Веселовская З.Ф. Катаракта

Подождите немного. Документ загружается.

Развитие, строение и патология хрусталика

сулярные

вакуоли, а уровень помутнения

коррелирует со степенью расширения меж-

клеточного

пространства,

особенно вблизи

швов. В поверхностно расположенных во-

локнах хрусталика развивается отек, что

свидетельствует о повышенной проницае-

мости мембран, которая является результа-

том токсического влияния указанных пре-

паратов на ткань хрусталика.

Катарактогенным

свойством обладают

также введенные внутрь стекловидного

тела лекарственные средства типа антиби-

отиков, а фотосенсибилизаторы могут при-

вести к фотоокислению белков хрусталико-

вых

волокон.

Лучевая

которокто

Наиболее выраженное катарактоген-

ное влияние оказывают ионизирующая ра-

диация (рентгеновские лучи, гамма-лучи и

нейтроны), а также инфракрасное, ультра-

фиолетовое, микроволновое и коротковол-

новое излучение.

Ионизирующая радиация является наи-

более мощным

катарактогенным

агентом. К

этому излучению чувствителен хрусталик

как ребенка, так и взрослого.

Ионизирующее излучение действует в

первую очередь на ядра

клеток,

находящих-

ся в митозе. В хрусталике подобные клетки

располагаются в предэкваториальной зоне,

и вследствие действия указанной энергии

клетки, находящиеся в митозе, погибают.

При этом клетки, которые должны форми-

ровать новые волокна, становятся отечны-

ми. Многие из них смещаются кзади, фор-

мируя субкапсулярную катаракту, которая

морфологически не отличается от задней

субкапсулярной катаракты. Минимальной

катарактогенной дозой является 500 рад, но

в некоторых случаях катаракта может раз-

виться при дозе 200 рад и ниже. Основной

причиной повреждения клеток является на-

рушения в ДНК и в клеточных мембранах с

формированием свободных радикалов.

Длительно обсуждалось катарактоген-

ное влияние ультрафиолетового излучения,

особенно при небольших дозах (обычное ос-

вещение),

и роль в возникновении катарак-

ты недостаточности в организме антиокси-

дантов, поступающих с пищей. В настоящее

время накоплено достаточно сведений о

роли ультрафиолетового излучения в разви-

тии катаракты.

Лазеры как источник интенсивного, ко-

герентного, монохроматического ультрафи-

олетового излучения нашли широкое тера-

певтическое применение. Лазеры могут вы-

зывать развитие катаракты в тех случаях,

когда излучение фокусируется на хрусталик

или в результате передачи хрусталику теп-

ла от радужной оболочки. При этом отмеча-

ется отек

хрусталиковых

волокон, не имею-

щий каких-либо специфических отличий от

такового при других видах катаракты.

Микроволновое облучение вызывает

субкапсулярную катаракту у подопытных жи-

вотных и у человека (Hirsch и соавт.,

1977).

Катаракта

при увейте

Выше указывалось, что катаракта до-

вольно часто развивается после травмы гла-

за, при возникновении опухоли, дегенера-

тивных изменений сетчатки и роговицы. Не-

редко развитие катаракты наблюдается и

при увейте. Воспаление в переднем отделе

глаза и другие патологические процессы

приводят к передней катаракте, а патология

в заднем отдела — к задней.

Существуют многочисленные предпо-

ложения относительно механизма развития

катаракты при увейте. Причинами ее воз-

никновения могут быть как наличие медиа-

торов воспаления, повышающих проницае-

мость клеток хрусталика, так и снижение

концентрации антиоксидантов в хрустали-

ке, наличие синехий и мембран, нарушаю-

щих метаболизм хрусталика.

воспаление

оболочек

глаза,

вызванное

хрусталиком

Хрусталик может стимулировать внут-

риглазное воспаление. Связано это с выде-

лением хрусталиковых

иммуногенных

бел-

ков. Антитела к белкам хрусталика были

найдены не только у больных увеитом, но и

у здоровых лиц.

Фоколитическоя

тоукомо

Хрусталик может быть причиной раз-

вития глаукомы в результате блокады путей

оттока высвобождающимся при перезрелой

катаракте материалом (белки хрусталика,

макрофаги). К развитию глаукомы, особен-

но у пожилых больных с мелкой передней

камерой, может привести состояние зрач-

кового блока.

При перезрелой катаракте с ранним

разжижением коры может произойти ост-

рое повышение внутриглазного давления.

При факолитической глаукоме часто наблю-

дается появление клеток и белых частиц,

провоцирующих появление гипопиона. При

этом патологическом процессе обнаружива-

ются макрофаги, которые являются един-

ственными воспалительными клетками.

Фагоциты обладают способностью погло-

щать

эозинофильный

материал патологи-

ческого хрусталика даже при сохраненной

капсуле. Располагаются они на передней

поверхности хрусталика, на поверхности и

в строме радужной оболочки и в трабеку-

лярной сети. Наличие этих клеток в препа-

ратах при диагностической пункции пере-

дней камеры является диагностическим

критерием заболевания.

Причина развития такой глаукомы до

сих пор точно не установлена. Однако боль-

шинство исследователей предполагают, что

основную роль при этом играют макрофаги

и высокомолекулярные белки, «засоряю-

щие»

межтрабекулярные

пространства.

Необходимым условием для развития

факоанафилактического эндофталь-

мита всегда является нарушение целостно-

сти капсулы хрусталика, которое может

произойти в результате травмы, но это мо-

жет возникать и при контакте опухоли с

хрусталиком.

Факоанафилактическая реакция может

развиться на обоих глазах. Микроскопичес-

кое подтверждение наличия такой реакции

обнаруживается приблизительно в 25%

удаленных по поводу симпатического увеи-

та глаз.

Факоанафилактический эндофтальмит

известен как гранулематозное воспаление с

отложением жироподобного вещества, напо-

минающего бараний жир. Фибрин и зрачко-

вая мембрана могут существенно ухудшить

прозрачность некоторых участков хрустали-

ка, их можно часто обнаружить при микро-

скопическом исследовании энуклепрованно-

го глаза. В ряде случаев при исследовании

аспирированной влаги передней камеры и

стекловидного тела находят элементы хрус-

талика или гигантские клетки

(Hogan,

Zimermann, 1962;

Naurnann,

Apple, 1986).

Гистологически выявляют классичес-

кие признаки гранулематозной воспали-

тельной реакции. В гранулеме выделяют

несколько зон. Самая внутренняя зона со-

стоит преимущественно из полиморфноя-

дерных

лейкоцитов и некротически изме-

ненных

хрусталиковых

волокон. Во внут-

ренней (второй) зоне отмечается скопление

эпителиодных

и гигантских клеток. Самая

наружная зона (третья) состоит из лимфо-

цитов, плазматических клеток с включени-

ем эозинофилов. Эта зона, как правило, рас-

полагается в тканях, прилегающих непос-

редственно к хрусталику (например, в ра-

дужной оболочке).

Наличие

полиморфноядерных

лейкоци-

тов вблизи распадающихся хрусталиковых

волокон объясняется их привлечением уста-

навливающимися иммунными комплексами

антигенов хрусталика и определенных анти-

тел. Кроме того, их появление связано с не-

кротическими процессами в хрусталиковых

волокнах под действием ферментов (III тип

аллергии). Доказательством участия гумо-

ральной аллергии в развитии факоанафилак-

тического эндофтальмита служат плазмати-

ческие клетки (В-клетки), а присутствие Т-

клеток указывает на характерный грануле-

матозный

ответ. В свою очередь, это свиде-

тельствует о развитии типичного комплекс-

ного иммунологического процесса.

В ходе многочисленных эксперимен-

тальных исследований были получены дан-

ные, подтверждающие участие иммуноло-

гических реакций смешанного типа в ответ

на освобождающиеся антигены белков

хрусталика.

Развитие, строение и патология хрусталика

Эксфолиация

капсулы

хрусталика

Истинная эксфолиация, как правило,

связана с повреждением хрусталика инф-

ракрасным излучением и чаще всего наблю-

дается у стеклодувов. Она является исклю-

чительно редким заболеванием.

Патогенез псевдоэксфолиации капсу-

лы хрусталика неизвестен. Заболевание

чаще всего обнаруживается у больных

глаукомой.

Более чем в 50% случаев псевдоэксфо-

лиация определяется на двух глазах. В ка-

мерной влаге при этом заболевании обна-

руживаются частицы материала, напомина-

ющие по характеру материал

базальных

мембран капсулы хрусталика и ресничного

эпителия.

Литература

BronA.J.,

Tripathi

R.C.,

Tripathi

В. J.

Wolff's

anatomy

the

eye

and orbit. Chapman and Hall, 1997. — P. 734.

Brown N.A.P.,

BronA.J.

Lens Disorders.

Butterworths,

London,

Washington, 1996.

Buschmann

W.,

Linnert,

D., Hofmann

et al. The tensile

strenght of human

zonule

and its alteration with age // A von Graefes

Arch Klin Exp Ophthalmol. - 1978. -V. 206. P. 183.

JanoffM.,

FineB.S.'.

Ocular

pathology:

Acolor

atlas. Philadelphia,

JB Lippincott Co, 1992.

Johnson F.B.,

Karuna

P. Histochemical identification of calcium

oxalate // Arch Pathol. -

1962.

- V. 74. - P. 347.

Finegold

J.,

Bois E.,

Chompret

etal:

Genetic heterogeneity

of Alport syndrome // Kidney Int. —

1985.

— V. 27. — P. 672.

Famsworth

P.N., Burke P.A.,

Kestin

W. T. Suspensory apparatus

the human

lens//Invest

Ophthalmol

Vis

Sci. — 1978. — V. 17. —

233.

Fisher R.F. The elastic constants of the human lens capsule

//J

Physiol.

—1969.—V.

201.—P.

Fisher R.F. The elastic constant of the human lens // J Physiol.

-1971.-V.

212.-P.147.

Fisher R.F., Hayes

B.P.

Thickness and volume constants and

ultrastructural organization of basement membrane (lens capsule) //

Physiol.-

1979.-V.293.-

P. 229.

Font

R.L., Fine B. Ocular pathology in Fabry's disease.

Histochemical and electron microscopic observations // Am J

Ophthalmol. - 1972. -V. 73. - P. 418.

Harding J.

J.:

Changes in lens proteins in cataract. In Bloemendahl

H (ed): Molecular and Cellular Biology of the Eye Lens. New York,

John Wiley & Sons,

1981.

Hirsch

S.E., Appleton В., Fine B.S., Brown P.V.K. Effects of

repeated microwave irradiations on the albino rabbit eye // Invest

Ophthalmol Vis

Sci.-

1977.-V.

16.-P.315.

HoganM.J.,AlvaradoJ.A.,

WeddeltJ.E.

Histology of the Human

Eye, WB Saunders, Philadelphia,

1971.

Hogan

M.J.,

Zimmerman L.E. Ophthalmic pathology // W.D.

Saunders Company,

1962.

— P. 797.

Li Z.Y., Streeten B.W., Wallace R.N. Vitronectin localizes

topseudoexfoliative fibers in ocular conjunctiva) sites by

immunoelectron microscopy // Invest Ophthalmol Vis Sci —

1991.

—

32.

777.

KuszakJ.R.,

MaiselH.,

HardingC.V. Gap junctions of chick lens

fibre cells // Exp Eye Res. - 1978. - V. 27. - P. 495.

Kuszak

J.R., Rae J.L. Scanning electron microscopy of the frog

lens // Exp Eye Res. -

1982.

- V. 35. - P. 449.

KuszakJ.R.,

Mascai

M.S., Bloom

K.J.

etal. Cell-

to-cell

fusion

of lens fibre cells in situ: correlative light, scanning electron

microscopic and freeze-fracture studies // J Ultrastruct Res. —

1985.

-V. 93.-P. 144.

Kuwabara Т.,

Imaizurni

M. Denucleation process of the lens //

Invest Ophthalmol Vis Sci. —

1974.

— V. 13. — P. 973.

Kuwabara T. The maturation of the lens

cell:

a morphologic study

Exp

Eye

Res.

1975.

20.

427.

Kuwabara Т.,

Lessel/S.

Electron microscopic study of extraocular

muscles

myotonic

dystrophy//

Ophthalmol. — 1976.

—V.

82.

30.

Lee B. et

al.

Linkage of

Marfan

syndrome and a

phenotypically

related disorder

two

different

fibrillin

genes//Nature.

—

1991.

—

52.

330.

Lerman

S. Evaluation of risk factors in human cataractogenesis

// Dev Ophthalmol. -

1991.

- V.

21-120.

Marshal

J.,

BeaconsfieldM.,

PotteryS.

//Trans

Ophthalmol Soc

UK.-

1982.-V.

102.-P.

423.

Merin

S. Congenital cataracts. In Renie WA (ed): Goldberg's

Genetic and Metabolic Eye Disease, 2nd ed. Boston, Little, Brown,

1986.

Mets

M.B.

The eye and the chromosome. In Renie WA (ed):

Goldberg's Genetic and Metabolic Eye Disease, 2nd ed. Boston, Little,

Brown, 1986.

Naumann

G.O.H., Apple

D.J.:

Pathology of the eye. New Jork,

Spenser-Verlag, 1986.

Peng Y., Sawaguchi

S.,

Yue В., et al. Morphologic and

immunohistochemical studies of anterior subcapsular cataract //

Invest Ophthalmol Vis Sci — 1990. — V.

31.

— P. 445.

Pollard Z.F. Familial bilateral posterior lenticonus // Arch

Ophthalmol.-1983.-V.

101.-P.

1238.

Raviola G. The fine structure of the ciliary zonule and ciliary

epithelium with special regard to the organization and insertion of the

zonular

fibrils//Invest

Ophthalmol.

—

1971.—V.

10. — P. 851.

Streeten

B.W.,

Licari P.A.,

Marucci

A.A.

et al.

immunohistochemical comparison of ocular zonules and the

microfibrils of elastic tissue // Invest Ophthalmol Vis Sci —

1981.

—

21.-

130.

Streeten B.W., Swann

D.A.,

Licari P.A. et al. The protein

compositionoftheocularzonules//lnvestOphthalmolVisSci.

-1983.

-V. 24.-P. 119.

Streeten B.W.,

Gibson

S.A.

Identification of extractable proteins

from the bovine ocular zonule: major zonular antigens of 32 kd and

250

kd//Curr

Eye Res. -

1988.-V.

7. - P. 139.

Streeten

B.W.

Anatomy of the zonular apparatus, in The

Biomedical Foundations of Ophthalmology /eds

Т.О.

Duane and

E.A.Jaeger.,

1992,

Harper

and Row, Philadelphia. — P.1.

Streeten B.W. Pathology of the lens, in Prenciples and Practice

of Ophthalmology / eds Albert, Jakobic., 1992, WB Saunders

company,

Chap,—

P. 183.

Tasman

W.,

Jager

E.A.

Duan's Clinical Ophthalmology.

Philadelphia, JB Lippincot,

1991.

Vol.

chap. 72B,

Pathogenesis

cataracts.

Weale

R.A. A Biography of the Eye: Development, Growth, Age,

H.K

.Lewis,

London, 1982.

1&^)усталик

человека представляет собой

-*А-

своеобразный сосуд, который содер-

жит в среднем

65%

воды и 35% органичес-

ких соединений. Причем в последнем слу-

чае речь идет в основном о структурных про-

теинах, составляющих наибольшую часть

сухой массы вещества хрусталика и поэто-

му играющих важную роль как в трансмис-

сии, так и в абсорбции и отражении света

при его прохождении через этот орган. Сте-

пень гидратации и, возможно, наличие му-

кополисахаридов как цементирующих ком-

понентов между волокнами хрусталика так-

же имеют существенное значение для про-

зрачности последнего.

Способность хрусталика к аккомода-

ции прежде всего обусловлена возможнос-

тью изменения собственной кривизны, а

также имеющимся различием рефракцион-

ных свойств хрусталика и окружающей его

жидкости передней и задней камеры.

Указанные факторы зависят главным

образом от химического состава хрустали-

ка и, в первую очередь, от состояния и кон-

центрации белков, обладающих высокими

показателями рефракции и большим содер-

жанием воды. В зависимости от баланса

этих двух компонентов в процессе аккомо-

дации ведущую роль может играть или из-

менение кривизны хрусталика, или движе-

ние его вдоль зрительной оси. Первый ва-

риант обусловлен высоким уровнем воды в

хрусталике и отмечается у птиц (содержа-

ние воды более 80%), второй характерен

для рыб, в хрусталике которых наблюдает-

ся относительно высокая концентрация бел-

ков. Содержание воды в хрусталике чело-

века варьирует от 60 до 70% в зависимости

от возраста. Как правило, с возрастом со-

держание воды в хрусталике заметно умень-

шается.

В массе хрусталика вода находится

главным образом внутри клеток (90%) и

лишь незначительная её часть занимает

внеклеточное пространство

(10%).

Внутри

клетки вода может быть как в свободном со-

стоянии, так и в связанном с белками

(54%), при этом только 3-4% связанной с

белками воды можно считать прочно свя-

занной.

Вода в хрусталике играет важную роль

в состоянии его оптических свойств (свето-

рассеивание и рефракция). Процессы, при-

водящие к изменению рефракционного ин-

декса, принято называть синерезисом.

Между синерезисом, степенью мутности и

размером светорассеивающих единиц отме-

чаются довольно сложные взаимоотноше-

ния. Их взаимосвязь и роль воды в этих про-

цессах изучается с помощью методов ядер-

ного магнитного резонанса и дифференци-

альной сканирующей калориметрии.

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

При анализе случаев ядерной катарак-

ты выявлено, что синерезис играет ведущую

роль в катарактогенезе. Так, приблизитель-

но

42%

мутности хрусталика при ядерной

катаракте можно отнести за счет вызывае-

мых синерезисом изменений рефракцион-

ного индекса и только 14% помутнений

обусловлено процессами агрегации хруста-

ликовых

компонентов.

Соотношение уровня воды и содержа-

ния белков в различных участках хрустали-

ка варьирует. Это соотношение в значитель-

ной мере определяет изменение оптических

свойств хрусталика при температурных воз-

действиях.

В последнее время получены убеди-

тельные данные о том, что при катаракто-

генезе отмечаются значительные измене-

ния в состоянии воды в хрусталике. Так, в

мутном хрусталике изменяется соотноше-

ние уровней свободной и связанной воды,

при этом содержание свободной воды уве-

личивается.

Хрусталик человека отличается высо-

ким содержанием калия — 170

мг/100

сырого веса и примерно в половину мень-

шим уровнем натрия —

мг/100

г сырого

веса. Как и в других тканях организма, ка-

лий сосредоточен главным образом во внут-

риклеточном пространстве, а натрий — во

внеклеточном. В зависимости от возраста

человека и состояния хрусталика соотноше-

ние уровней калия и натрия может значи-

тельно изменяться.

В хрусталике отмечается значительный

концентрационный градиент ионов

по отношению к внутрикамерной влаге: уро-

вень ионов

и катионов

в нем состав-

ляет 20 и

120

тМ,

тогда как в жидкости ка-

меры — 150 и 5 тМ соответственно. Под-

держание ионного баланса является важ-

ным

регуляторным

механизмом метаболиз-

ма. Так, в частности, синтез белков в хрус-

талике контролируется соотношением

ионов

Транспорт ионов в хруста-

лик является энергозависимым процессом

и осуществляется эпителиальными АТФ-

азами. Посредством активного транспорта

через эпителий хрусталика поступают

аминокислоты; важным звеном в механиз-

ме этого процесса является уровень ионов

Са

В хрусталике нормального глаза у лиц

молодого возраста содержание кальция со-

ставляет 1,4

мг/100

г сырой массы; в даль-

нейшем, а особенно при развитии возраст-

ной катаракты, уровень кальция повышает-

ся. В склеротическом ядре хрусталика бо-

лее 3% зольного остатка составляет каль-

ций, тогда как в норме эта величина не пре-

вышает

1%.

Одной из наиболее важных

функций кальция в хрусталике является

поддержание нормальной проницаемости

мембран.

При развитии сенильной катаракты со-

держание кальция значительно возрастает

(почти в 10 раз); при этом он переходит в

нерастворимые формы и может даже откла-

дываться в виде кристаллов (карбоната и

оксалата), формируя

сферолиты

до 0,25 мм

в диаметре.

Хрусталик отличается сравнительно

высоким уровнем магния — 0,3 мг/100 г

сырого веса, что значительно превышает по-

требность в нем ферментных систем, где он

выступает как кофактор аденозинтрифос-

фатаз, киназ, мутаз, им активируемых.

Из анионов в хрусталике отмечаются

значительные концентрации хлорида, кар-

боната, фосфата и сульфита. Хлориды не-

легко проходят через мембраны хрустали-

ковых

волокон и локализованы главным об-

разом во внеклеточном пространстве; повы-

шение уровня хлоридов в хрусталике, как

правило, свидетельствует о нарушении мем-

бранной проницаемости для анионов. Со-

держание хлоридов в хрусталике варьиру-

ет от 24 до 69

мг/100

г сырой массы. Боль-

шая часть хлоридов в коре и ядре хрустали-

ка находится в свободном состоянии и лег-

ко обменивается.

Функция карбонат-аниона связана

главным образом с поддержанием постоян-

ства концентрации ионов водорода (рН 7,4).

На долю фосфатов приходится до

39%

зольного остатка хрусталика. Из этого ко-

личества только 10% составляет неоргани-

ческий фосфат, остальная же главная часть

его представлена различными органически-

ми фосфатами.

В хрусталике человека обнаружено

большинство микроэлементов, встречаю-

щихся в теле человека и животного. Следу-

ет отметить такие металлы, как цинк, же-

лезо, селен, являющиеся кофакторами важ-

нейших энзиматических систем, обеспечи-

вающих метаболизм и стабильность хрус-

таликовых

компонентов. В большинстве

случаев при старении человека и образова-

нии возрастной катаракты в хрусталике

было отмечено заметное повышение кон-

центрации ионов меди.

В последнее время значительно возрос

интерес к вопросу о влиянии микроэлемен-

тов на хрусталик, что связано с негативным

воздействием загрязнений окружающей

среды на организм как человека, так и

животных.

Среди органических веществ с низкой

молекулярной массой необходимо в первую

очередь отметить фосфорсодержащие со-

единения —

адениловые

нуклеотиды,

вклю-

чающие в свой состав

аденозинмоно-,

ди- и

трифосфорные

кислоты. Последняя являет-

ся универсальным переносчиком энергии

возбужденного электрона окисляемых со-

единений к разнообразным биохимическим

процессам жизнеобеспечения, протекаю-

щим с потреблением энергии химической

связи АТФ. К

адениловым

нуклеотидам от-

носится и группа

никотинамидных

кофер-

ментов (NAD, NADN, NADF и NADFN),

участвующих во всех окислительно-восста-

новительных процессах и реакциях восста-

новительного биосинтеза.

В хрусталике также обнаружены раз-

личные триозо-, пентозо- и

гексозофосфаты,

принимающие участие в различных метабо-

лических процессах, а также креатин-фос-

фат, частично депонирующий энергию

АТФ.

В хрусталике присутствуют и другие

азотистые нуклеотиды, используемые для

синтеза РНК и ДНК, фосфолипидов, поли-

сахаридов (гуанозин-, уридин-, моно-, ди- и

трифосфаты).

Хрусталик отличается чрезвычайно вы-

сокой концентрацией глутатиона

(9,5-15

мкмоль/г).

Трипептид глутатион играет важную

роль в обмене веществ хрусталика и поддер-

жании нативности всех его компонентов.

Конкретно о роли глутатионовой системы

хрусталика будет сказано ниже.

В хрусталике обнаружены все извест-

ные витамины, при этом обращает на себя

внимание очень высокое содержание аскор-

биновой кислоты

(0,5-1,1

нмоль/г). Основ-

ное значение аскорбиновой кислоты в хру-

сталике заключается в обеспечении ста-

бильности его белковых и мембранных ком-

понентов.

В хрусталике находятся различные мо-

носахариды, главным образом глюкоза, уро-

вень которой почти в 10 раз ниже ее содер-

жания во внутриглазной жидкости —

мг/100

г сырой массы. Углеводы посту-

пают в хрусталик посредством энергозави-

симого процесса — так называемой облег-

ченной диффузии — и используются в энер-

гопродуцирующих и биосинтетических про-

цессах.

Поступающая в хрусталик глюкоза в ос-

новном фосфорилируется и метаболизиру-

ет по одному из двух путей: гликолиза или

пентозофосфатного цикла. Первый наибо-

лее активен, хотя энергетически малоэф-

фективен, и приводит к образованию молоч-

ной кислоты. В последующем аэробном цик-

ле

трикарбоновых

кислот, через который

метаболизируется только 3% поступающей

в хрусталик глюкозы, продуцируется более

25% АТФ хрусталика.

Через

пентозо-фосфатный

цикл в хрус-

талике метаболизируется только 5% глю-

козы, однако его роль чрезвычайно важна

для биосинтетических процессов и в первую

очередь — для регенерации восстановлен-

ной формы глутатиона. И наконец, часть

глюкозы, поступающей в хрусталик, по-

вреждается в сорбитах

(сорбитоловый

путь), в нормальном хрусталике не более

5% глюкозы проходит через этот путь. Од-

нако при сахарном диабете этот путь игра-

ет, по всей вероятности, важнейшую роль в

развитии диабетической катаракты. Поэто-

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

му использование ингибиторов альдозоре-

дуктазы,

ключевого фермента этого пути,

может быть перспективным в лечебно-про-

филактическом отношении.

Содержание липидов в хрусталике не-

высоко

% общей массы хрусталика), хотя

в нем обнаруживаются представители всех

групп липидов —

глицериды,

сфинголипи-

ды,

гликолипиды

стерины.

Основная роль

липидов в хрусталике определяется их уча-

стием в построении мембранных струк-

тур — на их долю приходится 55% сухого

веса плазматических мембран (преимуще-

ственно холестерин).

Капсула хрусталика представляет собой

бесклеточную структуру, состоящую в ос-

новном из коллагена, связанного с гликоп-

ротеинами.

Мукополисахариды,

входящие в

состав капсулы, секретируются в передней

ее части эпителием хрусталика, а в зад-

ней — кортикальными фибриллами. Из му-

кополисахаридов гепаринсульфат играет

важную роль в организации структуры мат-

рикса и поддержании прозрачности капсулы.

К базальной пластинке передней кап-

сулы плотно прилежит один слой высоко-

дифференцированных эпителиальных кле-

ток, обладающих значительной метаболи-

ческой активностью, включая синтез ДНК,

РНК, белков, липидов, и способностью ге-

нерировать АТФ для энергетических путей

хрусталика. Наиболее активно синтез ДНК

протекает в так называемой герминативной

зоне — ограниченном кольцевом участке

передней поверхности хрусталика. Образу-

ющиеся здесь клетки мигрируют в эквато-

риальном направлении, где они дифферен-

цируются в фибриллы.

В своей массе кора и ядро хрусталика

состоят из фибрилл, включающих белковый

матрикс, окруженный двухслойной липид-

ной мембраной. Химический состав плазма-

тических мембран

хрусталиковых

волокон

отличается стабильностью и ригидностью.

Характерно высокое содержание насыщен-

ных жирных кислот, высокий холестерол-

фосфолипидный

индекс и повышенная кон-

центрация сфингомиелина. Все эти компо-

ненты способствуют плотной упаковке и

низкой текучести мембран.

С возрастом показатели соотношений

белки/липиды

холестерол/липиды

воз-

растают, особенно это касается ядра, глав-

ным образом за счет потери фосфолипидов.

Концентрация белков в хрусталике со-

ставляет приблизительно 35% влажного

веса, что в 2 раза превышает аналогичный

показатель в большинстве других тканей.

Основная масса белков хрусталика пред-

ставляет собой структурные протеины, ко-

торые входят в состав волокон хрусталика.

Эти белки делятся на две большие группы:

водорастворимые и

водонерастворимые.

Большинство водорастворимых белков вхо-

дят в одну из трех больших групп:

а-,

(3- и у-

кристаллины

(их количественное соотно-

шение 32, 55, 65% соответственно). Эти

группы отличаются молекулярной массой и

локализацией:

ос-фракция

впервые появля-

ется в эпителии, (3- и у- — в кортикальных

волокнах. Наиболее высокомолекулярные

белковые агрегаты, состоящие из а- и

(3-кри-

сталлинов, их концентрация повышается от

коркового слоя к ядру хрусталика, это так

называемые

НМ-кристаллины.

Белки с эн-

зиматической активностью распределяют-

ся в основном во фракциях а- и р-кристал-

линов.

Среди нерастворимых в воде белков бо-

лее половины (55%) являются собственно

мембранными протеинами (МР). Другая

группа белков — актины (F-актин фибрил-

лярный и G-актин глобулярный); функция

этих белков заключается в поддержании

цитоскелета нормального хрусталика, а так-

же в их возможном участии в аккомодации.

Содержание нуклеиновых кислот в хру-

сталике весьма низкое, особенно низкий

уровень ДНК, вследствие небольшого чис-

ла ядросодержащих клеток. Количество

РНК в хрусталике человека составляет 50-

мкг/100

г влажного веса. При этом в эпи-

телии и волокнах содержатся разные типы

РНК: в клетках эпителия — короткоживу-

щие РНК, а в волокнах — долгоживущие.

Интересно отметить, что синтез белка в во-

локнах не нарушается после блокирования

транскрипции актиномицином Д.

Главной особенностью клеток эпите-

лия хрусталика является их способность ис-

правлять поврежденные участки ДНК (по-

врежденная ДНК активирует эндонуклеазу,

которая отщепляет поврежденный участок

ДНК, далее с помощью

полимеразы,

экзо-

нуклеазы

полинуклеотидлигазы

происхо-

дит встраивание соответствующего исправ-

ленного фрагмента на его место). Это очень

важное свойство генетического аппарата

клеток

хрусталикового эпителия, учитывая

тот факт, что хрусталик не имеет возмож-

ности сбрасывать мертвые или поврежден-

ные клетки.

Медико-социальное значение возраст-

ной катаракты трудно переоценить, по-

скольку в настоящее время она является

наиболее частой причиной слепоты. Еже-

годно более 2 млн человек теряют зрение

вследствие катаракты. В перспективе коли-

чество таких больных, по всей вероятнос-

ти, будет расти в связи с увеличением про-

должительности жизни населения. А вслед-

ствие повышения уровня общего фона ра-

диации на земном шаре можно ожидать не

только увеличение частоты возникновения

катаракты, но и развитие её у лиц более мо-

лодого возраста.

Длительное время среди офтальмоло-

гов доминировало представление, что ката-

ракта — неизбежный результат процесса

старения тканей глаза. Это в значительной

степени тормозило развитие исследований

по изучению патогенеза возрастной ката-

ракты и разработке способов профилакти-

ки её развития.

Основной вид помощи больным ката-

рактой заключается в оперативном удале-

нии помутневшего хрусталика. Но, несмот-

ря на значительные успехи в микрохирур-

гии катаракты в последние три десятилетия,

проблема борьбы с инвалидностью по зре-

нию вследствие катаракты не может быть

решена только хирургическим путем. Хи-

рургический путь не уменьшает нарастаю-

щего потока больных и не может обеспечить

снижение высокого процента инвалиднос-

ти в связи с не всегда высокой остротой зре-

ния после операции и профессиональными

ограничениями. Однако эффективных меди-

каментозных методов лечения катаракты, а

также способов её профилактики до насто-

ящего времени нет.

В то же время результаты клинических

наблюдений и экспериментальных исследо-

ваний дают основание полагать, что изме-

нения, возникающие при старении, приво-

дят к образованию помутнений в хрустали-

ке, но развитие катаракты не является не-

избежным.

Радикально проблема катаракты может

быть решена только путем разработки ме-

тодов профилактики заболевания и стаби-

лизации его в начальной стадии при еще

хорошем зрении с учетом фундаментально-

го изучения причин и механизмов развития

этой патологии хрусталика.

В целях разработки эффективных ме-

тодов предупреждения и лечения катарак-

ты учеными всего мира широко проводятся

исследования для выяснения патогенети-

ческих основ катарактогенеза.

Основные направления, по которым

осуществляется изучение патогенеза возра-

стной катаракты, приведены ниже. Преж-

де всего это детальное выяснение конкрет-

ных механизмов катарактогенеза на клеточ-

ном, субклеточном и молекулярном уров-

нях; определение прямых и дополнитель-

ных (косвенных)

катарактогенных

факто-

ров и исследование механизмов их дей-

ствия; разработка способов предупрежде-

ния возрастной катаракты (элементарных,

физических, биологических и др.) и мето-

дов лечения ее путем воздействия на основ-

ное звено или комплекс звеньев, ответ-

ственных за развитие заболевания.

По первому направлению основные успе-

хи достигнуты при изучении физико-химичес-

ких, биохимических и биофизических процес-

сов в мутнеющем хрусталике, главным обра-

зом в экспериментальных условиях.

Как уже указывалось, хрусталик явля-

ется уникальной структурой, состоящей в

основном из белков и

липопротеидных

плазматических мембран

хрусталиковых

волокон. Данные литературы и результаты

наших исследований свидетельствуют о

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

том, что начальные изменения при развитии

ядерной катаракты обусловлены поврежде-

ниями в компоновке

хрусталиковых

воло-

кон или их мембран, изменениями в струк-

туре белковых молекул, в частности, их хи-

мической модификацией и полимеризаци-

ей, а также образованием хромогенов в хру-

сталике.

Следует отметить, что с возрастом в хру-

сталике происходит ряд изменений, которые

можно рассматривать как признаки старе-

ния: относительное повышение уровня нера-

створимых белков, снижение уровня свобод-

ных

сульфгидрильных

групп, появление пиг-

ментированных соединений и увеличение

концентрации флуорогенов. Наиболее выра-

жены указанные изменения в ядре хруста-

лика, и считается, что именно они лежат в

основе физико-химического механизма обра-

зования ядерной катаракты. В повышении

светорассеивания главная роль принадле-

жит процессам полимеризации белков,

вследствие чего возрастают размеры белко-

вых молекул и изменяются их оптические па-

раметры; при этом уровень низкомолекуляр-

ных белков в хрусталике снижается. В по-

лимеризации и деградации белковых моле-

кул значительную роль играет образование

дисульфидных

связей, вследствие чего сни-

жается уровень

у-кристаллинов,

содержа-

щих наибольшее количество сульфгидриль-

ных групп.

Существенную роль играет также рас-

щепление ряда химических связей, окисле-

ние метионина, дезаминирование, нефер-

ментативное гликолизирование белков. Не-

обходимо указать, что повреждение белков

хрусталика, как правило, сочетается с про-

цессами дезинтеграции мембранных компо-

нентов хрусталиковых волокон и образова-

нием плотных

гроздьевидных

агрегатов, со-

стоящих из высокомолекулярных белков,

связанных

дисульфидными

связями с поли-

пептидными участками

липопротеидных

мембран хрусталиковых волокон.

В ряде случаев помутнение хрустали-

ка сопровождается окрашиванием его ядра

в желто-коричневый цвет различной интен-

сивности, главным образом за счет образо-

вания пигментов из флуорогенов, которые,

действуя как

хроматофоры,

поглощают

энергию коротковолновой части спектра

видимого света.

Флуорогены

образуются за

счет окисления триптофана с образовани-

ем N-формилкинуренина и других окрашен-

ных веществ. При этом следует отметить,

что фотоны этого участка спектра, обладая

значительной энергией

(3-4,5

eV), способ-

ны вызывать не только возбуждение элект-

ронов в хроматофорах, но и расщеплять оп-

ределенные химические связи. В общем ге-

нез ядерной катаракты можно рассматри-

вать как резко ускоренный (патологичес-

кий) процесс старения хрусталика.

Принципиально отличительной чертой

кортикальной катаракты является увеличе-

ние межклеточного пространства и наруше-

ние равномерного распределения белков в

хрусталиковых волокнах за счет появления

большого числа нерегулярных межповерх-

ностных расстояний в упаковке белковых

молекул.

В механизме кортикальных помутне-

ний существенную роль играют также зна-

чительные изменения в конфигурации и аг-

регации белков, нарушающие плотность их

упаковки в хрусталиковых волокнах и при-

водящие к снижению прозрачности веще-

ства хрусталика за счет повышения свето-

рассеивания. Как и при ядерной форме ка-

таракты, при кортикальной могут образовы-

ваться агрегаты за счет дисульфидных свя-

зей из высокомолекулярных белков и поли-

пептидов мембран, однако при кортикаль-

ной катаракте эти комплексы отрываются

от мембран, расщепляя их на фрагменты,

переходящие в пространство цитоплазмы.

В образовании помутнения при корти-

кальной катаракте, особенно на ранних эта-

пах ее развития, значительную роль может

играть и "осмотический" механизм, в осно-

ве которого лежат нарушения процессов

транспорта ионов, приводящие к измене-

нию их соотношения и концентрации, в ча-

стности, к повышению уровня ионов натрия

в хрусталике. При этом первичные повреж-

дения могут возникать как непосредствен-

но в механизмах транспорта ионов и прони-

Рис.

3.1.

Нормальный метаболизм хрусталика

цаемости мембран, так и в процессах энер-

гетического обеспечения мембранных фун-

кций: аккумуляции энергии, тканевого ды-

хания, углеводного обмена и т.д. (рис.

3.1).

Подобного рода биохимические меха-

низмы образования катаракты отчетливо

показаны в случае врожденной, а также ди-

абетической и галактозной катаракт: нали-

чие ингибитора мембранного фермента —

K/Na-аденозинтрифосфатазы

при врож-

денной катаракте и осмотическое набуха-

ние хрусталика вследствие накопления по-

лиолов, образуемых альдозоредуктазой при

повышении концентрации сахара в хруста-