3 березня, 2020
Оксидативный стресс и методы его коррекции при офтальмопатологии
В связи со старением населения планеты все большее количество людей окажется в группе риска нарушения зрения вследствие возрастных хронических заболеваний. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в первом Всемирном докладе о проблемах зрения в 2019 году подчеркнула, что более 1 млрд человек во всем мире живут с нарушениями зрения и не получают необходимой помощи при таких заболеваниях, как близорукость, дальнозоркость, глаукома и катаракта.
Основными факторами роста числа людей с нарушением зрения являются старение населения, изменение образа жизни, ограниченный доступ к офтальмологической помощи, особенно в странах с низким уровнем дохода.
«Болезни глаз и нарушения зрения – очень распространенные явления, слишком часто они остаются без лечения, – говорит генеральный директор ВОЗ Тедрос Адханом Гебрейесус. – Люди, нуждающиеся в офтальмологической помощи, должны иметь возможность получать качественные услуги, не испытывая при этом финансовых трудностей. Включение офтальмологической помощи в национальные планы и пакеты базового медицинского обслуживания является важным элементом в работе каждой страны по достижению всеобщего охвата услугами здравоохранения».
80% всех случаев нарушения зрения можно предотвратить или вылечить. Основными глобальными причинами слепоты являются катаракта (65,2 млн, 26%), нарушения рефракции (123,7 млн, 49%), возрастная макулярная дистрофия (ВМД) (10,4 млн, 4%), глаукома (7 млн, 3%), диабетическая ретинопатия (3 млн, 1%) [3]. В то же время, если катаракта и нарушения рефракции приводят к слепоте, которую можно вылечить, то ВМД, глаукома и диабетическая ретинопатия повлекут за собой необратимую потерю зрения. Слепота и слабовидение – не только медицинская, но и социально-экономическая проблема. Так, по данным International Federation on Ageing, затраты, связанные со слепотой, составляют 2,8 трлн долларов, в том числе непрямые затраты – 760 млн долларов [4].
В Украине наибольший удельный вес вследствие офтальмопатологии среди взрослого населения имеют близорукость, катаракта, глаукома, заболевания конъюнктивы. В структуре распространенности офтальмологических заболеваний в 2014 году доля конъюнктивитов и других заболеваний конъюнктивы составляла 12,63%, катаракты – 15,6%, миопии – 12,44%, глаукомы – 7,41%, заболеваний сетчатки – 0,6%. Среди причин инвалидности по зрению в 2015 году первое место занимала глаукома, второе – заболевания сетчатки и третье – травмы органа зрения. Таким образом, несмотря на сравнительно небольшой уровень распространенности этих заболеваний, они являются основными причинами слепоты в Украине и составляют важную медико-социальную проблему [6-8].
Окислительному стрессу отводится важная роль в патогенезе этих заболеваний. Кислород необходим клеткам для образования энергии. Во время химических процессов образуются свободные радикалы, а когда их становится много, запускается цепная реакция, в результате которой гибнут клетки, в первую очередь нервные.
Окислительный стресс проявляется активацией свободнорадикального окисления и поражения белков, нуклеиновых кислот и липидов биологических мембран. С другой стороны, окислительный стресс – это отсутствие равновесия между прооксидантами и антиоксидантами, между процессами окисления и восстановления. Другими словами, окислительный стресс возникает при резком увеличении свободных радикалов или снижении активности антиоксидантной системы. Все факторы, которые способствуют формированию свободных радикалов, называются прооксидантными. Антиоксиданты, а к ним относят витамины, ферменты, белки и др., могут уменьшить или нейтрализовать интенсивность свободнорадикального окисления, которое возникает в результате влияния коротковолновой части спектра, курения, воздействия вредных химических веществ в окружающей среде и т. д.
Антиоксиданты классифицируют на ферментативные и неферментативные [9-11]. Представители основных классов антиоксидантов показаны на рисунке.
Рис. Основные классы антиоксидантов [10, 12]
К неферментативным антиоксидантам относятся минералы (медь, селен, цинк и пр.), витамины (групп А, В, С, Е), каротиноиды (бета-каротин, лютеин, кантаксантин, зеаксантин, астаксантин и пр.). Каротиноиды относятся к семейству, состоящему из 600 пигментов. Они имеют особое значение для сохранения здоровья сетчатки и профилактики ее заболеваний. Антиоксидантные свойства каротиноидов обусловливают их фотозащитное, радиопротекторное, антиканцерогенное действие [12].
Ряд авторов полагают, что каротиноиды реализуют антиоксидантную защиту двумя путями. Во-первых, будучи максимально сконцентрированными в макулярной области и локализуясь в пигментном эпителии, они непосредственно обеспечивают антиоксидантную защиту. С другой стороны, каротиноиды играют роль фильтра для сетчатки, экранируют ее от повреждающего действия света.
Одним из самых мощных антиоксидантов является астаксантин, который по своей эффективности превышает лютеин и зеаксантин. Астаксантин – красный пигмент – присутствует в морепродуктах (лосось, форель, креветки) и некоторых видах птиц (перепел). Основной источник астаксантина – зеленые водоросли (Haematococcus pluvialis), а также красные дрожжи (Phaffia rhodozyma).
Астаксантин обладает уникальными химическими свойствами, которые объясняются его химической структурой, а также биодоступностью [13]. Он имеет две карбонильные группы, две гидроксильные группы и 11 конъюгированных двойных этиленовых цепочек. Он может выступать как сильный антиоксидант, являясь донором электронов, и в результате взаимодействия со свободными радикалами способен прерывать их реакции в живом организме [14, 15]. Так, полярные каротиноиды (например, свободный астаксантин), как правило, имеют большую биодоступность, нежели неполярные (например, бета-каротин) [16].
В последние годы проведено множество исследований, результаты которых продемонстрировали антиоксидантное влияние астаксантина in vitro и in vivo [17, 18]. Астаксантин является фотопротектором [20], антиоксидантная активность которого выше, чем у витамина Е и бета-каротина [24, 28]. Исследователи сделали вывод, что у астаксантина антиоксидантная активность в десять раз выше, чем у других каротиноидов (зеаксантин, лютеин, кантаксантин, бета-каротин), и в 100 раз выше, чем у токоферола. Некоторые авторы называют астаксантин супервитамином E [22].
Кроме этого, известно и о других эффектах астаксантина, включая противоопухолевый, противовоспалительный, антидиабетический, иммуномодулирующий и нейропротекторный [23]. Астаксантин никогда не превращается в прооксидант (в отличие от бета-каротина). В исследованиях на животных было показано, что астаксантин может преодолевать гематоэнцефалический барьер и накапливаться в сетчатке так же, как и лютеин. Nagaki и соавт. [24] продемонстрировали, что 6 мг астаксантина в сутки приводят к уменьшению зрительной утомляемости среди работников, деятельность которых связана с дисплеями, улучшению кровообращения в капиллярах сетчатки. Есть данные о том, что лечение астаксантином значительно угнетает процессы неоваскуляризации [26]. Было выявлено, что астаксантин может обеспечивать защиту бета-кристаллина от оксидативного стресса, а значит, и предотвращать развитие катаракты [27]. Nakajima и соавт. [28] обнаружили, что астаксантин имеет нейропротекторное действие, направленное на защиту ганглионарных клеток сетчатки.
Кроме того, Hussein и соавт. [32] исследовали влияние астаксантина на метаболический синдром, смоделированный на животных, и выявили, что астаксантин значительно снизил уровень глюкозы в крови, триглицеридов, а также повысил уровень холестерина, липопротеинов высокой плотности. Таким образом, авторы сделали вывод о том, что астаксантин нейтрализует инсулинорезистентность и повышает чувствительность к инсулину. Chan и соавт. [33] показали, что астаксантин усиливает стабильность клеточных и митохондриальных мембран. Исследования продемонстрировали, что он имеет протекторное действие при нейродегенеративных процессах и может быть перспективным средством в лечении нейродегенеративных заболеваний, в т. ч. болезни Паркинсона [33, 34].
Чрезмерное влияние солнечного света на незащищенную кожу приводит к солнечному ожогу и может вызывать фотоиндуцированное окисление, воспаление, иммуносупрессию и даже канцерогенез клеток кожи. Результаты некоторых исследований позволяют говорить о том, что астаксантин является потенциально хорошим пероральным солнцезащитным средством. Это вещество также повышает фагоцитарную и бактерицидную активность нейтрофилов и снижает продукцию супероксид-анионов. Park и соавт. [35] обнаружили возможное повышение иммунитета, антиоксидантную и противовоспалительную активность астаксантина.
Hussein и соавт. [36] выявили, что прием астаксантина в течение 14 дней значительно снижает артериальное давление у крыс со спонтанной гипертензией, а длительный прием в течение 5 нед снижает частоту инсульта. Все больше исследований демонстрируют сильные противоопухолевые свойства каротиноидов. Chew и Park [91] предположили, что, хотя астаксантин, кантаксантин и другие каротиноиды тормозят рост опухолей, астаксантин продемонстрировал самую высокую противоопухолевую активность.
Таким образом, исходя из особенностей строения, высокой биодоступности, возможности преодолевать гематоэнцефалический барьер, многогранного механизма действия, в т. ч. противовоспалительного, противоопухолевого, нейропротекторного, противодиабетического, астаксантин может представлять большой практический интерес в рамках стратегий лечения или профилактики заболеваний, вызванных оксидативным стрессом. В Украине астаксантин доступен под торговым названием Офтаксантин (компания «Валартин Фарма»), капсулы которого содержат 10% комплекс астаксантина (40 мг), полученного из микроводорослей Haematococcus pluvialis, а также антиоксиданты – альфа-токоферол и аскорбиновую кислоту, которые потенциируют эффект астаксантина.
Список литературы находится в редакции.
Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 3 (472), лютий 2020 р.