Стратегії зменшення оксидативного стресу в пацієнтів із глаукомою

Глаукома є провідною причиною порушень зору й незворотної сліпоти в цілому світі. Ця хвороба характеризується прогресивним ушкодженням і відмиранням гангліонарних клітин сітківки (ГКС) та волокон зорового нерва. Патогенетичними механізмами глаукоми виступають оксидативний стрес (ОС), запалення, ексайтотоксичність, ураження судин і гіпоксія, дисфункція глії та порушення аксонального транспорту. Загибель клітин за глаукоми є наслідком апоптозу, тригером якого виступає ОС, опосередкований, своєю чергою, мітохондріальним ушкодженням, запаленням, ендотеліальною дисфункцією та гіпоксією.

Поточні можливості лікування первинної відкритокутової глаукоми (ПВКГ) є досить обмеженими. Попри зниження внутрішньоочного тиску (ВОТ) сповільнити прогресування глаукоми здебільшого неможливо. У зв’язку із цим треба точніше визначити патогенетичні механізми цього захворювання, зокрема ВОТ-незалежні, покращити діагностичні технології і створити більш ефективні методи лікування.

Натепер у лікування глаукоми впроваджуються нові терапевтичні стратегії, зокрема застосування антиоксидантів та есенціальних жирних кислот (ЕЖК), нейротрофічних агентів, антагоністів рецепторів аденозину, стовбурових клітин і генної терапії.

З огляду на важливу роль ОС у патогенезі ПВКГ науковці активно вивчають роль антиоксидантів. Дехто з авторів зазначає, що вживання великої кількості фруктів та овочів із високим умістом антиоксидантів може захистити очі від розвитку й прогресування глаукоми. Добавки цих мікронутрієнтів посилюють антиоксидантний захист, запобігають хворобі або здатні відтермінувати початок її. Утім, інші дослідники не виявили відчутних переваг за умов перорального вживання антиоксидантів пацієнтами з ПВКГ протягом 2 років. Отже, питання залишається нерозв’язаним.

У цьому матеріалі розглянуто поточні концепції ОС і нітрозативного стресу (НС), роль активних форм кисню (АФК) і азоту (АФА) у розвитку та прогресуванні ПВКГ, наявні експериментальні та клінічні дослідження антиоксидантів, ЕЖК та інших природних складників за глаукоми.

Поточні концепції лікування глаукоми

Глаукома характеризується повільною прогресивною дегенерацією ГКС і аксонів зорового нерва. Утрата зору через глаукому є незворотною, тож не можна недооцінити важливості ранньої діагностики й лікування цієї хвороби. Головним фактором ризику є підвищений ВОТ, а зниження його виступає єдиним методом лікування глаукоми з доведеною ефективністю. Натепер є два підходи до ефективного медикаментозного зниження ВОТ: зменшення вироблення водянистої вологи (ВВ) за допомогою β-блокаторів, інгібіторів карбоангідрази і/або симпатоміметичних засобів, а також покращення відпливу ВВ за допомогою холінергічних/парасимпатоміметичних препаратів, аналогів простагландинів (АПГ) або поєднання їх із симпатоміметичними засобами.

Проте наявні розбіжності щодо ступеня зниження ВОТ за допомогою цих засобів. Так, результати метааналізу показали, що рівень медикаментозного зниження ВОТ варіюється від 17% (бринзоламід) до 33% (біматопрост). Відповідно до рекомендацій Європейського товариства глаукоми, препаратами першого вибору є АПГ, β-блокатори, α‑2 агоністи та топічні інгібітори карбоангідрази. Загалом АПГ найбільш ефективні у зниженні ВОТ. Інші гіпотензивні очні краплі застосовують як терапію другої лінії або в разі непереносимості чи побічних ефектів АПГ. Глаукома є тривалим захворюванням, тому важить комплаєнс пацієнта.

Якщо медикаментозне лікування не дає достатнього зниження ВОТ, показані лазерні або хірургічні втручання. Лазерні втручання передбачають аргонну і селективну трабекулопластику. Проте в більшості пацієнтів здобутий операцією ефект поступово зменшується. Основні хірургічні операції зі зниження ВОТ – це трабекулектомія і непенетруюча глибока склеректомія.

Безперечно, що офтальмогіпертензія відіграє значну роль у глаукоматозному ушкодженні ГКС, але для покращення зорової функції та гальмування хвороби не досить терапевтичного контролю ВОТ. Окрім того, глаукоматозні зміни спостерігаються і в осіб з нормальним ВОТ, що свідчить про роль інших факторів та механізмів у патогенезі глаукоми. Погіршення зору за глаукоми є наслідком дегенерації зорового нерва, тож імовірно, що нейропротективні, нейрорегенераторні та нейромодулювальні стратегії можуть сповільнювати чи навіть зупиняти прогресування глаукоми.

ОС і НС за глаукоми: дослідження і маркери

Три останні декади дослідження виявили механізми впливу ОС (дисбалансу про- й антиоксидантних реакцій у клітині) на ушкодження клітин шляхом перекисного окиснення жирів, білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот та основ. Однак точні сигнальні шляхи, що регулюються АФК, достеменно не відомі.

Є ендогенні й екзогенні джерела АФК. Так, ці молекули можуть утворюватися мітохондріями, ендоплазматичним ретикулумом і пероксисомами (рис.), а також деякими ферментами під час відповідних реакцій. Крім того, АФК формуються зовнішніми впливами.

НС наслідком дії АФА також здатен спричиняти ушкодження і загибель клітин. АФА продукуються з оксиду азоту шляхом реакції із супероксидним аніоном, у результаті чого утворюється пероксинітрит та інші високореактивні молекули.

Згадані вище ендогенні процеси можуть поглиблюватися під дією різних екзогенних агентів, зокрема ультрафіолетового опромінення, токсичних речовин, куріння й забруднення (рис.).

Продемонстровано, що зміни окисно-відновних процесів пов’язано із запаленням, апоптозом, ексайтотоксичністю, судинними розладами і/або дисфункцією глії. Багато питань патогенезу глаукоми залишаються нерозв’язаними, проте поглиблене розуміння клітинних і молекулярних засад розвитку і прогресування цього захворювання допомагає лікувати пацієнта.

Молекули-маркери ОС широко вивчалися як на тваринних моделях, так і у пацієнтів із глаукомою. Ці молекули можна поділити на про- й антиоксиданти.

Біомаркери-прооксиданти

Малоновий діальдегід (МДА) є найбільш вивченим побічним продуктом перекисного окиснення ліпідів. У багатьох дослідженнях виявлено істотно вищий рівень МДА в осіб із глаукомою порівняно з групою контролю. У метааналізі Benoist d’Azy і співавт. ПВКГ супроводжував підвищений рівень МДА у сироватці й у ВВ. Nucci і співавт. та Chang і співавт. здобули аналогічний результат. Автори цього огляду повідомили про вищу концентрацію МДА у ВВ осіб із глаукомою порівняно з пацієнтами, що підлягали оперативному втручанню з приводу катаракти.

Іншими маркерами ОС виступають 4-гідроксиноненаль (4-ГНН) та 8-гідрокси‑2′-деоксигуанозин (8-ОН-деоксигуанозин). 4-ГНН являє собою побічний продукт перекисного окиснення ліпідів, концентрація якого зростає за умов ОС. Зазначена молекула відіграє важливу роль у пересиланні сигналу між клітинами. Своєю чергою, 8-ОН-деоксигуанозин є одним із найбільш поширених ушкоджувальних чинників ОС у ядерній та мітохондріальній ДНК. Malone і співавт. з’ясували, що 4-ГНН є нейротоксичним, бо знижує життєздатність астроцитів у культурі. Chang і співавт. повідомили про вищу концентрацію 4-ГНН у сироватці крові пацієнтів із ПВКГ порівняно з групою контролю, хоча різниця не була істотною. Також відомо про зростання рівня 8-ОН-деоксигуанозину за ПВКГ.

НС у разі глаукоми також добре вивчили. Luthra і співавт. продемонстрували, що маркером опосередкованого пероксинітритом окисного ураження за глаукоми може виступати нітротирозин. Автори цього огляду провели дослідження випадок-контроль і виявили достовірно підвищений уміст оксиду азоту у ВВ пацієнтів із ПВКГ порівняно з особами з катарактою. Openkova і співавт. мають аналогічні результати й повідомили про підвищення рівня NO та метаболітів його в сироватці крові і слізній рідині осіб із ПВКГ. Наведені результати підтверджують роль NO як потенційного біомаркера для виявлення осіб із високим ризиком прогресування глаукоми й утрати зору.

Біомаркери-антиоксиданти

Загалом антиоксиданти протидіють утворенню АФК і АФА, формуючи перший природний бар’єр захисту від окисного ушкодження за глаукоми. Коли йдеться про ці речовини, слід зважати на походження їх: ендо- чи екзогенне. Ендогенні антиоксиданти переважно являють собою ферменти; з-поміж них супероксиддисмутаза (СОД), каталаза (КАТ), глутатіон-пероксидаза (ГТП) та глутатіон-трансфераза (ГТТ). Також антиоксидантну дію має широкий спектр неферментних молекул (глутатіон, коензим Q₁₀ та його кофактори). Головними екзогенними антиоксидантами є вітаміни E та C, β-каротин та флавоноїди, а також мінерали, що беруть участь у редокс-реакціях (селен, мідь, цинк, марганець, залізо). Goyal і співавт. виявили підвищену активність СОД і ГТП на тлі зменшення рівня вітамінів С та Е у пацієнтів із ПВКГ. Під цим оглядом потенційним антиоксидантом може виступати мелатонін. Показано, що цей гормон здатен захищати тканини ока від ОС, тому аналоги його є багатонадійними засобами лікування глаукоми.

Bagnis і співавт. повідомили про зниження експресії СОД і ГТП у ВВ осіб із ПВКГ порівняно з контрольною групою. Rokicki і співавт. виявили істотне зростання активності ГТП і КАТ у еритроцитах пацієнтів із ПВКГ порівняно з контролем. Автори цього огляду зафіксували у групі пацієнтів із глаукомою істотно нижчі рівні вітамінів C та E, а також ГТП.

Незалежно від походження й типу антиоксидантів, важливим показником є загальна антиоксидантна здатність (ЗАЗ), яка відбиває сумарний антиоксидантний статус у біологічних системах. Повідомлено, що у пацієнтів із глаукомою ЗАЗ є зниженою. Є також дані, що низька ЗАЗ асоціюється з тяжчим ураженням полів зору в разі ПВКГ.

Експериментальні моделі глаукоми

Найпоширенішим способом формування експериментальної глаукоми у щурів і кроликів є коагуляція вен лімба, а також внутрішньокамерні ін’єкції гіалуронової кислоти, віскоеластичного матеріалу, латексних мікросфер. Також використовують трансгенних мишей DBA/2J (D2) із глаукомою, у яких спонтанно розвивається підвищений ВОТ. В експериментах на тваринах показано, що ОС призводить до перекисного окиснення ліпідів, змін конформації білків і ушкодження нуклеїнових кислот з активацією апоптотичних сигналів, яка спричиняє загибель ГКС.

Експериментальні дослідження антиоксидантів

З теоретичного погляду гальмування вироблення АФК/АФА разом із посиленням антиоксидантного захисту можуть покращити виживаність клітин. У моделі глаукоми на щурах дефіцит вітаміну Е сприяв посиленню перекисного окиснення ліпідів та загибелі ГКС порівняно з контрольною групою. Інші дослідники винайшли контактні лінзи, навантажені вітаміном E на додаток до тимололу й дорзоламіду, і продемонстрували ефективність таких лінз у зниженні ВОТ. У мишей із генетичною схильністю до глаукоми вживання вітаміну B₃ усувало ранні ознаки глаукоми і стримувало прогресування її. Xu і співавт. показали, що вітамін С допомагає запобігти прогресуванню глаукоми. Ammar і співавт. зробили висновок, що ресвератрол, сечова кислота, аскорбінова кислота та відновлений глутатіон захищають клітини трабекулярної сітки від H₂O₂-опосередкованого ушкодження.

Відомо, що коензим Q₁₀ здатен захищати нейрони від окисного ушкодження й гальмувати утворення АФК. Nucci і співавт., Russo і співавт., Nakajima і співавт. повідомили, що коензим Q₁₀ запобігав ушкодженню ГКС за підвищеного ВОТ. Lee і співавт. зазначили гальмування ексайтотоксичності глутамату під дією коензиму Q₁₀. Аналізуючи перекисний стрес у клітинах трабекулярної сітки людини, Famili і співавт. з’ясували, що внесення у культуру клітин етилпірувату покращувало виживаність цих клітин.

У дослідженнях на трансгенних мишах із глаукомою та in vitro на культурах ГКС Kim і співавт. показали, що ОС посилював ушкодження й утрату мітохондрій шляхом підвищення динамін-спряженого білка 1 (ДСБ1) у сітківці мишей. Науковці зробили висновок, що гальмування вивільнення цього білка запобігає ушкодженню ГКС і аксонів зорових нейронів шляхом збереження цілісності та функціонування мітохондрій.

Повідомлено також про гіпотензивний ефект мелатоніну та агоніста його МТ3 рецепторів, продемонстрований на експериментальній моделі.

Експериментальні дослідження ЕЖК

ЕЖК омега (ω)-6 і ω‑3 характеризуються протизапальними, антиангіогенними, антитромботичними, гіполіпідемічними та судинорозширювальними властивостями. Відомо також, що надмір ω‑6 ЕЖК чи дисбаланс співвідношення ω‑3/ω‑6 здатні спричиняти запальні, метаболічні, автоімунні, кардіо- та цереброваскулярні хвороби, а також рак, нейродегенеративні розлади й старіння.

Nguyen і співавт. продемонстрували, що надходження ω‑3 ЕЖК з їжею сприяє зниженню ВОТ шляхом збільшення відпливу ВВ. Tourtas і співавт. також зробили висновок, що ω‑3 ЕЖК можуть забезпечувати профілактику глаукоми. Inman і співавт. продемонстрували, що вживання α-ліпоєвої кислоти трансгенними мишами DBA/2J спричиняло істотне зниження загибелі та дисфункції ГКС. Своєю чергою, Schebelen і співавт. повідомили, що в моделі глаукоми на щурах застосування комбінації ω‑6 і ω‑3 має більш виражену ретинопротективну дію за підвищеного ВОТ, ніж будь-який один із цих компонентів. Huang і співавт. вважають, що пероральне вживання олії печінки тріски, що містить велику кількість докозагексаенової кислоти, захищає від глаукоматозного ушкодження.

Експериментальні дослідження інших речовин природного походження

Такі природні сполуки, як поліфеноли кави, зеленого чаю, чорного шоколаду та вина, антоціанозиди чорниці й лохини, а також інші компоненти малини, ожини, перцю, зелені, винограду та тропічних фруктів мають антиоксидантні властивості. Osborne і співавт. виявили, що пероральне вживання епігалокатехіну щурами призводить до зменшення індукованої світлом загибелі нейронів сітківки. Chu і співавт., у експериментах яких щури вживали зеленого чаю, повідомляють, що сітківка всмоктувала найбільшу кількість галокатехіну, а ВВ – епігалокатехіну. Здобуті дані свідчать, що вживання зеленого чаю здатне захистити наші очі від ОС.

Щодо медикаментів, то Lee і співавт. виявили протективну дію на ГКС α2-агоніста адренорецепторів бримонідину.

Ефект уживання окремих продуктів природного походження вивчали на тваринних моделях дегенерації сітківки. Boatright і співавт. та Fernández-Sánchez і співавт. оцінювали дію системних ін’єкцій тауроурсодеоксихолевої кислоти (ТУДХК) – складника ведмежої жовчі – у моделі дегенерації сітківки на мишах. Виявилося, що ТУДХК здатна захищати клітини сітківки від дегенеративних ушкоджень. Fernández-Sánchez і співавт. повідомили про зменшення дегенеративного ушкодження сітківки у трансгенних щурів P23H під дією ведмежої жовчі й сафраналу – складника шафрану.

Показано також, що органічні кислоти екстракту гінкго дволопатевого (Ginkgo biloba, ЕГБ) чинять антиоксидантну, протизапальну, антипроліферативну та протиалергійну дію. У зв’язку із цими ефектами ЕГБ потенційно здатен запобігати ОС у мітохондріях та здійснювати захист ГКС у пацієнтів із глаукомою.

Клінічні дослідження антиоксидантів, ЕЖК та інших речовин природного походження за глаукоми

Окремі пероральні антиоксиданти (ЕГБ, антоціаніни, вітаміни, шафран та ЕЖК) вивчали в дослідженнях з участю хворих із ПВКГ та нормотензивною глаукомою (НТГ). Клінічні ефекти цих речовин оцінювали за зниженням ВОТ чи змінами показників автоматичної периметрії, оптично-когерентної томографії, електроретинографії, визначення кровотока в оці.

Quaranta і співавт. показали, що біодобавка ЕГБ покращувала показники периметрії у пацієнтів із НТГ порівняно з вихідними даними, не знижуючи, проте, рівня ВОТ. Згодом продемонстровано, що вживання ЕГБ (80 мг двічі на день) або антоціанінів лохини (60 мг двічі на день) протягом майже 2 років асоціювалося з покращенням гостроти зору у хворих на НТГ.

Автори іншого дослідження зробили висновок, що вживання ЕГБ у дозі 80 мг двічі на добу протягом 4 років сповільнювало динаміку хвороби у пацієнтів із НТГ і прогресуванням утрати полів зору. Застосування 80 мг ЕГБ двічі на день протягом 4 тиж покращувало перипапілярний кровотік у сітківці пацієнтів із НТГ.

На противагу цим результатам, новітнє дослідження з участю хворих на НТГ не виявило покращень наслідком уживання 40 мг ЕГБ тричі на день протягом 4 тиж. Призначення ЕГБ у дозі 40 мг двічі на день протягом 6 міс пацієнтам із ПВКГ істотно корелювало з покращенням індексів периметрії та сповільненням зниження товщини перипапілярного шару нервових волокон сітківки.

Сприятливий вплив на стан ока у хворих із глаукомою продемонстрували й інші речовини. Уживання екстракту антоціанінів чорної смородини (50 мг на день протягом 2 років) асоціювалося із менш вираженим погіршенням середнього відхилення при периметрії та посиленням кровотоку в оці, ніж у групі контролю. Ті самі автори повідомили, що антоціаніни чорної смородини знижували ВОТ як у здорових осіб, так і у хворих на ПВКГ. ВОТ-знижувальний ефект у хворих із ПВКГ виявлено і за умов уживання екстракту шафрану (30 мг на день протягом 4 тиж). Застосування епігалокатехіну галату протягом 3 міс покращувало параметри електроретинограми (але не периметричні індекси) у пацієнтів з офтальмогіпертензією та ПВКГ.

Mutolo і співавт. нещодавно показали, що вживання комбінації форсколіну, гомотаурину, карнозину, фолієвої кислоти, магнію та вітамінів B₁, B₂ та B₆ протягом 12 міс асоціювалося зі зниженням ВОТ та покращенням параметрів електроретинограми (через 6, 9 та 12 міс), а також з покращенням фовеальної чутливості (через 12 міс).

Утім, інші рандомізовані контрольовані дослідження не виявили сприятливих змін у периметричних індексах, товщині перипапілярного шару нервових волокон сітківки та товщині комплексу гангліонарних клітин макули у пацієнтів, що 2 роки вживали ω‑3 ЕЖК.

Висновки

Низка експериментальних і клінічних досліджень довела, що антиоксиданти, ω‑3/ω‑6 ЕЖК та деякі інші сполуки природного походження допомагають регулювати ВОТ, а також захищають ГКС від ОС і НС у разі глаукоми. Постає питання: чи можна впровадити ці речовини в лікування глаукоми? Завдання подальших досліджень – на молекулярному рівні вивчити вплив антиоксидантів і ЕЖК на передній та задній сегменти ока за глаукоми, а також з’ясувати, чи забезпечують ці біодобавки сталий ефект, здатний запобігти атрофії зорового нерва і незворотній сліпоті.

Стаття друкується в скороченні. 

Список літератури знаходиться в редакції.

Pinazo-Duran M.D., Shoaie-Nia K., Zanon-Moreno V. 

et al. Strategies to Reduce Oxidative Stress in Glaucoma Patients. Curr Neuropharmacol. 

2018 Aug; 16 (7): 903-918.

Переклала з англ. Лариса Стрільчук

Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 21 (466), листопад 2019 р.