Глиальный нейротрофический фактор у пациентов с возрастной катарактой

    

    Актуальность

    Среди других нейротрофических факторов в последние годы большое внимание исследователей привлекает глиальный нейротрофический фактор (ГНТФ, Glial cell line-derived neurotrophic factor, GDNF). ГНТФ играет важную роль в физиологии нервной системы, в частности, повышает выживаемость дофаминергических и моторных нейронов [1]. В ряде крупных исследований последних лет изучались терапевтические возможности ГНТФ при таких нейродегенеративных заболеваниях, как болезни Паркинсона и Альцгеймера [2–5].

    В офтальмологии на экспериментальных моделях глаукомы и повреждения зрительного нерва показана нейропротективная роль ГНТФ, выражавшаяся в повышении выживаемости ганглиозных клеток сетчатки [6– 10].

    Вместе с тем данных о количественном содержании ГНТФ в организме человека относительно немного: имеются единичные работы о содержании ГНТФ в сыворотке крови (СК) и цереброспинальной жидкости, преимущественно у пациентов с неврологической патологией [11–17]. В то же время отсутствуют данные о количественном содержании ГНТФ в глазу человека и СЖ.

    Цель

    Изучение содержания ГНТФ в СЖ, влаге передней камеры (ВПК) и СК пациентов с возрастной катарактой.

    Материал и методы

    Проведено клинико-лабораторное обследование 47 пациентов (47 глаз), оперированных по поводу возрастной катаракты. Средний возраст больных составил 74,0±7,4 года (от 57 до 88 лет), из них 17 мужчин и 30 женщин. Длина передне-задней оси оперированных глаз составила в среднем 23,37±0,76 (от 21,9 до 25,1) мм. Критериями исключения были любая серьезная соматическая и офтальмологическая патология, рефракционные нарушения высоких степеней.

    Плотность катаракты оценивали по упрощенной системе ВОЗ [18]. Всем пациентам была выполнена факоэмульсификация катаракты с имплантацией интраокулярной линзы (ФЭК+ИОЛ) по стандартной методике; интра- и послеоперационные осложнения отсутствовали. На следующий день после операции острота зрения с коррекцией во всех случаях составила не менее 0,5.

    Забор стимулированной СЖ производили в объеме 100–200 мкл из нижнего конъюнктивального свода пипеточным дозатором в день перед операцией, ВПК и СК – во время операции ФЭК+ИОЛ. Определение концентрации ГНТФ в изучаемых биологических жидкостях выполняли методом твердофазного иммуноферментного анализа с помощью тест-систем Quantikine Elisa (RayBiotech, США) на автоматическом анализаторе ChemWell 2910 (Awareness Technology Inc., США).

    Статистическую обработку проводили с использованием программ Exсel (Microsoft) и Statistica 13 (TIBCO Software Inc.). Для оценки нормальности распределения использовали критерий Колмогорова–Смирнова. Показатели пациентов имели нормальное распределение и приведены в формате М±σ, где М – среднее арифметическое, σ – среднеквадратическое отклонение. Учитывая большой разброс данных, показатели представлены также в виде медианы с указанием интерквартильного размаха. Соотношения концентраций в разных биологических средах оценивали методом корреляционного ана-лиза по Пирсону. Статистически значимым считали уро-вень p<0,05. При анализе данных, содержащих единич-ные наблюдения, в которых концентрация ГНТФ во ВПК была ниже минимально определяемого значения (4 пг/ мл), использовали метод подстановки с заменой таких значений на 2 пг/мл [19].

    Результаты

    Сравнение содержания ГНТФ в СЖ, ВПК и СК у мужчин и женщин не выявило статистически значимых различий. Также не было установлено зависимости содержания ГНТФ в изучаемых биологических жидкостях от степени плотности катаракты. Это позволило проводить дальнейший анализ без учета различий по данным признакам. В трех случаях (6,4%), где содержание ГНТФ во ВПК было ниже минимально определяемого значения (4 пг/мл), выполняли подстановку: использовали в расчетах значение 2 пг/мл.

    Данные о содержании ГНТФ в СЖ, ВПК, СК в изучаемых биологических жидкостях представлены в таблице.

    Как видно из таблицы, содержание ГНТФ во ВПК у пациентов с возрастной катарактой было относительно невысоким: концентрация ГНТФ во ВПК была более чем в 2 раза ниже, чем в СК, и почти в 4 раза ниже, чем в СЖ.

    Методом корреляционного анализа установлено, что уровни ГНТФ в исследуемых биологических средах не показали достоверной корреляции между собой. Была выявлена только недостоверная тенденция к корреляции между концентрациями ГНТФ в СЖ и СК: коэффициент корреляции Пирсона r=0,2, p=0,07.

    Обсуждение

    ГНТФ был впервые описан как нейротрофический фактор, который стимулирует сохранение жизнедеятельности дофаминергических нейронов среднего мозга in vitro[1]. Подсемейство ГНТФ включает в себя, помимо ГНТФ, три других нейротрофина: нейртурин (NRTN), артемин (ARTN) и персефин (PSPN) [20]. ГНТФ является мощным нейропротективным агентом, который действует на нейрональные клетки как центральной, так и периферической нервной системы.

    ГНТФ представлен двумя формами: незрелой и зрелой [21]. Данный нейротрофин синтезируется в виде молекулы белка-предшественника – pro-GDNF. Во время созревания происходят процесс гликозилирования белка и образование гомодимера с помощью ковалентных дисульфидных связей[1]. Зрелая молекула ГНТФ имеет молекулярную массу 35 кДа и состоит из 134 аминокислот; именно в этой форме реализуются различные биологические функции данного нейротрофина [22].

    В процессе эмбриогенеза ГНТФ необходим для нормального развития нервной системы, он способствует выживанию и дифференцировке различных популяций нейронов. Появляется все больше исследований, предполагающих участие ГНТФ в обеспечении пластичности нейронов и когнитивных функций [23, 24]. Было установлено, что передача сигналов ГНТФ серьезно нарушается в процессе старения, а также при болезни Альцгеймера, что приводит к снижению когнитивных функций [25]. В одном из последних исследований [26] было доказано, что снижение уровня ГНТФ в сыворотке крови достоверно коррелировало с тяжестью дегенеративного процесса при болезни Альцгеймера и когнитивными нарушениями. Имеются данные, свидетельствующие о вовлечении ГНТФ в патогенез психических нарушений, таких как биполярное расстройство личности, депрессия и шизофрения [13, 14]. В неврологии в доклинических и клинических испытаниях изучалась возможность применения ГНТФ для лечения нейродегенеративных заболеваний; было отмечено, что данный нейротрофин обладает нейропротективным действием [2, 27, 28].

    В литературе представлено крайне мало данных об экспрессии ГНТФ в структурах глаза. Группой ученых было установлено, что ГНТФ и его рецепторы экспрессируются клетками стромы роговицы человека, а также что ГНТФ способствует пролиферации эпителия роговицы [29]. Это свидетельствует о том, что данный нейротрофин участвует в регуляции физиологических и патологических процессов глазной поверхности. Наибольшая концентрация ГНТФ в настоящей работе была найдена в слезе, что соответствует данным литературы о его важной роли в патологии переднего отрезка глаза.

    Имеются данные, свидетельствующие об экспрессии ГНТФ и его рецепторов в сетчатке [30], преимущественно клетками Мюллера [6]. Экспериментальные исследования указывают на потенциальную терапевтическую роль ГНТФ при патологии сетчатки и зрительного нерва. Так, было установлено, что он способствует выживанию фоторецепторов при применении in vitroи в ряде моделей на животных [31]. Flaschbarth и соавт. продемонстрировали, что интравитрельное введение стволовых Глиальный нейротрофический фактор у пациентов с возрастной катарактой клеток, секретирующих ГНТФ, стимулирует выживание ганглиозных клеток сетчатки после аксотомии [9]. Аналогичный эффект был получен для клеток, секретирующих цилиарный нейротрофический фактор (ЦНТФ), а совместное действие обоих типов клеток было существенно более выраженным.

    Рядом авторов изучалась возможность применения ГНТФ с помощью биодеградируемых микросфер. ChecaCasalengua и соавт. в своем исследовании установили, что интравитреальная инъекция микросфер, содержащих ГНТФ, приводит к повышению выживания ганглиозных клеток сетчатки на модели глаукомы у крыс [32]. Garsia-Carabello и соавт. доказали, что методика инкапсуляции ГНТФ в микросферы обеспечивает его долговременную доставку к структурам глазного дна [33]. Эти многообещающие результаты продемонстрировали, что биодеградируемые микросистемы можно рассматривать в качестве эффективного пути доставки ГНТФ при лечении хронических дегенеративных заболеваний органа зрения. Кроме того, поскольку активное вещество высвобождается вблизи целевых клеток-мишеней, количество повторных применений может быть значительно сокращено.

    Для любого нейротрофического фактора важное практическое значение имеет наличие существенной корреляции концентраций во ВПК и СЖ, что позволяет использовать измерение его уровня в СЖ для косвенной оценки содержания во ВПК [34]. Ранее авторами настоящей статьи были выявлены такие корреляции для других нейротрофических факторов – ЦНТФ, нейротрофического фактора головного мозга (НФГМ) и фактора роста нервов (ФРН) [35, 36]. Так, для ЦНТФ коэффициент корреляции Пирсона (r) составлял 0,68 (p<0,000), для НФГМ – 0,66 (p<0,000), для ФРН – 0,526 (p<0,000) [35, 36]. Однако в настоящей работе не было выявлено корреляции между содержанием ГНТФ в изученных биологических жидкостях. Вероятно, отсутствие значимых корреляций между уровнями ГНТФ в СЖ, ВПК и СК может быть связано с его более высоким молекулярным весом по сравнению с другими нейротрофинами (35 кДа по сравнению с 27,2 кДа для НФГМ, 22,7 кДа для ЦНТФ и 26 кДа для ФРН), что затрудняет его прохождение через барьерные структуры глаза.

    Достаточно много работ посвящено изучению содержания ГНТФ на системном уровне, в частности, в СК [11– 17]. Разброс показателей здоровых испытуемых в этих работах весьма велик: от 11,7±3,9 [17] до 689,6±295,8 [16]. Показатели, относительно сопоставимые с полученными в настоящем исследовании, представлены в двух работах: 126,8±50,7 [15] и 112,6±19,7 [14]. Подобный большой разброс показателей, вероятно, связан в первую очередь с использованием тест-систем различных производителей, а также с различиями демографических характеристик испытуемых.

    Наиболее важным результатом настоящей работы являются впервые установленные количественные показатели содержания ГНТФ в слезе и ВПК человека. Полученные показатели могут быть использованы в качестве нормативных данных при изучении различных форм патологии зрительно-нервного аппарата. Ранее проводились лишь качественные исследования наличия или отсутствия ГНТФ и его рецепторов. Так, было показано наличие ГНТФ в слезе [37]. Во ВПК ГНТФ не был обнаружен, однако было выявлено наличие его рецепторов: GFR alpha-1, 2, 3, 4 [38].

    Настоящая работа имеет ряд ограничений: забор СЖ и ВПК проводили в разные дни; исследовали стимулированную СЖ. Нельзя исключить влияние стресса, связанного с проведением оперативного вмешательства, предоперационной медикаментозной подготовки и анестезиологического пособия на содержание ГНТФ в изучаемых средах. Эти ограничения были вынужденными и не могли быть исключены с учетом характера исследования.

    Заключение.

    У пациентов с возрастной катарактой уровень ГНТФ во ВПК относительно невысок: концентрация ГНТФ во ВПК более чем в 2 раза ниже, чем в СК, и почти в 4 раза ниже, чем в СЖ. Значимых корреляций между концентрациями ГНТФ в СЖ, ВПК и СК выявлено не было. Полученные показатели могут быть использованы в качестве нормативных данных при изучении различных форм патологии зрительно-нервного аппарата.

    

    Для цитирования: Шпак А.А., Гехт А.Б., Дружкова Т.А., Трошина А.А., Гуляева Н.В. Глиальный нейротрофический фактор у пациентов с возрастной катарактой. Офтальмохирургия. 2022;3: 8–12. https://doi.org/10.25276/0235-4160-2022-3-8-12

    

    Автор, ответственный за переписку: Анна Алексеевна Трошина, anna.troshina221B@yandex.ru

    

    Информация об авторах

    Александр Анатольевич Шпак, д.м.н., профессор, a_shpak@inbox.ru, https:// orcid.org/0000-0003-0273-3307

    Алла Борисовна Гехт, д.м.н., профессор, https://orcid.org/0000-0002-1170-6127

    Татьяна Александровна Дружкова, к.б.н., https://orcid.org/0000-0002-5031-1187

    Анна Алексеевна Трошина, аспирант, anna.troshina221B@yandex.ru, https:// orcid.org/0000-0002-0218-5139

    Наталия Валерьевна Гуляева, д.б.н., профессор, https://orcid.org/0000-0002-5380-7954

    Information about the authors

    Alexander A. Shpak, Doctor of Sciences in Medicine, Professor, a_shpak@inbox.ru, https://orcid.org/0000-0003-0273-3307

    Alla B. Guekht, Doctor of Sciences in Medicine, Professor, https://orcid.org/0000-0002-1170-6127

    Tat'yana A. Druzhkova, PhD in Biology, https://orcid.org/0000-0002-5031-1187

    Anna A. Troshina, Postgraduate Doctor, anna.troshina221B@yandex.ru, https://orcid. org/0000-0002-0218-5139

    Nataliya V. Gulyaeva, Doctor of Sciences (Biology), Professor, https://orcid.org/0000-0002-5380-7954

    Вклад авторов в работу:

    А.А. Шпак: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста, редактирование, окончательное утверждении версии, подлежащей публикации.

    А.Б. Гехт: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    Т.А. Дружкова: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, редактирование.

    А.А. Трошина: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста.

    Н.В. Гуляева: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    Authors' contribution:

    A.A. Shpak: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis and processing of material, statistical data processing, writing, editing, final approval of the version to be published.

    A.B. Guekht: significant contribution to the concept and design of the work, editing, final approval of the version to be published.

    T.A. Druzhkova: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis and processing of material, editing.

    A.A. Troshina: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis and processing of material, statistical data processing, writing.

    N.V. Gulyaeva: significant contribution to the concept and design of the work, editing, final approval of the version to be published.

    Финансирование: Авторы не получали конкретный грант на это исследование от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом и некоммерческом секторах. Согласие пациента на публикацию: Письменного согласия на публикацию этого материала получено не было. Он не содержит никакой личной идентифицирующей информации.

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    Funding: The authors have not declared a specific grant for this research from any funding agency in the public, commercial or not-for-profit sectors.

    Patient consent for publication: No written consent was obtained for the publication of this material. It does not contain any personally identifying information.

    Conflict of interest: Тhere is no conflict of interest.

    Поступила: 17.04.2022

    Переработана: 30.05.2022

    Принята к печати: 15.08.2022

    Originally received: 17.04.2022

    Final revision: 30.05.2022

    Accepted: 15.08.2022