Study of the early alterations of the retinal microcirculation through a non-mydriatic retinal camera in a population of median and high cardiovascular risk

Abstract

Introduction-Aim: Retinal imaging is a highly promising method to study the human microcirculation. State-of-the-art equipment combined with relevant software programs facilitate the study of retinal microcirculation's alterations. Demographic factors (e.g. age, race, ethnicity), various systemic medical conditions (e.g. blood pressure, diabetes), environmental, lifestyle and genetic factors affect in different ways retinal vessel diameters. The assessment of retinal vascular signs from fundus photography has now been used in numerous large population-based epidemiological studies around the world leading to very important conclusions regarding the pivotal role of microcirculation on the pathophysiology and management of cardiovascular disease. The study of interactions between variables of macrocirculation and structural alterations of retinal vessels, e.g diameters of arterioles and venules, in populations of different cardiovascular risk was the aim of this thesis.Methods: The study was carried out from August 2012 to September 2014 and consisted of 188 patients with chronic systemic inflammatory diseases (CSID) and 512 individuals without any history of CSID (325 hypertensives and 187 healthy) which was the reference group. Measurements of retinal vessel diameters from digital retinal images with validated software as well as of variables of macrocirculation (arterial stiffness, carotid hypertrophy, plaques) were conducted.Results: We found that not only static but also ambulatory 24hour (awake and asleep) aortic stiffness is associated with narrowed retinal arterioles in hypertensives, highlighting that retinal examination might be beneficial in the total CVD risk assessment of this population. Moreover, we showed that early qualitative retinal vessel alterations are associated with aortic stiffness and carotid hypertrophy only in younger and not in older hypertensive individuals, concluding that future studies should be targeted to this age subgroup in order to confirm or not our results. Furthermore, no differences were found in retinal vessel calibers between patients with CSID and mainly hypertensives controls, indicating that sufficient control of inflammation might improve microvascular abnormalities in these populations.When we studied patients with systemic sclerosis, a more specific subpopulation with chronic inflammation and fibroproliferative vasculopathy of the microcirculation, we did not find differences in their retinal vessels compared to age and gender-matched healthy controls, pointing out that further studies in these patients should be conducted because our results might provide significant information in the pathogenesis and treatment of this disease. Furthermore, two different studies showed the beneficial or detrimental effects on the retinal vessel calibers by the consumption of different food types (dairies, meat, caffeine, alcohol), concluding that the pivotal role of diet on the interactions between macro and microcirculation should be further investigated.Conclusion: The effective comprehension of the pathophysiology as well as of the management of CVD require intensive research of the associations between alterations of the micro- and macro- vasculature in populations with different systematic diseases.

Εισαγωγή-Σκοπός: Η απεικόνιση του αμφιβληστροειδούς είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος μελέτης της ανθρώπινης μικροκυκλοφορίας. Ο σύγχρονος εξοπλισμός μαζί με ανάλογα προγράμματα λογισμικού διευκολύνουν τη μελέτη των αλλοιώσεων της μικροκυκλοφορίας του αμφιβληστροειδούς. Δημογραφικοί παράγοντες (δηλ. ηλικία, φυλή, εθνικότητα), ποικίλα συστηματικά νοσήματα (π.χ αρτηριακή υπέρταση, σακχαρώδης διαβήτης), περιβαλλοντικοί, γενετικοί παράγοντες καθώς και ο τρόπος ζωής επηρεάζουν με διαφορετικό τρόπο τις διαμέτρους των αγγείων. Η αξιολόγηση παθολογικών σημείων των αγγείων από τη φωτογράφηση του βυθού έχει χρησιμοποιηθεί σε πολυπληθείς πληθυσμιακές επιδημιολογικές μελέτες παγκοσμίως οδηγώντας σε πολύ σημαντικά συμπεράσματα σχετικά με το ζωτικό ρόλο της μικροκυκλοφορίας στη παθοφυσιολογία και τη διαχείριση των καρδιαγγειακών νοσημάτων. Η μελέτη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ παραμέτρων της μακροκυκλοφορίας και δομικών αλλοιώσεων των αγγείων του αμφιβληστροειδούς, δηλαδή των διαμέτρων αρτηριδίου και φλεβιδίου, σε πληθυσμούς διαφορετικού καρδιαγγειακού κινδύνου ήταν ο σκοπός αυτής της διατριβής.Μεθοδολογία: Η μελέτη διεξήχθη από τον Αύγουστο του 2012 μέχρι το Σεπτέμβρη του 2014 και συμπεριέλαβε 188 ασθενείς με χρόνια συστηματικά φλεγμονώδη νοσήματα (ΧΣΦΝ) και 512 χωρίς ιστορικό ΧΣΦΝ (325 υπερτασικούς και 187 υγιείς)που αποτέλεσαν την ομάδα αναφοράς. Έγιναν μετρήσεις των διαμέτρων των αγγείων του αμφιβληστροειδούς από ψηφιακές εικόνες με πιστοποιημένο λογισμικό όπως επίσης και παραμέτρων της μακροκυκλοφορίας (αρτηριακή σκληρία, καρωτιδική υπερτροφία, πλάκες).Αποτελέσματα: Τα αποτελέσματα της διατριβής έδειξαν ότι όχι μόνο η στατική αλλά και η περιπατητική 24ωρη (ημερήσια και νυκτερινή) αορτική σκληρία σχετίζεται με στενωμένα αρτηρίδια σε υπερτασικά άτομα, τονίζοντας ότι η εξέταση του αμφιβληστροειδούς ίσως θα ήταν ευεργετική κατά τη συνολική εκτίμηση του καρδιαγγειακού κινδύνου σε αυτό το πληθυσμό. Επιπλέον, δείξαμε ότι πρώιμες ποιοτικές αλλοιώσεις των αγγείων του αμφιβληστροειδούς σχετίζονται με την αορτική σκληρία και την υπερτροφία των καρωτίδων μόνο σε νέους και όχι σε ηλικιωμένους υπερτασικούς, καταλήγοντας ότι μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να στοχεύσουν σε αυτή την ηλικιακή υποομάδα ώστε να επιβεβαιώσουν ή όχι τα αποτελέσματα μας. Επίσης, δε βρέθηκαν διαφορές στις διαμέτρους των αγγείων μεταξύ ασθενών με ΧΣΦΝ και υπερτασικών μαρτύρων, δείχνοντας ότι ο επαρκής έλεγχος της φλεγμονής ίσως θα μπορούσε να βελτιώσει τις αλλοιώσεις της μικροκυκλοφορίας σε αυτούς τους πληθυσμούς.Όταν μελετήσαμε ασθενείς με συστηματικό σκληρόδερμα, έναν υποπληθυσμό με χρόνια φλεγμονή και αγγειοπάθεια της μικροκυκλοφορίας που σχετίζεται με το πολλαπλασιασμό των ινοβλαστών, οι διάμετροι των αγγείων του αμφιβληστροειδούς δε διέφεραν συγκριτικά με τους αντίστοιχους ματσαρισμένους ως προς την ηλικία και το φύλο υγιείς, τονίζοντας ότι περαιτέρω μελέτες θα πρέπει να γίνουν, γιατί ίσως τα αποτελέσματα μας παρέχουν σημαντική πληροφορία στη παθογένεση και θεραπεία αυτής της νόσου. Επιπλέον, δυο διαφορετικές μελέτες έδειξαν τα ευεργετικά ή καταστροφικά αποτελέσματα της κατανάλωσης διαφορετικών ειδών τροφής(γαλακτοκομικά, κρέας, καφές, αλκοόλ) στις διαμέτρους των αγγείων του αμφιβληστροειδούς, καταλήγοντας ότι ο ζωτικός ρόλος της διατροφής στις αλληλεπιδράσεις μεταξύ μάκρο- και μίκροκυκλοφορίας θα πρέπει να διερευνηθεί περαιτέρω.Συμπέρασμα: Η αποτελεσματική κατανόηση της παθοφυσιολογίας καθώς και της διαχείρισης των καρδιαγγειακών νοσημάτων απαιτεί εντατική έρευνα των συσχετίσεων μεταξύ των αλλοιώσεων της μίκρο- και μάκροκυκλοφορίας σε πληθυσμούς με διαφορετικά συστηματικά νοσήματα.