УДК 617.7–007.681–07:612.112.91

Радченко Ю. А.

Национальная медицинская академия последипломного образования им. П. Л. Шупика, г. Киев, Украина

Резюме. Глаукома – одна из актуальных проблем современной офтальмологии. На данный момент ее рассматривают не только как офтальмологическое, но и нейродегенеративное заболевание. Митохондриальная дисфункция участвует в развитии нейродегенерации, а системная митохондриальная эффективность связана с устойчивостью к прогрессированию глаукомной оптической нейропатии. Проведено исследование митохондриальной активности (в частности, анализ количества клеток с гиперполяризированными митохондриями) в мононуклеарных клетках крови (МНК) у больных с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ) и катарактой. Выявлено снижение количества МНК с повышенным содержанием гиперполяризированных митохондрий у больных с ПОУГ по сравнению с контрольной группой, а также практически линейная зависимость снижения количества МНК с повышенным содержанием гиперполяризированных митохондрий в зависимости от степени тяжести ПОУГ. Это подтверждает значительное снижение адаптационных свойств клеток организма, а также роль системного снижения митохондриальной функции на уровне организма в развитии ПОУГ.

Ключевые слова: первичная открытоугольная глаукома, мононуклеарные клетки крови, митохондриальная активность, гиперполяризированные митохондрии.

ВВЕДЕНИЕ

Глаукома – одна из наиболее актуальных проблем в современной офтальмологии. Это вызвано высоким процентом инвалидизации пациентов в связи с необратимой утратой зрения, а также ростом заболеваемости глаукомой во всех регионах мира.

До сих пор, к сожалению, многие аспекты особенностей патогенеза данного заболевания остаются неизвестными. Изучение таких проблем может послужить источником для поиска новых, патогенетически обоснованных путей терапевтического воздействия.

Как известно, глаукому характеризуют как мультифакторное заболевание с пороговым эффектом [3]. При этом патологические изменения наблюдаются не только локально (как офтальмологическая патология), но и на уровне всего организма в целом. Практически постоянно глаукоме сопутствуют заболевания сердечно-сосудистой системы, эндокринологические нарушения [12, 2]. На данный момент глаукому рассматривают также и как нейродегенеративное заболевание [7, 1]. В течение нескольких последних лет было установлено, что митохондриальная дисфункция участвует в развитии нейродегенерации [4] и, следовательно, является одной из причин прогрессирования нейродегенеративных процессов при первичной открытоугольной глаукоме (ПОУГ). Это подтверждают исследования, которые указывают на возможность того, что митохондриальная дисфункция у некоторых людей является предрасполагающим фактором в развитии ПОУГ [8]. Также в клинических исследованиях в периферической крови больных ПОУГ наблюдалось увеличение количества мутаций митохондриальной ДНК (митДНК) и снижение на 20 % окислительной митохондриальной активности по сравнению с контрольной группой пациентов того же возраста [5]. В свою очередь, есть исследования, подтверждающие, что устойчивость к прогрессированию глаукоматозной оптической нейропатии (ГОН) связана с системной митохондриальной эффективностью. Так, при исследовании выделенных лимфоцитов крови и мочи у таких «устойчивых» лиц обнаружились значительно более высокие темпы АДФ (аденозиндифосфат) фосфорилирования митохондриальным респираторным комплексом I, II и IV, гиперполяризированный митохондриальный мембранный потенциал, более высокий уровень митохондриальной ДНК и расширение потенциала для борьбы с цитозольной перегрузкой кальцием и экзогенным оксидативным стрессом [10].

В основе прогрессирования ПОУГ лежит гибель ганглионарных клеток сетчатки, которая происходит преимущественно путем апоптоза [11]. Апоптоз – это энергозависимый процесс, он имеет много факторов и путей, но все они связаны с митохондриями как основной единицей, ответственной за энергетические процессы в клетке [9]. Поэтому изучение состояния митохондрий, их активности у больных с различной степенью тяжести глаукомного процесса является актуальным и характеризует общепатологические процессы, протекающие на уровне организма у больных с ПОУГ. Эти процессы являются фоном, а также могут быть причиной развития и прогрессирования заболевания. Функциональное состояние митохондрий характеризует митохондриальный мембранный потенциал (ММП). Исследование данного показателя актуально проводить в мононуклеарных клетках крови (МНК), которые имеют очень разнообразные функции, широкий спектр рецепторов на своей мембране и могут отражать общее состояние организма. При этом представляет интерес выяснить уровень содержания в клеточной популяции МНК с признаками гиперактивации митохондрий у пациентов с ПОУГ, а также наличие корреляции их количества со степенью тяжести ПОУГ.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель работы – исследовать митохондриальную активность иммунных клеток у больных с первичной открытоугольной глаукомой.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование проводилось на базе Центральной научно-исследовательской лаборатории Национальной медицинской академии последипломного образования им. П. Л. Шупика.

Под наблюдением находился 61 пациент. Исследовались образцы крови. Было сформировано 2 группы исследуемых. Основная группа (n = 34) – больные с первичной открытоугольной глаукомой I–IV стадий с разной степенью нормализации внутриглазного давления и возрастной катарактой. В свою очередь, основная группа была разделена на 4 подгруппы:

1) больные с ПОУГ не более I стадии на одном или обоих глазах;

2) больные с ПОУГ не более I–II стадии на одном или обоих глазах;

3) больные с ПОУГ I–III стадии на одном или обоих глазах;

4) больные с ПОУГ I–IV стадии на одном или обоих глазах.

Контрольная группа (n = 27) – больные с диагнозом возрастной катаракты. Возраст пациентов в обеих группах колебался от 42 до 74 лет.

В исследование не включались пациенты с сахарным диабетом, аутоиммунными заболеваниями, заболеваниями соединительной ткани, значительным поражением сердечно-сосудистой системы (инфаркты, инсульты в анамнезе). Из общих заболеваний некоторые пациенты имели гипертоническую болезнь 1–2 степени.

Распределение больных по полу и возрасту во всех исследуемых группах имело однородный характер.

Исследование изменений мембранного потенциала митохондрий проводили на проточном цитометре PAS (Partec, Германия) по общепринятой методике с родамином 123 и пропидий йодидом («Fluka») [6]. Родамин 123 накапливается в мембранах митохондрий зависимо от поляризации мембран. При этом количество инкорпорированного родамина 123 прямо пропорционально разности потенциала мембран митохондрий, таким образом, накопление родамина 123 указывает на клетки с активными и гиперактивными митохондриями, а способность накапливать пропидий йодид указывает на нарушение проницаемости цитоплазматической мембраны. Таким образом, клетки, которые накопили в среднем больше родамина 123 в своих митохондриях, светятся интенсивнее и, соответственно, идентифицируются как клетки с гиперактивированными (гиперполяризированными) митохондриями.

Статистическую обработку проводили с использованием программы Statistica.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Данная методика позволяет дифференцировать субпопуляции клеток с признаками гиперактивации митохондрий. В таких субпопуляциях параметры накопления родамина 123 значительно выше, чем в основной субпопуляции. Таким образом, нам удалось выявить клетки с гиперактивированными митохондриями и подсчитать их процентный вклад в общую популяцию.

Нами исследовались такие популяции в контрольной и основной группах. Установлено статистически значимое снижение количества клеток с гиперактивированными митохондриями у пациентов с ПОУГ 0,94 ± 0,43 % (М ± SD (стандартное отклонение выборочного среднего)) относительно контрольного значения 1,59 ± 0,43 % (рисунок 1).

Также были изучены уровни содержания МНК с гиперактивированными митохондриями в зависимости от степени тяжести ПОУГ. Было выявлено линейное снижение количества гиперактивированных МНК по мере нарастания тяжести заболевания. Так, в первой группе – 1,24 ± 0,71 %, во второй – 1,12 ± 0,40 %, в третьей – 0,79 ± 0,40 %, в четвертой – 0,76 ± 0,40 % (рисунок 2).

Данная тенденция указывает на значительное снижение адаптационных свойств МНК, что подтверждается статистически значимо меньшими показателями относительно контрольного значения во 2-й, 3-й и 4-й группах, поскольку гиперактивация митохондрий – это процесс сугубо адаптационный и наблюдается только при достаточном функциональном резерве клеток. Это также указывает на системное снижение митохондриальной функции на уровне организма у больных ПОУГ и еще раз подчеркивает то, что глаукома является одним из проявлений общих дегенеративных изменений на уровне организма.

ВЫВОДЫ

1. Статистически достоверное различие количества клеток с повышенным содержанием гиперполяризированных митохондрий между основной группой и контрольной (основная – 0,94 ± 0,43 % (М ± SD); контрольная – 1,59 ± 0,43 %), а также практически линейная зависимость снижения количества клеток с повышенным содержанием гиперполяризированных митохондрий в зависимости от степени тяжести ПОУГ (1,24 ± 0,71% в первой группе; 1,12 ± 0,40 % во второй группе; 0,79 ± 0,40 % в третьей группе; 0,76 ± 0,40 % в четвертой группе) подтверждает значительное снижение адаптационных свойств клеток организма, а также роль системного снижения митохондриальной функции на уровне организма в развитии ПОУГ.

2. Дальнейшее изучение роли митохондриальной дисфункции в развитии ПОУГ открывает перспективу для разработки путей новой, патогенетически обоснованной терапии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Газизова И. Р. Нейродегенеративные изменения в головном мозге при глаукоме (обзор литературы) / И. Р. Газизова, Р. Алмайсам // Клиническая Офтальмология. – 2012. – № 3. – С. 88–91.
2. Кашинцева Л. Т. Открытоугольная глаукома как локальное проявление общих сосудистых проявлений / Л. Т. Кашинцева // Тез. докл. VI Всесоюзного съезда офтальмологов. – М., 1985. – Т. 2. – C. 37–38.
3. Нестеров А. П. Глаукома / А. П. Нестеров. – М. : МИА, 2008. – 360 с.
4. Судаков Н. П. Мітохондріальна дисфункція як один з механізмів патогенезу нейродегенеративних захворювань / Н. П. Судаков, В. А. Дєєв, С. Б. Нікіфоров [и др.] // Лабораторна діагностика. – 2008. – № 2. – С. 58–65.
5. Abu-Amero K. K. Mitochondrial abnormalities in patients with primary open-angle glaucoma / K. K. Abu-Amero, J. Morales, T. M. Bosley // Invest Ophthalmol Vis Sci. – 2006. – Vol. 47. – Nо. 6. – P. 2533–2541.
6. Ormerod M. G. Flow cytometry: a practical approach / M. G. Ormerod. – Oxford : Oxford University Press, 2000. – 276 p.
7. Gupta N. Glaucoma as a neurodegenerative disease / N. Gupta, Y. H. Yucel // Curr Opin Ophthalmol. – 2007. – Vol. 2. – Р. 110–114.
8. Izzotti A. Mitochondrial damage in the trabecular meshwork of patients with glaucoma / A. Izzotti, S. C. Sacca, М. Longobardi, [et al.] // Arch Ophthalmol. – 2010. – Vol. 128. – Nо. 6. – P. 724–730.
9. Kerr J. F. Apoptosis: a basic biological phenomen with wide-ranging implications in tissue kinetics / J. F. Kerr, A. H. Wyllie, A. R. Currie // British Jornal of Cancer. – 1972. – Vol. 26. – P. 239–257.
10. Lascaratos G. Resistance to the most common optic neuropathy is associated with systemic mitochondrial effciency / G. Lascaratos, K. Y. Chau, H. Zhu, [et al.] // Neurobiol Dis. – 2015. – Vol. 82. – P. 78–85.
11. Ling Z. H. Glial cell and glaucomatous optic neuropathy / Z. H. Ling, X. H. Sun // Prog Retin Eye Res. – 2013. – Vol. 31. – No. 2. – P. 152–181.
12. Pashe M. A sick eye in a sick body? Systemic fndings in patients with primary open-angle glaucoma / M. Pashe, J. Flammer // Surv Ophtalmol. – 2006. – Vol. 51. – No. 3. – P. 179–212.

REFERENCES

1. Gazizova I. R., Almaysam R. Neurodegenerative changes in the brain in glaucoma (review). Klinicheskaya Oftalmologiya [Clinical Ophthalmology]. 2012; (3): 88–91 (in Russian).
2. Kashintseva L. T. Open-angle glaucoma as a local manifestation of common cardiovascular manifestations. Proceedings of the VI Vsesoyuznyy sezd oftalmologov. Moscow, 1985, pp. 37–38 (in Russian).
3. Nesterov A. P. Glaucoma. Moscow, MIA, 2008, 360 p. (in Russian).
4. Sudakov N. P., Dееv V. A., Nikiforov S. B., Devina O. A. Mitochondrial dysfunction as one of the mechanisms of the pathogenesis of neurodegenerative diseases. Laboratorna diahnostyka [Laboratory diagnosis]. 2008; 2(44): 58–65 (in Ukrainian).
5. Abu-Amero K. K., Morales J., Bosley T. M. Mitochondrial abnormalities in patients with primary open-angle glaucoma. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006; 47(6): 2533–2541.
6. Ormerod M. G. Flow cytometry: a practical approach. Oxford, Oxford University Press, 2000, 276 p.
7. Gupta N., Yucel Y. H. Glaucoma as a neurodegenerative disease. Curr Opin Ophthalmol. 2007; (2): 110–114.
8. Izzotti A., Sacca S. C., Longobardi М., Cartiglia C. Mitochondrial damage in the trabecular meshwork of patients with glaucoma. Arch Ophthalmol. 2010; 128(6): 724–730.
9. Kerr J. F., Wyllie A. H., Currie A. R. Apoptosis: a basic biological phenomen with wideranging implications in tissue kinetics. British Jornal of Cancer. 1972; (26): 239–257.
10. Lascaratos G., Chau K. Y., Zhu H., Gkotsi D., King R., Gout I., Kamal D., Luthert P. J., Schapira A. H., Garway-Heath D. F. Resistance to the most common optic neuropathy is associated with systemic mitochondrial effciency. Neurobiol Dis. 2015; (82): 78–85.
11. Ling Z. H., Sun X. H. Glial cell and glaucomatous optic neuropathy. Prog Retin Eye Res. 2013; 31(2): 152–181.
12. Pashe M., Flammer J. A sick eye in a sickbody? Systemic fndings in patients with primary open-angle glaucoma. Surv Ophtalmol. 2006; 51(3): 179–212.

Стаття надійшла в редакцію 18.05.2016 р.

Рецензія на статтю надійшла в редакцію 20.06.2016 р.