Патологическая неоваскуляризация сетчатки: современные методы лечения, перспективы

Пролиферативные заболевания сетчатки являются одной из причин слепоты и слабовидения во всем мире, самыми распространенными из которых являются пролиферативная диабетическая ретинопатия (ПДР) и экссудативная форма возрастной макулярной дегенерации (ВМД).
Для определения новых стратегических направлений в лечении офтальмологических заболеваний, связанных с развитием неоваскуляризции, необходимо иметь четкое представление о механизмах развития патологического ангиогенеза. Регуляция процессов формирования новообразованных сосудов, с точки зрения современных представлений, осуществляется благодаря наличию системы, связанных между собой, стимулирующих и ингибирующих факторов. Нарушение баланса в этой системе - между ангиогенными и антиангиогенными факторами приводит к развитию патологического ангиогенеза [37].
В настоящее время известно большое количество ангиогенных или, как их еще принято называть, - вазопролиферативных факторов, которые прямо или опосредованно влияют на ангиогенез. К ним относятся кислый и основной фактор роста фибробластов (aFGF, bFGF), инсулиноподобный фактор роста, фактор роста гепатоцитов (HGF), трансформирующий фактор роста b (TGF-b). Ключевым фактором ангиогенеза в норме и патологии, благодаря его биологическим свойствам, принято считать эндотелиальный сосудистый фактор роста (Vascular Endothelial Growth Factor-VEGF) [13].
VEGF принадлежит к семейству пептидных факторов. В настоящее время идентифицировано 8 его изоформ, отличающихся по количеству образующих аминокислот; наиболее распространенной из, которых, является изоформа VEGF-165.
Экспрессируется VEGF в хориоидее и сетчатке - перицитах и эндотелиоцитах, клетках пигментного эпителия и клетках Мюллера, ганглионарных клетках и глиальных [26].
Основным стимулом к повышению его экспрессии является гипоксия [36]. Кроме того, установлено, что усиливают продукцию VEGF некоторые противовоспалительные цитокины (IL-1 и IL-6) и ростовые факторы (Epidermal Growth Factor, Transforming Growth Factor).
Основные биологические эффекты VEGF проявляются при его взаимодействии с двумя основными видами рецепторов - VEGFR1 и VEGFR2, расположенных преимущественно на эндотелиоцитах и клетках Мюллера. Активация рецепторов VEGFR2 в процессах ангиогенеза играет ключевую роль, так как приводит к повышению сосудистой проницаемости [14].
За счет взаимодействия с рецепторами VEGF индуцирует комплекс механизмов формирования сосудов, который включает в себя пролиферацию эндотелиоцитов, их миграцию и индукцию синтеза металлопротеиназ - ферментов, необходимых для инвазии новообразованных сосудов в окружающие ткани [42].
В связи с тем, что VEGF играет роль одного из ведущих факторов в развитии патологической неоваскуляризации, целесообразно было предположить, что возможность ингибировать его действие - это возможность предотвратить развитие патологического ангиогенеза и, связанной с ним офтальмопатологии.
В настоящее время с этой целью используются несколько лекарственных препаратов - пегаптаниб (Макуджен) - селективный ингибитор VEGF-165, ранибизумаб (Луцентис) и бевацизумаб (Авастин) - блокаторы всех изоформ VEGF.
Пегаптаниб (Макуджен) по химической структуре представляет собой аптамер, связывающий изоформу VEGF-165. На основании проведения ряда клинических исследований пациентов с ВМД и субретинальной неоваскулярной мембраной (СНМ) субфовеолярной локализации было установлено, что данный препарат по эффективности не уступает ФДТ, при его применении наблюдается стабилизация и повышение зрительных функций [15].
Ранибизумаб (Луцентис) представляет собой Fab-фрагмент полноразмерного рекомбинантного моноклонального антитела ко всем изоформам VEGF. Эффективность данного препарата была доказана также при ВМД с СНМ всех типов с субфовеолярной локализацией [22].
Бевацизумаб (Авастин) - полноразмерное рекомбинантное моноклональное антитело ко всем изоформам VEGF.
Проведено большое количество научно-клинических исследований, посвященных его применению при ВМД со всеми типами хориоидальной неоваскуляризации с субфовеолярной локализацией [3, 35]. Обобщенные результаты свидетельствуют о том, что при его применении также наблюдается стабилизация (в 52,8-56% случаев) и повышение остроты зрения (в 30,4-43% случаев).
Положительный эффект, по результатам исследований ряда авторов, был получен и при применении бевацизумаба при ПДР. Наблюдался значительный и быстрый регресс новообразованных сосудов при его интравитреальном введении [2].
Высокая эффективность и относительно невысокая цена бевацизумаба, по сравнению с аналогичными препаратами (пегаптаниб, ранибизумаб) и ФДТ является основанием для проведения в настоящее время дальнейших широкомасштабных экспериментальных и клинических исследований, посвященных его применению в офтальмологии. В связи с тем, что в официальном перечне показаний для его применения отсутствуют офтальмологические заболевания (применяется «off-label») требуется проведение целого ряда дополнительных научно-исследовательских мероприятий.
Однако, несмотря на высокую эффективность, препараты, блокирующие сосудистый эндотелиальный фактор роста, особенно все его изоформы, продолжают вызывать некоторые опасения. Возможными осложнениями при применении бевацизумаба являются - артериальная гипертензия, острое (инфаркт миокарда, инсульт) и хроническое нарушение кровообращения (хроническая сердечная недостаточность, ишемия сосудов головного мозга), тромбоз глубоких вен [46]. В связи с этим при применении бевацизумаба авторы исключали из своих исследований пациентов с некомпенсированной артериальной гипертензией, инфарктом миокарда в анамнезе и нарушением функции сосудов головного мозга [3]. В результате проведения крупных клинических исследований (VISION, MARINA, ANCHOR, FOCUS) было уставлено, что при ВМД пегаптаниб (селективный блокатор VEGF-165) менее эффективен, чем ранибизумаб (блокирует все изоформы VEGF), но риск нежелательных осложнений при его применении значительно меньше. Сообщается об увеличении частоты сердечно-сосудистых нарушений, острых нарушений кровообращения головного мозга и кровотечений, по сравнению с группой плацебо, при применении ранибизумаба, однако, полученные различия не были статистически значимы.
Ряд авторов сообщает о некоторых других нежелательных эффектах данной группы препаратов. VEGF принимает участие в обеспечении жизнедеятельности хориокапилляров [24]; при интравитриальном введении бевацизумаба и, соответственно, снижении уровня его содержания наблюдались случаи атрофии хориокапилляриса у пациентов. Кроме этого VEGF в условиях ишемии сетчатки обладает нейропротективным действием [28]. Отсутствие этого эффекта в результате его блокады может привести к дальнейшему прогрессированию нейрональных повреждений [23].
В эксперименте при интравитреальном введении бевацизумаба, по результатам электронной микроскопии, было выявлено митохондриальное разрушение во внутреннем сегменте фоторецепторов и усиление апоптоза [18].
Накопленный клинический опыт свидетельствует о высокой эффективности анти-VEGF-препаратов в лечении заболеваний, сопровождающихся неоваскуляризацией и патологической проницаемостью сосудов. Однако, учитывая необходимость длительного лечения данной патологии, требуется проведение дополнительных экспериментальных и клинических исследований, которые позволят определить не только положительные, но ивозможные отрицательные побочные эффекты.
Поэтому изучение и разработка новых подходов в подавлении нежелательных патологических эффектов VEGF и одновременное сохранение нейропротективных и нейротрофических свойств может стать значимым прорывом в лечении данных заболеваний.
Большие надежды возлагаются на фактор пигментного эпителия (Pigment Epithelium-Derived Factor-PEDF), который является мощным эндогенным ингибитором ангиогенеза и обладает нейротрофическими и нейропротективными свойствами.
Впервые PEDF был обнаружен в культуральной среде человеческих клеток пигментного эпителия сетчатки, как белок с нейротрофической активностью. Было установлено, что PEDF является индуктором нейрональной дифференцировки клеток в культуре клеток ретинобластомы и авторы делают вывод о том, что PEDF играет важную роль в развитии и дифференцировке нервной ткани сетчатки [43].
В следующей работе установлено, что PEDF - белок с молекулярной массой 50 kDa и синтезируется в эмбриональных клетках ретинального пигментного эпителия. Ген PEDF в эмбриональных человеческих клетках является активным уже в 17 недель, что свидетельствует о вовлечении PEDF в развитие нервной ткани на ранних этапах [44].
Анализ последовательности ДНК показал, что молекула PEDF родственна серпиновому семейству сериновых протеаз [38].
Далее фактор пигментного эпителия был обнаружен в фоторецепторах и ретинальном пигментном эпителии, из которого он секретируется в интерфоторецепторный матрикс. PEDF локализуется во внутренних слоях сетчатки, хориоидее, цилиарном теле, в роговичном эпителии и эндотелии, в водянистой влаге, в высоких концентрациях содержится в стекловидном теле [5].
В связи с тем, что PEDF проявляет нейротрофическую активность в культуре опухолевых клеток (ретинобластома), возникло предположение, что это свойство должно проявляться и в отношении нейронов без патологии. В связи с этим было проведено исследование свойств рекомбинантного PEDF в культурах нормальных мозжечковых гранулярных клетках. Авторами было установлено, что PEDF значительно увеличивает клеточную жизнеспособность, не оказывая влияния на митотическую активность [41].
При более детальных исследованиях было установлено, что гибель клеток в культуре мозжечковых гранулярных клеток является естественным апоптозом, а PEDF является мощным ингибитором, как естественного, так и вызванного апоптоза [1].
Влияние PEDF не ограничивается только мозговыми нейронами. Было выявлено, что PEDF способствует дифференцировке и выживанию развивающихся спинных моторных нейронов [17]. В другой работе было установлено, что в органотипической культуре на модели моторной нейрональной дегенерации, в присутствии PEDF сохраняется морфологическая структура и общее количество нейронов [7].
PEDF обладает достаточно выраженными нейротрофическими свойствами, как при хроническом, так и при остром нейротоксическом повреждении; активно защищает мозжечковые гранулярные клетки при глутаматном токсическом повреждении [40], поддерживает клеточную жизнеспособность за счет уменьшения апоптоза, вызванного перекисью водорода, в культуре крысиных ретинальных нейронов [9].
При наследственной ретинальной дегенерации сетчатки у мышей, характеризующейся гибелью фоторецепторов, PEDF также проявил свойства ингибитора апоптоза, тем самым, увеличив выживаемость фоторецепторов [11].
Анализ активности PEDF на модели повреждения фоторецепторов, связанной с потерей пигментного эпителия (эмбриональная культура сетчатки лягушек без пигментного эпителия) показал, что PEDF при отсутствии пигментного эпителия поддерживает нормальное развитие фоторецепторов и экспрессию опсина [19].
При интравитреальном введении PEDF крысам с последующим воздействием повреждающих уровней освещенности, было установлено, что он обладает защитным действием на фоторецепторы от светового повреждения [10]. В культуре крысиных ретинальных ганглиозных клеток при глутаматном повреждении PEDF предохранял данные клетки от гибели [34].
При проведении клинических исследований было выявлено снижение уровня содержания PEDF в тканях глаза у пациентов с глаукомой [31] и миопией высокой степени, особенно с хориоретинальной дистрофией [29]. Авторы предполагают, что это может быть связано с гибелью при этой патологии ганглиозных клеток и клеток пигментного эпителия сетчатки, которые синтезируют PEDF.
В настоящее время PEDF представляет собой большой интерес для офтальмологов, не столько как фактор с нейротрофическими и нейропротективными свойствами, сколько, как один из главных эндогенных ингибиторов ангиогенеза [4]. Он обладает мощной антиангиогенной активностью, ингибирует миграцию и пролиферацию эндотелиальных клеток, которые играют основную роль в развитии патологической васкуляризации.
Выявлено, что PEDF поддерживает антиангиогенные свойства стекловидного тела и роговицы. В сетчатке физиологическое действие PEDF регулируется концентрацией кислорода: фактор пигментного эпителия создает условия для формирования сосудов, когда концентрация кислорода снижена, и ингибирует ангиогенез при высокой его концентрации [33].
На экспериментальной модели ишемической ретинопатии было установлено, что системное введение рекомбинантного PEDF предотвращает развитие ретинальной неоваскуляризации. В этой же работе было выявлено, что PEDF вызывает усиление апоптоза в культуре человеческих эндотелиальных клеток [39].
При интравитреальном введении рекомбинантного фактора пигментного эпителия мышам с экспериментальной моделью ретинальной неоваскуляризации, вызванной ишемией, было выявлено подавление роста патологических сосудов. В изолированной культуре эндотелиальных клеток увеличение концентрации PEDF приводило к ингибированию VEGF-вызванной миграции и пролиферации [12].
Интравитреальное введение мышам аденовирусного генетического вектора, содержащего ген фактора пигментного эпителия, выявило наличие регрессии вызванной неоваскуляризации, в ответ на повышенную экспрессию PEDF. Подавление патологического роста сосудов происходило за счет усиления апоптоза эндотелиальных клеток в пределах неоваскулярных повреждений [27].
Роль фактора пигментного эпителия была показана на модели хориоидальной неоваскуляризации in vitro. В работе пролиферация и миграция человеческих хориоидальных эндотелиальных клеток была вызвана сосудистым эндотелиальным фактором роста (VEGF). При воздействии различных доз PEDF на культуры происходило подавление VEGF-вызванной пролиферации и миграции хориоидальных эндотелиальных клеток [47].
На основании проведения клинических исследований было выявлено, что у пациентов с пролиферативной диабетической ретинопатией концентрация PEDF в водянистой влаге значительно ниже, чем у пациентов без данной патологии. Было установлено наличие корреляции между уровнем снижения PEDF и степенью тяжести пролиферативных изменений. Авторы выcказали предположение, что низкий уровень содержания фактора пигментного эпителия в водянистой влаге может являться прогностическим критерием прогрессирования диабетической ретинопатии [8].
При возрастной макулодистрофии было показано, что у пациентов с хориоидальной неоваскуляризацией уровень PEDF в стекловидном теле значительно снижен. Исходя из этого, авторы делают вывод о том, что снижение PEDF играет существенную роль в формировании и прогрессировании хориоидальной неоваскуляризации при возрастной макулодистрофии [16].
Недавно было обнаружено, что снижение PEDF в водянистой влаге находится в прямо пропорциональной зависимости от возраста, авторы считают, что данный факт может быть связан с увеличением с возрастом офтальмопатологии, особенно связанной с патологическим ангиогенезом [30].
В плазме крови у пациентов с диабетической ретинопатией было выявлено повышение уровня PEDF, при пролиферативной диабетической ретинопатии его уровень был выше. Авторы предполагают, что увеличение PEDF в плазме крови связано с микроваскулярными повреждениями и может прогнозировать вероятность прогрессирования [25].
Многочисленные экспериментальные и клинические исследования свидетельствуют о том, что при формировании патологической неоваскуляризации основная роль в нарушении баланса между ангиогенными и антиангиогенными факторами принадлежит сосудистому эндотелиальному фактору роста (VEGF) и фактору пигментного эпителия (PEDF) [20].
На экспериментальной модели хориоидальной неоваскуляризации для достижения терапевтического эффекта проводилось индуцированное снижение уровней VEGF или увеличение PEDF. В результате данной работы авторы получили подтверждение, что дисбаланс в системе VEGF - PEDF является основной причиной формирования хориоидальной неоваскуляризации, для поддержания физиологического ангиогенеза необходимо наличие баланса в этой системе [45].
На модели ретинальной неоваскуляризации, индуцированной ишемией, у крыс и мышей было проведено исследование по определению ретинального уровня сосудистого эндотелиального фактора роста и фактора пигментного эпителия. У животных с неоваскуляризацией было выявлено достоверное увеличение содержания VEGF, снижение PEDF и, соответственно, увеличение соотношения VEGF/PEDF. При прогрессировании патологического процесса ретинальной неоваскуляризации соотношение увеличивалось [21].
При возрастной макулодистрофии было выявлено значительное снижение уровня PEDF в сосудистой оболочке и, соответственно, нарушение баланса между VEGF и PEDF [6].
Дисбаланс между VEGF и PEDF был выявлен и в стекловидном теле у пациентов с диабетической ретинопатией: наблюдалось увеличение уровня VEGF и снижение уровня PEDF, причем эти нарушения были более выражены при пролиферативной диабетической ретинопатии [32].
Таким образом, анализ результатов экспериментальных и клинических исследований свидетельствует о том, что в основе развития патологического ангиогенеза лежат нарушения в системе баланса между сосудистым эндотелиальным фактором роста - VEGF и фактором пигментного эпителия - PEDF. Применение лекарственных препаратов — ингибиторов VEGF (Макуджен, Луцентис, Авастин), в настоящее время является одним из основных подходов в решении данной проблемы. Накопленный опыт свидетельствует о высокой эффективности анти-VEGF-препаратов в лечении офтальмологических заболеваний, сопровождающихся неоваскуляризацией и патологической проницаемостью сосудов. Однако, применение препаратов этой группы, в связи с вероятностью побочных явлений нейроваскулярного характера, обусловленных механизмом их действия, может быть только дифференцированным. Альтернативным способом восстановления баланса в системе может быть коррекция уровня PEDF. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что PEDF является достаточно сильным эндогенным ингибитором патологического роста сосудов при пролиферативной диабетической ретинопатии и экссудативной форме макулярной дегенерации, подавляя действия повышенной экспрессиии VEGF. Немногочисленные результаты исследований других авторов свидетельствуют о том, что PEDF обладает нейротрофическими и нейропротективными свойствами. При наличии таких уникальных свойств (физиологичность и комплексность) PEDF, вероятно, следует рассматривать, в качестве еще одного претендента на роль ингибитора патологической неоваскуляризации при ряде офтальмологических заболеваний.