УДК 617.7-007.681-02:616.8]-003.93-089.843

Риков С. О.¹, д-р мед. наук, професор, завідувач кафедри офтальмології
Петренко О. В.¹, професор, д-р мед. наук, професор кафедри офтальмології
Шаргородська І. В.¹, професор, д-р мед. наук, професор кафедри офтальмології
Яковець А. І.², д-р філософії, лікар-офтальмолог

¹Національний університет охорони здоров’я України імені П. Л. Шупика МОЗ України, м. Київ, Україна
²Медичний центр «ОЧІ КЛІНІК», м. Київ, Україна

Актуальність. Глаукома є однією з головних проблем охорони здоров’я та посідає одне з перших місць серед причин незворотної втрати зору в усьому світі. На превеликий жаль, незважаючи на очевидні успіхи в діагностиці та лікуванні, на сьогодні глаукома залишається масштабною проблемою. За даними досліджень 78 млн людей хворіють на глаукому, а за прогнозами до 2040 року кількість хворих на глаукому збільшиться до 111,8 млн. Загальна поширеність глаукоми серед осіб віком від 40 до 80 років становить 3,54 % [1–3]. Крім того, принаймні половина хворих на глаукому не знають, що хворіють на це захворювання. А в деяких країнах, що розвиваються, у 90 % випадків глаукома залишається недіагностованою [4].

В Україні ситуація з поширеністю глаукоми також невтішна. Тривалий безсимптомний перебіг, несвоєчасна діагностика та лікування і, як наслідок, – прогресуюча втрата зорових функцій призводять до слабобачення та сліпоти, зниження професійної працездатності та інвалідності по зору. Тому глаукому відносять до соціально-значущих захворювань. Так, поширеність глаукоми серед дорослого населення віком від 18 років і більше становила 612,7 випадку на 100 тис. населення. Захворюваність на глаукому серед працездатного населення – 16,1 випадку на 100 тис. населення [5]. 

На сьогодні лікування глаукоми залишається надзвичайно складним завданням. Використання гіпотензивної терапії, лазерних і хірургічних методів лікування глаукоми, на жаль, не завжди призводить до зупинки дегенеративного процесу [6]. Саме тому все більшого поширення набуває нейропротекція, яка спрямована на сповільнення та запобігання загибелі нейронів, для підтримки їх фізіологічної функції [7].

Сучасною наукою активно проводяться дослідження застосування клітинної терапії в офтальмології, результати яких демонструють позитивний вплив стовбурових клітин. Ці досягнення ґрунтуються на таких унікальних властивостях стовбурових клітин, як здатність до самооновлення, можливість диференціювання в специфічні види клітин [8, 9]. Однак важливим аспектом є правильний та адекватний вибір клітинного типу. 

Перспективним клітинним типом є постнатальні мультипотентні стовбурові клітини – похідні нервового гребеня (мСК-ПНГ) при лікуванні глаукомної оптичної нейропатії. 

Мета дослідження – оцінити ефективність застосування постнатальних мультипотентних стовбурових клітин – похідних нервового гребеня при різних способах їх доставки в експерименті на моделі глаукоми. 

Матеріали та методи. Дослідження проводили на щурах лабораторної лінії Wistar, самці віком 10–15 місяців. Усі експериментальні процедури проводили з дотриманням Закону України № 3447-IV «Про захист тварин від жорстокого поводження» (ВВР, № 27, ст. 230, від 2006 р. зі змінами, внесеними згідно із Законом № 1759-VI від 15.12.2009, ВВР, 2010, № 9, ст. 76) та загальними етичними принципами експериментів на тваринах (Перший Національний конгрес з біоетики 20.09.2001 р., м. Київ), а також Етичним кодексом вченого України (Національна академія наук України, 2009 р.), які узгоджуються з положеннями «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментальних та інших цілей» (Страсбург, Франція, 1985). 

Моделювання глаукоми у тварин здійснювали шляхом внутрішньочеревного введення 0,18 % розчину адреналіну гідротартрату в дозі, починаючи з 10 мкг, доводячи до 15 мкг на 100 г маси. Було проведено 20 ін’єкцій протягом 6 тижнів. Через кожні 5 ін’єкцій доза введеного адреналіну збільшувалася. Мультипотентні стовбурові клітини – похідні нервового гребеня отримували з волосяного фолікула вібрисів дорослих щурів і культивували за оригінальною методикою. Щурячі мСК-ПНГ були охарактеризовані за допомогою імунофлуоресцентного аналізу. Трансплантацію культивованих постнатальних мСК-ПНГ здійснювали: внутрішньовенно – 5 млн клітин в 0,5 мл фізіологічного розчину, ретробульбарно та парабульбарно – по 0,5 млн клітин в 0,05 мл фізіологічного розчину. Гістоморфометричний аналіз сітківки та зорового нерва проводили на забарвлених гематоксиліном-еозином зрізах. Для біохімічних досліджень зразки тканин ока подрібнювали та негайно заморожували у рідкому азоті. Інтенсивність оксидативного метаболізму вивчали за зміною швидкості генерації нестабільних вільних радикалів кисню – супероксидного аніон-радикала, гідроксильного радикала і кінцевих продуктів перекисного окиснення ліпідів. 

Результати. У результаті проведених досліджень встановлено, що після введення культивованих постнатальних мСК-ПНГ відбувалася нормалізація гістологічної будови сітківки та зорового нерва, тобто зменшення набряку всіх шарів, відновлення кількості волокон і синаптичних контактів у внутрішньому і зовнішньому сітчастих шарах, нормалізація і відновлення структурної організації зовнішнього та внутрішнього ядерного шару, зменшення набряку та впорядкованість розташування волокон в шарі паличок і колбочок.

При парабульбарному введенні культивованих постнатальних мСК-ПНГ зазначено позитивну динаміку до зменшення товщини внутрішнього сітчастого шару сітківки, середнє значення становило 18,2 ± 3,2 мкм (p < 0,05) та 15 ± 2,7 мкм (p < 0,05); внутрішнього ядерного шару сітківки – 16,7 ± 1,7 мкм (p < 0,05) та 13,7 ± 1,1 мкм (p < 0,05); зовнішнього ядерного шару сітківки – 40,4 ± 1,6 мкм (p < 0,05) та 37,4 ± 1,7 мкм (p < 0,05); шару паличок і колбочок – 16,5 ± 0,6 мкм (p < 0,05) та 15,8 ± 0,9 мкм (p < 0,05), через 1 та 3 місяці після введення клітин відповідно. При ретробульбарному введенні культивованих постнатальних мСК-ПНГ відзначено зменшення товщини внутрішнього сітчастого шару сітківки, середнє значення становило 16,5 ± 2,9 мкм (p < 0,05) та 12,5 ± 1,5 мкм (p < 0,05), через 1 та 3 місяці відповідно. Для внутрішнього ядерного шару сітківки середнє значення досягало 15,4 ± 1,5 мкм (p < 0,05) та 11,9 ± 1,3 мкм (p < 0,05), зовнішнього ядерного шару сітківки – 39,5 ± 1,2 мкм (p < 0,05) та 35,6 ± 0,7 мкм (p < 0,05), шару паличок і колбочок – 15,9 ± 0,4 мкм (p < 0,05) та 15,2 ± 0,7 мкм (p < 0,05), через 1 та 3 місяці після введення клітин відповідно. 

Встановлено, що введення культивованих постнатальних мСК-ПНГ ініціює прискорення та підвищення якості регенерації зорового нерва, про що свідчить відновлення кількості повноцінних нервових волокон, колонок гліальних клітин, які утворені переважно з олігодендроцитів. Виявлено, що через 1 місяць після парабульбарного введення культивованих постнатальних мСК-ПНГ показник питомої кількості нервових волокон був достовірно вищий за відповідний показник у групі тварин з моделлю глаукоми без введення клітин на 37,09 % (K-W, Dunn’s test, p < 0,0001) та на 53,97 % (Tukey’s test, p < 0,0001) через 3 місяці після введення клітин. При ретробульбарному введенні культивованих постнатальних мСК-ПНГ показник питомої кількості нервових волокон був більше на 55,42 % (K-W, Dunn’s test, p < 0,0001) та на 50,61 % (Tukey’s test, p < 0,0001), через 1 та 3 місяці після введення клітин відповідно, порівняно з групою тварин після моделювання глаукоми без введення клітин. Також через 1 місяць після внутрішньовенного введення культивованих постнатальних мСК-ПНГ показник питомої кількості нервових волокон був більше на 30,40 % (Tukey’s test, p = 0,0006) та через 3 місяці не відрізнявся від показника у групі тварин з моделлю глаукоми без введення клітин (Tukey’s test, p = 0,1910). 

Крім того, виявлено зміни маркерів оксидативного стресу в сітківці ока після введення культивованих постнатальних мСК-ПНГ, а саме відзначено вірогідне зниження супероксидного аніон-радикала на 48,31 % (p < 0,05) та гідроксильного радикала на 55,1 % (p < 0,05) при парабульбарному та ретробульбарному введенні клітин. 

Висновки. За результатами дослідження виявлено позитивний ефект трансплантації культивованих постнатальних мСК-ПНГ на структуру сітківки та зорового нерва при адреналіновій моделі глаукоми, який був найбільш виражений при парабульбарному та ретробульбарному введенні клітин. Отримані результати досліджень відкривають широкі перспективи щодо застосування клітинної терапії з використанням культивованих постнатальних мСК-ПНГ як нових шляхів нейрорегенерації. 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Quigley HA, Broman AT. The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and in 2020. Br J Ophthalmol. 2006;90(3):262-267. https://doi.org/10.1136/bjo.2005.081224
2. Nduaguba C, Lee RK. Glaucoma screening: current trends, economic issues, technology, and challenges. Curr Opin Ophthalmol. 2006;17(2):142-152. https://doi.org/10.1097/01.icu.0000193088.75432.c9 
3. Flaxman SR, Bourne RRA, Resnikoff S, Ackland P, Braithwaite T, Cicinelli MV, Das A, Jonas JB, Keeffe J, Kempen JH, Leasher J, Limburg H, Naidoo K, Pesudovs K, Silvester A, Stevens GA, Tahhan N, Wong TY, Taylor HR; Vision Loss Expert Group of the Global Burden of Disease Study. Global causes of blindness and distance vision impairment 1990-2020: a systematic review and meta-analysis. Lancet Glob Health. 2017 Dec;5(12): e1221-e1234. https://doi.org/10.1016/S2214-109X(17)30393-5
4. Livingston PM, Lee SE, De Paola C, Carson CA, Guest CS, Taylor HR. Knowledge of glaucoma, and its relationship to self-care practices, in a population sample. Aust N Z J Ophthalmol. 1995;23(1):37-41. https://doi.org/10.1111/j.1442-9071.1995.tb01643.x
5. Moiseenko RO, Golubchikov MV, Mykhalchuk VM, Rykov SO, Zabolotko VM, Alifanova TA, et al. Oftalmolohichna dopomoha v Ukraini za roky Nezalezhnosti. Analitychnostatystychnyi dovidnyk [Ophthalmological care in Ukraine over the years of independence]. Kropyvnytskyi: Polium; 2019. 328 p. Ukrainian.
6. Musch DC, Gillespie BW, Lichter PR, Niziol LM, Janz NK; CIGTS Study Investigators. Visual field progression in the Collaborative Initial Glaucoma Treatment Study the impact of treatment and other baseline factors. Ophthalmology. 2009 Feb;116(2):200-207. https://doi. org/10.1016/j.ophtha.2008.08.051
7. Weinreb RN, Levin LA. Is Neuroprotection a Viable Therapy for Glaucoma? Arch Ophthalmol. 1999;117(11):1540-1544. https://doi.org/10.1001/archopht.117.11.1540
8. Kuzmenko VV, Stupnikova TV, Kheyfets YuB, Vavilova LM. Vozmozhnosti klinicheskogo primeneniya stvolovykh kletok v oftalmologii [Capability of clinical applience of stem cells in ophthalmology]. Zdorove i obrazovanie v XXI veke. 2016;18(1):34-43. Russian.
9. Elisseeff J, Madrid MG, Lu Q, Chae JJ, Guo Q. Future Perspectives for Regenerative Medicine in Ophthalmology. Middle East Afr J Ophthalmol. 2013 Jan-Mar;20(1):38-45. https://doi.org/10.4103/0974-9233.106385  

Отримано 31.07.2021 р.