https://doi.org/10.30702/Ophthalmology31032021-12.1.113-121/576.311
УДК 617.7:576.311.347 (048.8)

Павлова Л. С.¹, врач-офтальмолог, https://orcid.org/0000-0003-3686-1403
Газизова И. Р.², д-р мед. наук, врач-офтальмолог, https://orcid.org/0000-0003-4611-9931
Алексеев В. Н.³, д-р мед. наук, профессор кафедры офтальмологии, https://orcid.org/ 0000-0001-8963-7945
Алексеев Ю. А.³, клинический ординатор кафедры офтальмологии

¹Доррат АльКади поликлиник, АМС групп, АльАзиза АльДжадида, г. Табук, Саудовская Аравия
²Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт мозга человека им. Н. П. Бехтеревой», г. Санкт-Петербург, Россия
³Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Северо-западный государственный медицинский университет им. И. И. Мечникова», г. Санкт-Петербург, Россия

Резюме. В данном обзоре современной литературы представлена проблема ранней диагностики первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ), которая является одной из важнейших проблем офтальмологии. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), количество глаукомных больных в мире колеблется от 60,5 до 105 млн человек, причем в ближайшие 10 лет оно увеличится еще на 10 млн. Субклиническое течение заболевания зачастую ведет к тому, что 25–30 % ганглиозных клеток сетчатки погибает еще до установления диагноза глаукомы, что существенно снижает качество зрения пациентов. В современных исследованиях было установлено, что гибель клеток при ПОУГ сопровождается окислительным стрессом. Он рассматривается как ключевой фактор, указывающий на патологический процесс довольно большого количества хронических заболеваний всего организма, включая осложненные глазные патологии и воспалительные процессы. Произведенные свободные радикалы окисляют липиды и фосфолипиды, что приводит к их перекисному окислению, запуская повреждение клеточных мембран. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) является одним из облигатных процессов, происходящих при нейродегенеративных состояниях, к которым относится и ПОУГ. Современные технологии изучения ПОЛ могут ускорить диагностику, выявить биологические маркеры глаукомы у пациентов на более раннем этапе. Эти исследования проводились в разных странах и с помощью различных методов, таких как серологический протеомный анализ, хроматография и массспектрометрия, и новых технологических подходов типа MultiOmics. Также весьма информативными являются изучение белкового профиля, липазной активности, концентрации оксида азота, активности карбоангидразного энзима, малонового диальдегида (МДА) и других соединений. За основу для изучения брались различные жидкости: слеза, влага передней камеры глаза, кровь и ее компоненты. Суммарно, эти технологии позволяют оценить окислительный процесс с разных сторон. Более ранняя диагностика глаукомы очень важна, поскольку это позволит дольше сохранить качество зрения, снизить скорость ее прогрессирования.

Ключевые слова: первичная открытоугольная глаукома, перекисное окисление липидов, слезная жидкость, сыворотка крови.

Окислительный стресс вовлечен в патогенез множества заболеваний, таких как сахарный диабет, атеросклероз, ишемические повреждения, ревматоидный артрит и другие, а также широко характеризует процесс старения [1]. Детальное изучение патогенеза таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера дают основание предполагать, что наличие продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) могут являться потенциальными предикторами таких состояний [2–4]. В клинических исследованиях используются различные биологические жидкости для поиска продуктов окислительного стресса в организме: кровь и ее компоненты, моча, спинномозговая жидкость, слюна, внутриглазная жидкость (ВГЖ), слеза и т. д. [1].

Как известно, первичная открытоугольная глаукома (ПОУГ) является заболеванием, которое обусловлено возрастом. Так, в возрастной группе до 59 лет заболеваемость ПОУГ составляет 0,88 на 1000 человек, от 60 до 70 лет – 6,44 на 1000 человек, а среди лиц старше 75 лет глаукома встречается с частотой 17,3 случая на 1000 человек. И хотя патогенез ПОУГ до сих пор остается неизвестным, существует ряд неоспоримых доказательств влияния генетических и экологических факторов, которые в совокупности ускоряют процесс нейродегенерации при глаукоме. Тем не менее, все больше доказательств того, что именно окислительный стресс и дисфункция митохондрий могут играть ключевую роль в предрасположении нервных клеток к апоптозу и связанных с ним нейродегенеративных заболеваниях, в число которых входит и ПОУГ [5–10]. В свете этого наличие продуктов ПОЛ в жидкостях глазного яблока и компонентах крови вполне закономерно, а обнаружение и измерение этих биомаркеров может дать понимание о начале глаукомного процесса, а также предположить его течение. 

 Исследование корреляции системного окислительного стресса и уровня внутриглазного давления (ВГД) проводилось в Японии в 2015 году, определялись продукты ПОЛ в сыворотке крови. Были обследованы 206 пациентов с глаукомой, из них 199 пациентов с псевдоэксфолиативной глаукомой и 126 пациентов без ПОУГ той же возрастной группы. В сыворотке крови изучали ПОЛ, железоснижающую антиоксидантную активность (FRAP) и тиолантиоксидантную активность. Пациенты были разделены на четыре группы, в зависимости от уровня ВГД. Авторами получены доказательства о взаимосвязи низкой активности антиоксидантной системы и уровне ВГД, что, по их мнению, играет немаловажную роль в патогенезе ПОУГ [11]. Далее это исследование было продолжено. Изучали степень дефектов полей зрения с найденными в сыворотке уровнями продуктов ПОЛ. По результатам этого крупномасштабного исследования предложено, что системный антиокислительный резерв коррелирует с выраженностью поражения полей зрения у пациентов с ПОУГ [12].

 Похожие исследования сыворотки крови пациентов с ПОУГ проводились в Германии, результаты доложены в 2019 году. Был выполнен протеомный анализ сыворотки крови пациентов с ПОУГ для определения возможности ранней диагностики глаукомы. Целью поиска являлись потенциальные аутоантитела к антигенам трабекулы. Учитывая тот факт, что 25–30 % ганглиозных клеток сетчатки погибает до установления диагноза глаукомы, объективные параметры для ранней диагностики очень важны. В исследовании участвовали 60 пациентов с ПОУГ и 45 пациентов контрольной группы в той же возрастной группе. В результате при помощи серологического протеомного анализа были выявлены новые антитела в сыворотке крови пациентов с ПОУГ, что может стать одним из диагностических критериев ранней диагностики данного заболевания [13].

 Выявление продуктов ПОЛ также проводилось во ВГЖ. В исследовании, которое опубликовано в 2017 году, коллегами из Испании был проведен анализ влаги передней камеры пациентов с ПОУГ на предмет изучения липидного профиля методами хроматографии и масс-спектрометрии. Авторами выявлено изменение 37 липидов в изучаемой группе (из общего количества 110 видов жиров), при этом количество сфингомиелинов было увеличено значительно, отражая высокий уровень окислительного стресса [14]. Исследование ВГЖ на предмет сфинголипидов проводилось ранее (Университет Майами, 2013). Авторы обнаружили некоторые их виды только у пациентов с глаукомой, а также отсутствие некоторых из них по сравнению с контрольной группой [15].

Как известно, наиболее удобным и неинвазивным методом исследования глазных заболеваний является изучение слезной жидкости на определенные биомаркеры. Структура слезы сложна и многокомпонентна. Липиды, наряду с белками, являются одним из главных составляющих слезной жидкости. На современном этапе возможно проведение сложного анализа, который позволяет выявить 17 групп и более 600 видов липидов в составе этой биологической жидкости. Благодаря этому, по уровню липидного обмена можно судить о некоторых патологических процессах, происходящих в глазу. Например, чрезмерный активный липидный метаболизм, как и дисбаланс между уровнем реактивных окислительных частиц и действующих защитных энзимов, ведет к окислительному повреждению. По данным авторов, результат подобного окислительного стресса с высокой вероятностью является фоном для развития ПОУГ [16]. 

В обзоре итальянских коллег, опубликованном в 2018 году, описана комплексная взаимосвязь факторов внешней среды, таких как ионизирующая радиация, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, с запуском реакции образования свободных радикалов, ведущим к окислительному стрессу в структурах глаза. Продукты этого обмена, действуя на эндотелиальные клетки трабекулы, вызывают ее разрушение, тем самым приводя к повышению внутриглазного давления [17]. 

 Поиск биомаркеров, связанных с перекисным окислением, проводился офтальмологами из Индии на протяжении 2 лет. Исследовали влагу передней камеры у 30 пациентов с ПОУГ и у 30 пациентов в контрольной группе той же возрастной категории [18]. В зону изучения попали параметры общей антиоксидантной активности, pH, общее содержание белка, белковый профиль, липазная активность и активность карбоангидразного энзима. По итогам исследования выявилось статистически значимое увеличение уровня карбоангидразного энзима у пациентов с ПОУГ: 12,90 IU/ml против 10,03 IU/ml в контрольной группе. Учитывая, что карбоангидраза участвует в формировании внутриглазной жидкости, можно судить о корреляции содержания карбоангидразного энзима слезы с продукцией влаги. С высокой вероятностью этот параметр можно будет использовать в качестве предиктора глаукоматозного процесса. Также было выявлено, что содержание уровня липазы у пациентов с ПОУГ было ниже (0,05 IU/ml) по сравнению с контрольной группой (0,25 IU/ml), что расценивается авторами как снижение антиоксидантной активности. При этом белковый состав слезы в данном исследовании статистически значимой разницы почти не показал [18].

 В исследовании от 2013 года российскими офтальмологами выявлено увеличение в слезе пациентов с ПОУГ количества малонового диальдегида (МДА) и снижение активности каталазы, а также повышение концентрации оксида азота и его метаболитов в сыворотке крови и в слезной жидкости. Авторы делают выводы, что полученные данные свидетельствуют об активации свободно-радикального окисления, угнетении антиоксидантной системы защиты, наличии эндотелиальной дисфункции у пациентов с ПОУГ [19].

 В детальном обзоре «Стратегии снижения окислительного стресса у пациентов с глаукомой» группа авторов проанализировала различные методы поиска продуктов ПОЛ в биологических жидкостях. Большое количество исследований, приведенных в обзоре показывают, что антиоксиданты, среди которых витамины В3, С, Е, коэнзим Q10 (мелатонин), омега-3 и омега-6 жирные кислоты, а также другие вещества, могут регулировать уровень ВГД и обладать нейропротективным действием [20].

 Новое развитие медико-биологических направлений, таких как превентивная и персонализированная медицина, ставят своей целью исследование биологических жидкостей, параметры которых можно учитывать в изучении рисков многих заболеваний у конкретного пациента. В том числе это исследование слезы, в которой с помощью протонного анализа выявлено 1526 белков [21]. Количество белков в слезе гораздо меньше, чем в плазме и других жидкостях. Тот факт, что слеза является «проксимальной жидкостью», так называемым конечным продуктом слезной железы, изучение ее является удачным для выявления биомаркеров глазных заболеваний, таких как синдром сухого глаза, глаукома, опухоли глазного яблока, заболевание Грейвса и даже некоторые системные процессы. Например, с помощью метода ELISA были обнаружены нейротропные нейротрофические факторы слезной жидкости у пациентов с нормотензивной глаукомой [22].

 Pieragostino et al. исследовали слезу пациентов с ПОУГ и псевдоэксфолиативной глаукомой, в результате чего были выявлены два подтипа заболеваний, с различными патогенетическими механизмами [23]. Этой же исследовательской группой с помощью новых технологических подходов MultiOmics было проведено исследование в 2019 году. В нем изучались слезные аминокислоты, карнитины, сукцинил ацетон, нуклеозиды, лизофосфолипиды. Дополнительно проводился протеомный анализ цельной слезной жидкости и очищенных экстрацеллюлярных везикул, взятых у пациентов с глаукомой и у контрольной группы. Результаты позволили сделать заключение о более низком содержании слезных аминокислот и липофосфолипидов у пациентов с глаукомой. Также выявлено, что провоспалительные протеины в слезе пациентов с глаукомой происходят именно из экстрацеллюлярных везикул, содержащих эти белки в виде «специфического груза» [24].

 Вывод

Диагностика глаукомы на допериметрической стадии крайне затруднена. Поиск неинвазивных, доступных в рутинной практике маркеров, применимых для ранней диагностики, является актуальной проблемой для современной офтальмологии. На роль такого маркера претендует определение предикторов ПОЛ. Новые чувствительные методы их определения могут в обозримом будущем дать возможность для более точной и своевременной диагностики ПОУГ, что позволит пациентам дольше сохранить качественное зрение.

Павлова Л. С.¹, лікар-офтальмолог, https://orcid.org/0000-0003-3686-1403
Газізова І. Р.², д-р мед. наук, лікар-офтальмолог, https://orcid.org/0000-0003-4611-9931
Алексєєв В. М.³, д-р мед. наук, професор кафедри офтальмології, https://orcid.org/0000-0001-8963-7945
Алексєєв Ю. А.³, клінічний ординатор кафедри офтальмології

¹Доррат АльКади поліклінік, АМС груп, АльАзіза АльДжадида, м. Табук, Саудівська Аравія
²Федеральна державна бюджетна установа науки «Інститут мозку людини ім. Н. П. Бехтеревої», м. Санкт-Петербург, Росія
³Федеральний державний бюджетний освітній заклад «Північно-західний державний медичний університет ім. І. І. Мечникова», м. Санкт-Петербург, Росія

Предиктори перекисного окиснення ліпідів як критерій діагностики первинної відкритокутової глаукоми

Резюме. У цьому огляді сучасної літератури представлена проблема ранньої діагностики первинної відкритокутової глаукоми (ПВКГ), яка є однією з найважливіших проблем офтальмології. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), кількість глаукомних хворих у світі коливається від 60,5 до 105 млн осіб, причому в найближчі 10 років вона збільшиться ще на 10 млн. Субклінічний перебіг захворювання часто призводить до того, що 25–30 % гангліозних клітин сітківки гине до встановлення діагнозу глаукоми, що суттєво знижує якість зору пацієнтів. У сучасних дослідженнях було встановлено, що загибель клітин при ПВКГ супроводжується оксидантним стресом. Він розглядається як ключовий фактор, що вказує на патологічний процес великої кількості хронічних захворювань всього організму, включаючи ускладнені очні патології та запальні процеси. Вільні радикали окиснюють ліпіди і фосфоліпіди, что призводить до їх перекисного окиснення, запускаючи пошкодження клітинних мембран. Перекисне окиснення ліпідів (ПОЛ) – один з облігатних процесів, що відбуваються при нейродегенеративних станах, до яких належить і ПВКГ. Сучасні технології вивчення ПОЛ можуть прискорити діагностику, виявити біомаркери глаукоми у пацієнтів на більш ранньому етапі. Ці дослідження проводили в різних країнах і за допомогою різних методів, таких як серологічний протеомний аналіз, хроматографія і мас-спектрометрія, та нових технологічних підходів типу MultiOmics. Також інформативним є вивчення білкового профілю, ліпазної активності, концентрації оксиду азоту, активності карбоангідразного ензиму, малонового діальдегіду (МДА) та інших сполук. За основу для вивчення брали різні рідини: сльозу, вологу передньої камери ока, кров і її компоненти. Ці технології дозволяють оцінити окиснювальний процес з різних боків. Більш рання діагностика глаукоми дуже важлива, оскільки це дасть змогу довше зберегти якість зору, зменшити швидкість її прогресування.

Ключові слова: первинна відкритокутова глаукома, перекисне окиснення ліпідів, сльозова рідина, сироватка крові.

 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
REFERENCES

1. Halder S, Bhattacharyya M. Oxidative stress: Lipid peroxidation products as predictors in disease progression. Journal of Experimental and Integrative Medicine. 2014;4(3):151-164.
2. Peña-Bautista C, Vigor C, Galano JM, Oger C, Durand T, Ferrer I, Cuevas A, LópezCuevas R, Baquero M, López-Nogueroles M, Vento M, Hervás-Marín D, García-Blanco A, Cháfer-Pericás C. New screening approach for Alzheimer’s disease risk assessment from urine lipid peroxidation compounds. Scientific Reports. 2019;9(1):14244. https://doi.org/10.1038/s41598-019-50837-2
3. Sen Roy S, Nguyen HCX, Angelovich TA, Hearps AC, Huynh D, Jaworowski A, Kelesidis T. Cell-free Biochemical Fluorometric Enzymatic Assay for High-throughput Measurement of Lipid Peroxidation in High Density Lipoprotein. J Vis Exp. 2017;(128):56325. https://doi.org/10.3791/56325
4. García-Blanco A, Peña-Bautista C, Oger C, Vigor C, Galano JM, Durand T, MartínIbáñez N, Baquero M, Vento M, Cháfer-Pericás C. Reliable determination of new lipid peroxidation compounds as potential early Alzheimer Disease biomarkers. Talanta. 2018;184: 193-201. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2018.03.002
5. DiMauro S, Schon EA, Carelli V, Hirano M. The clinical maze of mitochondrial neurology. Nat Rev Neurol. 2013;9(8):429-44. https://doi.org/10.1038/nrneurol.2013.126
6. Joseph JA, Denisova NA, Bielinski D, Fisher DR, Shukitt-Hale B. Oxidative stress protection and vulnerability in aging: putative nutritional implications for intervention. Mech Ageing Dev. 2000;116(2-3):141-53. https://doi.org/10.1016/s0047-6374(00)00128-7
7. Olanow CW. An introduction to the free radical hypothesis in Parkinson’s disease. Ann Neurol. 1992;32:S2-9. https://doi.org/10.1002/ana.410320703
8. Chrysostomou V, Rezania F, Trounce IA, Crowston JG. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction in glaucoma. Curr Opin Pharmacol. 2013;13(1):12–15. https://doi.org/10.1016/j.coph.2012.09.008
9. Ito YA, Di Polo A. Mitochondrial dynamics, transport, and quality control: a bottleneck for retinal ganglion cell viability in optic neuropathies. Mitochond. 2017;36:186-192. https://doi.org/10.1016/j.mito.2017.08.014
10. Cordeiro MF, Normando EM, Cardoso MJ, Miodragovic S, Jeylani S, Davis BM, Guo L, Ourselin S, A’Hern R, Bloom PA. Real-time imaging of single neuronal cell apoptosis in patients with glaucoma. Brain. 2017;140(6):1757-1767. https://doi.org/10.1093/brain/awx088
11. Tanito M, Kaidzu S, Takai Y, Ohira A. Association between systemic oxidative stress and visual field damage in open-angle glaucoma. Scientific Reports. 2016;6:25792.
12. Tanito M, Kaidzu S, Takai Y, Ohira A. Correlation between Systemic Oxidative Stress and Intraocular Pressure Level. PLoS One. 2015;10(7):e0133582. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0133582
13. Beutgen VM, Perumal N, Pfeiffer N, Grus FH. Autoantibody Biomarker Discovery in Primary Open Angle Glaucoma Using Serological Proteome Analysis (SERPA). Front Immunol. 2019;10:381. https://doi.org/10.3389/fmmu.2019.00381
14. Cabrerizo J, Urcola JA, Vecino E. Changes in the Lipidomic Profle of Aqueous Humor in Open-Angle Glaucoma. J Glaucoma. 2017;26(4):349-355. https://doi.org/10.1097/IJG.0000000000000603
15. Aljohani AJ, Munguba GC, Guerra Y, Lee RK, Bhattacharya SK. Sphingolipids and ceramides in human aqueous humor. Mol Vis. 2013;19:1966-1984.
16. Ghosh A, Nishtala K. Biofluid lipidome: a source for potential diagnostic biomarkers. Clin Transl Med. 2017;6(1):22. https://doi.org/10.1186/s40169-017-0152-7
17. Saccà SC, Cutolo CA, Ferrari D, Corazza P, Traverso CE. The Eye, Oxidative Damage and Polyunsaturated Fatty Acids. Nutrients. 2018;10(6):668. https://doi.org/10.3390/nu10060668
18. Naik A, Shrivastava S, Abidi N, Yadav R, Shah P, Gala Y. Study of tear proteins for possible biomarker in primary open-angle glaucoma. Journal of Clinical Ophthalmology and Research. 2018;6(2):66-70.
19. Openkova YY, Korobeiynikova EN, Rykin VS, Vinkova GA. [The analysis of status of biochemical indicators in blood serum and lacrimal fluid in patients with primary open-angle glaucoma]. Klin Lab Diagn. 2013 May;(5):8-11. Russian.
20. Pinazo-Duran MD, Shoaie-Nia K, Zanon-Moreno V, Sanz-Gonzalez SM, Del Castillo JB, Garcia-Medina JJ. Strategies to Reduce Oxidative Stress in Glaucoma Patients. Current Neuropharmacology. 2018;16(7):903-918. https://doi.org/10.2174/1570159X15666170705101910
21. Hagan S, Martin E, Enríquez-de-Salamanca A. Tear fluid biomarkers in ocular and systemic disease: potential use for predictive, preventive and personalised medicine. EPMA J. 2016;7(1):15. https://doi.org/10.1186/s13167-016-0065-3
22. Ghaffariyeh A, Honarpisheh N, Shakiba Y, Puyan S, Chamacham T, Zahedi F, Zarrineghbal M. Brain-derived neurotrophic factor in patients with normal-tension glaucoma. Optometry. 2009;80(11):635-638. https://doi.org/10.1016/j.optm.2008.09.014
23. Pieragostino D, Bucci S, Agnifli L, Fasanella V, D’Aguanno S, Mastropasqua A, Ciancaglini M, Mastropasqua L, Di Ilio C, Sacchetta P, Urbani A, Del Boccio P. Differential protein expression in tears of patients with primary open angle and pseudoexfoliative glaucoma. Mol Biosyst. 2012;8(4):1017-1028. https://doi.org/10.1039/c1mb05357d
24. Rossi C, Cicalini I, Cufaro MC, Agnifli L, Mastropasqua L, Lanuti P, Marchisio M, De Laurenzi V, Del Boccio P, Pieragostino D. Multi-Omics Approach for Studying Tears in Treatment-Naïve Glaucoma Patients. Int J Mol Sci. 2019;20(16):4029. https://doi.org/10.3390/ijms20164029.

Стаття надійшла в редакцію 05.11.2020 р.

Рецензія на статтю надійшла в редакцію 27.11.2020 р.