The pathophysiology of retinopathy of prematurity: an update of previous and recent knowledge

Abstract

ABSTRACT.Retinopathy of prematurity (ROP) is a disease that can cause blindness in very low birthweight infants. The incidence of ROP is closely correlated with the weight and the gestational age at birth. Despite current therapies, ROP continues to be a highly debilitating disease. Our advancing knowledge of the pathogenesis of ROP has encouraged investigations into new antivasculogenic therapies. The purpose of this article is to review the findings on the pathophysiological mechanisms that contribute to the transition between the first and second phases of ROP and to investigate new potential therapies. Oxygen has been well characterized for the key role that it plays in retinal neoangiogenesis. Low or high levels of pO 2 regulate the normal or abnormal production of hypoxia-inducible factor 1 and vascular endothelial growth factors (VEGF), which are the predominant regulators of retinal angiogenesis. Although low oxygen saturation appears to reduce the risk of severe ROP when carefully controlled within the first few weeks of life, the optimal level of saturation still remains uncertain. IGF-1 and Epo are fundamentally required during both phases of ROP, as alterations in their protein levels can modulate disease progression. Therefore, rhIGF-1 and rhEpo were tested for their abilities to prevent the loss of vasculature during the first phase of ROP, whereas anti-VEGF drugs were tested during the second phase. At present, previous hypotheses concerning ROP should be amended with new pathogenetic theories. Studies on the role of genetic components, nitric oxide, adenosine, apelin and b-adrenergic receptor have revealed new possibilities for the treatment of ROP. The genetic hypothesis that single-nucleotide polymorphisms within the b-ARs play an active role in the pathogenesis of ROP suggests the concept of disease prevention using b-blockers. In conclusion, all factors that can mediate the progression from the avascular to the proliferative phase might have significant implications for the further understanding and treatment of ROP.Key words: erythropoietin -hypoxia-inducible factor 1 -insulin-like growth factor-1 -neovascularization -pathophysiology -placental growth factor -retinopathy of prematurity -vascular endothelial growth factor -b-adrenergic receptors Acta Ophthalmol. 2014: 92: 2-20

Chronic morbidities of premature newborns

“…Az 1000 g születési súly alattiakat extrém kis súlyú (extremely low birthweight -ELBW), az 1000-1500 g közöttieket nagyon kis súlyú (very low birthweight -VLBW) újszü-lötteknek nevezzük. A legnagyobb nemzetközi, koraszülött-betegségekkel foglalkozó adatbázis, a Vermont Oxford Network Database adatai alapján VLBW-új-szülöttekben az összes stádiumú ROP-ot tekintve a betegség incidenciája 33%, míg az 500 g és 24. terhességi hét alattiakban ez az érték 85%, és ebből a súlyos stá-diumú ROP 40% [1]. Ezek alapján a legfontosabb rizikófaktornak az éretlenség fokát kell tekinteni.…”

“…A koraszülöt-tek életük elején hepaticus forrásra támaszkodnak. Maga az eritropoetin is egy hypoxia indukálta növekedési faktor, szerepe van az angiogenesisben [1]. Még nem ismert pontosan, de a VEGF analógiájára, az eritropoetin szabályozása a koraszülött életkorával változhat, talán más a ROP 1. fázisában, mint a másodikban, és az is elképzelhető, hogy korai szubsztitúciója előnyös lehet.…”

“…Vizsgálják a nitrogén-monoxid-(NO-) anyagcserét, az adenozint, az apelint, a béta-adrenerg receptorokat (β-ARs), a placentáris növekedési faktort (PlGF) [1,15]. A β-AR-ek a vascularis endotheliumsejtekben expresszálódnak, hypoxiában fokozott mértékben, az erek kontrahálnak, és a mélyülő hypoxia további VEGFszintézist indukál.…”

“…Állatkísérleti ROP-modellek bizonyítják, hogy az optimális esszenciális telítetlenzsírsav-ellátás a ROP incidenciáját akár 50%-kal csökkenti, ami klinikai vizsgá-latok elvégzésére ösztönöz [1].…”

The Effect of Oxygen Therapy on the Development of Retinopathy of Prematurity

“…In the second phase of ROP, with maturity the metabolic needs of the retina increase and hypoxia becomes more expressed. Hypoxia stimulates the increased creation of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) and causes pathological neovascular retinas at about 32-34 weeks gestational age (6).…”