Мобильная версия

Архив офтальмологии Украины Том 10, №3, 2022

Аналіз факторів розвитку й прогресування глаукомної оптичної нейропатії

Авторы: Санін В.В.
Національний університет охорони здоров’я України імені П.Л. Шупика МОЗ України, м. Київ, Україна

Рубрики: Офтальмология

Разделы: Клинические исследования

Актуальність. Глаукома — хронічне багатофакторне постійно прогресуюче захворювання, що призводить до необоротної сліпоти. Однак на сьогодні не до кінця вивчено можливості відомих і нових методів дослідження рівня глаукомної оптичної нейропатії. Метою наших досліджень було вивчення впливу окиснювального стресу на розвиток і прогресування глаукоми низького тиску й визначення можливостей його корекції. Матеріали та методи. Експериментальні дослідження проводили з використанням самців щурів лінії Вістар. Здійснювали забір тканин ока для дослідження ультраструктури й біохімічних показників. Протягом клінічної частини дослідження оглянуто 64 пацієнтів (128 очей), яким проводили комплексне офтальмологічне обстеження. Термін спостереження за пацієнтами становив два роки. Результати. Встановлено наслідки катехоламінових пошкоджень ультраструктури сітківки ока. Визначено зміни показників окисного стресу в щурів при моделюванні глаукоми, а саме їх збільшення. Введення N-ацетилкарнозин-вмісного препарату як антиоксидантного засобу при моделюванні глаукоми супроводжувалось зниженням показників розвитку окисного стресу. Доведено збільшення маркерів окиснювального стресу й зниження маркерів антиоксидативного стресу в сироватці крові пацієнтів з глаукомою низького тиску, які корелювали зі стадією глаукомного процесу. Відзначена наявність сильних кореляційних зв’язків між геморагіями і виїмкою нейроретинального паска в нижньому сегменті, вогнищевою втратою шару нервових волокон сітківки в ділянці геморагій та індексом кровотоку перипапілярних судин диска зорового нерва в поверхневій капілярній сітці нижньотемпорального сегмента в ділянці геморагій (р < 0,05). Висновки. Отримані результати щодо визначення маркерів окиснювального стресу й антиоксидативного стресу в сироватці крові хворих на глаукому можуть служити обґрунтуванням їх клінічного застосування в практичній офтальмології. Результати експериментальних і клінічних досліджень підтверджують доцільність застосування місцевих і загальних антиоксидантних і мембраностабілізуючих засобів у комплексній терапії глаукомної оптичної нейропатії. Виявлення крововиливів у диск зорового нерва відіграє істотну роль у визначенні прогнозу захворювання, тому що вони є передвісником прогресуючої функціональної втрати зору при глаукомі.

Background. Glaucoma is a chronic, multifactorial, constantly progressive disease that leads to irreversible blindness. However, to date, the possibilities of known and new methods for investigating the level of glaucomatous optic neuropathy have not been fully explored. The purpose of our research was to study the influence of oxidative stress on the development and progression of low-tension glaucoma and to determine options for its correction. Material and methods. Experimental studies were carried out using male Wistar rats. Eye tissues were collected for the study of ultrastructural and biochemical indicators. During the clinical part of the study, 64 patients (128 eyes) were examined, who underwent a comprehensive ophthalmological examination. The follow-up period was two years. Results. The consequences of catecholamine damage to the retinal ultrastructure have been established. Changes in the indicators of oxidative stress in rats with glaucoma modeling were found, namely their increase. Administration of the NAC-containing preparation as an antioxidant when modeling glaucoma was accompanied by a reduction in the oxidative stress. An increase in the oxidative stress markers and a decrease in the antioxidant stress markers in the blood serum of patients with low-tension glaucoma were proven, which correlated with the stage of the glaucomatous process. There were strong correlations between hemorrhages and notching of the neuroretinal rim in the lower segment, a focal loss of retinal nerve fiber layer in the area of hemorrhages and the blood flow index of the peripapillary vessels of the optic disc in the superficial capillary network of the lower temporal segment in the area of hemorrhages (р < 0.05). Conclusions. The obtained results of evaluating the oxidative and antioxidative stress markers in blood serum of patients with glaucoma can serve as justification for the clinical use in practical ophthalmology. The results of experimental and clinical studies confirm the feasibility of using local and general antioxidant and membrane-stabilizing agents in the comprehensive therapy of glaucomatous optic neuropathy. Detection of hemorrhages in the optic disc plays a significant role in the prognosis of the disease, as it is a harbinger of progressive functional vision loss in glaucoma.

Ключевые слова

глаукома низького тиску; окиснювальний стрес; маркери антиоксидативного стресу; нейропротекція

low-tension glaucoma; oxidative stress; markers of antioxidant stress; neuroprotection

doi: http://dx.doi.org/10.22141/2309-8147.10.3.2022.304

Вступ

Дослідження останніх років свідчать, що глаукома посідає перше місце серед основних інвалідизуючих захворювань органів зору як у всьому світі, так і в Україні. Це хронічне постійно прогресуюче захворювання, що характеризується специфічними ураженнями головки зорового нерва й пошкодженнями поля зору і призводить до необоротної сліпоти. Хоча протягом багатьох років глаукома традиційно була пов’язана з високим внутрішньоочним тиском (ВОТ), тепер вона розглядається як багатофакторне захворювання. У цьому контексті ВОТ є найважливішим відомим фактором ризику для розвитку й прогресування глаукоматозного ураження зорового нерва. Навіть при глаукомі низького тиску (ГНТ) зниження ВОТ може бути корисним для зупинки прогресування пошкодження поля зору [1].

Однак зниження ВОТ може бути недостатньо, оскільки різні механізми, які залежать або не залежать від рівня ВОТ, будуть сприяти цьому пошкодженню. Визначені механізми включають ішемію [2], обструкцію аксоплазматичного потоку [3] і депривацію одного або кількох трофічних факторів [4], ексайтотоксичність [5] і пошкодження, викликане окисним стресом [6].

ВОТ не підвищується на всіх очах, які мають ознаки глаукомної нейродегенерації, але експериментальне підвищення ВОТ викликає окиснювальний стрес у сітківці [7].

Відомо, що водяниста волога містить кілька активних окиснювачів, таких як перекис водню й супероксид-аніон. Низькомолекулярні антиоксиданти, такі як глутатіон (GSH), а також аскорбат разом із молекулами, які мають властивості поглинання вільних радикалів цистеїном і тирозином, були виявлені в рідині передньої камери ока. Аскорбат також присутній у внутрішньокамерній волозі у високих концентраціях (1–2 мM) [8], як і ферменти антиоксидантної системи: супероксиддисмутаза, каталаза й глутатіонпероксидаза [9, 10], що присутні в мітохондріях.

Недостатність антиоксидантної системи призводить до надмірної продукції активних форм кисню (АФК), які разом із активними формами азоту, такими як пероксинітрит (ONOO–), окиснюють біомолекули (ДНК, білки, ліпіди) і спричинюють розвиток дисфункції клітини та її загибель. Ці процеси є актуальними і для сітківки ока й зорового нерва.

Дослідження деяких вчених [11] показали, що хронічний окиснювальний стрес, викликаний цими агентами, може порушити функцію трабекулярної сітки (ТС) — головного шляху відтоку водянистої рідини з передньої камери. Протягом життя ТС піддається хронічному окиснювальному стресу. Попередні спостереження довели, що швидкість втрати клітин ТС є лінійною і дорівнює приблизно 0,58 % на рік від народження до 81 року [11]. Але точна етіологія цього процесу залишається невідомою. Найбільш прийнятна теорія постулює, що це віковий процес накопичення аномального еластичного матеріалу [12], який є найбільш частою причиною вторинної відкритокутової глаукоми [13]. Це генералізований віковий розлад позаклітинного матриксу з аномаліями базальних мембран. Останнім часом з’являється все більше доказів того, що аскорбінова кислота відіграє важливу роль у захисних механізмах очних тканин проти пошкодження вільними радикалами [10, 14].

Однак на сьогодні не до кінця вивчено можливості відомих і нових методів дослідження рівня глаукомної оптичної нейропатії. Особливо важливою є проблема вибору алгоритму лікування ГНТ, коли компенсаторні можливості вичерпані, зорові функції перебувають на межі при нормальних рівнях ВОТ [15].

Отже, аналіз результатів є свідченням необхідності подальшої оцінки біомаркерів оксидативного стресу й визначення можливостей їх практичного застосування в повсякденній офтальмологічній практиці.

Метою наших досліджень було вивчення впливу окиснювального стресу на розвиток і прогресування глаукоми низького тиску і визначення можливостей його корекції.

Матеріали та методи

Експериментальні дослідження проводили з використанням самців щурів лінії Вістар масою 330–350 г віком 10 місяців, які утримувались на стандартному раціоні віварію Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України. Тварини були розподілені на три групи. Контрольна група не зазнавала жодних впливів. У дослідній групі І проводили моделювання глаукоми у тварин (гіперкатехолемії) за відомою методикою [16]. У дослідній групі ІІ моделювали глаукому і вводили препарат N-ацетилкарнозин (NAС).

У всіх тварин проводили вимірювання ВОТ із застосуванням апланаційного тонометра Tonovet (Icare, Фінляндія). Здійснювали забір тканин ока для дослідження ультраструктури або біохімічних показників.

Усі морфологічні й морфометричні дослідження виконували на фотографіях сітківки ока, які отримані за допомогою електронного мікроскопу ПЕМ-125К (Україна). Препарати для електронно-мікроскопічних досліджень виготовляли за загальноприйнятою методикою [17]. Ультратонкі зрізи товщиною 40–60 нм контрастували 1% розчинами уранілацетату й цитрату свинцю за описаною методикою [18].

За допомогою комп’ютерної програми Image Tool на 130–150 полях для кожної серії досліджень визначали середню загальну кількість мітохондрій (МХ) — nМХ; середню кількість структурно змінених МХ — sdMX; середній діаметр МХ — d.

На електронних мікрофотографіях проводили також морфометричну оцінку середньої арифметичної товщини гістогематичного бар’єра (ГГБ) сітківки (τ) і його окремих шарів за принципом випадкового відбору зразків (по 80 при кожному впливі) [19, 20].

Для біохімічних досліджень здійснювали забір зразків сітківки ока. Інтенсивність оксидативного метаболізму оцінювали за зміною швидкості генерації нестабільних вільних радикалів кисню — супероксидного аніон-радикалу (О2∙–) і ∙ОН-радикалу, і кінцевих продуктів перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) — малонового діальдегіду (МДА), дієнових кон’югатів (ДК), а також ейкозаноїду лейкотрієну С4 [20].

Отримані результати експериментальної частини дослідження наводили у вигляді M ± m, вiрогiднiсть вiдмiнностей мiж показниками оцiнювали за t-тестом Стьюдента.

Протягом клінічної частини дослідження оглянуто 64 пацієнтів (128 очей), яким проводили комплексне офтальмологічне обстеження. Усі пацієнти були обізнані про характер дослідження й підписали інформовану згоду. Пацієнти були розподілені на дві групи: основну та порівняння. В основну групу увійшли 46 пацієнтів (92 ока) з глаукомою низького тиску І (48 очей — 52,17 %) і ІІ (44 ока — 47,83 %) стадії захворювання. Середній рівень внутрішньоочного тиску в пацієнтів основної групи дорівнював 18,1 ± 2,7 мм рт.ст. У групу порівняння включили 18 пацієнтів (36 очей) з гіперметропією до 1,0 дптр без глаукоми. Внутрішньоочний тиск у пацієнтів групи порівняння коливався в середньому в межах 18,61 ± 3,10 мм рт.ст. Обидві групи були порівнянні за віком і статтю.

Пацієнтам обох груп проводили повне комплексне офтальмологічне обстеження. Термін спостереження за пацієнтами становив два роки, протягом цього часу оцінку офтальмологічного статусу проводили через 3 місяці (другий візит), 6 місяців (третій візит), 12 місяців (четвертий візит), 18 місяців (п’ятий візит) і 24 місяці (шостий візит).

Офтальмологічне обстеження включало: клінічні методи — збір скарг та анамнезу захворювання, візометрію, біомікроскопію, офтальмоскопію (SL-3C, Тopcon Corporation, Japan; Ocular MaxField® 78D, USA), гоніоскопію (Oculus), тонометрію (Topcon, Japan), пахіметрію (OCT Visante, Ziess), статистичну й кінетичну периметрію (Humphrey 750I, Zeiss), оптичну когерентну томографію (ОКТ) і ангіо-ОКТ диска зорового нерва (REVO NX Version 10.0.0 Device SN: 1560790/16), шару гангліозних клітин і макули (Cirrus HD-OCT 5000, Zeiss); електрофізіологічні методи — визначення зорових викликаних коркових потенціалів (на реверсивний шаховий патерн, спалах і рух) і електроретинограму («Нейро-МВП мікро», ТОВ «Укрмедспектр»); допплерографію судин голови і шиї; лабораторні дослідження — визначення показників загального аналізу крові (еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів, швидкості осідання еритроцитів (ШОЕ), гемоглобіну), глюкози крові, глікованого гемоглобіну, заліза сироваткового, феритину, трансферину, фолієвої кислоти, сечової кислоти, креатиніну, холестерину, білка загального, малонового діальдегіду, супероксиддисмутази, ціанокобаламіну (вітаміну В12), вітаміну С, вітаміну А, вітаміну Е. Усі результати досліджень фіксували в статистичній карті обстеження пацієнта.

Отримані результати клінічної частини дослідження обробляли статистично за допомогою програми Microsoft Office Excel 2010 і пакета програм SPSS 12.0, MedStat, використовуючи дисперсійний аналіз порівняння середніх величин. У всіх випадках проведення аналізу критичний рівень значущості був прийнятий рівним 0,05.

Результати та обговорення

Отримані результати подані в табл. 1–3 і на рис. 1–3.

Порівнявши ультраструктуру сітківки ока у тварин після моделювання глаукоми й контрольних тварин, виявили, що при експериментальній глаукомі в сітківці відбуваються деструктивні зміни нейронів сітківки з утворенням великих вакуоль і розривів, тотальним просочуванням тканини плазмою крові (рис. 1).

Крім того, визначено, що через деструктивну зміну нейронів сітківки матрикс мав вигляд слабкої електронно-щільної аморфної, погано структурованої речовини з вираженими проявами деструкції. Мітохондрії також піддавалися деструктивним змінам, були частково або повністю вакуолізованими (рис. 2а). У мітохондріальному апараті частково зберігалися динамічні процеси з поділом і так званим брунькуванням [22]. Паралельно спостерігали компенсаторне перенапруження органел, свідченням чого було утворення МХ з везикулярними кристами (рис. 2б), що є показником високої активності МХ щодо синтезу АТФ у режимі перевантаження [20, 23].

Задля підтвердження отриманих даних щодо змін, які відбуваються в мітохондріальному апараті клітин сітківки при експериментальній глаукомі, було проведено морфометричне вивчення [20]. Аналіз результатів свідчить, що середня загальна (по різних шарах сітківки) кількість МХ вірогідно не змінювалася. Однак відбувалося різке збільшення середньої кількості структурно пошкоджених органел (у 7,6 раза). Стає зрозумілим, що за таких умов нормальний енергетичний метаболізм у сітківці ока не може бути забезпечений. Тим більше що одним з проявів ультраструктурних змін МХ було значне зростання середнього діаметра МХ — на 78,4 %. Встановлено, що збільшення діаметра МХ більше ніж на 25–30 % свідчить про процеси, пов’язані з порушенням синтезу макроергів. Значне набухання МХ призводить до утворення так званих мегамітохондрій. Як правило, такі органели є необоротно пошкодженими, і наступним етапом їх структурних перетворень є загибель за некротичним типом [24].

На сьогодні доведено [25], що подібні зміни можуть призводити до запуску процесів нейродегенерації в зоровому аналізаторі, однак, як зазначають дослідники й клініцисти, подібні пошкодження (принаймні в людей) є ознакою термінальної стадії глаукоми і врешті-решт супроводжуються апоптотичною загибеллю клітин [20].

Аналізуючи отримані результати, виявили ще одне свідчення розвитку набрякових процесів у досліджуваній тканині — гіпергідратацію гістогематичного бар’єра (рис. 3).

Більшою мірою це стосувалося ендотеліальної устілки капілярів, однак у потовщення бар’єра свій внесок робив і перикапілярний простір, який, як правило, виконує функцію поглинання й зв’язування зайвої рідини, тим самим до деякої міри локалізуючи набряк тканини в цілому.

Визначено потовщення ГГБ і окремих його шарів, що, як правило (як і для інших біологічних бар’єрів), не обходиться без значного підвищення проникності цитоплазматичних мембран, зокрема мембран ендотелію. При цьому також відзначається активація в ендотеліальних клітинах піноцитозу, що є ознакою досить активних обмінних і транспортних процесів [26]. Така особливість структурної перебудови робить свій внесок у зростання середньої арифметичної товщини ГГБ.

У результаті наших досліджень визначено, що товщина ГГБ зростала у 2,7 раза, ендотеліальної устілки — у 3 рази, а перикапілярних просторів — у 2,6 раза. Отже, відбувалося значне зростання шляху дифузії для кисню від капіляра до споживаючих структур — МХ, що поряд зі зменшенням їх здатності до забезпечення адекватної енергопродукції через руйнування та ультраструктурні зміни призводить до розвитку вторинної тканинної гіпоксії. Остання, у свою чергу, посилює нейродегенерацію і погіршує функцію сітківки [20].

На сьогодні встановлено, що глутамат ідентифікується як один з найважливіших елементів патогенезу глаукоми [27]. Ефект його ексайтотоксичності щодо гангліозних клітин сітківки, що спостерігається вже в перші години цієї патології, можливий у результаті блокування відповідних рецепторів. Експериментально доведено, що підвищення рівня глутамату може індукувати загибель гангліозних клітин у результаті некрозу і/або апоптозу в умовах як in vivo, так і in vitro [25]. Звичайно, отримані нами електронно-мікроскопічні результати [20] не можуть дати відповідь на питання, яким чином змінюється в умовах експерименту концентрація глутамату в сітківці, проте особливості ультраструктури синапсів певною мірою можуть свідчити про зміни функціонування глутаматергічної системи.

Аналіз наукової літератури показав, що більшість дослідників і клініцистів вважають глаукому (як патологічний стан, так і модельні дослідження) мітохондріальною патологією [2, 6, 7, 13, 15, 28], яка супроводжується вторинною тканинною гіпоксією, що, у свою чергу, активізує нейродегенерацію [29].

В умовах експериментального дослідження причин глутаматної ексайтотоксичності показано, що вхід Са2+ через NMDA-підтип глутаматних каналів і подальше накопичення Са2+ у мітохондріях є основними факторами, що призводять до загибелі органел і клітинної загибелі, зокрема при глаукомі [20]. З огляду на це описані порушення в мітохондріальному апараті клітин сітківки (рис. 1–3) доводять, що застосована нами модель в експериментальній частині дослідження є адекватною для вивчення процесів, які відбуваються при глаукомі.

Для встановлення можливих біохімічних механізмів, що призводять до виявлених нами морфологічних змін у тканинах ока внаслідок експериментального моделювання глаукоми, були проведені біохімічні дослідження визначення ступеня оксидативного стресу [20]. Майже всі досліджувані нами показники були вищими у тварин, яким проводили моделювання глаукоми із застосуванням препарату адреналіну, а саме: збільшувалась швидкість генерації супероксидного радикалу в 2,7 і 8 разів у правому і лівому очах відповідно; збільшувалась швидкість утворення гідроксильного радикалу в 2,2 раза в правому і без суттєвих змін у лівому оці порівняно зі значеннями інтактних тварин [20].

Як наслідок збільшення швидкості утворення активних форм кисню ми спостерігали активацію перекисного окиснення ліпідів мембран, а саме: на 88 і 36 % збільшувався вміст кінцевого продукту ПОЛ МДА, вміст ДК зріс на 6,8 і 47,8 %, а вміст лейкотрієну С4 — на 45 і 6,4 % у правому й лівому очах відповідно. Останній вказує на активацію ліпоксигеназного шляху розщеплення арахідонової кислоти — одного з джерел вільних радикалів. Цікаво, що відбувся своєрідний перехресний розподіл у збільшенні маркерів окисного стресу між правим і лівим очима в групі з моделюванням глаукоми. Можна припустити, що в цій ситуації спрацював певний компенсаторний механізм, який потребує подальшого з’ясування. Однак, незважаючи на збільшення різних маркерів окисного стресу в правому і лівому очах, ми спостерігали однаковий ступінь зростання ВОТ, що вказує на значну чутливість зорового аналізатора до збільшення концентрації катехоламінів в організмі і до будь-яких змін окисного метаболізму, зокрема тих, що ведуть до збільшення продукції активних форм кисню — супероксидного радикалу й гідроксильного радикалу, які, у свою чергу, ініціюють ПОЛ, пошкодження білків і структур клітин [20].

З літератури відомо, що катехоламіни мають здатність посилювати продукцію АФК, що відбувається, найімовірніше, через активацію β2-адренорецепторів [30]. Також адреналін може піддаватись автоокисненню з утворенням хінону й семіхінону, які вступають в окисно-відновний цикл з утворенням великої кількості АФК та індукцією окисного стресу [20]. Крім того, на модельних системах in vitro було показано, що адреналін не лише може працювати через свої рецептори, але й має здатність посилювати ПОЛ ліпідів мембран безпосередньо мітохондрій і зменшувати їх мембранний потенціал [31], що, імовірно, веде до зміни їх об’єму й корелює з морфологічними порушеннями в цілісності мітохондрій, які ми виявили в нашому дослідженні [20]. Здатність адреналіну знижувати вміст глутатіону в мітохондріях [31], очевидно, також робить внесок у послаблення антиоксидантних властивостей і розвиток окисного стресу в тканинах ока, про що свідчать маркери ПОЛ, отримані протягом наших досліджень [20].

Основним джерелом супероксидного радикалу в клітині є дихальний ланцюг мітохондрій, а також низка ензимів, таких як ксантиноксидаза, NO-синтаза, НАДН-оксидази тощо. Основним шляхом генерації гідроксильного радикалу може бути не лише традиційний — утворення з Н2О2 у реакції Фентона за наявності іонів металів (Fe2+, Cu2+), це також може відбуватися за рахунок розпаду пероксинітриту [20, 32], який може утворитися при одночасній інтенсивній генерації супероксиду й NO у випадку неспряження NO-синтаз. Очевидно, при тривалому введенні адреналіну так само відбувається неспряження NO-синтаз у тканинах сітківки, на що вказує збільшений ВОТ навіть після припинення введення препарату [20]. Гідроксильний радикал може пошкоджувати мітохондріальні мембрани, що веде до зниження продукції ними АТФ. У результаті збільшення продукції АФК під дією адреналіну впливає на енергопродукуючу функцію мітохондрій, що лягає в основу розвитку патологічного процесу й може бути передумовою розвитку глаукоми [20].

Отже, проведені нами дослідження свідчать, що при лікуванні глаукоми для корекції патологічного стану існують першочергові завдання, до яких, окрім загальнопоширених, таких як заходи для зниження тиску, належить застосовування комплексу антигіпоксантів і антиоксидантів широкого спектра дії, мітохондрій- і ендотелій-спрямованих препаратів, а також мембраностабілізаторів задля усунення виражених і різноманітних проявів набряку клітин, біологічних бар’єрів і клітинних органел [20, 21].

На сьогодні активним і найважливішим напрямом у лікуванні глаукоми, який стрімко розвивається, є нейропротекція [15, 21] щодо ішемії і окисного стресу, метою якої є підвищення резистентності зорового нерва до негативних факторів, які провокують прогресування його атрофії, а також профілактика вторинної дегенерації та атрофії нервових волокон і сітківки [21, 33]. З цією метою використовують препарати, що покращують кровообіг у системі зорового нерва, сітківки, ангіопротектори, гемокоректори, нейропептиди, ноотропи, вітаміни й антиоксиданти [15, 21, 33].

N-ацетилкарнозин широко використовується як фармакологічний агент для лікування катаракти [34], загальновизнаною причиною якої також є окисний стрес. NAС є аналогом ендогенного дипептиду з антиоксидантними властивостями карнозину (β-аланіл-L-гістидину), зниження вмісту якого в кришталику при катаракті відбувається в 5 разів [21].

Екзогенний NAС також проявляє антиоксидантні властивості, має здатність проникати в передню камеру ока, де потім метаболізується до L-карнозину й реалізує свою антиоксидантну дію, з чим і пов’язують його ефективність у гальмуванні розвитку цієї патології [21]. Другою характеристикою NAС є його шапероноподібні властивості. В експерименті на щурах було показано, що NAС у комплексі з D-пантеніном зменшували фракцію водонерозчинних білків у кришталику при дії УФ-випромінення, чим запобігали УФ-індукованому змутнінню кришталика і, відповідно, формуванню й прогресуванню катаракти [21]. Крім того, був показаний зв’язок NAС з гальмуванням укорочення теломерів в епітеліальних клітинах кришталика і, відповідно, старіння цих клітин, що викликається окисним стресом і так само проявляється при катаракті [21, 34].

Протягом експериментального дослідження в другій дослідній групі ми моделювали глаукому й уводили препарат N-ацетилкарнозин з метою оцінки впливу препарату N-ацетилкарнозину на розвиток катехоламінових пошкоджень ультраструктури сітківки ока й показники окисного стресу в щурів.

Отримані результати свідчили, що введення NAC-вмісного препарату як антиоксидантного засобу при моделюванні глаукоми (катехоламінових пошкоджень сітківки ока) супроводжувалось зниженням розвитку окисного стресу (табл. 1).

Так, вірогідним було зменшення швидкості продукції супероксидного радикалу на 33,3 і 62,5 % у правому й лівому очах відповідно. Швидкість продукції гідроксильного радикалу також знизилась — 52,8 і 39,1 % у правому і лівому очах відповідно. Ці дані свідчать про реалізацію антирадикальної дії досліджуваного препарату. Разом з тим уміст проміжних продуктів окиснення ліпідів — дієнових кон’югатів — вірогідно збільшився в правому і лівому оці на 48 і 8 % відповідно, хоча вміст лейкотрієнів залишився незмінним. Це говорить про вплив препарату на різні ланки ферментативного окиснення ліпідів мембран. Імовірно, ліпоксигенезний шлях, продуктом якого є лейкотрієн С4, залишився поза впливом препарату. Водночас уміст кінцевого метаболіту ПОЛ — малонового діальдегіду — вірогідно знизився на 15,4 і 22 % порівняно зі значеннями в групі контролю [21].

Протягом наступного, клінічного етапу дослідження ми проводили визначення маркерів окиснювального й антиоксидативного стресу в сироватці крові пацієнтів з глаукомою низького тиску. Аналіз результатів демонструє загальне збільшення маркерів окиснювального стресу й зниження маркерів антиоксидативного стресу в сироватці крові пацієнтів з глаукомою низького тиску (табл. 2). Зміни цих показників корелювали зі стадією глаукомного процесу.

Так, рівень малонового діальдегіду був збільшений у 2,75 раза при ГНТ І стадії і в 2,93 раза — у пацієнтів із ГНТ ІІ стадії (р < 0,05). Рівень супероксиддисмутази був менший у 2,08 раза, а каталази — в 1,63 раза в пацієнтів із ГНТ І стадії і менший у 2,22 і 1,65 раза при ГНТ ІІ стадії відповідно (р < 0,05). Було зазначене зниження рівня сечової кислоти при ГНТ І стадії — у 2,2 і 2,4 раза при ГНТ ІІ стадії (р < 0,05) (табл. 2).

Крім того, у пацієнтів з ГНТ відмічалося вірогідне зниження рівнів вітамінів С, А, Е і трансферину, що корелювали зі стадією глаукомного ураження (табл. 2).

Оцінка диска зорового нерва є цінним інструментом у діагностиці й спостереженні за хворими на глаукому. Протягом дослідження нами також було проведено аналіз якісних і кількісних характеристик диска зорового нерва й перипапілярної ділянки в пацієнтів основної групи і взаємозв’язку їх змін із прогресуванням глаукомного процесу. Особлива увага була приділена визначенню причин появи геморагій у ділянці диска зорового нерва та їх ролі в прогнозі захворювання. Результати аналізу наведені в табл. 3.

Як свідчать результати, найбільш статистично вірогідна кореляція високої сили була отримана між рівнем малонового діальдегіду в крові й появою геморагій у ділянці диска зорового нерва (r = 0,3347; р < 0,0005). Відзначений також сильний кореляційний зв’язок між наявністю геморагій і швидкістю прогресування полів зору (r = 0,4782; р < 0,0001).

Слід також відмітити вплив дефіциту вітаміну Е (r = –0,1925; р < 0,05), фолієвої кислоти (r = –0,2082; р < 0,05), феритину (r = –0,1969; р < 0,05), трансферину (r = –0,1833; р < 0,05) й тривалого паління (r = 0,1657; р < 0,05) на появу геморагій. Визначена слабка залежність появи геморагій від віку пацієнта (r = 0,1521; р < 0,05), жіночої статі (r = 0,1846; р < 0,05), кількості тромбоцитів (r = –0,1754; р < 0,05) і рівня фібриногену (r = 0,1578; р < 0,05).

Була відсутня залежність між показниками наявності геморагій і рівнем ВОТ (r = –0,1473; р > 0,05), чоловічою статтю (r = 0,0939; р > 0,05), частотою пульсу (r = –0,1234; р > 0,05) і наявністю діабету (r = –0,0372; р > 0,05).

Стосовно кількісних ознак, які були отримані за рахунок застосування цифрових пристроїв для візуалізації зорового нерва, відзначена наявність сильних кореляційних зв’язків між геморагіями і виїмкою нейроретинального паска в нижньому сегменті (r = –0,1950; р < 0,05), вогнищевою втратою шару нервових волокон сітківки в ділянці геморагій (r = –0,2629; р < 0,05) та індексом кровотоку перипапілярних судин диска зорового нерва в поверхневій капілярній сітці нижньотемпорального сегмента (r = –0,3851; р < 0,05) у ділянці геморагій.

Відмічалася кореляція середньої сили між геморагіями й наявністю перипапілярної атрофії β-зони (r = 0,2217; р < 0,05), горизонтальним співвідношенням «екскавація/диск» (r = 0,1977; р < 0,05).

Отже, виявлення крововиливів у диск зорового нерва відіграє істотну роль у визначенні прогнозу захворювання, тому що вони є передвісником прогресуючої функціональної втрати зору при глаукомі [35, 36]. На жаль, цифрові пристрої для візуалізації, такі як оптична когерентна томографія, скануюча лазерна офтальмоскопія і скануюча лазерна поляриметрія, які широко використовувані для діагностики глаукоми, не здатні виявити крововиливи в ділянку диска. Це підкреслює важливість щоденного клінічного огляду. Фотографія й зарисовки диска зорового нерва забезпечують як якісну, так і кількісну інформацію щодо оптики головки зорового нерва при глаукомі, а також допоможуть виявити тонкі крововиливи.

Отже, клінічне обстеження головки зорового нерва залишається важливим і обов’язковим методом діагностики очей при глаукомі. Однак механізми, що лежать в основі геморагій у ділянці диска зорового нерва й передують прогресуванню пошкоджень зорового нерва, залишаються неясними. Подальше дослідження цього питання може допомогти зрозуміти патогенез цього явища при глаукомі задля пошуку нових можливостей лікування цієї складної хвороби й запобігання необоротній втраті зору.

Як свідчить досвід багатьох світових експертів і результати наших власних досліджень, оцінка рівнів малонового діальдегіду як основного показника перекисного окиснення ліпідів, що пов’язаний з окисним стресом, на сьогодні досить корисна. Результати свідчать, що порушення оксидантно-антиоксидантного балансу викликає збільшення продукції активних форм кисню, що може призводити до ушкоджень не тільки трабекулярної сітки [11] у схильних до цього пацієнтів [12], але й стінки судин, які живлять зоровий нерв, з розвитком геморагій і локальної дегенерації гангліозних клітин сітківки, які вражені хронічним окиснювальним стресом, що проявляється втратою нервових волокон сітківки в ділянці геморагій. Запускається порочне коло, що буде початком стійкого прогресування дегенеративно-дистрофічного процесу.

На сьогодні механізми апоптозу гангліозних клітин поєднують багато чинників: хронічну ішемію і гіпоксію ділянки головки зорового нерва, збільшення кількості АТФ, збільшення рівня глутамату, активацію NMDA-рецепторів, збільшення надходження іонів кальцію в клітини, фрагментацію ДНК, пошкодження внутрішньоклітинних мембран (особливо мітохондрій і лізосом) у результаті перекисного окиснення ліпідів, збудження клітин нейроглії (аксонів і гліальних клітин), що забезпечує живлення нерва [1, 15, 20]. Тому для запобігання каскаду реакцій, що викликають ураження й апоптоз гангліозних клітин сітківки, головним чином унаслідок ішемії, коли ураження нервової тканини ще не стало необоротним, вчені й практичні офтальмологи вдаються до різноманітних підходів нейропротекторної терапії [15, 21]. Ми пам’ятаємо, що нейропротекція буде найбільш ефективною, коли анатомічно й функціонально збережений нейрон, анатомічно й функціонально збережені аксони й дендрити та збережені біохімічні й біофізичні процеси, що забезпечують проведення нервового імпульсу [15].

Останнім часом для ад’ювантної терапії глаукоми найбільш доведена ефективність засобів, що мають пряму вторинну нейропротекторну дію, впливають на переривання не тільки ранніх, але й відтермінованих процесів ішемічного каскаду загибелі нейронів, запобігають механізмам фокальної ішемії, коригують метаболічні порушення, покращують місцеву мікроциркуляцію і трофіку тканин, підвищують стійкість різних функціональних систем до зниження перфузійного тиску кисню в тканинах, знижують проникність судинної стінки, в’язкість і згортання крові, захищають сітківку від шкідливої дії світла, мають нейромедіаторну й антиоксидантну дію [15]. До цієї категорії засобів належить N-ацетилкарнозин, позитивний вплив і антиоксидантні властивості якого було доведено результатами експериментальної частини нашого дослідження [21].

Отже, застосування препаратів групи N-ацетилкарнозину, які водночас впливають на декілька ланок і можуть діяти превентивно, не мають протипоказань, найбільш перспективне і доцільне при глаукомній оптичній нейропатії.

Отримані протягом нашого дослідження результати визначення маркерів окиснювального стресу і антиоксидативного стресу в сироватці крові хворих на глаукому можуть служити обґрунтуванням для їх клінічного застосування в практичній офтальмології як діагностичних маркерів ранньої діагностики й визначення чинників прогресування глаукомної оптичної нейропатії, а також розробки подальших комплексів нейропротекторного лікування.

Висновки

Встановлено наслідки катехоламінових пошкоджень ультраструктури сітківки ока й зміни показників окисного стресу в щурів при моделюванні глаукоми й збільшення маркерів окисного стресу: швидкість генерації супероксидного радикалу зросла у 2,7 і 8 разів, швидкість утворення гідроксильного радикалу — у 2,2 раза, вміст кінцевого продукту ПОЛ МДА — на 88 і 36 %, вміст ДК — на 6,8 і 47,8 % і вміст лейкотрієну С4 — на 45 і 6,4 % (р < 0,05).

Доведено збільшення маркерів окиснювального стресу й зменшення маркерів антиоксидативного стресу в сироватці крові пацієнтів з глаукомою низького тиску, які корелювали зі стадією глаукомного процесу. Виявлення крововиливів у диск зорового нерва відіграє істотну роль у визначенні прогнозу захворювання, тому що вони є передвісником прогресуючої функціональної втрати зору при глаукомі.

Результати експериментальних і клінічних досліджень підтверджують доцільність застосування місцевих і загальних антиоксидантних і мембраностабілізуючих засобів у комплексній терапії глаукомної оптичної нейропатії. Встановлено можливість розширення об’єму лікувальної допомоги й потенціювання результативності інших методів: фізіотерапевтичних, медикаментозного лікування тощо, шляхом призначення різних схем нейропротекторної терапії.

Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів і власної фінансової зацікавленості при підготовці даної статті.

Отримано/Received 12.11.2022

Рецензовано/Revised 24.11.2022

Прийнято до друку/Accepted 01.12.2022

Список литературы

Ferreira S., Lerner F., Brunzini R., Evelson P., Llesuy S. Antioxidant status in the aqueous humour of patients with glaucoma associated with exfoliation syndrome. Eye. 2009. Vol. 23. Р. 1691-1697. ISSN 0950-222X.
Landers M.B. Glaucoma. Philadelphia: WB Saunders Co., 1982.
Anderson D.R., Hendrickson A. Effect of intraocular pressure on rapid axoplasmic transport in monkey optic nerve. Investative Ophthalmology Vision & Science. 1974. Vol. 13. Р. 771-783. ISSN 0146-0404.
Quigley H.A., West S.K., Rodriguez J., Muñoz B., Klein R., Snyder R. The prevalence of glaucoma in a population-based study of hispanic subjects. Archive of Ophthalmology. 2001. Vol. 119. Р. 1819-1826. ISSN 1538-3601.
Vorwerk C.K., Hyman B.T., Miller J.W., Husain D., Zurakowiski D., Huang P.L., Fishman M.C., Dreyer E.B. The role of neuronal and endothelial nitric oxide synthase in retinal excitotoxicity. Investigative Ophthalmology Visual Science. 1997. Vol. 38. Р. 2038-2044. ISSN 0146-0404.
Ferreira S., Lerner F., Brunzini R., Evelson P., Llesuy S. Oxidative stress markers in aqueous humor of glaucoma patients. American Journal of Ophthalmology. 2004. Vol. 137. Р. 62-69. ISSN 0002-9394.
Ferreira S.M., Lerner F., Brunzini R., Reides C.G., Evelson P.A., Llesuy S.F. Time course changes of oxidative stress markers in rat experimental glaucoma model. Investigative Ophthalmology Visual Science. 2010. Vol. 51. Р. 4635- 4640. ISSN 0146-0404.
Richer S.P., Rose R.C. Water soluble antioxidants in mammalian aqueous humor. Interaction with UV and Hydrogen peroxide. Vision Research. 1998. Vol. 38. № 19. Р. 2881-2888. ISSN 0042-9689.
Garland D.L. Ascorbic acid and the eye. American Journal of Clinical Nutrition. 1991. Vol. 54. Р. 1193S-1202S. ISSN 1938-3207.
Varma S.D. Ascorbic acid and the eye with special reference to the lens. Annals of the New York Academic of Sciences. 1987. 498. 280-306. ISSN 0077-8923.
De la Paz M., Epstein D. Effect of age on superoxide dismutase activity of human Trabecular Meshwork Invest. Ophthalmology Vision Science. 1996. Vol. 6. № 37. Р. 1849-1853. ISSN 0146-0404.
Schlötzer-Schrehardt U., Naumann G. Ocular and systemic pseudoexfoliation syndrome. American Journal of Ophthalmology. 2006. Vol. 141. Р. 921-937. ISSN 0002-9394.
Ritch R. Exfoliation syndrome: The most common identifiable cause of open-angle glaucoma. Journal of Glaucoma. 1994. Vol. 3. Р. 176-178. ISSN 1536-481X.
Varma S.D. Scientific basis for medical therapy of cataracts by antioxidants. American Jounal of Clinical Nutrition. 1991. Vol. 53. Р. 335-345. ISSN 002-9165.
Шаргородська І.В., Ніколайчук Н.С. Ефективність нейропротекторної терапії в комплексному лікуванні хворих на глаукому низького тиску. Архіви офтальмології України. 2018. 2(11). 43-51.
Михейцева І.М. Протекторна дія мелатоніну за експериментальної глаукоми у щурів. Фізіологічний журнал. 2013. 59(1). 78-83.
Wickley B. Electron microscopy for beginners. 1975.
Karupu V.Ya. Electron microscopy. 1984.
Weibel E.R. Human lung morphometry. 1970. 170 р.
Риков С.О., Шаргородська І.В., Розова К.В., Коркач Й.П., Гошовська Ю.В., Санін В.В. та ін. Катехоламін-індуковані порушення та оксидативний стрес в сітківці очей щурів. Фізіологічний журнал. 2020. 66. 2–3. 27-36.
Санін В.В., Яковець А.І., Розова К.В., Коркач Й.П., Гошовська Ю.В., Шаргородська І.В., Риков С.О. Вплив ліків на основі N-ацетилкарнозину на розвиток катехоламін-індукованого морфофункціонального порушення сітківки очей щурів. Фізіологічний журнал. 2020. Т. 66. № 4. 64-71.
Zorov D.B., Isaev N. et al. Prospects for Mitochondrial Me–dicine. Biochemistry. 2013. 78(9). 1251-1264.
Sudakova Yu.V., Bakeeva L.E., Tsyplenkova V.G. Energy-dependent changes in the ultrastructure of mitochondria in human cardiomyocytes in alcoholic heart disease. Archive of pathology. 1999. 2. 15-20.
Rozova E.V., Trepatskaya T.V. Ultrastructural features of the destruction and morphogenesis of mitochondria in body tissues during hypoxia of various origins. Proceedings of the Crimean State Medical University named after S.I. Georgievsky. 2006. 142(III). 126-129.
D’Amelio M., Sheng M., Cecconi F. Caspase-3 in the central nervous system: beyond apoptosis. Trends Neurosci. 2012. 35(11). 700-709.
Rozova K.V. Influence of the norm of hypobaric hypoxia on the ultrastructure of the tissue of the leg and myocardium. Physiol. J. 2008. 54(2). 63-68.
Honkanen R.A., Baruah S., Zimmerman M.B. et al. Vitreous аmino аcid сoncentrations in рatients with glaucoma undergoing vitrectomy. Arch. Ophthalmol. 2003. 121(1). 183-188.
Mukesh B.N. et al. Five-year incidence of open-angle glaucoma: the visual impairment project. Ophthalmol. 2002. 109(6). 1047-1051.
Nucci C. et al. Glaucoma progression associated with altered cerebral spinal fluid levels of amyloid beta and tau proteins. Clin. Experim. Ophthalmol. 2011. (3). 279-281.
Sun F., Ding X.P., An S.M., Tang Y.B., Yang X.J., Teng L., Zhang C., Shen Y., Chen H.Z., Zhu L. Adrenergic DNA damage of embryonic pluripotent cells via β2-receptor signalling. Sci. Rep. 5. 2015. 15950. https://doi.org/10.1038/ srep15950.
Bindoli A., Deeble D.J., Rigobello M.P., Galzigna L. Direct and respiratory chainmediated redox cycling of adrenochrome, Biochim. Biophys. Acta 1016. 1990. 349-356. https://doi.org/10.1016/0005-2728(90)90168-4.
Pryor W.A., Squadrito G.L. The chemistry of peroxynitrite: a product from the reaction of nitric oxide with superoxide. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 1995. 268(5). L699-L722. doi:10.1152/ajplung.1995.268.5.l699.
Barkana Y., Belkin M. Neuroprotection in ophthalmology: A review. Brain Res. Bull. 2004. 62. 447-53.
Babizhayev M.A., Burke L., Micans P., Richer S.P. N-Acetylcarnosine sustained drug delivery eye drops to control the signs of ageless vision: glare sensitivity, cataract amelioration and quality of vision currently available treatment for the challenging 50,000-patient population. Clin. Interv. Aging. 2009. 4. 31-50.
Rasker M.T., van den Enden А., Bakker D. et al. Deterioration of Visual Fields in Patients With Glaucoma With and Without Optic Disc Hemorrhages. Arch. Ophthalmol. 1997. 115(10). 1257-1262. doi:10.1001/archopht.1997.01100160427006.
Suh M.H., Park K.H., Kim H. et al. Glaucoma progression after the first-detected optic disc hemorrhage by optical coherence tomography. J. Glaucoma. 2012. 21. 358-66.