коррекция зрения
Главная » Глаукома у детей и молодежи

Патогенез первичной открытоугольной глаукомы


Автореферат и диссертация по медицине (14.00.13) на тему: Неврологические аспекты патогенеза первичной открытоугольной глаукомы с компенсированным внутриглазным давлением

Оглавление диссертации Шаготова, Надежда Владимировна. 2006. Казань

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

Глава 2. Материалы и методы исследования.

2.1. Общая характеристика клинического материала исследования.

2.2 Методы обследования больных.

Глава 3. Результаты собственных исследований.

3.1. Результаты визометрии.

3.2. Результаты биомикроскопии и офтальмоскопии.

3.3. Результаты периметрии.

Похожие темы

Текст

научной работы на тему "ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ АПОПТОЗА В ПАТОГЕНЕЗЕ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМЫ". Научная статья по специальности "МЕДИЦИНА И ЗДРАВООХРАНЕНИЕ"

А.И. Белоусова, Ю.А. Витковский

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ АПОПТОЗА В ПАТОГЕНЕЗЕ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМЫ

Читинская государственная медицинская академия, г. Чита

Проблема глаукомы в настоящее время остается одной из наиболее актуальных в современной офтальмологии: число больных на земном шаре составляет 105 млн, из них слепых на оба глаза — 9,1 млн [6, 23]. Выступления ведущих офтальмологов мира зачастую совпадают в окончательном выводе: даже имея огромный опыт изучения такого многофакторного заболевания, как первичная открытоугольная глаукома, мы пока не можем определенно сказать, какой процесс является основным в его патогенезе. В то же время, как показали недавние исследования [3, 5, 21, 26], есть все основания относить глаукому к группе заболеваний, в основе которых лежат процессы апоптоза, обусловленные экспрессией проапоп-тотических генов и белковой перестройкой содержимого клеток. Эти первичные генетические эффекты носят сложный характер и определяют интенсивность возрастных изменений в организме, местную реакцию глаз на возрастные сдвиги, анатомические особенности дренажной системы и диска зрительного нерва [11, 29, 31].

Гибель ганглиозных клеток сетчатки при глаукоме развивается на фоне активации апоптоза [25]. Вопрос об индуцирующих факторах в данном случае до конца не ясен.

По-видимому, играют роль как дефицит нейротро-фических влияний, так и повышенное образование эндогенных индукторов апоптоза [2]. Необходимо отметить, что если раньше первичным звеном поражения нервной ткани при глаукоме было названо нарушение аксонального тока, то теперь высказывается гипотеза, что это нарушение может быть вторичным.

Первичным фактором является именно активация глии [2]. При глаукоме происходят изменения, связанные с нарушением синтеза компонентов экстрацеллюлярного матрикса, таких как коллаген III типа, протеогликаны и адгезивные молекулы. Несмотря на то, что гистологические изменения на уровне решетчатой мембраны (РМ) склеры выглядят так, как будто вызваны исключительно механическими причинами (компрессией), однако в экспериментах на обезьянах острый подъем внутриглазного давления (ВГД) не вызывает изменений в РМ [14, 15], а хронически действующее высокое ВГД приводит к повышению растяжимости склеры и, следовательно, ее большей деформации [15]. Поэтому был сделан вывод о том, что при глаукоме изменения в соединительной ткани накапливаются постепенно. Причина этих изменений, пусть и гипотетически, названа: это — факторы, выделяемые активированной глией [16, 20].

Одна из функций нейроглии — защитная, а именно защита и восстановление нервной ткани при повреждении, например, связывание нейротоксинов, продукция факторов роста и т.д. При глаукоме активация глии происходит как в зрительном нерве, так и в сетчатке. Потен-

Ключевые слова: апоптоз, глаукома, генетика. Key words: apoptosis, glaucoma, genetics.

циальными патологическими факторами, посредством которых глия оказывает повреждающее, а не защитное действие на нервную ткань при глаукоме, названы трансформирующий фактор роста бета (TGF-b) и эндотелии-1 [24]. В ряде работ показано увеличение миграционной активности астроцитов, повышенный синтез ими оксида азота [14, 15] и фактора некроза опухоли альфа (TNF-a) [27, 34], а также активация ими протеолитических ферментов в окружающей нервной ткани [24, 27].

Ряд факторов активированной глии способен индуцировать апоптоз. Механизм апоптоза заключается в следующем. TNF-a и Fas-лиганд (CD 178) запускают каскад биохимических реакций, финальным этапом которых являются дефрагментация хромосом и гибель клетки. На поверхности клеток имеются специальные рецепторы для TNF-a — TNF-RI и TNF-RII, для Fas-лиганда

— рецептор Fas/APO-1 (С095).Связывание TNF-a и Fas-лигандов с рецепторами апоптоза активирует интрацел-люлярные «домены смерти» (DED-death effector domain): DED, DED1 и DED2 и ряд посредников, включая церами-ды, ras, SAPK/JNK, протеиновые тирозинкиназы, катеп-син D и протеазы ICE/CED-3 семейства. Кроме семейства каспаз (протеаз ICE/CED-3) в регуляции апоптоза принимает участие семейство Вс 1-2 белков, в котором Вс 1-2, Bcl-хГ, Ced-9, Bcl-w и Mcl-1 ингибируют апоптоз, а Вс 1-2 гомологи (ВН) 1-3, Вах подобный белок, Вак, Вок, Bad подобный белок, Bid, Bik, Bim и Hrk выполняют проапоптозную функцию. На взаимодействие TNF-a и Fas-лигандов с TNF-R и Fas/APO-1 (CD95) и проведение апоптотического сигнала оказывают влияние Bel и Вах-белки. Факторы Bel семейства: Вс1-2, Bcl-хГ и Bcl-xS блокируют выход цитохрома С из митохондрий и таким образом предотвращают превращение прокаспазы-9 в активную форму, отменяют апоптотический сигнал. В свою очередь, Вах-белки способствуют выходу цитохрома С из митохондрий и образованию активной каспазы-9, которая инициирует продолжение и активацию апоптотического каскада, начавшегося с присоединения TNF -а или Fas-лигандов к TNF-R и Fas/APO-1 [1, 3, 25, 32].

В 90-х гг. прошлого столетия был открыт ряд генов, участвующих в регуляции апоптоза. Продукты некоторых из этих генов являются активаторами, в то время как другие — ингибиторами апоптоза.

Ген р53 является центральным компонентом системы, обеспечивающей удаление из организма патологически измененных клеток. Многочисленные сигнальные пути контролируют состояние клетки и в случае возникновения повреждений или сбоев, угрожающих приобретением

наследственных изменений, вызывают активацию белка р53, который либо координирует процесс репарации, либо индуцирует апоптоз [1, 16-18]. Ген р53 является модулятором транскрипции и специфически взаимодействует с ДНК, трансактивируя при этом такие гены, как р21-WAF1, который является ингибитором циклинзависимых киназ, и Вах, участвующий в апоптозе [1, 16, 19].

Роль р53 в регуляции клеточной пролиферации становится очевидной в условиях различных стрессов: после воздействия ионизирующей радиации, УФ-лучей, различных химических агентов. В промоторной области р53 идентифицирован участок связывания транскрипционного фактора NF-кВ, который может специфически активировать р53. Фактор некроза опухолей альфа (TNF-a), который индуцирует NF-кВ, также вызывает стимуляцию промотора р53. Поскольку NF-кВ индуцируется в ответ на обработку клеток цитокинами, антигенами, ДНК- повреждающими факторами, стимуляторами пролиферации опухолевых клеток (форболовые эфиры), это воздействие может приводить к активации промотора р53 и служить одним из механизмов индукции р53 в стрессовых ситуациях.

В клеточном цикле можно выделить два основных этапа — репликацию генома и последующую редупликацию клеток. Эти два события разделены двумя фазами

— G1 до репликации ДЫК и G2 — до митоза. Правильность прохождения цикла контролируется циклинзависи-мыми протеинкиназами (CDK). Повышенная экспрессия р53 в ответ на повреждающие ДНК воздействия может определять не только блок в G1, сопровождающийся ре-паративным синтезом, но и гибель клеток в результате апоптоза.

Основным эффекторным геном р53 является ген р21-WAF1, продукт которого служит мощным ингибитором циклинзависимых киназ (CDK). Белок р21 отвечает за остановку клеточного цикла в фазе G1 в ответ на гиперэкспрессию р53 и повреждения ДНК [1, 9, 10, 22].

Повышение активности р53 ДНК повреждающими или другими агентами может повышать восприимчивость клеток к сигналам входа в апоптоз через опосредованное р53 влияние на экспрессию генов Вах и Вс1-2. Гены Вах и Вс 1-2 кодируют гомологичные белки, которые оказывают противоположные эффекты на жизнедеятельность клетки. Если Вс 1 -2 пролонгирует выживание клеток, то Вах ускоряет апоптоз. Вс 1-2 и Вах могут образовывать гетеродимеры, причем это взаимодействие оказывается существенным для способности Вс1-2 блокировать клеточную смерть. Предполагается, что соотношение белков Вс 1-2 и Вах может быть главной детерминантой клеточной способности к апоптозу [1,8, 10]. Вс 1-2 и родственный ему протеин Bcl-хГ представлены в мозге млекопитающих. Они защищают нейроны от апоптоза при ишемическом воздействии, удалении факторов роста, влиянии нейротоксинов в условиях in vivo и in vitro. Фактор р53 также способен трансакти-вировать некоторые киллерные рецепторы, в частности Fas и KIFFER/DR5.

Таким образом, активируясь в ответ на самые разные неблагоприятные воздействия (повреждения ДНК, гипоксия, потеря контактов клетки с субстратом, перманентная нерегулируемая стимуляция митогенного сигнала и многие другие), экспрессия р53 дает мощный апоптогенный

сигнал, в реализации которого задействованы различные механизмы индукции гибели клетки [1].

Н. Fevkovitch-Verbin и др. [12] исследовали изменения в экспрессии генов, вызванные повышением внутриглазного давления и приводящие к оптической нейропатии. Экспрессия проапоптического гена р53 (Ei24, Gadd45a), Cdk2 и гена — антогониста IAP-1 начиналась одновременно, через неделю после индукции повышенным внутриглазным давлением. При экспериментальной глаукоме ген Gadd45a оставался в активном состоянии в течение 2 мес. Супрессия гена IAP-1 наступала раньше, чем проапоптического гена Gadd45a. Экспрессия Ei24 и Cdk2 была незначительной.

Таким образом, элементы р53 тропы трансдукции сигнала вовлечены в апоптоз при глаукоме и глаукомной оптической нейропатии [32, 33]. Эндогенный ингибитор IAP-1 вовлекается одновременно с ними, возможно, как часть нейропротективного механизма. Изменения при глаукоме постепенны и возникают намного позже, после того как внутриглазное давление возвращается к нормальному уровню [9].

Рядом исследователей [5] была экспериментально смоделирована регенерация зрительного нерва путем подавления ингибирующих эффектов реативных астро-цитов. Трансгенные мыши с повышенной экспрессией Вс 1-2 имели более выраженную регенерацию клеток зрительного нерва за счет снижения ингибирующих эффектов реактивных астроцитов.

R. Zalewska и др. [35] выявили высокое содержание проапоптических белков Вак и Вах по отношению к ан-тиапоптическим Вс 1-2 и Вс 1-х 1 в аксонах зрительного нерва при абсолютной глаукоме. Результаты данных исследований демонстрируют молекулярно-генетические механизмы глаукомы, подтверждают роль антиапопто-тических и проапоптотических факторов в патогенезе заболевания. H.J. Tin и др. [13] рассматривают чувствительность ганглиозных клеток сетчатки к повышению уровня внутриглазного давления как генетически обусловленную, что в некоторой степени объясняет патогенез как нормотензивной глаукомы, так и офтальмогипертензии. По их мнению, повышение уровня внутриглазного давления является только фактором риска, но не причиной повреждения ганглиозных клеток сетчатки при глаукоме.

Известно, что фактор р53 способен повышать экспрессию проапоптического гена Вах и снижать экспрессию антиапоптического гена Вс 1-2 [10]. В результате проведенных в Китае исследований установлена ассоциация между полиморфизмом р53 и первичной открытоугольной глаукомой [13]. Полученные данные демонстрируют значительные различия в распределении аллельных вариантов р53 между здоровыми и больными индивидуумами. Замещение аргинина на пролин в полипептиде р53 (кодон 72) является существенным фактором риска развития первичной открытоугольной глаукомы в китайской популяции.

В то же время, у представителей европеоидной расы не установлено никакой связи между полиморфизмом р53, тяжестью течения и возрастом начала первичной открытоугольной глаукомы [7].

Протеин р21 является эффектором для фактора р53

— супрессора опухоли. По мнению ряда китайских ис-

следователей, существует ассоциация между полиморфизмом кодона 31 р21 и первичной открытоугольной глаукомой. Установлено, что аллель аргинина кодона 31 р21 встречается чаще у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой. Это подтверждает наличие связи между полиморфизмом кодона 31 протеина р21 и первичной открытоугольной глаукомой в китайской популяции [30].

Вместе с тем, исследование, проведенное среди представителей кавказской популяции, не выявило значительных различий в распределении аллельных вариантов серина и аргинина кодона 31 протеина р21 между пациентами с первичной открытоугольной глаукомой и здоровыми индивидуумами [28]. Можно предположить, что такие противоречивые результаты связаны с различной частотой встречаемости аллели аргинина в китайской популяции (0,50) и среди представителей европеоидной расы (0,05). По данным R. Birgander, частота аллели аргинина варьирует от 4% у шведов до 50% у китайцев.

У африканцев она равняется 29%, у индийцев — 16%. Среди представителей финской и мордвинской популяции выявлена более высокая частота аллели аргинина (9-10%), чем среди представителей Западной Европы, французов и шведов. Это, вероятно, связано с влиянием азиатских монголов на финно-угорские племена. Наличие различных частот аллели А1 р21 у этнических групп поддерживается естественным отбором [4].

Таким образом, сложно оценить связь между полиморфизмом генов р21, р53 и первичной открытоугольной глаукомой, не принимая во внимание этнические особенности генофонда различных популяций. В то же время, роль проаптотических и антиапоптотических генетических механизмов в патогенезе первичной открытоугольной глаукомы остается несомненной [4, 5, 26, 28]. Установленные механизмы повреждения ганглиозных клеток сетчатки при глаукоме открывают возможность поиска новых путей диагностики, профилактики и лечения первичной открытоугольной глаукомы, разработки эффективных методов нейропротективной терапии, основанных на молекулярно-генетических эффектах.

Литература

1. Чумаков П.М. Свердлов Е.Д, Вазири X. // Биохимия. 2000. Т.65. №1. С. 34-47.

2. КурышеваН. И. //Глаукома. 2004. №3. С.57-68.

3. Adams J.M. Coiy S. // Science. 1998. Vol. 281, P. 1322-1326.

4. Birgander R. Sjalander A. Saha N. et al. // Hum. Hered. 1996. Vol. 3. P.48-54.

5. Fan Z. Chen D. Ge J. // Br. J. Ophthalmol. 2004. Vol. 6. P. 567-577.

6. Goldberg I. Weinreb R. Kitazawa Y. // Glaucoma in the 21th Century. Hartcourt Health Communications. Mosby Int: Fondon, 2000. P. 4-8.

7. Dimasi D. Hewitt A. Green C. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2006. Vol. 15, P. 2475-2482.

8. Hockenbery D.M. // Semin. Immunol. 1992. Vol. 4, P. 413-420.

9. Kim H.S. Park C.K. // Brain Res. 2005. Sep. 28. P. 1057-1064.

10. Ko L.J. Prives C. // Genes Dev. 1996. Vol. 10, P. 1054-1072.

11. Kroemer G. Zamzami N. Susin S.A. // Immunol. Today. 1997. Vol. 18, P. 44-51.

12. Levkovitch-VerbinH.,DardikR. //Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2006. Vol. 6, P. 2491-2497.

13. LinH.J. Chen W.C. Tsai F J. et al. //Br. J. Ophthalmol. 2002. Vol. 7, P. 767-770.

14. Morgan W. Yu D. Cooper R. et al. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1995. Vol. 36, P. 1163-1172.

15. Morgan W. YuD. Alder V. et al. //Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1998. Vol. 39, P. 1419-1428.

16. Neufeld A. // Surv. of Ophthalmol. 1999. Vol. 43, P. 129-137.

17. Nickells R. W. // Surv. of Ophthalmol. 1999. Jun .43. Suppl. 1. P. 51-61.

18. Nishimura K. Riva C. Harino S. // J.Ocul. Pharmacol. 1996. Vol. 12, P. 75-83.

19. Osborn N. Wood J. Chidlow G. et al. // British J. Ophthalmol. 1999. Vol. 83, №8. P. 980-986.

20. Pena J. Agapova O. // Invest. Ophthalmol. Vis Sci. 2001. Vol. 42, P. 303-2314.

21. Potter A. //Br. Med. J. 1994. Vol. 309, P. 682-683.

22. Prassana G. Krishnamoorthy R. Clark A. et al. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2002. Vol. 43, P. 2704-2713.

23. Quigley H. // Br. J. Ophthalmol. 1996. Vol. 80. P. 389-393.

24. Stokely M. Brady S. Yorio T. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2002. Vol. 43, P. 3223-3230.

25. Steller H.H. // Science. 1995. Vol. 267, P. 1145-1149.

26. Tamm E. // Prog. Retin. Eye Res. 2002. Vol. 21, P. 395-428.

27. Tezel G. Wax M. // J. Glaucoma. 2003. Vol. 12, P. 63-68.

28. Thomas R. Philip G.G. Sharon M.K. et al. // Exp. Eye Res. 2005. Vol. 22, P. 8493-8500.

29. Tripathi R. Borisuth N. Tripathi B. // Exp. Eye Res. 1994. Vol. 58, P. 523-528.

30. TsaiF.J.,FinH.J. Chen W.C. etal.// Acta. Ophthalmol. Scand. 2004. Feb.82. P. 76-80.

31. Wax M. // Curr. Eye. Res. 2002. Vol. 25, P. 113-116.

Источники:
medical-diss.com, cyberleninka.ru

Следующие статьи:


06 августа 2020 года

Комментариев пока нет!
Ваше имя *
Ваш Email *

Сумма цифр справа: код подтверждения