ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа
Проблема первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) считается одной из важнейших задач современной офтальмологии в силу своей медико–социальной значимости [9,11,25]. По разным данным, ПОУГ страдают около 44,7 млн. человек, что составляет от 50% до 70% всех случаев глаукомы [24].
Постоянный интерес к проблеме обусловлен значительной распространенностью данного заболевания, незаметным началом и развитием процесса и поздней диагностикой [4,5,10,11].
В последние время в патогенезе ПОУГ особое внимание уделяется на нарушение процессов тканевого дыхания, окислительно–восстановительных реакций и процесса перекисного окисления липидов [6]. Активация свободно-радикального перекисного окисления липидов клеточных мембран считается одной из причин ускоренного старения, в том числе и при ПОУГ [6].
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.
Основываясь на данных Вельтищева Ю. (1998), о нарушении окислительно-восстановительных процессов и тканевого дыхания может свидетельствовать повышение уровня лактата в крови пациентов с глаукомой [3].
В последние время установлена ведущая роль митохондрии в процессе старения, апоптоза и нейродегенеративных расстройствах при ПОУГ [1]. Это связано с нарушением функции митохондрий, как основные энергетические единицы клеток [16,17,26].
Основная функция митохондрий является выработка энергии в процессе дыхания и метаболизма в виде аденозинтрифосфата (АТФ) в результате окислительного фосфорилирования различных субстратов, участие в липидном окислении, цикле трикарбоновых кислот. Митохондрия также выполняет важную роль во внутриклеточном сигнальном пути, в апоптозе, метаболизме аминокислот, липидов, холестерина, стероидов и нуклеотидов [3,7,13,21,22]. Она является морфологически динамической органеллой, отвечающая за точный баланс текущего деления и синтеза в процессе развития и старения, которое может быть изменен при ПОУГ.
Митохондрия содержит кольцевую ДНК и 70S–ри-босомы. В митохондриальном геноме могут происходить мутации, вследствие чего появляются митохондрии с нарушенной функцией [27].
При этом возникает гетероплазмия – в клетке одновременно присутствуют митохондрии с мутированной и немутированной ДНК [23].
Группу системных расстройств, обусловленных мутациями митохондриального или ядерного генома, относят к митохондриальным болезням [15,21]. Мутация в гене OPA1, кодирующая белка внутренней мембраны митохондрия, которая регулирует динамические процессы в митохондриальной сети зрительного нерва, приводит к апоптозу – запрограммированной гибели клеток. Выявлены комбинации полиморфизмов Т–аллеля IVS8+4C/T и С–аллеля IVS8+32T/C [12,20].
Ранние повреждения при ПОУГ происходят в митохондриях аксонов ганглиозных клеток сетчатки (ГКС). Исходя из этого, прогрессирование глаукомы и появление глаукоматозной оптической нейропатии (ГОН), а затем и атрофии могут рассматриваться как митохондриальная патология [2,29].
Происходит нарушение структуры и функции митохондрий:
- изменяется проницаемость мембран и повышается приток ионов кальция,
- изменяется мембранной потенциал,
- образуется большое количество активных форм кислорода (АФК) и оксида азота, токсичных для клеток.
Данные нарушения приводят к запуску механизма апоптоза клеток с целью остановки неправильной разрушительной работы митохондрии и предотвращения риска мутации ДНК. Поэтому на данный момент именно апоптоз считается ключевым моментом в патогенезе ГОН и атрофии при ПОУГ [8,14].
Любой сбой в работе митохондриальной цепи переноса электронов приводит к чрезмерному образованию свободных радикалов. По данным W.K. Ju и K.Y. Kim (2008) при высокой внутриглазной давлении (ВГД) происходит повреждение митохондрии в клетках головки зрительного нерва [18].
Согласно альтернативной точке зрения, первичные митохондриальные патологии могут повредить механизмов, регулирующих ВГД, что приводит к повышению ВГД и инициирование нейродегенеративных повреждений [18]. Очевидно, что есть увеличение в митохондриальной производстве супероксида в ГКС после аксонального повреждения, который дополнительно усиливается при окислительном стрессе [19].
Таким образом, структура и функции митохондрий являются критическими детерминантами стабильности нейронов, а митохондриальная дисфункция приводит к гибели ГКС через каспазы–зависимых и каспазы–независимых путей, инициированной потерю митохондриального мембранного потенциала и высвобождению медиаторов, токсичных для клеток [28].
Выводы.
Митохондрия играет ключевую роль в процессе старения, апоптоза и нейродегенеративных расстройствах при глаукоме. Дисфункция митохондрий – нарушение клеточной энергетики могут угрожать жизнеспособности нейронов и влиять на характере течения глаукомной нейрооптикопатии при ПОУГ.
Литература:
1. Алексеев В.Н., Газизова И.Р., Никитин Д.Н. Роль нарушений энергетического обмена в прогрессировании первичной открытоугольной глаукомы // РООФ: Сб. научн. труд. – М., 2011. – С. 210–213.
2. Алексеев В.Н., Мартынова Е.Б. и др. Значение митохондриальной патологии в медицине и в офтальмологии (обзор) // Российская глаукомная школа. Глаукома: теория и практика: Сб. научн. труд. – СПб., 2011. – С. 5–11.
3. Вельтищев Ю.Е., Темин П.А. Наследственные болезни нервной системы.– М.: Медицина, 1998.– 520 с.
4. Егоров Е.А., Алексеев В.Н., Мартынова Е.Б. и др. Патогенетические аспекты лечения первичной открытоугольной глаукомы.– М., 2001.– 118 с.
5. Золотарев А.В., Малов В.М., Шевченко М.В. и др. Областной глаукомный центр как координирующая структура противоглаукомной работы в регионе // III Всерос. школы офтальмологов: Материалы.– М., 2004.– С. 89–91.
6. Журавлев А.И. Развитие идеи Б.Н.Тарусова о роли цепных процессов в биологии // Биоантиокислители в регуляции метаболизма в норме и патоло- гии: Сб. ст.– М., 1982.– С. 3–37.
7. Клембовский А.И., Сухоруков В.С. Митохондриальная недостаточность у детей // Архив патологии.– 1997.– Т. 59.– No 5.– С. 3–7.
8. Курышева Н.И. Глаукоматозная оптическая нейропатия. – М.: Медпрессинформ, 2006. – С. 13–29.
9. Либман Е.С. Современные задачи социальной офтальмологии // VII Всесоюз. съезд офтальмол.: Тез. докл.– М., 2000.– Т. 2.– С. 219.
10. Малеванная О.А. Оценка эффективности диспансерного наблюдения и качества жизни больных первичной открытоугольной глаукомой: Авто- реф. дис. ... канд. мед. наук.– СПб., 2005.– 21 с.
11. Мошетова Л.К. Корецкая Ю.М. О тактике подхода к лечению больных глаукомой // Клин. офтальмология.– 2005.– Т. 6.– No 2.– С. 78–80.
12. Aung T., Ocaka L., Ebenezer N. D.A major marker for normal tension glaucoma: association with polymorphisms in the OPA1 gene. Hum. Gen., 2002.– Vol. 110.– P. 52–56.
13. Grarbar M.B., Muller U. Recent developments in the molecular genetics of mitochondrial disorders // J. Neurol. Sci.– 1998.– Vol. 153.– P. 25.
14. Green D.R., Reed J.C. Mitochondria and apoptosis // Science. – 1998. – Vol. 281. – Р. 1309–1316.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. Ju W.K., Kim K.Y., Lindsey J.D. et al. Intraocular pressure elevation induces mitochondrial fission and triggers OPA1 release in glaucomatous optic nerve // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2008.– Vol. 49.– No 11.– P. 4903–4911.
19. Lieven C.J., Hoegger M.J., Schlieve C.R., et al. Retinal ganglion cell axotomy induces an increase in intracellular superoxide anion. Invest Ophthalmol. Vis. Sci., 2006.– Vol. 47.– No 4.– P. 1477–1485.
20. Mabuchi F., Tang S. A., Kashiwagi K. The OPA1 gene polymorphism is associated with normal tension and high tension glaucoma. Am. J. Opht.– 2007.– Vol. 143.– P. 125–130.
21. Quigley H.A. Number of people with glaucoma worldwide // Brit. J. Ophthalmol.– 1996.– No 5.– P. 389–393.
22. Schapira A.H. Mitochondrial disorders // Biochem. Biphys. Acts.– 1999.– Vol. 1410.– P. 99–102.
23. Schon T.A., Bonilla T., Di Mauro S. Mitochondrial DNA mutations and pathogenesis // J. Bioenergy. Biomembr. – 1997. – Vol. 29.– Р. 131–149.
24. Sheffield V.C., Stone E.M., Alward W.L.M., et al. Genetic Linkage of Familial Open Angle Glaucoma to Chromosome 1q21–31, Nat. Genet., 1993.– Vol. 4.– P. 47–50. 25. Sherratt H.S. Mitochondria: structure and function // Rev. Neurol., 1991.– Vol. 147.– P. 417–430.
26. Tanwar M., Dada T., Sihota R., Dada R. Mitochondrial DNA analysis in primary congenital glaucoma // Mol. Vis.– 2010.– Vol. 24.– No 16.– P. 518–533.
27. Taylor D.J., Green N.P.O., Stout G.W. Biological science // Cambrige University Press. – 2002. – Р. 355–359.
28. Tezel G., Yang X. Caspase-independent component of retinal ganglion cell death, in vitro // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 2004.– Vol. 45.– P. 4049–4059.
29. Wallece D.C., Broun M.D., Lott M.L. Mitochondrial DNA variation in human evolution and deasease // Gene. – 1999. – Vol. 238. – Р. 211–230.
Опубликовано:
Гасанова К.М. Митохондриальная дисфункция при первичной открытоугольной глаукоме (обзор литературы). "Глаукома на рубеже веков". Материалы Всероссийского конгресса 5-6 сентября 2013г. / Под редакцией А.Н.Амирова, В.Н. Суюндуковой, А.Н. Самойлова, стр. 43-46.
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.