1.2. Современные представления о патогенезе пролиферативной диабетической ретинопатии

    Патогенез пролиферативной диабетической ретинопатии начал активно изучаться в середине 80-х годов прошлого века.

    Результаты опубликованных исследований позволяют утверждать, что в основе развития диабетической ретинопатии лежит гипергликемия, которая способна приводить к повреждению и гибели инсулиннезависимых клеток, таких как перициты и клетки сосудистого эндотелия. Гибель клеток происходит за счет нарушения осмотического и электролитного баланса, развития отеков и др., возникающих вследствие взаимодействия повышенного внутриклеточного содержания глюкозы с альдозоредуктазой, приводящего к активации метаболизма клетки по полиоловому пути. Это способствует образованию фруктозы и сорбитола, накопление которого и приводит. В ряде исследований было показано, что гибель перицитов, играющих значимую роль в регуляции капиллярного кровотока за счет укрепления структуры капилляра, способна приводить к их атонии и образованию микроаневризм. Гибель эндотелиальных клеток ретинальных сосудов также способствует нарушению гемоциркуляции в сетчатке за счет пристеночного отложения фибрина и образования тромбов, а также активации процессов пролиферации, приводящей к утолщению базальной мембраны. Несомненную роль в развитии диабетической ретинопатии играют анатомические особенности сосудов сетчатки, заключающиеся в дихотомическом делении артериол, при котором повышение сопротивления кровотоку в одной ветви приводит к его перераспределению по другой, а также концевой характер кровоснабжения сетчатки, с отсутствием анастомозов. Указанные нарушения способствуют с одной стороны к тому, что в сосудистом русле сетчатки возникают неперфузируемые зоны, а с другой, в местах с повышенной перфузией крови, происходит расширение капилляров и вен, что приводит к образованию микроаневризм, а также нарушению целостности гематоретинального барьера. Возникающие при этом зоны гипоксии способствуют активации синтеза клетками Мюллера и астроглией многих биологически активных субстанций, обладающих как провоспалительной активностью, так и пролиферативным потенциалом, что активирует не только неоангиогенез, но и развитие процессов фиброзирования с возникновением фиброглиальных тяжей, влекущих за собой тракционную отслойку сетчатки. Значимый вклад в развитие диабетической ретинопатии вносит высокая метаболическая активность сетчатки. Развитие патологического процесса характеризуется нарастающей гипоксией и усилением гликолиза, ведущих к накоплению его продуктов (пируват, лактат) в сетчатке и возникновению ацидоза, а в дальнейшем к нарушениям ретинальной гемоциркуляции, метаболическим изменениям в сетчатке [18, 44, 46, 55, 71, 75, 82, 107, 109, 127, 128, 183, 202, 208].

    Обобщая представленные выше данные, можно констатировать, что в настоящее время патогенез диабетической ретинопатии рассматривается как многофакторный процесс, а его патогенетической основой являются системные и локальные сосудистые, а также метаболические нарушения, которые и приводят к возникновению поражений органа зрения.

    Принятая в качестве рабочей схемы теория возникновения и развития диабетической ретинопатии, ключевыми этапами которой являются развитие диффузной ретинальной гипоксии, усиление анаэробного метаболизма сетчатки с возникновением местного ацидоза, микроангиопатий, венозного застоя с элементами глубокой гипоксии, что приводит к формированию пролиферативных процессов на фоне активации воспалительных процессов и аутоиммунного реагирования, которые замыкают порочный круг развития патологического процесса, представляется логичной и обоснованной.

    Как было указано выше, современный этап развития офтальмологии характеризуется углубленным изучением патогенеза ПДР на клеточно-молекулярном уровне. Это связано с неполной удовлетворенностью результатами использования существующих анти-VEGF препаратов, а также появляющимися данными о наличии негативных эффектов их использования [68, 93].

    Указанное определяет актуальность дальнейшего поиска патогенетически обоснованных молекул-мишеней для разработки новых препаратов, а также новых методов прогноза возникновения, ранней диагностики и профилактики этого грозного заболевания [74, 145, 177, 121, 189, 196, 201].

    К сожалению, в Российской Федерации подобные исследования практически не проводятся, а их результаты представлены в единичных публикациях [23, 28-30, 52]. В связи с этим последние достижения в области патогенеза ПДР будут рассмотрены, практически, на основании анализа зарубежных публикаций.

    Не вызывает сомнения, что сахарный диабет относится к заболеваниям с наличием генетической предрасположенности. Вероятно, и в основе диабетической ретинопатии могут лежать генетические особенности или нарушения. В настоящее время поиск маркеров, способных спрогнозировать возникновение диабетической ретиопатии, сосредоточен в области молекулярно-генетических исследований и связан с поиском генов-кандидатов и их ассоциации, а также исследования генома человека. По мнению ряда исследователей, наследственный фактор может лежать в основе возникновения заболевания в 27% случаев для любой формы диабетической ретинопатии и в 52% – для пролиферативной диабетической ретинопатии. Так, показано, что изменчивость гена GRB2 на хромосоме 17q25.1 связана с угрозой развития диабетической ретинопатии, а еще несколько генов в этом локусе являются перспективными кандидатами, поскольку активируются при ретинальном стрессе и неоваскуляризации. Однако, к сожалению, приходится констатировать, что, несмотря на определение ряда ассоциации генов-кандидатов с диабетической ретинопатией, последовательные и окончательные генетические ассоциации в больших популяционных выборках установлены не были [47, 56, 143, 153].

    Определенные надежды на выявление прогностических маркеров, определяющих возникновение непролиферативной и пролиферативной диабетической ретинопатии, были связаны с изучением полиморфизма генов.

    В исследованиях Yoshioka K. с соавт. (2006) при изучении взаимосвязи полиморфизмов гена лимфотоксина-α и ФНО-α с диабетической ретинопатией было показано, что мультивариантный логистический регрессионный анализ выявил ассоциацию с диабетической ретинопатией уровня гликозилированного гемоглобина и длительности диабета, но не изучаемых генетических полиморфизмов [216].

    В исследованиях Petrovic M.G. с соавт. (2008) проверялась гипотеза о взаимосвязи между -634 C/G полиморфизмом гена VEGF и пролиферативной диабетической ретинопатией и было показано, что, несмотря на влияние -634 C/G полиморфизма на сывороточный и интраокулярный уровень VEGF, не было выявлено его роли в генетической предрасположенности к пролиферативной диабетической ретинопатии [155].

    В то же время в исследованиях Paine S.K. (2012) было показано, что генетические вариации VEGF-460C, вероятно, могут стимулировать ретинальную неоваскуляризацию при ПДР, а генетические вариации ФНО-α-238А и ИЛ-10-1082G аллели являются потенциальными факторами риска её развития [147, 148].

    Такие же неоднозначные данные были получены в последние годы и другими авторами в работах, посвященных изучению полиморфизма генов различных биологически активных веществ и их ассоциации с диабетической ретинопатией [12, 92, 126, 173, 181, 223]. Результаты исследований позволили получить новые перспективные данные, которые требуют дальнейшего изучения.

    Кроме того, в настоящее время продолжаются исследования в области изучения роли и значимости различных биологически активных субстанций в механизмах развития ПДР и возможности использования полученных данных для разработки новых препаратов для её лечения.

    В научной литературе содержаться сведения, указывающие на роль дипептидил пептидазы-4 в механизмах развития диабетической ретинопатии и её взаимосвязи с тяжестью патологического процесса [43]. Также показано, что в них участвуют инсулиноподобный фактор роста, фактор роста гепатоцитов, основной фактор роста фибробластов, тромбоцитарный фактор роста, провоспалительные цитокины и ангиопоэтины. Определяющим в прогрессировании заболевания является нарушение баланса между ангиогенными и антиангиогенными факторами. Среди последних наиболее важную роль играют фактор роста пигментного эпителия, трансформирующий фактор роста (ТGF-β), тромбоспондин и соматостатин [177].

    В исследованиях Pruneau D. с соавт. (2010) показано, что ингибиторы калликреина и пептидные рецепторные антагонисты В1 могут уменьшать или подавлять проницаемость сосудов сетчатки, ингибировать адгезию лейкоцитов и экспрессию мРНК ряда провоспалительных медиаторов. Полученные данные позволяют автору сделать заключение, что блокада калликреин-кининовой системы может являться перспективной терапевтической стратегией при ПДР [159].

    Несомненный интерес представляют данные исследования You J.J. с соавт. (2007), которые, к сожалению, не получили продолжения. В нем было показано, что фракталин, являющийся хемоаттрактантом и молекулой адгезии для лейкоцитов, служит медиатором ангиогенеза in vitro и in vivo, а его повышенный уровень определялся в стекловидном теле пациентов с ПДР, что позволяет считать, что фракталин может играть важную роль в неоангиогенезе [217].

    Hussein K.A. с соавт. (2014) показали, что несмотря на описанную ключевую роль ряда факторов роста в развитии сосудистых изменений при ПДР, клеточные и молекулярные механизмы патогенеза диабетической ретинопатии остаются не до конца изученными. Они выяснили, что костный морфогенетический белок-2 может выступать фактором, способствующим развитию микрососудистой дисфункции при ПДР за счет активации проангиогенных и провоспалительных механизмов и являться потенциальной терапевтической мишенью для профилактики и лечения ПДР [86].

    Большой интерес вызывают данные научных публикаций, посвященных изучению роли эритропоэтина в патогенезе ПДР. В ряде исследований показана взаимосвязь между содержанием фактора роста эндотелия сосудов и уровнем эритропоэтина в стекловидном теле и плазме крови. Делаются заключения об определенной роли «гиперэритро-поэтинемии» в процессах неоваскуляризации и возможности рассматривать эритропоэтин как потенциально новую мишень в лечении диабетической ретинопатии на ранних стадиях [83, 116, 131, 213, 220].

    Кроме того, в научной литературе присутствуют сведения об участии в механизмах развития ПДР биологически активных субстанций, таких как ингибиторы серин-треониновых протеинкиназ (mTOR), интегрин αvβ3, сосудистый адгезивный белок-1 (VAP-1), активирующий транскрипцию фактор 4 (АТФ4), связанный со стрессом в эндоплазматической сети, остеопротегерин, являющийся гликопротеином, принадлежащим к суперсемейству рецепторов ФНО. Также в патогенезе ПДР рассматривается роль простагландина Е2, провоспалительных липидных медиаторов, таких как производные цитохрома Р450 – эпоксиэйкозатриеновые кислоты, повышенные уровни содержания NO-синтазы и NO, которые через пероксинитрит снижают содержание Hsp27 и вызывают апоптоз эндотелиальных клеток капилляров сетчатки, эндотелина-1, ангиопоэтина-2, активности транскрипционных факторов нуклеарного фактора (NF)-κB и фактора, индуцируемого гипоксией (HIF)-1α, экспрессии гена Суr61, рецепторов к VEGF и многое др. [36, 40, 90, 121, 133, 137, 152, 170, 171, 212, 214, 218, 222, 224].

    Однако наибольшее внимание ученых в настоящее время направлено на изучение выраженности деструктивно-воспалительных процессов, иммунных (аутоиммунных) нарушений в механизмах развития ПДР, а также значимости в патогенезе изменений и дисбаланса цитокинов, хемокинов, различных факторов роста в их взаимосвязи.

    В настоящее время в научных исследованиях показано, что накапливается все больше данных о значимой роли иммунологических механизмов в патогенезе ПДР, которая характеризуется многими признаками, типичными для воспаления и аутоиммунного реагирования. Продолжаются активные исследования новых специфических молекул, регулирующих ангиогенез в сетчатке, включая про-, антиангиогенные факторы, про-, противо- и регуляторные цитокины и хемокины, матриксные протеиназы и др. Участие медиаторов ангиогенеза и воспаления в развитии ПДР свидетельствует о наличии мультифакториальной модели её развития, также обсуждаются потенциальные молекулярные мишени для создания биоинженерных препаратов [29, 35, 74, 77, 102, 145, 189, 201, 217].

    Первые работы, посвященные изучению роли воспалительно-деструктивных, иммунных и пролиферативных процессов в патогенезе диабетической ретинопатии начали активно проводиться в начале 21 века и активно продолжаются до настоящего времени.

    В ряде исследований показано, что при сахарном диабете и при ПДР соответственно, в условиях хронической гипергликемии и развивающейся гипоксии в организме происходит увеличение активных форм кислорода, активация свободно-радикального окисления и перекисного окисления липидов. Установлено, что окислительный стресс способствует развитию диабетической ретинопатии, а его ингибирование уменьшает проницаемость сосудов сетчатки. Однако прямые механизмы влияния окислительного стресса на функциональное состояние гематоретинального барьера остаются не до конца выясненными. Рассматривается роль взаимосвязи окислительного стресса и продукции провоспалительных цитокинов и факторов роста [65, 99, 113].

    В работе Fulgencio Cunha A.A. с соавт. (2013) было показано, что у пациентов с диабетической ретинопатией тестировалось повышение антиоксидатной активности водянистой влаги глаза, приводящей к подавлению продукции активных метаболитов кислорода. Автор делает заключение об отсутствии типичного оксидативного стресса у обследованных пациентов, что связывает с компенсаторным антиоксидантным ответом [67].

    Косвенным подтверждением значимости оксидативного стресса в патогенезе ПДР могут являться данные научных исследований, свидетельствующие о клинической эффективности использования антиоксидантной терапии в комплексном лечении ПДР [21].

    При исследовании клеточного иммунитета были получены результаты, свидетельствующие о роли клеток иммунной системы в механизмах развития ПДР. В ряде исследований было показано повышение содержания CD3 +, CD4 +, CD8+ Т-лимфоцитов в структурах органа зрения пациентов с ПДР и делается заключение о роли аутоиммунных процессов в патогенезе диабетической ретинопатии [10, 11, 37, 49].

    В более поздних научных публикациях содержатся сведения об изменении баланса Тх1/ Тх2 лимфоцитов и продуцируемых ими цитокинов в сторону Тх1 опосредованного пути активации иммунного реагирования, а также возможной роли Т-хелперов-22 в патогенезе диабетической ретинопатии [50, 94, 117, 194]. Кроме того, в работе Umazume K. с соавт. (2013) указывается, что макрофаги и моноциты, инфильтрирующие глаз, экспрессируют CD14 рецептор, который после потери связи с мембраной может активировать реакции воспаления и являться ключевым регулятором продукции VEGF, что способствует развитию ПДР [193].

    В то же время в исследованиях Yang T.T. с соавт. (2015) показана значимость активации регуляторных Т-клеток, что не совпадает с данными, полученными Afzal N. с соавт. (2015), который делает вывод, что для возникновения и развития диабетической ретинопатии важными являются возраст, пол и продолжительность заболевания, в то время как содержание CD4 + CD25 + Т-клеток и регуляторных Т-клеток не является значимым [38, 209].

    Подтверждением значимости местного воспаления в патогенезе ПДР являются данные научных публикаций о роли системы комплемента, в которых показано, что у обследованных пациентов отмечается активация комплемента по альтернативному пути с развитием С3а-опосредованного воспаления тканей, а комплемент-опосредованное воспаление может приводить к развитию диабетической микроангиопатии. Также выдвигается предположение, что установленная активация С5а компонента комплимента может играть значимую роль в механизмах развития ПДР и реализует свои эффекты при патологическом ангиогенезе совместно с такими провоспалительными цитокинами, как MCP-1. Кроме того, обсуждаются вопросы дизрегуляции системы комплемента, особенно лектиновой системы, связывающей маннозу, которая является регуляторным компонентом системы комплемента в возникновении и развитии сосудистых осложнений диабета, таких как ПДР [64, 66, 132].

    Вызывают несомненный интерес данные, посвященные изучению молекул клеточной и межклеточной адгезии (ICAM-1 и VCAM-1) в патогенезе ПДР. Известно, что молекулы адгезии относятся к маркерам развития эндотелиальной дисфункции, являются непосредственными участниками процессов адгезии нейтрофилов, моноцитов и лимфоцитов, совместно с цитокинами влияют на развитие каскадных провоспалительных реакций и др. [73].

    В исследованиях было установлено достоверное повышение ICAM-1 и VCAM-1 в сыворотке крови пациентов с пролиферативной диабетической ретинопатией, установлена взаимосвязь между их содержанием и концентрациями ФНО-α, ИЛ-6. Методом мультивариантного анализа выявлена взаимосвязь толщины макулярной зоны с концентрацией ICAM-1. Делается заключение о том, что одним из воспалительных механизмов, участвующих в нарушении гематоретинального барьера, является усиление экспрессии эндотелиальных молекул адгезии ICAM-1, VCAM-1, PECAM-1, Р-селектина, что приводит к адгезии лейкоцитов к эндотелию, увеличению синтеза провоспалительных цитокинов, хемокинов и факторов сосудистой проницаемости с повреждением плотных контактов между эндотелиальными клетками. Указанное способно приводить к инфильтрации нейросенсорной сетчатки лейкоцитами с последующим нарушением гематоретинального барьера и развитием диапедеза [13, 36, 95, 111, 160].

    Однако в работе Klein B.E. с соавт. (2009) было показано, что даже повышенное содержание ICAM-1, VCAM-1, которое, по мнению автора, играет значимую роль в механизмах развития ПДР, не связано ни с частотой её возникновения, ни с темпами прогрессии [104].

    Только в последние годы появились первые работы о значимости матриксных металлопротеиназ в патогенезе ПДР. Данные этих исследований имеют несомненный интерес, поскольку участие деструктивно-воспалительных процессов в механизмах развития заболевания не вызывает сомнения, а содержание биологически активных молекул, обладающих способностью разрушать внеклеточный матрикс, должно изменяться при диабетической ретинопатии.

    Опубликованные результаты исследований свидетельствуют о том, что в механизмах развития ПДР отмечается достоверное нарастание концентраций матриксных металлопротеиназ-2 и -9 (ММП-2, МПП-9) в стекловидном теле и ММП-1, МПП-9 – во внутриглазной жидкости. Также было показано, что ММП-1, ММП-9, коллагеназы IV типа являются ключевыми молекулами, способствующими высвобождению сосудистого адгезивного белка-1 из эндотелия капилляров сетчатки, что может определять их значимую роль в процессах неоангиогенеза, и косвенно подтверждается наличием прямой коррелятивной взаимосвязи между уровнями МПП-9 и ангиопоэтина-2 [95, 119, 133, 188].

    Необходимо отметить, что этих немногочисленных работ явно недостаточно для понимания роли и места матриксных металлопротеиназ в механизмах развития пролиферативной диабетической ретинопатии.