Εισαγωγή: Η παρούσα μελέτη είναι μια πρωτεωμική μελέτη βασικών επιστημών. Διεξήχθη στην Α΄ Πανεπιστημιακή Οφθαλμολογική Κλινική του Γενικού Νοσοκομείου Αθηνών «Γ. Γεννηματάς», σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Βιοϊατρικών Ερευνών «Αλέξανδρος Φλέμινγκ» στη Βάρη Αττικής. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε από τον Μάρτιο του 2022 έως τον Φεβρουάριο του 2025. Σκοπός: Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση και η ταυτοποίηση των πρωτεωμικών μεταβολών και των αντίστοιχων σηματοδοτικών οδών που εμπλέκονται στη δημιουργία του γεροντικού, διαβητικού και μετα-υαλοειδεκτομής καταρράκτη, μέσω ανάλυσης τριών διαφορετικών τύπων δειγμάτων από κάθε συμμετέχοντα: του υδατοειδούς υγρού, του προσθίου περιφακίου και του περιεχομένου της κασέτας φακοθρυψίας, το οποίο περιέχει θραύσματα του φακού. Αρχικά, οι πρωτεωμικές μεταβολές και οι αντίστοιχες σηματοδοτικές οδοί στο υδατοειδές υγρό θα συγκριθούν μεταξύ των τριών ομάδων καταρράκτη (γεροντικού, διαβητικού και μετα-υαλοειδεκτομής), με στόχο τον εντοπισμό τόσο κοινών όσο και διαφορετικών μηχανισμών που σχετίζονται με τον καταρράκτη. Στη συνέχεια, θα εξεταστούν και θα συγκριθούν οι πρωτεωμικές μεταβολές και οι αντίστοιχες σηματοδοτικές οδοί στο πρόσθιο περιφάκιο των τριών διαφορετικών τύπων καταρράκτη. Τέλος, θα αναπτυχθεί μια νέα αναλυτική μέθοδος για την εξέταση του περιεχομένου της κασέτας φακοθρυψίας, η οποία θα επιτρέψει την ταυτοποίηση πρωτεωμικών μεταβολών και των σχετικών σηματοδοτικών οδών στον φακό μεταξύ των τριών τύπων καταρράκτη. Εκτός από τις πρωτεωμικές αναλύσεις, θα συλλεγούν και θα αναλυθούν δημογραφικά δεδομένα από κάθε συμμετέχοντα, προκειμένου να διερευνηθούν πιθανοί παράγοντες κινδύνου και συσχετίσεις με τις σημαντικές σηματοδοτικές οδούς που θα ταυτοποιηθούν. Υλικό και Μέθοδος: Υποψήφιοι για συμμετοχή στη μελέτη ήταν όλοι οι ασθενείς που προσήλθαν με καταρράκτη στην Α΄ Πανεπιστημιακή Οφθαλμολογική Κλινική του Γενικού Νοσοκομείου Αθηνών «Γ. Γεννηματάς». Οργανώθηκαν τρεις ομάδες καταρράκτη και κάθε συμμετέχων εντάχθηκε σε μια συγκεκριμένη ομάδα με βάση ορισμένα κριτήρια. Οι τρεις ομάδες ήταν: η ομάδα γεροντικού καταρράκτη (ARC) (χωρίς ιστορικό σακχαρώδους διαβήτη και ηλικία άνω των 75 ετών), η ομάδα διαβητικού καταρράκτη (DC) (με ιστορικό σακχαρώδους διαβήτη και ηλικία μικρότερη των 65 ετών), και η ομάδα καταρράκτη μετά από υαλοειδεκτομή (PVC) (χωρίς ιστορικό σακχαρώδους διαβήτη και ιστορικό προηγούμενης χειρουργικής επέμβασης υαλοειδεκτομής για αποκατάσταση αποκόλλησης αμφιβληστροειδούς με επιπωματισμό με αέριο εντός των τελευταίων 12 μηνών). Κάθε συμμετέχων στη μελέτη συμπλήρωσε ένα ερωτηματολόγιο. Κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης καταρράκτη, που πραγματοποιήθηκε από τον ίδιο έμπειρο χειρουργό υπό τοπική αναισθησία, συλλέχθηκαν τρία δείγματα: το υδατοειδές υγρό, το πρόσθιο περιφάκιο και το περιεχόμενο της κασέτας φακοθρυψίας. Για την προετοιμασία των δειγμάτων εφαρμόστηκε το πρωτόκολλο Sp3 (Single-Pot, Solid-Phase, Sample-Preparation). Η αναγνώριση και η ποσοτικοποίηση των πρωτεϊνών πραγματοποιήθηκαν με υγρή χρωματογραφία σε σύνδεση με φασματομετρία μάζας διπλής φάσης, χρησιμοποιώντας φασματόμετρο Q Exactive HF-X Hybrid Quadrupole-Orbitrap. Για την ταυτοποίηση και ποσοτικοποίηση των πεπτιδίων/πρωτεϊνών εφαρμόστηκε το λογισμικό DIA-NN. Το λογισμικό Perseus (Έκδοση 1.6.15.0) χρησιμοποιήθηκε για στατιστική ανάλυση και οπτικοποίηση δεδομένων. Πραγματοποιήθηκαν two samples t-tests για τη σύγκριση των ομάδων ARC-DC και ARC-PVC, ενώ τα αποτελέσματα οπτικοποιήθηκαν με volcano plots. Για τις συγκρίσεις μεταξύ όλων των ομάδων διενεργήθηκε έλεγχος με ANOVA και τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν σε heatmaps. Για το gene enrichment analysis χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό ShinyGO (Έκδοση 0.77). Όλες οι αναλύσεις των δημογραφικών δεδομένων πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση της γλώσσας προγραμματισμού R και του IDE RStudio. Αποτελέσματα: Δημιουργήθηκε ένας πλούσιος άτλαντας του πρωτεϊνώματος του φακού, συμπεριλαμβανομένου του προσθίου περιφακίου, και του υδατοειδούς υγρού. Στην παρούσα μελέτη, εντοπίστηκαν συνολικά 1639 πρωτεΐνες στα δείγματα του υδατοειδούς υγρού, 2815 πρωτεΐνες στα δείγματα του πρόσθιου περιφακίου και 2975 πρωτεΐνες στο περιεχόμενο της κασέτας φακοθρυψίας. Η βιοσύνθεση γλυκοζαμινογλυκανών και η μη-κανονική οδός σηματοδότησης του υποδοχέα Wnt παρουσίασαν σημαντικά διαφορική έκφραση στην ομάδα γεροντικού καταρράκτη (ARC) σε σύγκριση με τις ομάδες διαβητικού καταρράκτη (DC) και καταρράκτη μετά από υαλοειδεκτομή (PVC). Στην ομάδα PVC, η ενεργοποίηση του συμπληρώματος παρουσίασε σημαντικά διαφορική έκφραση στα δείγματα υδατοειδούς υγρού, ενώ ο μεταβολισμός της γλουταθειόνης και η οξειδοαναγωγική δραστηριότητα παρουσίασαν σημαντικά διαφορική έκφραση στα δείγματα του πρόσθιου περιφακίου. Η κινητική δραστηριότητα μικροϊνιδίων, η οργάνωση του κυτταροσκελετού των μικροσωληνίσκων και η δέσμευση των μικροσωληνίσκων παρουσίασαν σημαντικά διαφορική έκφραση στις ομάδες DC και PVC τόσο στα δείγματα υδατοειδούς υγρού όσο και στα δείγματα του πρόσθιου περιφακίου. Στα δείγματα κασέτας φακοθρυψίας, οι πρωτεΐνες με σημαντικά διαφοροποιημένη έκφραση στην ομάδα ARC σε σύγκριση με τις ομάδες DC και PVC εμπλέκονταν σε μονοπάτια, όπως η δέσμευση ακτίνης, η αναδιοργάνωση του κυτταροσκελετού της ακτίνης, η αποκατάσταση των νημάτων ακτίνης, η οργάνωση του φλοιώδους κυτταροσκελετού της ακτίνης και τα μονοπάτια μεταγωγής σήματος μέσω μικρών GTPασών. Στα δείγματα του περιεχομένου της κασέτας φακοθρυψίας, τα μονοπάτια με σημαντικά διαφορική έκφραση στην ομάδα ARC σε σύγκριση με τις ομάδες DC και PVC περιλάμβαναν τις μεταβολικές οδούς γλυκολιπιδίων, τη βιοσύνθεση γλυκοσφιγγολιπιδίων και τις μεταβολικές διαδικασίες γλυκοσφιγγολιπιδίων, με την GLA (α-γαλακτοσιδάση Α) να είναι μία από τις πιο σημαντικές πρωτεΐνες στην ομάδα ARC. Ομοίως, στα δείγματα πρόσθιου περιφακίου, τα κύρια μονοπάτια με σημαντικά διαφορική έκφραση στην ομάδα ARC σε σύγκριση με τις ομάδες DC και PVC ήταν οι μεταβολικές οδοί γλυκολιπιδίων, η βιοσύνθεση γλυκοσφιγγολιπιδίων και οι μεταβολικές διαδικασίες γλυκοσφιγγολιπιδίων, με την ST3GAL5 να είναι μία από τις πιο σημαντικές πρωτεΐνες στην ομάδα ARC. Συμπεράσματα: Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης διευρύνουν τις υπάρχουσες γνώσεις σχετικά με τις οδούς που εμπλέκονται στην παθοφυσιολογία του καταρράκτη. Στη συγκεκριμένη μελέτη, εντοπίστηκαν βασικές οδοί που εμπλέκονται στη δημιουργία γεροντικού καταρράκτη, διαβητικού καταρράκτη και καταρράκτη μετά από υαλοειδεκτομή. Η διαφορική έκφραση της μη-κανονικής οδού σηματοδότησης του υποδοχέα Wnt στον ARC μπορεί να προάγει την ανώμαλη πολλαπλασιαστική δραστηριότητα και μετανάστευση των επιθηλιακών κυττάρων του φακού, συμβάλλοντας έτσι στη δημιουργία καταρράκτη. Παρομοίως, η διαφορική έκφραση των οδών γλυκοζαμινογλυκανών και γλυκοσφιγγολιπιδίων στον γεροντικό καταρράκτη υποδηλώνει ενδεχόμενους θεραπευτικούς στόχους για την πρόληψη του πολλαπλασιασμού των κυττάρων και την επιδιόρθωση του κατεστραμμένου φακού. Στην ομάδα PVC, η σημαντικά διαφορική έκφραση των οξειδοαναγωγικών οδών στα δείγματα του πρόσθιου περιφακίου υποδηλώνει προστατευτικό ρόλο των επιθηλιακών κυττάρων του φακού έναντι του οξειδωτικού στρες. Ωστόσο, ο σχηματισμός καταρράκτη μετά από υαλοειδεκτομή μπορεί να προκύψει όταν το οξειδωτικό στρες υπερβεί τους προστατευτικούς μηχανισμούς. Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που χρησιμοποιεί δείγματα από το περιεχόμενο της κασέτας φακοθρυψίας για τη διερεύνηση της παθοφυσιολογίας καταρράκτη, ανοίγοντας νέες προοπτικές για έρευνα. Τα αποτελέσματά μας αναδεικνύουν νέες οδούς που εμπλέκονται στην παθοφυσιολογία του καταρράκτη και προτείνουν θεραπευτικούς στόχους για την επιβράδυνση ή την πρόληψη της εξέλιξης του καταρράκτη. Μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις μπορούν να επικεντρωθούν στον εντοπισμό διαγνωστικών βιοδεικτών και την ανάπτυξη ενός συστήματος βαθμολόγησης για τη σοβαρότητα του καταρράκτη.