimnuæðum né sjónhimnuþykkt einstaklinga með PV miðað við heilbrigða samanburðarópinn og því ekki vísbending um efnaskiptabreytingar í sjónhimnu. Hins vegar benda breytingar á raflífeðlisfræðilegri svörun á VEP og PERG á breytingar í sjónbrautum og sjónhimnu í PV og geta því verið möguleg lífmerki í PV. Lækkun á súrefnismettun í slag- og bláæðlingum og hækkaður AV-munur hjá fólki með VVS samanborið við fyrri6 mælingu gefur ekki vísbendingu um að rýrnun í sjónhimnu haldist í hendur við taugahrörnun í heila yfir 5-8 ára tímabil. Frekari rannsókna er þörf með stærra úrtaki meðal PV og VVS til að

Introduction: Diagnosing neurodegenerative diseases like Parkinson‘s Disease (PD) and Mild Cognitive Impairment (MCI) is complex due to non-specific symptom presentation. PD is characterized by motor symptoms that manifest when approximately 80% of the brain‘s dopamine-producing cells stop working, often years after the disease‘s onset. MCI is characterized by diminished cognitive function and memory impairment and some cases progress to Alzheimer‘s disease. Emphasis has been placed on diagnosing PD and MCI in their early stages, but for this, biomarkers are needed. Given their shared embryonic origin, the retina and central nervous system (CNS) exhibit common features, suggesting that the retina can be a potential source for such biomarkers. Exploring these biomarkers can involve measuring oxygen saturation in the retinal vessels by taking images of the retina and utilizing light absorbance, along with oxygen measurement software, to calculate the oxygen saturation in the retinal vessels.Methods: Two studies were conducted to evaluate the usefulness of retinal oxygen measurements in detecting biomarkers in the retina of individuals with PD for earlier diagnosis, and with MCI to monitor disease progression. In individuals with PD, mean retinal vessel oxygen saturation and vessel diameter were compared with healthy controls. Additionally, retinal thickness measured with optical coherence tomography (OCT), the neuronal response to repeated light stimuli in the retina and cerebral cortex assessed by visual evoked potential (VEP), and pattern electroretinogram (PERG) were also compared. For individuals with MCI, the analysis was a follow-up study comparing retinal vessel oxygen saturation, vessel diameter, and retinal thickness to baseline measurements taken 5 to 8 years earlier.Results: In PD (n=37) there was no significant difference compared to healthy controls (n=37) in retinal oxygen saturation in arterioles (92.7%±4.6% vs. 94.2%±4.7%, p=0.19) and venules (52.9%±8.4% vs. 56.3%±7.5%, p=0.08). In addition, the two groups had no significant difference in retinal thickness (101.0mm±11.4mm vs. 98.7mm ±9.6mm, p=0.32). A significant difference was observed in PD compared to healthy controls in VEP P100 wave latency in both 1.0 deg spatial frequency (105.1ms±7.1ms vs. ±101.2ms±6.7ms, p=0.0017) and 0.25 deg spatial frequency (112.4ms±6.8ms vs. 107.4ms±4.7ms, p=0.0004), as well as in PERG P50 wave amplitude (4.1uV±1.5uV vs. 5.0uV±1.7uV, p=0.03). In individuals with MCI (n=19), measurements in retinal oxygen saturation showed a significant decrease in the follow-up measurements compared to the initial measurements in both arterioles (93.5%±5.1% vs. 96.3%±3.5%, p=0.0044) and venules (56.4%±7.7% vs. 63.0%± 3.9%, p=0.0005). The difference between arteriolar and venular oxygen saturation (AV-difference) was significantly increased in the follow-up measurements compared to the initial measurement (37.1%± 6.6% vs. 33.3%± 3.5%, p=0.015). The arteriolar diameter was significantly smaller in the follow-up measurements (8.9±0.9 vs. 8.5 ±0.7, p=0.015) over this 5 – 8 year period.Conclusion: Neither the oxygen saturation in the retinal vessels nor the retinal thickness of individuals with PD compared to the healthy control group was found to be significantly different, and therefore not an indication of metabolic changes in the retina. This highlights their limited utility as non-invasive biomarkers for PD. However, the changes in electrophysiological response in VEP and PERG indicatechanges in the visual pathways and the retina in PD. They can therefore be an indication of potential biomarkers in PD. A decrease in arteriolar and venular oxygen saturation and an increased AV difference in individuals with MCI compared to the initial-measurement do not indicate that retinal atrophy goes hand in hand with brain neurodegeneration over a 5-8 year period. Further studies are needed with a larger sample among PD and MCI to assess whether there will be changes in retinal vascular oxygen saturation as a possible biomarker in the disease.