Алексеев В.Н. (1), Газизова И.Р. (2)
1 ГБОУ ВПО Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова, г. Санкт-Петербург
2 ГБОУ ВПО Башкирский государственный медицинский университет, г. Уфа
До последнего времени первичную открытоугольную глаукому (ПОУГ) рассматривали как чисто глазное заболевание, основным проявлением которого является нарушение гидродинамики, приводящее к нарушениям микроциркуляции, ишемии с развитием глаукомной нейрооптикопатии. Однако со временем выяснилось, что распад зрительных функций всё равно наступает, правда существенно позже.
Многие офтальмологи с мировыми именами сходятся на мысли, что ПОУГ это заболевание со сложным патогенезом, в развитии которого играют роль многие и необязательно офтальмогипертензивные факторы, а процесс может выходить далеко за пределы глазного яблока.
При этом, особенно в иностранной литературе, всё громче звучат голоса, проповедующие родственность ПОУГ с такими нейродегенеративными заболеваниями, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.
Несомненно, между ними есть много общего:
- рост численности заболеваемости с возрастом,
- избранное поражение одного вида нейронов,
- одинаковый механизм гибели нервной клетки.
При болезнях Паркинсона и Альцгеймера первичное патогенетическое поражение митохондрий уже доказано. Установлена ведущая роль митохондрий в старении, апоптозе и нейродегенеративных расстройствах, к которым в последнее время относят и глаукому. Митохондриальные цитопатии поражают многие органы и системы, но, прежде всего органы с высокой метаболической активностью - мозг и скелетные мышцы.
Авторы, занимающиеся данной проблемой, считают, что митохондриальная патология является базой, на основе которой развиваются многие сочетанные заболевания, а некоторые из них протекают более тяжело.
Целью нашего исследования явилось изучение функциональных и морфологических особенностей митохондрий у пациентов с ПОУГ.
Материалы и методы.
Биохимические исследования крови проводили у 30 пациентов с диагнозом ПОУГ III стадии с условно компенсированным уровнем ВГД.
Определяли уровень сульфгидрильных и дисульфидных групп, а также уровень лактата в крови на биохимическом анализаторе. Метод измерения основан на принципе спектрометрии. В контрольной группе были пациенты той же возрастной группы с диагнозом возрастная катаракта.
Также у 10 пациентов, которым была проведена гипотензивная операция, проводили морфологические исследования блокэксцизий УПК при помощи электронной микроскопии.
Результаты исследования и обсуждение.
Как известно, что за процессы аэробного тканевого дыхания (окислительное фосфорилирование) отвечают митохондрии. Нарушение их функций приводит к «окислительному стрессу» и активации анаэробного пути энергообразования. Маркерами данного катаболического пути окисления являются тиоловые соединения, а именно уровень сульфгидрильных и дисульфидных групп и их соотношение.
В ходе нашего исследования нами у 30 больных ПОУГ 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.
Приведенные выше данные указывают на наличие у пациентов с ПОУГ «окислительного стресса» и снижение уровня аэробного окисления. Сульфгидрильные группы также участвуют в процессах ПОЛ компонентов мембран, приводящих к развитию дегенеративных изменений тканей. Активация свободно-радикального ПОЛ 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.
Также о нарушении окислительного фосфорилирования 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 ммоль/л, а у пациентов основной группы (больных ПОУГ) показатели лактата крови значительно превышают нормальные значения и в среднем составляют 4,33 ммоль/л.
Так полученные данных биохимических исследований крови пациентов с ПОУГ указывают на снижение функциональной активности митохондрий по сравнению с контрольной группой.
Вторая часть исследования была направлена на изучение структурных особенностей митохондрий клеток пациентов с ПОУГ.
Особый интерес вызывает возможность визуально оценить состояние митохондрий клеток в структурах глазного яблока при ПОУГ. Единственным доступным материалом для электронной микроскопии является блокэксцизия угла передней камеры, полученная во время проведении проникающей глубокой склерэктомии.
На электроннограммах были зафиксированы клетки эндотелия шлеммова канала, а также фибробласты соединительной ткани, в которых обнаруживались несколько увеличенные в размерах митохондрии с электронноплотным матриксом. Кристы митохондрий были укорочены и редуцированы. В единичных митохондриях отмечались явления дегенерации и деструкции. Все зарегистрированные структурные изменения митохондрий находились в различной степени выраженности.
В соединительно-тканной части преобладают фиброциты, окруженные пучками коллагеновых волокон различного строения. Контуры митохондрий клеток фибробластического ряда волнистые, кристы деформированы. Наружная полость митохондрий светлая, выглядит оптически пустой. В матриксе определяется мелкозернистое вещество, повышенной электронной плотности.
В некоторых фибробластах с выраженными дистрофическими изменениями встречались резко набухшие митохондрии. В них были видны вакуоли и фрагменты крист, расположенные вблизи оболочки. Матрикс внутренней полости резко просветлен. В эндотелии изменения митохондрий были менее выражены, чем в клетках фибробластического ряда. Отмечались фрагментация крист митохондрий. Во внутренней полости митохондрий эндотелия также определялось мелкозернистое вещество, повышенной электронной плотности.
Таким образом, при проведении морфологических исследовании митохондрий в трабекулярной зоне глазного яблока нами выявлены выраженные изменения структуры изучаемых органелл. Нарушения структуры митохондрий может привести к выраженному угнетению их функций.
Как известно, структурно-функциональные изменения митохондрий приводит к чрезмерной продукции активных форм кислорода. Митохондрии являются главным источником создания супероксидных анионов в клетках. Снижение продукции АТФ и нарушение гомеостаза кальция при митохондриальной дисфункции является пусковым механизмом в развитии нейродегенерации, происходящей по механизму «метаболической» эксайтотоксичности.
Набухание митохондрий приводит к высвобождению активаторов каспазы (таких, как цитохром С), что запускает процесс апоптоза – запрограммированной гибели.
Мы предполагаем, что нарушение функций митохондрий, играет определенную роль в развитии глаукомы посредством прямого участия в ряде окислительных клеточных процессах. Определение роли митохондрий в патогенезе глаукомы может дать нам новые возможности для ранней диагностики, лечения глаукомы, предупреждения прогрессирования оптической нейропатии при ПОУГ.
Выводы.
Нами выявлены структурные и функциональные изменения митохондрий у больных ПОУГ. Дисфункция митохондрий может быть одним из механизмов развития и прогрессирования нейродегенерации при первичной открытоугольной глаукоме.
Литература:
1. Алексеев В. Н., Мартынова Е.Б., Малеванная О.А. и др. Значение митохондриальной патологии в медицине и в офтальмологии // «Глаукома: теория и прак- тика». Материалы конференции. – СПб., 2011, - С.3-5.
2. Нестреров А.П. Первичная открытоугольная глаукома: патогенез и принципы лечения // Клин. офтальмология. – 2000. – Т.1, No 1. – С. 4-5.
3. 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. – P. 2533– 2541.
4. Izzotti A., Sacca S.C., Longobardi М. et al. Mitochondrial damage in the trabecular meshwork of patients with glaucoma // Arch.Ophthalmol. – 2010. - Vol. 128. - N6. - P. 724-730.
5. Ju W.K., Crowston J.G., Weinreb R.N. Elevated hydrostatic pressure triggers mitochondrial fission and decreases cellular ATP in differentiated RGC-5 cells // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. – 2007. - Vol. 48. – Р. 2145–2151.
Опубликовано:
Алексеев В.Н., Газизова И.Р. Митохондриальная дисфункция и нейродегенерация при глаукоме. "Глаукома на рубеже веков". Материалы Всероссийского конгресса 5-6 сентября 2013г. / Под редакцией А.Н.Амирова, В.Н. Суюндуковой, А.Н. Самойлова, стр. 8-11.
Внимание! Данная информация предназначена исключительно для ознакомления.
Любое применение опубликованного материала возможно только после консультации со специалистом.
Разрешается некоммерческое цитирование материалов данного раздела при условии полного указания источника заимствования: имени автора и WEB-адреcа данного раздела www.organum-visus.com
Материал подготовил: Голубев Сергей Юрьевич.