Biochemical Markers in the Tear Fluid of Patients with Keratoconus: Results of a ROC Analysis

Abstract

Цель. Установить прогностическое значение биохимических показателей слезной жидкости у пациентов с кератоконусом I–IV стадии. Материалы и методы. В исследование вошли 34 пациента (56 глаз) с кератоконусом и 28 здоровых добровольцев. Сформированы следующие группы: 1-я группа 28 глаз с кератоконусом I–III стадии и 2-я группа – 28 глаз с кератоконусом IV стадии, при которой заболевание выражено максимально и его лечение предполагает планирование и выполнение пересадки роговицы. Группу 3 (контрольная) составили здоровые добровольцы. Забор слезной жидкости для исследования концентраций биологически активных протеинов выполняли при помощи фильтровальных полосок. Проведено определение концентрации в слезной жидкости следующих биохимических показателей: ИЛ-1α, ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-17, коллаген IV типа, ММП-1, ММП-3 и ММП-9, ФНО-α и ФНО-β, альфа-2 макроглобулин, TФР-β, СРБ, общая антиоксидантная активность. Результаты. Установлены диагностически значимые уровни ММП-9, ИЛ-1β и ИЛ-17, α2-МГ в слезной жидкости, превышение которых может использоваться в комплексе диагностических критериев при скрининге пациентов в группе риска, при подозрении на кератоконус или при монолатеральном кератоконусе. Результаты ROC-анализа ФНО-α, ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-17, СРБ в слезной жидкости пациентов с кератоконусом I–III стадии позволяют рассматривать их в качестве предикторов патологических изменений глазной поверхности, ассоциированных с прогрессированием кератоконуса до терминальной стадии. Определены пороговые уровни биологически активных протеинов в слезе, характеризующие терминальную стадию кератоконуса. Заключение. Разработка новых диагностических инструментов повысит эффективность скрининга, диагностики прогрессирования болезни, выбора метода лечения пациентов, а также приблизит нас к пониманию патогенетических механизмов развития кератоконуса. Purpose. To establish the prognostic value of the biochemical markers of the tear fluid in patients with stage I–IV keratoconus. Materials and methods. The study included 34 patients (56 eyes) with keratoconus and 28 healthy volunteers. Group 1 consisted 28 eyes with stage I–III keratoconus, group 2 – 28 eyes with stage IV keratoconus, in which the symptoms of the disease were most pronounced and treatment required planning and performing a cornea transplant. Group 3 (control) were presented with healthy volunteers. Tear fluid was collected using filter strips to study the concentrations of biologically active proteins. The following biochemical markers were determined in the lacrimal fluid: IL-1α, IL-1β, IL-6, IL-17, type IV collagen, MMP-1, MMP-3 and MMP-9, TNF-α and TNF-β, alpha-2 macroglobulin, TGF-β, CRP, total antioxidant activity. Results. Diagnostically significant levels of MMP-9, IL-1β and IL-17, α2-MG in the tear fluid were established and can be used in the complex of diagnostic criteria for screening patients at risk, with suspected keratoconus or with monolateral keratoconus. The results of ROC analysis of TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-17, CRP in the tear of patients with stage I–III keratoconus allow to consider them as predictors of pathological changes on the ocular surface associated with the progression of keratoconus to the terminal stage. The cut-off levels of biologically active proteins in the tear, which characterize the terminal stage of keratoconus, were determined. Conclusion. New diagnostic tools will increase the effectiveness of screening, diagnosis of the disease progression, choice of treatment method and will also bring us closer to understanding the pathogenetic mechanisms of keratoconus development.