Нейропротекторные свойства бримонидина

    

    Введение

     По современному определению глаукома – это нейродегенеративное заболевание, характеризующееся гибелью ганглиозных клеток сетчатки (ГКС), утратой их аксонов и соответствующими необратимыми дефектами поля зрения [1]. Глаукома является наиболее распространенной в мире причиной необратимой слепоты.

    Известно, что внутриглазное давление (ВГД) при глаукоме может быть как повышенным, так и нормальным [2]. По данным Levene R. et al. в европейских странах диагноз глаукомы нормального давления имеют от 11 до 30% всех пациентов с глаукомой [3]. В Японии у лиц в возрасте старше 40 лет число случаев глаукомы нормального давления в 4 раза превышает число случаев глаукомы с высоким давлением.

    Хотя уровень ВГД в настоящее время не является диагностическим критерием глаукомы, большинство существующих методов лечения (фармакотерапия, лазерное и хирургическое лечение) до сих пор фокусируются на снижении внутриглазного давления. Однако цель терапии глаукомы – сохранение зрения, а несмотря на, казалось бы, адекватную гипотензивную терапию у значительной части пациентов наблюдается прогрессирование заболевания, ухудшение остроты зрения, поля зрения и снижение качества жизни [4].

    Глаукома – это оптиконейропатия, которая требует комплексного лечения, включающего не только снижение ВГД, но и защиту ГКС – нейропротекцию [5]. Оптимальными средствами для лечения глаукомы могли бы быть препараты, которые не только нормализуют ВГД, но и блокируют или даже дают обратный ход апоптотическому повреждению зрительного нерва и ГКС, замедляя прогрессирование болезни.

    Цель данного обзора – анализ релевантных данных, полученных при обзоре рецензируемой научной литературы за период с 1991 г. по настоящее время, о механизмах нейродегенеративных изменений при глаукоме и возможностях нейропротекции; в частности анализ результатов лабораторных и клинических исследований, посвященных нейропротекторным свойствам Бримонидина.

    Для оценки современных данных о патогенезе глаукомы и методах нейропротекции при этом заболевании мы провели обзор доступной литературы, используя базу данных PubMed.gov. Поисковыми терминами были «нейродегенерация при глаукоме», «нейропротекция при глаукоме», «Бримонидин».

    Механизмы нейродегенерации при глаукоме

    Нейродегенерация характеризуется прогрессирующей гибелью нервных клеток и приводит к нарушению функции нервной ткани. К нейродегенеративным болезням относятся такие заболевания, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, деменция, боковой амиотрофический склероз, диабетическая ретинопатия и глаукома [6].

    Нейродегенеративные процессы при глаукоме изучаются с 1972 г.. С тех пор было получено много новых данных о механизме гибели ретинальных нейронов [7]. В экспериментальной модели глаукомы, при сдавлении зрительного нерва у животных и при глаукоме у людей гибель ГКС происходит по механизму апоптоза. Апоптоз – это базовый механизм гибели клеток, характерный для ряда нейродегенеративных заболеваний. В результате апоптоза клетки распадаются на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибших клеток быстро фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками. Одной из основных функций апоптоза является уничтожение дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток.

    Очевидно, что повышение ВГД может быть возможной первопричиной запуска апоптоза ГКС при глаукоме. При увеличении ВГД происходит деформация перегородок решетчатой пластинки и компрессия аксонов ГКС. В результате нарушается аксоплазматический ток, ретроградный транспорт веществ по аксонам и снижается поступление нейротрофических факторов к телу ГКС [8]. Кроме того, при повышении ВГД возникает компрессия сосудов глазного яблока, что ухудшает его кровоснабжение и усугубляет течение патологического процесса.

    Однако апоптоз ГКС при глаукоме происходит даже при низком ВГД. Независимые от ВГД механизмы, приводящие к апоптозу и нейродегенерации при глаукоме, включают ишемию и нарушение глазного кровотока, эксайтотоксичность, оксидативный стресс, нейровоспаление, а также уменьшение уровня нейротрофических факторов, дисфункцию митохондрий, активацию сигнальных путей апоптоза, нарушение функции белков и генетические факторы [9]. У пациентов с глаукомой эти процессы продолжаются несмотря на оптимизацию уровня ВГД.

    Ишемия и нарушение глазного кровотока

    В основе сосудистой теории патогенеза глаукомы лежат нарушения гемодинамики глаз. Микроциркуляторные расстройства заключаются в сужении приводящих артериол, развитии капиллярного стаза на фоне измененных реологических свойств крови и возникновении гипоксии [10]. У больных глаукомой часто нарушен процесс ауторегуляции кровотока при физической нагрузке и даже при перемене положения тела. В результате длительной ишемии в сетчатке значительно повышается уровень супероксид-дисмутазы-2 и гемоксигеназы-1, которые также способствуют запуску апоптоза клеток. Нормализация ВГД необходима для того, чтобы уменьшить сдавление сосудов сетчатки и сохранить нормальное кровообращение, а также для того, чтобы уменьшить компрессию аксонов ГКС.

    Ишемия и нарушение кровоснабжения глазного яблока могут сохраняться даже при нормальном ВГД, особенно у пожилых пациентов с сосудистой патологией. Ишемия усугубляет действие других причин, запускающих апоптоз ГКС: дисфункцию митохондрий, оксидативный стресс, эксайтотоксичность и др.

    Эксайтотоксичность

    Эксайтотоксичность в нейронах обусловлена накоплением в синапсах и во внесинаптических локациях возбуждающих аминокислот, таких как глутамат. Глутамат – это нейротрансмиттер, который обеспечивает передачу нервных импульсов путем воздействия на NMDA-рецепторы. Однако при чрезмерной нефизиологической активации глутаматом NMDA-рецепторов происходит избыточный захват ионов кальция клетками через ионные каналы, в результате чего запускается нейротоксический каскад, который ведет к дегенерации сетчатки [11].

    Концентрация глутамата в стекловидном теле пациентов с глаукомой, действительно, повышена. Vorwerk C.K. et al. в 1999 г. обнаружили, что уровень глутамата в стекловидном теле пациентов с глаукомой намного выше, чем его уровень у здоровых людей (27 мкМоль vs 11 мкМоль) [12]. Такой концентрации глутамата достаточно для того, чтобы вызвать апоптоз нейронов и гибель ГКС.

    Повышенный уровень глутамата вызывает гибель клеток даже при нормальном ВГД. Поэтому, если не блокировать токсический эффект глутамата, потеря ГКС продолжится после нормализации ВГД и будет сопровождается дальнейшим ухудшением зрения [12].

    Оксидативный стресс

    Свободные радикалы, накапливающиеся во внутриглазной жидкости (ВГЖ) и в стекловидном теле, могут вызывать нарушение структуры и функций аксонов, составляющих зрительный нерв. Это приводит к апоптозу, некрозу или аутофагии ГКС, а также к деградации клеток трабекулярной сети [13].

    Дисфункция митохондрий

    Аксоны ГКС богато снабжены митохондриями. Митохондрии вырабатывают большое количество энергии, необходимой для работы высокоспециализированных клеток. При отсутствии необходимого количества энергии клетка погибает. Именно митохондрии ответственны за энергетические процессы в клетке и апоптоз [14].

    Ограничение кровоснабжения глазного яблока и зрительного нерва нарушает возможности выработки энергии в митохондриях, и ГКС становятся предрасположенными к воздействию дополнительных стрессовых нагрузок. К стрессовой нагрузке относится, например, воздействие света на сетчатку. Другими стрессовыми нагрузками являются воздействия веществ, вырабатываемых астроцитами, в том числе глутамата, оксида азота, фактора некроза опухолей альфа (TNF-α ). Неспособность митохондрий выполнять свои функции приводит к гибели ГКС независимо от уровня ВГД [15]. Дисфункция митохондрий является одной из ведущих причин возрастных заболеваний, в том числе ВМД и глаукомы [28].

    Нехватка нейротрофических факторов

    Нейротрофические факторы – это регуляторные белки, которые синтезируются в клетках нервной ткани (нейронах и глии). Они оказывают наиболее сильное трофическое влияние на все основные процессы жизнедеятельности нейронов, обусловливают пластичность нейрональной ткани и участвуют в восстановлении нарушенных функций. У больных глаукомой уровень BDNF, TrkB и других факторов роста значительно снижен [16].

    Нарушение функции глиальных клеток

    При глаукоме происходит активация глиальных клеток в головке зрительного нерва. При воздействии стрессовых факторов, например, при ишемии или повышении гидростатического давления глиальные клетки начинают секретировать оксид азота и TNF-α , которые способствуют гибели ГКС [17].

    Генетические факторы

     У некоторых пациентов развитие глаукомы может быть напрямую связано с мутациями генетического материала. Например, мутация гена, отвечающего за синтез белка миоциклина в трабекулярной сети, ассоциирована с аутосомно-доминантной ювенильной глаукомой.

    Таким образом, патогенез глаукомы очень многообразен и, помимо повышения ВГД, включает большое количество звеньев, на каждое из которых требует внимания при терапии этого заболевания.

    Нейропротекция при глаукоме

    Исторически патогенез глаукомы был связан с повышенным ВГД. Однако, как было показано выше, дегенеративный процесс может продолжаться вне зависимости от нормализации ВГД, приводить к дальнейшему ухудшению зрительных функций и потере нейронов. Концепция того, что зрительный нерв следует защищать от потери нервных волокон независимо от снижения ВГД, появилась в середине 1990-х гг. [18]. Такой подход к лечению глаукомы получил название «нейропротекция».

    Нейропротекция при глаукоме – это замедление потери зрительных функций независимо от снижения ВГД. Анатомической целью нейропротекции являются ГКС, глиальные клетки, особенно клетки Мюллера и астроциты, и сосудистая сеть [19].

    Практически все антиглаукомные препараты обладают непрямым нейропротекторным действием, которое связано со снижением ВГД. Симпатолитики, ингибиторы карбоангидразы, аналоги простагландинов, парасимпатомиметики, симпатомиметики и гиперосмотические вещества снижают ВГД, что ведет к увеличению глазного кровотока в сосудах сетчатки и зрительного нерва. В то же время прямым нейропротекторным действием, не зависящим от снижения ВГД, обладают лишь некоторые антиглаукомные препараты. К ним относятся Бримонидин, бетаксолол, метипранолол и клонидин [20].

    Нейропротекторные свойства приписывают также другим веществам, не снижающим ВГД: антиоксидантам, антагонистам NMDA-рецепторов, ингибиторам выброса глутамата, блокаторам кальциевых каналов, антагонистам полиаминов, ингибиторам NO-синтазы, а также стволовым клеткам, каннабиноидам, аспирину, мелатонину и витамину B12 [21]. Нейропротекторное действие этих веществ изучалось в лабораторных условиях, однако, несмотря на обнадеживающие результаты лабораторных исследований, почти все клинические исследования по нейропротекции при неврологических и офтальмологических заболеваниях провалились [22]. Единственным средством, нейропротекторная эффективность которого при глазной патологии была доказана в рандомизированных клинических исследованиях, является Бримонидин [21, 23, 24].

    Бримонидин представляет собой высокоселективный агонист альфа-2-адренорецепторов. Альфа-агонисты применяются в офтальмологии довольно давно. Местное применение Клонидина с целью снижения ВГД впервые было предложено в 1966 г., Бримонидина – в 1966 г., Апраклонидина – в 1978 г. Бримонидин отличается меньшей частотой развития глазных побочных эффектов по сравнению с Клонидином и Апраклонидином, что связано с высокой альфа-2 селективностью этого препарата. Помимо гипотензивного эффекта препарат оказывает прямое нейропротекторное действие.

    Нейропротекторная эффективность бримонидина доказана в исследованиях на животных

    Нейропротекторный эффект Бримонидина доказан большим количеством исследований, проведенных с участием лабораторных животных. Для лучшего понимания хода лабораторных исследований ниже описаны основные животные модели нейродегенеративных изменений зрительного нерва и сетчатки, наблюдающихся при глаукоме, использованные в проанализированных сообщениях.

    Модели нейродегенеративных процессов при глаукоме

    Для создания модели острой глаукомы в переднюю камеру лабораторных крыс или мышей вводят микрошарики (microbead) или в течение нескольких недель в переднюю камеру выполняют инъекции гиалуроновой кислоты.

    Модель хронической глаукомы у крыс или мышей создают путем фотокоагуляции эписклеральных вен, каутеризации эписклеральных вен, инъекции гипертонического раствора в эписклеральные вены с их последующим рубцеванием. Перевязка эписклеральных вен приводит к увеличению ВГД на следующий день до 30,1±4,4 мм рт.ст., которое сохраняется в течение нескольких месяцев. Модель хронической глаукомы также формируют путем каутеризации трабекулы и эписклеральных вен или фотокоагуляции трабекулы.

    Кроме того, в экспериментах используется генетические модели хронической глаукомы. У мышей с дефектом генов DBA/2J глаукома развивается к 6 мес. жизни. Мыши с отсутствием гена транспортировки глутамата/аспартата (GLASTKOmice) или excitatoryaminoacidcarrier 1 deletion (EAAC1 knockout [KO] mice) служат генетической моделью нормотензивной глаукомы.

    Апоптоз ГКС в отсутствие повышения ВГД может быть вызван механическим сдавлением зрительного нерва (optic nerve crush). После сдавления зрительного нерва у крыс в течение 14 дней погибает до 80% ГКС.

    Эксайтотоксичность в сетчатке крыс может быть индуцирована интравитреальным введением NMDA или глутамата, вследствие чего происходит апоптоз ГКС.

    Модель ишемии-реперфузии сетчатки была впервые описана Yoshimura N. в 2001 г. и также может быть использована в качестве модели апоптоза ретинальных нейронов [25].

    Бримонидин имеет мишени в сетчатке и способен накапливаться в заднем сегменте глаза

    Для того чтобы агент имел возможность действовать на ГКС, он должен, во-первых, иметь мишень в сетчатке, а во-вторых, при использовании клинических дозировок он должен достигать заднего сегмента глаза в достаточной для нейропротекции концентрации [26].

    Специфические мишени для Бримонидина – альфа-2-адренорецепторы, действительно, были обнаружены во внутренних слоях сетчатки крыс и людей [27] (рис. 1).

    Кроме того, при исследовании эксплантатов сетчатки крыс Prokosch V. et al. обнаружили, что после сдавления зрительного нерва количество альфа-2 адренорецепторов в сетчатке значительно увеличивается. Авторы предположили, что альфа-2 адренорецепторы играют важную роль в метаболизме сетчатки [28].

    При местном применении офтальмологического раствора Бримонидина он накапливается в стекловидном теле и сетчатке.

    По данным Shinno K. et al. после однократной инстилляции Бримонидин быстро распределялся в тканях глаз пигментированных кроликов. При двукратных инстилляциях в день накопление Бримонидина в заднем сегменте сетчатки и хориоидеи значительно увеличивалось. Концентрация Бримонидина в стекловидном теле практически совпадала с концентрацией в сетчатке и хориоидее [29].

    Wheeler L. et al. подтвердили, что при местном применении Бримонидина в клинической дозировке происходит его накопление в заднем сегменте в концентрации, достаточной для активации альфа-2-адренорецепторов [26].

    Таким образом, агонисты альфа-2-адренорецепторов, помимо их способности уменьшать ВГД, могут напрямую воздействовать на ретинальные нейроны, включая ГКС [27].

    Выживаемость ГКС

     В рецензируемой научной литературе мы обнаружили более двух десятков публикаций, подтверждающих тот факт, что Бримонидин увеличивает способность ГКС выживать в неблагоприятных условиях.

    Одним из первых лабораторных исследований по нейропротекторным свойствам Бримонидина было исследование, проведенное Yoles E. et al. в 1999 г. ГКС лабораторных животных окрашивали in vivo путем ретроградной маркировки флуоресцеином и выполняли интраперитонеальное введение Тимолола, Бримонидина и Клонидина. После сдавления зрительного нерва проводили электрофизиологическое исследование и гистологическое исследование сетчатки с подсчетом ГКС. Оказалось, что агонисты альфа-2 адренорецепторов действительно оказывали нейропротекторный эффект и способствовали сохранению количества ГКС, а Тимолол такими свойствами не обладал. Более того, после интраперитонеального введения Бримонидина в дозировке 100 мкг/кг потеря ГКС была в 3 раза меньше, чем в контрольной группе после введения физиологического раствора [30].

    Ahmed F.A. et al., 2001, провели следующее исследование. ГКС крыс были мечены путем инъекции Flouro-gold в область верхнего двухолмия. Через 2 дня выполнялась каутеризация трех эписклеральных вен. Бримонидин или физиологический раствор (контроль) вводили интраперитонеально один раз в неделю. Бримонидин при интраперитонеальном введении не снижает ВГД у крыс, поэтому повышение ВГД отмечалось в обеих группах. В контрольной группе на фоне повышения ВГД каждую неделю происходила гибель ГКС на 5–6%. Бримонидин несмотря на повышение ВГД значительно защищал ГКС. Через три недели повышения ВГД практически все ГКС оставались сохранны. Через 4 недели гибель ГКС составила 4,5–6,5% от исходного уровня, что свидетельствует о независимых от снижения ВГД нейропротекторных свойствах Бримонидина [31].

    Hernandez M. et al. представили результаты, схожие с данными Ahmed F.A. et al. Они провели исследование, в котором крысам после каутеризации эписклеральных вен либо вводили Бримонидин интраперитонеально, либо лечили местными инстилляциями латанопроста. В контрольной группе крыс (без лечения) через 12 недель количество живых ГКС составило 78,9±3,2%. В группе интраперитонеального введения Бримонидина ВГД оставалось высоким, но выживаемость ГКС была полной: количество ГКС составило 103±2,7%. В группе латанопроста ВГД снизилось на 25%, но выживаемость ГКС составила лишь 94,4±2,2%. Авторы сделали вывод о том, что Бримонидин обладает нейропротективным действием, механизм которого не связан со снижением ВГД [32].

    По данным Wheeler L.A. et al., в модели хронической глаукомы у крыс при интраперитонеальном введении Бримонидина за 24 часа до сдавления зрительного нерва выживаемость ГКС оказалась выше, чем при отсутствии лечения или на фоне лечения тимололом. При интраперитонеальном введении Бримонидина 0,1 мг в день концентрация в сетчатке, достаточная для стимуляции альфа-адренорецепторов, достигалась в течение 30 минут [33].

    Lambert W.S. et al. продемонстрировали, что Бримонидин защищает не только ГКС от повреждения при повышении ВГД, но и зрительные пути в целом. Крысам после каутеризации эписклеральных вен интравитреально вводили fluorescent cholera toxin subunit β (CTB) для антероградной маркировки. Повышение ВГД у крыс привело к уменьшению количества ГКС, потере аксонов ГКС на 33% и снижению транспорта CTB в верхнее двухолмие. Системное применение Бримонидина (подкожные инъекции) уменьшало перечисленные явления. Бримонидин способствовал сохранению морфологии аксонов, сохранению их плотности и сохранению общего числа аксонов в зрительном нерве при повышении ВГД. Бримонидин поддерживал транспорт веществ по аксонам в верхнее двухолмие. Таким образом, Бримонидин оказывал влияние не только на сами ГКС, но и на всю оптическую систему [34].

    Морфологические изменения, возникающие в ГКС на фоне применения Бримонидина, подробно описали Pinar-Suiero S. et al. и Lindsey J.D. et al. Они отметили, что при глаукоме, индуцированной каутеризацией эписклеральных вен, у животных происходило набухание и увеличение размера ГКС, что предшествовало их гибели. Бримонидин предотвращал набухание клеток, что свидетельствует о его нейропротекторных свойствах [35]. Как описали Lindsey J.D. et al., Бримонидин значительно замедлял полную потерю дендритов ГКС, замедлял уменьшение тотальной длины дендритов и уменьшал сложность ветвления дендритов в модели сдавления зрительного нерва. Бримонидин защищал ГКС от сокращения дендритов и их потери [36]. Prokosch V. et al. подтвердили, что Бримонидин способствовал росту аксонов как в нормальной сетчатке, так и при глаукоме, и при сдавлении зрительного нерва. Немедленное лечение Бримонидином давало лучшие результаты, чем отсроченная терапия [28].

    В моделях гибели ГКС у животных результаты по нейропротекции были лучше, если Бримонидин вводили до поражения тканей или сразу после их повреждения. Чем позже вводили Бримонидин, тем слабее было выражено его протекторное действие [37].

    В опытах на животных были получены достоверные и очень наглядные данные о нейропротекторной эффективности Бримонидина. В то же время в экспериментах практически всегда принимали участие здоровые животные с исходно здоровыми ГКС. В клинической практике к моменту начала терапии глаукомы ГКС пациентов уже длительно находятся в условиях компрессии, гипоксии, окислительного стресса, воспаления и т.д. Поэтому для оценки нейропротекторной эффективности препарата в клинических исследованиях требуется более длительный период наблюдения.

    Механизм нейропротекторного действия Бримонидина

    Каким же образом Бримонидин обеспечивает выживание ГКС в неблагоприятных условиях? Мы обнаружили, что Бримонидин может оказывать влияние практически на все известные причины, приводящие к апоптозу клеток и нейродегенерации при глаукоме. Как описано ниже, Бримонидин снижает выраженность последствий ишемии, уменьшает влияние на ГКС эксайтотоксичных аминокислот, блокирует последствия оксидативного стресса, увеличивает продукцию нейротрофических факторов, регулирует функцию глиальных клеток и митохондрий.

    Снижение влияния ишемии на ГКС

    Бримонидин может оказывать непосредственное влияние на глазной кровоток. Rosa R.H. et al. исследовали влияние Бримонидина на состояние артериол сетчатки свиней in vitro. Артериолы 1-го и 2-го порядка были изолированы, произведено их канюлирование и создание давления. При помощи видеомикроскопической техники проводилась запись изменений диаметра сосудов при воздействии Бримонидина. Оказалось, что путем активации альфа-2-адренорецепторов Бримонидин вызывал существенное расширение артериол сетчатки первого порядка и гетерогенный ответ со стороны артериол второго порядка [38].

    Бримонидин увеличивает выживаемость ГКС даже в условиях сохраняющейся ишемии сетчатки. Для изучения нейропротекторных свойств Бримонидина 0,2% Aktas Z. et al. имплантировали кроликам помпу, постоянно высвобождающую эндотелин-1, который вызывает ишемию зрительного нерва. Введение эндотелина-1 приводило к значительному уменьшению количества клеток в слое ГКС и внутреннем ядерном слое. В то же время при местном применении Бримонидина 0,2% количество клеток, подвергшихся апоптозу, было сопоставимо с контролем – животными, не подвергавшимися введению эндотелина-1. Авторы сделали вывод о том, что Бримонидин 0,2% при местном применении оказывает нейропротекторный и антиапоптотический эффект в модели ишемии сетчатки [39].

    Vidal-Sanz M. et al. оценивали влияние Бримонидина на краткосрочную и длительную выживаемость ГКС после транзиторной ишемии сетчатки у крыс. Через 7 дней после транзиторной ишемии без лечения отмечалась потеря примерно 50% ГКС. Местное предлечение Бримонидином значительно замедляло гибель ГКС [40].

    Lee D. et al. заключили, что Бримонидин блокирует оксидативный стресс, вызванный эксайтотоксичностью глутамата, и уменьшает выраженность гибели ГКС при ишемии (рис. 2). Он сохраняет экспрессию митохондриального фактора транскрипции A (Tfam) и комплекс оксидативной фосфориляции (oxidativephosphorylation (OPXPHOS) complex) при ишемии сетчатки [41].

    Снижение эксайтотоксичности

    Способность альфа-2-агониста Бримонидина блокировать эксайтотоксичность была доказана Dong C.J. et al. на модели глаукомы на животных. Сначала они исследовали возможное взаимодействие между альфа-2- и NMDA-рецепторами в ГКС изолированной сетчатки крыс. Затем данные, полученные in vitro, были верифицированы в исследовании in vivo на модели глаукомы у крыс или модели NMDA-эксайтотоксичности у кроликов. При взаимодействии NMDA-рецепторов с глутаматом – эксайтотоксичной аминокислотой – поток ионов кальция внутрь клетки значительно усиливается, что в итоге приводит к апоптозу. По результатам исследования Dong C.J. et al. предлечение Бримонидином значительно уменьшало поток ионов кальция внутрь клеток, индуцированный активацией NMDA-рецепторов. Это означает, что нейропротекторный эффект Бримонидина связан с модуляцией функции NMDA-рецепторов и блокированием эксайтотоксичности [42].

    Jung K.I. et al. также считают, что применение Бримонидина помогает блокировать один из главных механизмов нейродегенерации – эксайтотоксичность. Авторы разделили животных с хронической экспериментальной глаукомой на две группы: контрольную – без лечения, и основную – с инстилляциями Бримонидина дважды в день. У животных с экспериментальной индуцированной глаукомой отмечалось увеличение маркера ретинального стресса – глиального фибриллярного кислого протеина (glialfibrillaryacidicprotein – GFAP). На фоне лечения Бримонидином уровень GFAP уменьшался, а уровень транспортера возбуждающих аминокислот (excitatoryaminoacidtransporter 1) увеличивался (p<0,05). Кроме того, при хроническом повышении ВГД у животных без лечения отмечалось увеличение экспрессии NMDA-рецепторов (GluN1), а Бримонидин уменьшал уровень GluN1 (p<0,05). То есть Бримонидин уменьшает эксайтотоксичность глутамата и апоптоз ГКС посредством увеличения экспрессии транспортера возбуждающих аминокислот и уменьшения экспрессии NMDA-рецепторов [43].

    Уменьшение оксидативного стресса

    По данным Ozdemir G. et al. введение гиалуроната натрия в переднюю камеру крыс вызывало подъем ВГД в течение недели, усиливало перекисное окисление в сетчатке и вызывало снижение уровня глутатион пероксидазы и каталазы. Местное применение Бримонидина 2 раза в день в течение недели нормализовало эти показатели и уменьшало проявления оксидативного стресса, что свидетельствует об антиоксидантных свойствах этого препарата [44].

    Препятствие дисфункции митохондрий

    На моделях животных было показано, что апоптоз ГКС зависит от функции митохондрий. Процесс митохондрии-зависимого апоптоза регулируется рядом протеинов, таких как, например, BCL-2, который уменьшает проницаемость мембран митохондрий и уменьшает апоптоз. Кроме того, сигнальным механизмам апоптоза, активирующимся при глаукоме, противодействует фосфорилированная протеинкиназа B. Бримонидин предотвращает снижение уровня BCL-2 и поддерживает фосфорилирование протеинкиназы B. Таким образом, Бримонидин уменьшает митохондрии-зависимый апоптоз и поддерживает активность антиапоптозной сигнальной системы [45].

    Бримонидин также вызывает активацию сигнального пути Erk ½, который регулирует функции митохондрий. Передача сигнала по Erk-пути в конечном итоге приводит к выживанию, пролиферации и увеличению подвижности клеток. Благодаря этому Бримонидин способствует регенерации аксонов зрительного нерва при его перерезке в животной модели. Fujita Y. et al. представили уникальные кадры регенерации зрительного нерва на фоне применения Бримонидина [46] (рис. 3).

    Увеличение количества нейротрофических факторов

    Gao H. et al. выявили, что после интравитреального введения Бримонидина крысам, у них происходило увеличение экспрессии нейротрофического фактора BDNF. После интравитреального введения Бримонидина количество BDNF-позитивных клеток повышалось на 55–166% в зависимости от концентрации введенного Бримонидина. Кроме того, после инъекции Бримонидина интенсивность BDNF-сигнала от отдельных ГКС увеличивалась на 50%. Northern blot анализ выявил увеличение экспрессии BDNF на 28% после инъекции Бримонидина по сравнению с группой контроля. Авторы заключили, что нейропротекторный эффект Бримонидина может быть связан с увеличением уровня BDNF в ГКС [47].

    Влияние на функцию глиальных клеток

    Бримонидин модулирует функции нейроглии. В экспериментах на животных было показано, что агонисты альфа-2-адренорецепторов уменьшают дедифференциацию Мюллеровских клеток, вызванную повреждающими факторами, путем активации внеклеточной сигнал-регулируемой киназы ½ [48].

    По данным Guo X. et al. при неврите зрительного нерва в модели рассеянного склероза у животных Бримонидин в глазных каплях увеличивал экспрессию фактора роста фибробластов, в особенности в клетках Мюллера и ГКС, и уменьшал количество погибших ГКС [49].

    Нейропротекторная эффективность бримонидина доказана в исследованиях in vitro

    Лабораторные исследования in vitro также свидетельствуют о том, что Бримонидин вызывает биохимические изменения в культуре клеток, способствующие сохранению ГКС. Semba K. et al. показали, что в культуре глиальных Мюллеровских клеток мышей Бримонидин стимулировал продукцию нескольких нейротрофических факторов, способствующих выживанию ГКС. Эти данные свидетельствуют о том, что в дополнение к снижению ВГД Бримонидин предотвращает глаукомную дегенерацию сетчатки путем влияния на несколько путей, включая взаимодействие между глией и нейронами [50].

    Hong S. et al. отметили, что Бримонидин уменьшает продукцию экстрацеллюлярных матриксных протеинов, индуцированную воздействием трансформирующего фактора роста β-1 (TGF-β1) на культуру человеческих фибробластов тенонновой оболочки. Кроме того, под влиянием Бримонидина уменьшается выраженность набухания клеток, индуцированного действием TGF-β1, и клетки возвращают исходную веретеновидную форму. Эти данные свидетельствуют о том, что Бримонидин может уменьшить выраженность фиброза, вызванного длительным применением антиглаукомных капель [51].

    Таким образом, благодаря плейотропному механизму действия Бримонидин способствует выживанию ГКС в неблагоприятных условиях, а также регенерации аксонов и сохранению их морфологии.

    Гипотензивный эффект бримонидина

    Механизм действия Бримонидина заключается в снижении секреции водянистой влаги и увеличении увеосклерального оттока. Гипотензивная эффективность Бримонидина сопоставима с эффективностью Тимолола. При этом он не оказывает влияния на сердечную и легочную функции. Бримонидин может стать препаратом первого выбора для пациентов, имеющих противопоказания к применению бета-блокаторов.

    По данным различных авторов Бримонидин уменьшает ВГД примерно на 20% от исходного уровня. Vetrugno M. et al. сообщили, что Бримонидин 0,2% уменьшает ВГД на 21,5% через 12 часов после закапывания, а максимальный гипотензивный эффект наблюдается через 8 часов после закапывания – 23,5%. По данным thoe Schwartzenberg G.W. et al. Бримонидин 0,2% уменьшает ВГД на 4,6 мм рт.ст. (20%) при первичной открытоугольной глаукоме, на 4,15 мм рт.ст. (18%) при первичной закрытоугольной глаукоме, на 4,0 (16%) при смешанном механизме развития глаукомы, на 8,25 мм рт.ст. (32%) при врожденной глаукоме. В целом гипотензивный эффект Бримонидина 0,2% в группе из 99 пациентов составил 16–32%. Gandolfi S.A. et al. отметили, что при ГНД Бримонидин 0,2% снижает ВГД с 17,1±0,7 до 13,9±2,2. мм рт.ст. через 1 мес. применения.

    Агонист альфа-2-адренорецепторов Бримонидин снижает ВГД и эффективен как при монотерапии, так и в комбинированной терапии глаукомы и офтальмогипертензии, а также при замещении других препаратов. Бримонидин хорошо дополняет другие антиглаукомные препараты и сочетается с аналогами простагландинов, бета-блокаторами, ингибиторами карбоангидразы. Бримонидин 0,2% снижает ВГД на 17–20% даже при применении его в качестве четвертого лекарственного препарата [52].

    Бримонидин безопасен и хорошо переносится. Возможные побочные эффекты при лечении Бримонидином – гиперемия конъюнктивы, аллергический конъюнктивит и зуд в глазах. Бримонидин – единственный антиглаукомный препарат, относящийся к категории B при беременности, т.е. предположительно безопасный, что показано в исследованиях на животных; остальные антиглаукомные препараты относятся к категории C, т.е. безопасность не исследовалась на людях, а в исследованиях на животных были получены побочные эффекты.

    Нейропротекторная эффективность бримонидина доказана в клинических исследованиях

    Бримонидин является единственным препаратом, нейропротекторная эффективность которого при глаукоме доказана не только в лабораторных исследованиях, но и подтверждена в рандомизированных клинических исследованиях.

    Kent A.R. et al. показали, что при местном применении офтальмологического раствора Бримонидина 0,2% он накапливается в стекловидном теле людей в количестве действительно достаточном для нейропротекции. Авторы определяли концентрацию Бримонидина в образцах стекловидного тела 13 пациентов, полученных при сухой витрэктомии. После двух-, трехкратного применения Бримонидина 0,2% в течение 4–14 дней его содержание в стекловидном теле находилось на уровне 2 нМоль и выше, что является достаточным для активации нейропротекторных альфа-2-адренорецепторов в сетчатке [53].

    Feke G. et al. в клиническом исследовании доказали положительное влияние Бримонидина на глазной кровоток. Известно, что при ПОУГ и нормотензивной глаукоме часто происходит нарушение ауторегуляции глазного кровотока – при физической нагрузке или при смене положения тела показатели гемодинамики глаз у больных глаукомой значительно изменяются. В то же время инстилляции Бримонидина перед началом исследования позволили добиться существенно меньшего изменения глазного кровотока. То есть Бримонидин способствует сохранению ауторегуляции глазного кровотока, что имеет большое значение при глаукоме, особенно при глаукоме нормального давления [54].

    В рандомизированном двойном слепом мультицентровом клиническом исследовании по глаукоме нормального давления (ГНД), проведенном Krupin T. et al., 99 пациентов принимали Бримонидин 0,2% и 79 – Тимолол. Период наблюдения составил 30,0±2 мес. В группе Бримонидина 0,2% у статистически значимо меньшего количества пациентов (9, 9,1%) отмечалось прогрессирование изменений в поле зрения, чем в группе тимолола (31, 39,2%, p=0,001) (рис. 4). Среднее значение ВГД на фоне лечения было примерно одинаковым в обеих группах во все промежутки времени наблюдения. Таким образом, у тех пациентов, которые принимали Бримонидин 0,2%, ухудшение поля зрения развивалось реже, чем у тех пациентов, которые принимали Тимолол 0,5% [23].

    De Moraes C.G. et al. сообщили о результатах своего исследования по глаукоме нормального давления (рис. 5). В исследовании приняли участие 127 пациентов (253 глаза) с ГНД. Период наблюдения составил 40,6±12 мес. За период наблюдения каждому пациенту было сделано не менее 5 исследований компьютерной периметрии. В группе лечения Тимололом 0,5%, несмотря на одинаковый уровень офтальмотонуса, прогрессирование глаукомы происходило более выражено, чем в группе лечения Бримонидином 0,2% (снижение светочувствительности (MD) составило 0,38±0,9 vs 0,02±0,7 дБ/год, p<0,01) [55].

    Еще в одном мультицентровом рандомизированном исследовании по глаукоме низкого давления приняли участие 190 пациентов. Период наблюдения был достаточно длительным и составил 4 года. Первичной конечной точкой исследования было прогрессирование изменений в поле зрения при лечении Бримонидином 0,2% или тимололом 0,5%. Среднее ВГД к концу периода наблюдения в группе Бримонидина составляло 14,2±1,9 мм рт.ст., в группе тимолола – 14,0±2,6 мм рт.ст. При этом, несмотря на одинаковый уровень ВГД в обеих группах, у пациентов, использовавших Бримонидин 0,2%, отмечалось достоверно меньшее прогрессирование изменений в поле зрения [56].

    В двух других исследованиях была продемонстрирована тенденция к улучшению и сохранению зрения пациентов на фоне применения Бримонидина, но длительность периода наблюдения и количество пациентов были меньше. В исследовании, проведенном Evans D.W. et al., 16 пациентам с впервые выявленной глаукомой было назначено лечение Тимололом 0,5% или Бримонидином 0,2%. Через 3 мес. проводилось сравнение остроты зрения, контрастной чувствительности, поля зрения, ВГД, АД и ЧСС между группами. Снижение ВГД было одинаковым в обеих группах (p<0,05). В группе Бримонидина 0,2% произошло увеличение контрастной чувствительности на правом глазу на 6 и 12 цикл/град (p=0,043, p=0,017), а на левом глазу на 3 и 12 цикл/град (p=0,044, p=0,046). В группе Тимолола произошло снижение контрастной чувствительности на правом глазу на 18 цикл/град (p=0,041). Таким образом, на фоне лечения Бримонидином 0,2% у пациентов с глаукомой в течение трех месяцев происходило улучшение контрастной чувствительности [57].

    Ruiz Lapuente C. et al. отметили увеличение контрастной чувствительности на фоне применения Бримонидина при проверке поля зрения при помощи Octopus Tendency Oriented Perimetry G1 с промежутком в 2–4 мес. от начала терапии. В исследование было включено 70 глаз. Авторы полагают, что, возможно, именно нейропротекторные свойства Бримонидина помогают предотвратить прогрессирование потери контрастной чувствительности и поля зрения при глаукоме [58].

    Нейропротекторный эффект Бримонидина подтверждается и морфологическими данными. По данным Tsai J.C. et al. при применении Бримонидина 0,2% в течение года отмечалось меньшее прогрессирование истончения слоя нервных волокон сетчатки, определяемое при помощи ОСТ, по сравнению с Тимололом. Эти данные не коррелировали с уровнем снижения ВГД [59].

    По последним данным Бримонидин оказывает нейропротекторное действие не только при глаукоме, но и при диабетической ретинопатии. Как показали Grauslund J. et al., 2019, местное применение Бримонидина способствует расширению артериол и венул у пациентов с ранними стадиями диабетической ретинопатии [60]. В крупном рандомизированном контролируемом исследовании EUROCONDOR пациенты с начальной стадией диабетической ретинопатии получали Бримонидин (n=152), соматостатин (n=148) или плацебо (n=152). Период наблюдения составил 96 недель. При этом среди пациентов с исходно имевшейся нейродисфункцией сетчатки (34,7%) результаты мультифокальной электроретинографии к концу периода наблюдения ухудшились в группе плацебо (p<0,001), а в группе Бримонидина и соматостатина оставались без изменений [24]. Таким образом, авторы на большом клиническом материале доказали, что Бримонидин предотвращает усугубление нейродегенерации и нейродисфункции сетчатки.

    Заключение

    Средства для нейропротекции при глаукоме должны удовлетворять следующим критериям: 1) агент должен иметь мишень в сетчатке; 2) агент должен достигать заднего сегмента глаза в достаточной для нейропротекции концентрации при использовании клинических дозировок; 3) нейропротекторная эффективность должна быть доказана в экспериментах на животных моделях; 4) нейропротекторная эффективность должна быть доказана в клинических исследованиях на людях [54].

    Агонист альфа-2-адренорецепторов Бримонидин соответствует всем перечисленным критериям.

    Нейропротекторный эффект Бримонидина объясняется взаимодействием препарата с альфа-2-адренорецепторами, которые присутствуют в сетчатке.

    При местном применении Бримонидина 0,2% в клинической дозировке происходит его накопление в заднем сегменте глаза человека в концентрации, достаточной для активации альфа-2-адренорецепторов и нейропротекции.

    Активация альфа-2-адренорецепторов способствует выживанию и сохранению функций ГКС, что было показано в нескольких экспериментальных исследованиях на животных моделях повреждения зрительного нерва – модель острой и хронической глаукомы у крыс или сдавление зрительного нерва. Нейропротекторный эффект Бримонидина был также продемонстрирован на модели ишемии-реперфузии у крыс. Наилучшие результаты по выживаемости ГКС у животных были продемонстрированы при применении Бримонидина до повреждения или сразу после повреждения зрительного нерва и ГКС.

    Бримонидин – единственный антиглаукомный препарат, прямое нейропротекторное действие которого доказано в нескольких рандомизированных клинических исследованиях.

    Бримонидин 0,2% можно рекомендовать пациентам с глаукомой для профилактики ухудшения зрительных функций, связанных с гибелью ГКС. При глаукоме с высоким ВГД Бримонидин обеспечивает лучший контроль давления, а также тормозит процессы нейродегенерации. Он может использоваться при лечении глаукомы как в качестве монотерапии, так и в качестве второго или третьего препарата. Особенно полезен Бримонидин может оказаться для пациентов, находящихся в группе риска по процессам нейродегенерации – при глаукоме нормального давления, при сочетании глаукомы и мигрени, при начале формирования диабетической ретинопатии и т.д. Применение Бримонидина способствует сохранению, а в ряде случаев улучшению поля зрения, контрастной чувствительности и зрительных функций в целом.

    Раскрытие интересов: автор является клиническим консультантом компании Bausch + Lomb (Valeant International Pharmaceuticals, Inc).