БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ ПРИ ГЛАУКОМЕ

Газизова Ильмира Рифовна

к.м.н., ассистент кафедры офтальмологии, БГМУ, г. Уфа

E-mail: ilmira_ufa@rambler.ru

В последнее время в медицине интенсивно развивается так называемое «метаболическое» направление, ставящее своей целью теоретический и прикладной анализ клеточного энергообмена (биоэнергетики) различных уровней как основу или фон для многих заболеваний [2,4,12,21,25]. Ключевым звеном комплекса, ответственного за клеточную энергетику является митохондрия — внутриклеточная органелла, продуцирующая АТФ и содержащая уникальный геном. Клетка с поврежденными митохондриями неспособна производить достаточное количество энергии для поддержания своей жизнедеятельности, не может поддерживать необходимый уровнь кальция и вырабатывает повышенное количество повреждающих ее молекул-окислителей [16,17,23,26].

С возрастом происходит накопление мутантной митохондриальной ДНК (митДНК), повышение их делеции и точковых мутаций [21,22,25]. При биологическом старении происходит активация свободно-радикального перекисного окисления липидов клеточных мембран. Так же возможно генетически детерминированное снижение функции митохондрий. Структурно-функциональные изменения митохондрий приводит к чрезмерной продукции активных форм кислорода. Митохондрии являются главным источником создания супероксидных анионов в клетках. В ходе транспорта электронов к молекулярному кислороду, от 1 до 5 % электронов в цепи дыхания теряются, участвуя в формировании супероксид-аниона. Происходит повреждения генома митДНК свободными радикалами — используя 90% клеточного кислорода, митохондрии являются лучшими кандидатами на окислительное повреждение ДНК. Снижение продукции АТФ и нарушение гомеостаза кальция при митохондриальной дисфункции является пусковым механизмом в развитии нейродегенерации, происходящей по механизму «метаболической» эксайтотоксичности. Множество ключевых явлений в апоптозе фокусируются на митохондриях, включая высвобождение активаторов каспазы (таких, как цитохром С) [16,17,21,23,25,26].

Глаукомная нейрооптикопатия, развивающаяся при первичной открытоугольной глаукоме, характеризуется прогрессивным течением [1,3,5,6,8]. Актуальным вопросом в офтальмологии является изучение факторов прогрессирования данного заболевания, такие как нарушения процессов тканевого дыхания, окислительно-восстанови­тельных реакций и процесса перекисного окисления липидов.

Целью нашего исследования явилось изучение биоэнергетических изменений у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой.

Материалы и методы. Биохимические исследования крови [7, 9] проводились у 30 пациентов с диагнозом первичная открытоугольная глаукома III стадии с условно компенсированным уровнем ВГД. В контрольной группе были пациенты той же возрастной группы с диагнозом возрастная катаракта.

Результаты исследования и обсуждение. По данным литературы установлено, что за процессы тканевого дыхания и трофическую регуляцию на микроциркуляторном уровне через свободные недоокисленные сульфгидрильные группы отвечают тиоловые соединения.

В ходе нашего исследования нами у 30 больных первичной открытоугольной глаукомой проводилось изучение содержания сульфгидрильных (SH-) групп и дисульфидных (SS-) групп, а также их соотношения (в норме не снижающееся ниже 6,5). Было выявлено снижение в крови больных уровня сульфгидрильных SH-групп и повышение уровня дисульфидных SS-групп, а также изменение их соотношения, которое в среднем составило 5,4. Данные результаты отражают нарушение тканевого окислительно-восстановительного равновесия и смещение его в сторону катаболических процессов [7,9].

Также установлено участие сульфгидрильных групп в процессах перекисного окисления липидных компонентов мембран, приводящих к развитию дегенеративных изменений тканей. Активация свободно-радикального перекисного окисления липидов клеточных мембран считается одной из причин ускоренного старения. Изменение мембраны при старении приводит к тому, что клетка иначе реагирует на процессы возбуждения и торможения, межклеточные взаимоотношения и транспорт веществ в условиях гиперфункции, обусловленной изменившимся с возрастом метаболизмом [14, 18, 24]. При биологическом старении происходит снижение тканевого потребления кислорода и интенсивности всех основных процессов обмена веществ.

Этими факторами может быть объяснено повышение распространенности первичной открытоугольной глаукомы среди населения в зависимости от возраста, что подтверждается результатами проведенного нами исследования. Так, в возрастной группе до 60 лет распространенность ПОУГ составила 0,88 на 1000 населения. В возрастной группе от 61 до 70 лет отмечается ее значительное увеличение до 6,44, а в возрастной группе 71 год и старше распространенность первичной открытоугольной глаукомы достигает 17,4 на 1000 населения [1].

Также о нарушении окислительно-восстановительных процессов и тканевого дыхания может свидетельствовать повышение уровня лактата в крови пациентов. Нами было проведено исследование содержания молочной кислоты в крови больных ПОУГ, а также пациентов контрольной группы. По полу и возрасту не было зарегистрировано статистически значимых различий между больными основной и контрольной групп. Нормальные показатели уровня лактата в крови составляют 1,33‑1,80 ммоль/л. У пациентов контрольной группы уровень лактата в крови в среднем составил 2,78 ± 0,15 ммоль/л, а у пациентов основной группы (больных ПОУГ) показатели лактата крови значительно превышают нормальные значения и в среднем составляют 4,33±0,3 ммоль/л.

Все вышеперечисленные нарушения процессов тканевого дыхания свидетельствуют о нарушениях функции митохондрий, как основной энергетической единицы клетки [10, 11, 13, 15, 19, 20, 22]. Митохондрии также выполняют важную роль во внутриклеточной сигнализации, апоптозе, промежуточном метаболизме, а также в метаболизме аминокислот, липидов, холестерина, стероидов и нуклеотидов [16, 17, 21, 23, 25, 26].

Вывод. Выявленные изменения свидетельствуют о нарушении функций митохондрий как структуры, отвечающей за энергетические процессы в клетке. Умеренные нарушения клеточной энергетики не могут проявляются как самостоятельное заболевание, однако сказываются на характере течения например глаукомной нейрооптикопатии при первичной открытоугольной глаукоме. 

Список литературы:

1.        Алексеев В.Н., Малеванная О.А. О качестве диспансерного наблюдения при первичной открытоугольной глаукоме // Клин. офтальмология. — 2003. — Т. 4. — № 3. — С. 119‑122.

2.        Вельтищев Ю. Е., Темин П. А. Наследственные болезни нервной системы. — М.: Медицина, 1998. — 520 с.

3.        Егоров Е. А., Алексеев В. Н., Мартынова Е. Б. и др. Патогенетические аспекты лечения первичной открытоугольной глаукомы. — М., 2001. — 118 с.

4.        Клембовский А. И., Сухоруков В. С. Митохондриальная недостаточность у детей // Архив патологии. — 1997. — Т. 59. — № 5. — С. 3‑7. 

5.        Либман Е. С., Шахова Е. В. Слепота и инвалидность по зрению в населении России // VIII Всесоюз. съезд офтальмологов: Тезисы докл. — М., 2005. — С. 78‑79.

6.        Мошетова Л. К., Корецкая Ю. М. О тактике подхода к лечению больных глаукомой // Клин. офтальмология. — 2005. — Т. 6. — № 2. — С. 78‑80.

7.        Нарциссов Р. Я. Прогностические возможности клинической цитохимии // Советская педиатрия. Выпуск 2. — М., 1984. — С. 267‑275.

8.        Нестеров А. П. Первичная открытоугольная глаукома: патогенез и принципы лечения // Клин. офтальмология. — 2000. — Т. 1. — № 1. — С. 4‑5.

9.        Соколовский В. В. Тиоловые соединения в биохимических механизмах патологических процессов // Сб. научн. трудов ЛСГМИ. — Л., 1979. — 260 с.

10.     Abu-Amero K.K., Morales J., Bosley T.M. Mitochondrial abnormalities in patients with primary open-angle glaucoma // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. — 2006 — Vol. 47. — Nо 6. — P. 2533‑2541.

11.     Calandrella N., Scarsella G., Pescosolido N., et al. Degenerative and apoptotic events at retinal and optic nerve level after experimental induction of ocular hypertension // Mol. Cell. Biochem. – 2007. - Vol. 301 – Nо 1-2. – Р.155–163.

12.     Carelli V., Ross-Cisneros F.N., Sadun A.A. Mitochondrial dysfunction as a cause of optic neuropathies // Prog. Retin. Eye Res. — 2004. — Vol. 23. — Nо 1. — Р.53‑89.

13.     Chaudhary P., Ahmed F., Sharma S.C. MK801—a neuroprotectant in rat hypertensive eyes // Brain Res. — 1998. — Vol. 792. — Nо 1. — Р.154‑158.

14.     Gabelt B.T., Kaufman P.L. Changes in aqueous humor dynamics with age and glaucoma // Prog. Retin. Eye Res. — 2005. — Vol. 24. — Nо 5. — Р.612–637.

15.     George Y. X., Van Bergen N.J., Trounce I.A. et al. Mitochondrial Dysfunction and Glaucoma // J. of Glaucoma. — 2009. — Vol. 18. — Nо 2. — Р.93-100.

16.     Grarbar M.B., Muller U. Recent developments in the molecular genetics of mitochondrial disorders // J. Neurol. Sci. — 1998. — Vol. 153. — P. 251‑263.

17.     Green D.R., Reed J.C. Mitochondria and apoptosis // Science. — 1998. — Vol. 281(15381). — Р.1309‑1312.

18.     Hanna M.G., Nelson L.P. Genetics and molecular pathogenesis of mitochondrial respiratory chain diseases // Cell. Mol. Life Sci. — 1999. — Vol. 55. — P. 691‑706.

19.     Izzotti A., Sacca S.C., Longobardi M., Cartiglia C. Mitochondrial damage in the trabecular meshwork of patients with glaucoma // Arch. Opthalmol. — 2010. — Vol. 128. — N. 6. — P. 724‑730.

20.     Jarret S.G., Lin H., Godley B.F., Boulton M.E. Mitochondrial DNA damage and its potential role in retinal degeneration // Prog. Retin. Eye Res. — 2008. — Vol. 27. — N. 6. — P. 596‑607.

21.     Luft R. The development of mitochondrial Medicine // Proc. Natl. Acad. USA. — 1994. — Vol. 91. — P.8731‑8738.

22.     Sacca S. C., Izzotti A. Oxidative stress and glaucoma: injury in the anterior segment of the eye // Sour. Progr. in Brain Research. — 2008. — Vol. 173. — Р.385‑407.

23.     Schapira A.H. Mitochondrial disorders // Biochem. Biphys. Acts. — 1999. — Vol. 1410. — P.99‑102.

24.     Schmiedel J., Jackson S., Schefer J., Reichmann H. Mitochondrial сytopathies // J. Neurol. — 2003. — Vol. 250. — P. 267‑277.

25.     Sherratt H. S. Mitochondria: structure and function // Rev. Neurol. — 1991. — Vol. 147. — P.417‑430.

26.     Sheu S.S., Nauduri D., Anders M.W. Targeting antioxidants to mitochondria: a new therapeutic direction // Biochim. Biophys. Acta. — 2006. — Vol. 1762. — Р.256‑265.