Vascular Endothelium Growth Factors (VEGFs) are important regulators of endothelium cell proliferation, migration, and permeability not only during embryonic vasculogenesis but also in physiological and pathological angiogenesis. The VEGF family comprises seven members, including VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF-F, and Placental Growth Factor (PIGF); each one has a unique expression, specificity, and function. These members with different physical and biological properties act through three specific receptor tyrosine kinases, VEGFR-1, VEGFR-2, VEGFR-3, and two semaphorins receptors neuropilin-1 (NRP-1) and NRP-2. Almost 80% of the volume of the eye is made up of a clear gel-like substance called vitreous humor that fills the center of the eye and is in continuous contact with the retina. It consists of water (~99%), hyalocytes, hyaluronic acid, ascorbic acid, inorganic salts, glucose, and a network of collagen fibrils. In the present study, three cytokines (VEGF-A, VEGF-B and PIGF) were investigated in vitreous humor and serum of patients with ocular pathology, measured by Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). To compare and characterize the quantitative results obtained by ELISA, the patients were categorized into two groups: 1. Patients with neovascular ocular diseases were categorized into the following subgroups: age-related macular degeneration (AMD), retinal vein occlusion (RVO), and diabetic retinopathy (DR) patients and 2. Patients with non-neovascular ocular diseases: vitreomacular traction syndrome patients of idiopathic etiology or rhegmatogenous retinal detachment patients. Additionally, the growth factors were compared or correlated between: 1. The studied groups of patients; 2. The different ocular pathologies; 3. With patient baseline clinical characteristics such as naïve vs. non-naive patients, previous treatments, the presence of glaucoma, and stage of diabetic retinopathy (non-proliferative diabetic retinopathy vs. proliferative diabetic retinopathy). For further investigation, serum and vitreous concentration levels of VEGF-A, VEGF-B, and PIGF were correlated between each other and between changes assessed by optical coherence tomography (OCT) and visual acuity (VA) measurements.
The major conclusions of this study were as follows: 1. VEGF-A, VEGF-B, and PIGF vitreous levels are overexpressed in patients with neovascular ocular diseases in comparison with patients with non-neovascular ocular diseases; 2. In diabetic patients the vitreous vascular endothelial growth factors levels increase with the progression of the disease, being lower in non-proliferative diabetic retinopathy patients and higher in proliferative diabetic retinopathy patients. However, serum levels of VEGF-A, VEGF-B and PIGF were higher in non-proliferative diabetic retinopathy patients in comparison with proliferative diabetic retinopathy patients; 3. There were no statistical differences between the concentration values of serum VEGF-A, VEGF-B or PIGF between neovascular and non-neovascular diseases; 4. There was a positive and strong correlation between vitreous and serum VEGF-A and VEGF-B, suggesting a simultaneous pathological increase in those cytokines; 5. There was no correlation between serum levels and vitreous levels of all growth factors: VEGF-A, VEGF-B and PIGF; 6. There was a correlation between VEGF A or VEGF-B and macular volume; 7. Through the descriptive analysis of previous treatments as well as the comparative analysis between naïve and non-naïve patients, the existence of patients with insufficient response to the current therapies was confirmed, and therefore, there is an unmet need for the research of new drugs to treat neovascular ocular diseases.
Taken altogether, these results suggest an overexpression of vitreous levels for the three studied cytokines. The correlations between VEGF-A and VEGF-B growth factors confirmed they may be simultaneously increased in neovascular eye pathologies. The correlations with diabetic retinopathy stage as well with structural and functional characteristics of studied neovascular disorders demonstrated the action of these cytokines in the progression of the disease. Targeting VEGF-A or VEGF-B or PIGF inhibition may have beneficial and impactful implications in the treatment of neovascular diseases, not only in terms of better outcomes but also in the regression of disease (in the case of diabetes). The identification of serum markers or other disease characteristics is easily measurable. Their correlation with vitreous levels will also lead to early intervention in disease prevention through the detention of ocular neovascularization before the appearance of clinical symptoms, subsequently leading to the prevention of blindness.Os fatores de crescimento endotelial vascular (VEGF) são importantes reguladores da proliferação, da migração e da permeabilidade das células endoteliais, não só durante a fase embrionária e vasculogénese, mas também na angiogénese fisiológica e patológica.
A família VEGF é constituída por sete membros, os quais incluem o VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, VEGF-E, VEGF-F e o factor de crescimento placentário (PlGF), cada um com uma expressão única, especificidade e função. Estes membros com diferentes propriedades físicas e biológicas específicas, atuam através de três receptores tirosina quinase, VEGFR-1, VEGFR-2 e VEGFR-3, e dois receptores de sinalização neuropilina-1 (NRP-1) e NRP-2.
Quase 80% do globo ocular é constituído por uma substância clara, semelhante a um gel, designada por humor vítreo, que preenche o centro do olho e está em contacto contínuo com a retina. O humor vítreo é constituído por água (~ 99%), hialócitos, ácido hialurónico, ácido ascórbico, sais inorgânicos, glucose e uma rede de fibrilhas de colagénio.
No presente estudo, foram investigadas três citoquinas (VEGF-A, VEGF-B e PIGF) no humor vítreo e soro de doentes com patologia ocular através da quantificação por ELISA (“Enzyme-Linked Immunosorbent Assay”).
Para comparar e caracterizar os achados quantitativos destes fatores de crescimento, os doentes foram divididos em 2 grupos:
1. Doentes com doenças oculares neovasculares classificados posteriormente nos seguintes subgrupos de doentes: degenerescência macular da idade (DMI), oclusão da veia da retina (OVR) e retinopatia diabética (RD);
2. Doentes com doenças oculares não-neovasculares, ou seja, doentes com síndroma de tracção vitreomacular de etiologia idiopática ou doentes com descolamento retiniano regmatogénio.
Além disso, os fatores de crescimento foram comparados ou correlacionados entre:
1. Os grupos de doentes estudados (neovascular vs. não neovascular);
2. As diferentes patologias oculares;
3. As características clínicas de “baseline” do doente, como por exemplo, doentes naïve versus doentes não-naïve, tratamentos efetuados antes de serem submetidos a vitrectomia, presença de glaucoma e estadio de retinopatia diabética (retinopatia diabética não proliferativa vs. retinopatia diabética proliferativa).
Para uma investigação mais aprofundada, os valores médios das concentrações séricas e vítreas de VEGF-A, VEGF-B e PIGF foram correlacionadas entre si e entre as alterações estruturais ocorridas nestes doentes, avaliadas por tomografia de coerência óptica (OCT) e medições da acuidade visual (AV).
As principais conclusões deste estudo foram as seguintes: 1. Os níveis vítreos de VEGF-A, VEGF-B e PIGF encontram-se sobre-expressos em doentes com doença ocular neovascular em comparação com os doentes sem doença ocular neovascular;
2. Nos doentes diabéticos, os níveis de fatores de crescimento endotelial vascular no humor vítreo aumentaram com a progressão da doença, sendo as concentrações obtidas de VEGF-A, VEGF-B e PIGF, menores em doentes com retinopatia diabética não proliferativa e maiores em doentes com retinopatia diabética proliferativa. Contudo, os níveis séricos de VEGF-A, VEGF-B e PIGF apresentaram valores maiores em doentes com retinopatia diabética não proliferativa em comparação com os doentes com retinopatia diabética proliferativa;
3. Não se observaram diferenças estatisticamente significativas entre valores de concentração de VEGF-A, VEGF-B ou PIGF sérico entre doenças neovasculares e não neovasculares;
4. Observou-se uma correlação positiva e forte entre VEGF-A e VEGF-B, tanto no vítreo como no soro analisado, sugerindo um aumento patológico em simultâneo dessas citoquinas;
5. Não foram reportadas correlações entre os níveis séricos e os níveis vítreos para todos os factores de crescimento endotelial vascular: VEGF-A, VEGF-B e PIGF;
6. Foi encontrada uma correlação positiva entre VEGF-A ou VEGF-B e volume macular;
7. Através da análise descritiva de terapêuticas prévias administradas aos doentes com doença ocular neovascular, e das análises comparativas entre doentes naïve e não-naïve, confirmou-se a existência provável de doentes com resposta insuficiente às terapêuticas actualmente aprovadas, reconhecendo-se assim a necessidade de investigação de novos fármacos para o tratamento de doenças neovasculares.
Em resumo, todos os resultados sugeriram uma sobre-expressão dos níveis vítreos para as três citoquinas estudadas; as correlações entre fatores de crescimento de VEGF-A e VEGF-B, confirmaram o seu aumento em simultâneo em patologias neovasculares oculares; e as correlações com o estadio da retinopatia diabética e características funcionais e estruturais das doenças neovasculares, demonstraram a ação destas citoquinas na progressão da doença.
O enfoque na inibição de VEGF-A ou VEGF-B ou PIGF pode ter implicações benéficas e um grande impacto no tratamento das doenças neovasculares, não apenas em termos de melhor eficácia, mas também em termos de regressão da doença (no caso da diabetes).
A identificação de biomarcadores ou outras características da doença quantificáveis e a sua correlação com os níveis de VEGF-A, VEGF-B e PIGF no vítreo poderá conduzir a uma intervenção precoce na prevenção destas doenças, através da detenção da neovascularização ocular antes do aparecimento de sintomas clínicos, conduzindo assim à prevenção da cegueira
