Веселовская З.Ф. Катаракта

Подождите немного. Документ загружается.

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

лике, в двух последних случаях.

В этой связи высказываемое мнение,

что эпителий хрусталика вторично вовле-

кается в процесс катарактогенеза, на наш

взгляд, недостаточно убедительно. Более

аргументированной можно считать точку

зрения, согласно которой нарушение или

ослабление биохимических и биофизичес-

ких функций эпителия капсулы хрустали-

ка при старении являются одним из предоп-

ределяющих моментов в развитии возраст-

ной катаракты.

Несмотря на достигнутые успехи в изу-

чении механизмов развития помутнений

при формировании катаракты, остается не-

выясненным целый ряд вопросов. Так, ос-

новные физико-химические и биохимичес-

кие параметры катарактогенеза исследова-

ны главным образом на конечных стадиях

развития катаракты, неясна степень обра-

тимости

предкатарактальных

изменений

метаболизма, не изучена возможность пред-

отвращения развития предкатарактальных

повреждений белковых комплексов хруста-

лика путем стимулирования ключевых уча-

стков метаболизма. Нет ясности в том, как

развивается катаракта у пожилых людей

при различных состояниях системы дезин-

токсикации организма. Необходимо также

уточнить роль мембранного компонента в

развитии разных форм катаракты и изучить

Синкатарактогенез

действие стабилизаторов структуры и сти-

муляторов функции мембран на различных

этапах развития возрастной катаракты.

Наряду с дальнейшим изучением (уточ-

нением) молекулярных механизмов ката-

рактогенеза крайне необходимы углублен-

ные исследования пусковых механизмов и

конкретных факторов внешней и внутрен-

ней среды организма, обусловливающих в

различной мере возникновение и прогрес-

сирование данного заболевания. В этом от-

ношении ценной является концепция о пря-

мом и непрямом катарактогенном влиянии

различных факторов (синкатарактогенном

и кокатарактогенном; рис. 3.2).

В плане выяснения различных факто-

ров внешней и внутренней среды организ-

ма, оказывающих прямое или косвенное ка-

тарактогенное действие, следует указать,

что на современном этапе изучения основ

катарактогенеза главная роль пускового ме-

ханизма отводится

свободнорадикальным

реакциям.

Свободные радикалы представляют со-

бой химические соединения, содержащие

делокализованные

электроны и обладаю-

щие вследствие этого необычайно высокой

реакционной способностью. В организме

свободные радикалы постоянно образуют-

ся в процессе тканевого обмена, однако на-

личие четкой интеграции метаболических

Кокатарактогенез

Рис. 3.2. Механизм катарактогенеза и синкатарактогенеза

процессов в клетках предотвращает неже-

лательные реакции радикалов с их био-

структурами. В тканях глаза наиболее су-

щественным дополнительным фактором,

стимулирующим образование свободнора-

дикальных

соединений, является свет, осо-

бенно коротковолновая часть его спектра в

диапазоне

300-400

нм.

Следует подчеркнуть, что поглощение

хрусталиком энергии этой части спектра с

возрастом повышается. Наряду с этим вы-

явлено, что с возрастом в хрусталике воз-

растает уровень флуоресцирующих хромо-

форов, абсорбирующих свет с длиной вол-

ны 360 и 435 нм и испускающих флуорес-

ценцию с длиной волны 440 и 520 нм соот-

ветственно. Этот момент, несомненно, яв-

ляется существенным в качественной ха-

рактеристике светопропускания хрустали-

ка у лиц пожилого возраста.

У маленького ребенка хрусталик не со-

держит хромофоров, которые бы абсорби-

ровали заметную часть видимого света

(400-750

нм).

Зоны,

абсорбирующие ульт-

рафиолетовые лучи длиннее 295 нм, сосре-

доточены преимущественно в триптофано-

вых

участках протеинов хрусталика и срав-

нительно малого количества свободного

триптофана внутри хрусталика. Кроме не-

значительного количества цитохромов в

клетках эпителия хрусталика в юном воз-

расте нет никаких других хромофоров, ко-

торые бы были способны абсорбировать

волны света длиной более 320 нм.

Ультрафиолетовый свет может значи-

тельно повреждать

нативный

хрусталик как

in vivo, так и in vitro путем прямой абсорб-

ции. Изменения в человеческих хрустали-

ках, которые in vitro были подвергнуты уль-

трафиолетовому облучению, проявлялись в

виде усиленной флуоресценции при 440 и

520 нм, а также выраженной пигментации.

Эти данные позволяют предположить, что

указанные фотохимические изменения по-

добной природы являются аналогичными

увеличению флуоресценции в нормальном

человеческом хрусталике в процессе

старения.

Кумулятивное действие постоянного

ультрафиолетового излучения из космоса

состоит в инициировании образования це-

лого ряда флуоресцирующих хромофоров,

которые начинают абсорбировать более

длинные световые волны, в пожелтевшем

хрусталиковом ядре и в прогрессивном на-

растании уровня нерастворимых протеинов

хрусталика. Последнее происходит за счет

образования поперечных связей (сшивок) в

белках, в первую очередь за счет образова-

ния

дисульфидных

связей.

Исследования трансмиссии видимого и

ультрафиолетового света в нормальном хру-

сталике в различные периоды жизни чело-

века показали, что хрусталик у десятилет-

них пропускает свыше 75% ультрафиоле-

товых лучей

(300-400

нм),

в то

время

как

трансмиссия в хрусталике у двадцатипяти-

летних уже снижается на 20% . Это обсто-

ятельство обусловлено низким уровнем уль-

трафиолетабсорбирующих хромофоров в

юных хрусталиках и их нарастающей кон-

центрацией во время старения.

Данные исследований с помощью элек-

тронного спин-резонанса указывают на сво-

бодно радикальный механизм, который, по

всей вероятности, лежит в основе фотохи-

мических повреждений хрусталика. Допол-

нительно к

ультрафиолетиндуцированным

свободным радикалам присоединяется так-

же влияние синглет-кислорода, образующе-

гося при прямых ультрафиолетовых свето-

вых повреждениях, а также при фотодина-

мическом воздействии псораленов на про-

теины хрусталика.

В последние десятилетия собрано мно-

го данных, которые доказывают, что ульт-

рафиолетовое излучение (между 300 и 400

нм) следует рассматривать как важный фак-

тор при старении хрусталика и при катарак-

тогенезе у людей и животных.

Результаты исследований in vivo пока-

зали, что ультрафиолетовые лучи свыше

300 нм в состоянии вызывать эксперимен-

тальную катаракту в хрусталиках у подо-

пытных мышей, крыс, кроликов и приматов;

кроме того, было также установлено инду-

цирование катаракты путем ультрафиолето-

вого облучения у человека.

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

Поскольку хрусталик человека в тече-

ние всей жизни подвергается постоянному

ультрафиолетовому излучению из космоса

(300-400

нм),

то

следствием такого фото-

химического воздействия является повыше-

ние ультрафиолетовой абсорбции и абсорб-

ции определенных волн видимого света за

счет фотохимически возбужденных флуо-

ресцирующих хромофоров. По крайней

мере, два таких хромофора идентифициро-

ваны. Один из них абсорбирует при 435 нм

и флуоресцирует при 520 нм.

В происхождении указанных хромофо-

ров важную роль играют фотохимические

превращения ароматических аминокислот.

Так, в частности, установлено, что трипто-

фан посредством фотоионизации подверга-

ется фотохимической деградации с разры-

вом индольного кольца.

Триптофановые

ос-

татки белков хрусталика, поглощая свет и

переходя в электронно-возбужденное состо-

яние, могут вызывать фотосенсибилизиро-

ванное окисление белков, в частности их

сульфгидрильных

групп, с образованием

дисульфидных

связей.

Флуоресцирующие компоненты при ста-

рении увеличиваются в качественном и ко-

личественном отношении, хрусталиковое

ядро становится все желтее и происходит

прогрессивное уменьшение пропускаемости

света как в видимой, так и в ультрафиолето-

вой области спектра. Окрашивание в основ-

ном ограничено ядром хрусталика, так как

периферическая зона имеет намного более

высокий уровень глутатиона, кроме того, и

другие антирадикальные соединения могут

препятствовать большинству фотохимичес-

ких реакций.

У10%

населения этот процесс

происходит намного быстрее; при этом раз-

вивается ядерная коричневая катаракта как

крайний случай этого зависящего от возрас-

та фотохимического изменения. Этот тип

окраски, если он не очень выражен, безус-

ловно, полезен из-за своего светофильтраци-

онного действия, защищающего ткани глаза

от ультрафиолетового, а также от коротких

волн видимого света. Так, в частности, сет-

чатка защищается в течение жизни от куму-

лятивного фотохимического повреждения.

Данные исследований последних лет пока-

зывают, что излучения обусловливают нео-

братимые световые повреждения в сетчатке

при афакии у человека и у приматов. Удиви-

тельно, что природа одарила нас естествен-

ным ультрафиолетовым фильтром в виде соб-

ственного хрусталика, который защищает

сетчатку от постоянного облучения коротко-

волновым световым излучением. Это особен-

но актуально для лиц пожилого возраста с

более низким уровнем обмена веществ в сет-

чатке и репарационных процессов, в сравне-

нии с молодым возрастом. Получено много

подтверждений гипотезы, согласно которой

длинноволновая часть ультрафиолетового

излучения может играть патогенетическую

роль в развитии определенных заболеваний

сетчатки, свойственных пациентам пожило-

го возраста при дегенеративных процессах,

таких, как пигментный ретинит и сенильная

макулярная дегенерации, и после экстрак-

ции катаракты.

Помимо хронического воздействия уль-

трафиолетового света из космоса более вы-

сокий уровень излучения может вызвать in

vitro и in vivo помутнение жидкости в хрус-

талике у человека, так же, как это происхо-

дит у крыс и у кроликов. Установлена зави-

симость эффекта от дозы и времени облуче-

ния. Принято считать, что

"удар"

облучения

более высокой интенсивности может выз-

вать значительные фотохимические повреж-

дения энзиматических систем (например,

каталаза, глутатионредуктаза). Побуждаю-

щее действие хронического облучения более

низкой интенсивности на энзимы может

быть предупреждено активностью восстано-

вительного механизма хрусталика, который

препятствует прогрессированию фотохими-

чески индуцированных повреждений струк-

турных протеинов. Имеются данные, что ин-

тенсивное ультрафиолетовое облучение на-

рушает фазовое равновесие между протеи-

ном и водой внутри хрусталика, а это приво-

дит к образованию своеобразных соединений

воды с протеиновыми компонентами. Это

может обусловливать локализованные, рез-

ко выраженные изменения в рефракционном

индексе поврежденного места и тем самым

увеличение рассеивания света и помутне-

ние. Результаты более поздних исследова-

ний кроликов, подвергнутых лазерному об-

лучению (337 нм), показали четкое измене-

ние водорастворимых компонентов хруста-

ликов. Волны этой длины имеют достаточ-

ную фотоэнергию (1-1,5 эВ), чтобы нару-

шить нативное распределение про-

теин/вода в хрусталике.

Хотя при нормальных условиях в глаза

попадает только малая доза ультрафиолето-

вого излучения от солнца, кумулятивный эф-

фект многих лет еще значителен, особенно

если учитывать все увеличивающуюся про-

должительность жизни человека. В ряде об-

зорных статей по эпидемиологии катаракты

высказывается мнение, что солнечный свет

играет важную роль при старении хрустали-

ка и образовании старческой катаракты.

Так, например, частота катаракты и

число её экстракций в Индии, Пакистане и

в определенных областях Африки значи-

тельно выше, чем в зонах с умеренной ин-

соляцией. Данные более поздних эпидеми-

ологических исследований, посвященных

изучению соотношения солнечного облуче-

ния и возникновения катаракты, показали,

что отношение показателя пациентов с ка-

тарактой к контрольному возрасту у лиц 65

лет или старше значительно выше в мест-

ностях с большим солнечным излучением.

Результаты исследования, проведенного в

Непале с участием коренного населения,

свидетельствуют о значительной связи

между появлением катаракты и продолжи-

тельностью солнечного облучения. В этих

местностях наивысшего солнечного облуче-

ния частота появления катаракты составля-

ет 75%, и этот показатель снижается на

15-20%

на

территориях,

где

уровень тако-

го облучения ниже. Конечно, при катарак-

тогенезе определенную роль играют и дру-

гие факторы, такие, как наследственность,

особенности питания, обмен веществ и т.д.

Кроме уже оговоренного фотохимичес-

кого действия ультрафиолетового облуче-

ния на хрусталик глаза существует еще воз-

можность фотобиологических повреждений

через фоточувствительные реакции вслед-

ствие аккумуляции определенных медика-

ментов в этом органе.

После тринадцатимиллиметровой фазы

развития глазного хрусталика он полностью

окружен капсулой и в течение всей жизни

в нормальном состоянии не теряет ни одной

клетки. Таким образом, если какой-то меди-

камент путем фотосинтеза связан с белка-

ми хрусталика или нуклеиновыми кислота-

ми, то это означает, что он сохраняется

внутри хрусталика и в течение всей жизни

обусловливает повышенный риск для све-

товых повреждений, когда речь идет о све-

точувствительном агенте.

Псоралены

— это соединения, которые

известны как фоточувствительные агенты

и применяются дерматологами для лечения

псориаза и витилиго. Такая форма световой

рефракции условно названа как

ПУФА-те-

рапия; она состоит из приема метопсипсо-

ралена или аналогичных соединений и до-

полнительного ультрафиолетового облуче-

ния

(320-400

нм) в

течение короткого

периода.

Псорален был найден в ряде глазных

тканей опытных животных (крыс, кошек и

обезьян) в течение 2 ч после приема одной

отдельной дозы, соответствующей дозе для

человека. Он был обнаружен связанным с

протеином хрусталика и с ДНК путем фо-

тосинтеза в условиях воздействия ультра-

фиолетового спектра окружающего нас све-

та. Так как хрусталик глаза большинства

взрослых млекопитающих образует очень

действенный фильтр против ультрафиоле-

тового облучения, то в сетчатке не наблю-

далось синтеза комплексов белков и нукле-

иновых кислот с псораленом. У афаков или

псевдоафаков подопытных животных так

же, как и в глазах молодых животных (у

которых глазной хрусталик еще пропуска-

ет значительную массу ультрафиолетового

света), ультрафиолетовый свет, однако, ус-

певал проникнуть в сетчатку и вызвать фо-

тосинтетическую связь указанных компо-

нентов с 8-МОП.

Взаимосвязь между

ПУФА-терапией

возникновением катаракты у людей и подо-

пытных животных была неоднократно под-

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

тверждена. Катаракта у пациентов, получа-

ющих

ПУФА-терапию,

была исследована

способом фосфоресцентной спектроскопии

с высокой разрешающей способностью.

Уровень хрусталикового протеина у этих па-

циентов свидетельствует, что пик фосфо-

ресценции (по форме и продолжительнос-

ти жизни) идентичен с уже упомянутыми,

обусловленными комплексом

8-МОП

с хру-

сталиковыми

протеинами, полученными в

экспериментах на крысах. Эти данные яв-

ляются объективным доказательством того,

что указанный медикамент может вызывать

в хрусталиках человека специфические фо-

топродукты (так же, как это было показано

при образовании

ПУФА-катаракты

в опы-

тах на животных).

Такое наблюдение, однако, не исключа-

ет применения этой формы лечения псори-

аза, так как имеются простые и действен-

ные превентивные мероприятия. Следует

иметь в виду, что 8-МОП находят в хруста-

лике только в течение около 24 ч после при-

ема при защите глаз от ультрафиолетового

облучения. Поэтому в настоящее время дер-

матологи снабжают таких пациентов очка-

ми с ультрафиолетовым фильтром и пред-

писывают им сразу после приема медика-

мента надевать эти очки и носить их как

минимум 24 ч. Их следует носить в поме-

щении, а также на улице, так как в это вре-

мя обычный флуоресцирующий свет доста-

точно рассеивает ультрафиолетовое

сс-облу-

чение, чтобы не нарушить связывания

8-МОП с белками. Результаты исследова-

ний, проведенных в течение 2 лет с приме-

нением ультрафиолетовых щелевых ламп

(денситография), подтверждают эффектив-

ность этого способа. В противоположность

этому у пациентов, глаза которых не были

защищены в соответствии с вышеуказанны-

ми рекомендациями, наблюдалась аномаль-

ная и повышенная флуоресценция хруста-

лика; у некоторых из них развилась даже

ПУФА-катаракта.

Часто применяемые внутриглазные им-

плантационные

линзы свободно пропуска-

ют ультрафиолетовый свет и поэтому не

могут быть такой защитой от ультрафиоле-

товых лучей, которая существует в природ-

ном хрусталике или даже при использова-

нии обычного стекла, абсорбирующего уль-

трафиолетовые волны длиной до 320 нм.

Поэтому в настоящее время определенное

внимание уделяется испытанию интраоку-

лярных

линз, оптическая часть которых об-

ладает свойством абсорбции ультрафиоле-

тового света.

Кроме псоралена в медицинской прак-

тике встречается и ряд других лекарствен-

ных соединений, оказывающих фотосенси-

билизирующее действие. Так, в частности,

аллопуринол является медикаментом, при-

меняемым при повышенном уровне моче-

вой кислоты. В ряде случаев указывалось

на возможную взаимосвязь между разви-

тием помутнения хрусталика у относитель-

но

молодых пациентов

(20-40

лет)

дли-

тельным приемом этого медикамента. У

больных катарактой, длительно (более 2

лет) принимающих аллопуринол, хруста-

лики были исследованы с помощью фосфо-

ресцентной спектроскопии. Во всех хрус-

таликах удалось обнаружить типичный ал-

лопуринол-триплет. Аналогичный спектр

был получен от нормальных человеческих

хрусталиков, которые инкубировались в

присутствии

10"

моль/л

аллопуринола и

в течение 16 ч подвергались ультрафиоле-

товому облучению в 1,2

mW/см

В конт-

рольных хрусталиках (инкубировались без

дополнения аллопуринолом) не выявили

никаких изменений.

Такие же данные получены при изуче-

нии хрусталиков крыс; подопытные живот-

ные получали одноразовую дозу аллопури-

нола и в течение ночи подвергались ультра-

фиолетовому облучению.

В нормальных хрусталиках пациентов,

которые лечились более 2 лет аллопурино-

лом без развития каких-либо глазных по-

вреждений, аллопуринолл-триплет не был

обнаружен. Эти данные дают основание

полагать, что аллопуринол может повысить

предрасположенность к катаракте, если в

хрусталике он связан фотохимически (тог-

да он действует как дополнительный вне-

шний фоточувствительный фактор). Одна-

ко это обстоятельство не может служить

абсолютным противопоказанием к примене-

нию аллопуринола в лечении хронических

процессов. Взаимосвязь между уровнями

ультрафиолетового облучения и циркулиру-

ющим аллопуринолом при возникновении

фоточувствительной

аллопуринол-катарак-

ты

нуждается в более детальном изучении.

После того как в эксперименте была ус-

тановлена повышенная флуоресценция в

хрусталике во взаимосвязи со старением и

медикаментозным лечением, а также слу-

чаи возникновения катаракт вследствие

световых повреждений, был разработан

метод для изучения флуоресценции хруста-

лика in vivo, который позволяет точно оп-

ределять изменения в толще уже старею-

щих хрусталиков.

Кроме возрастного повышения уровня

флуоресценции этим способом можно обна-

ружить также аналогичные изменения в

ткани хрусталика, появление которых свя-

зано с профессиональными вредностями

или несчастным случаем.

Повышенный уровень флуоресценции

наблюдается также у пациентов, проходя-

щих ПУФА-лечение. При недостаточной

защите от ультрафиолетового облучения у

таких пациентов может образоваться ката-

ракта. Хотя многие дерматологические кли-

ники теперь хорошо снабжены защитными

очками, абсорбирующими ультрафиолето-

вый свет, данные по целому ряду лечивших-

ся до 1977 г. лиц (до признания вредного

влияния аллопурина при лечении псориаза)

показывают значительное повышение от-

дельных пиков флуоресценции. Интересные

данные получены относительно пациентов,

подвергавшихся лечению Д-пенициллами-

ном (по поводу разных болезней): у них

обычно обнаруживается более низкий уро-

вень флуоресценции. В связи с тем, что Д-

пеницилламин является исключительной

ловушкой радикалов с образованием хела-

тов, он может проникать в хрусталик как in

vivo, так и in vitro. Как ловушка радикалов

пеницилламин в состоянии препятствовать

реакции

ультрафиолетиндуцированных

ра-

дикалов и таким образом защищать хруста-

лик от световых повреждений.

Эти опыты показывают необходимость

разработки метода для получения объектив-

ных и репродуцируемых данных о флуорес-

ценции хрусталика in vivo. При помощи уль-

трафиолетовых методов и щелевой свето-

вой денситографии можно объективно кон-

тролировать параметры старения хрустали-

ка (флуоресценцию) и таким образом уста-

новить световые повреждения на нем задол-

го до того, как они становятся видимыми.

Таким образом, появляется возможность

предупредить или задержать процесс по-

мутнения хрусталика.

С появлением возможности выявить из-

менения уровня хромофоров в живом глазу

установлена низкая способность хрустали-

ка к фильтрованию ультрафиолетовых лу-

чей у определенных пациентов с дегенера-

тивным повреждением сетчатки по сравне-

нию с аналогичными показателями в норме.

Это означает, что хрусталик у таких людей

не производит достаточно хромофоров для

абсорбции всего ультрафиолетового излуче-

ния. У более чем 80% населения в возрас-

те

30-40

лет

хрусталик развивается

очень

эффективный фильтр против ультрафиоле-

товых лучей и коротких волн видимого све-

та

(320-450

нм) и

этим

защищает

старею-

щую и метаболически менее активную сет-

чатку от световых повреждений.

Установлено, что у пациентов с дегене-

ративными повреждениями сетчатки уро-

вень флуоресценции хрусталика значитель-

но

ниже

(в

30-50%

случаев),

чем у

здоро-

вых лиц той же возрастной группы. Это до-

казывает, что их хрусталики образуют ме-

нее эффективный фильтр против волн дли-

ной

320-450

нм.

Таким образом,

есть

осно-

вания предполагать, что световые повреж-

дения являются важным фактором в про-

грессировании некоторых дегенеративных

болезней и, возможно, играют значитель-

ную роль для пациентов с артифакией, ис-

кусственные хрусталики которых хорошо

пропускают как УФ-В, так и УФ-А.

В процессе обмена веществ образуют-

ся такие чрезвычайно реакционно-способ-

ные и вследствие этого токсичные интерме-

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

дианты,

как

супероксидныи

радикал, гидро-

пероксид водорода и

гидроксидный

радикал.

Наличие указанных процессов в тканях

глаза вообще и в хрусталике в частности

подтверждено данными ряда исследований

с использованием методов электронного па-

рамагнитного резонанса и флуоресцентной

спектроскопии.

Свободнорадикальные

соединения в

белках

хрусталиковых

волокон могут ата-

ковать их функциональные группы (тиоло-

вые,

аминные,

гидроксильные

и др.), вызы-

вая образование дополнительных химичес-

ких связей, "сшивок", изменяя таким обра-

зом

нативные

свойства белков как в струк-

турном, так и в функциональном отноше-

нии. И действительно, результаты исследо-

вания структуры белков хрусталика с помо-

щью методов кругового и циркулярного ди-

хроизма, а позднее с применением лазерной

рамановской спектроскопии показали, что

белки хрусталика находятся главным обра-

зом в антипараллельной b-складчатой кон-

фигурации. Такой тип конфигурации белков

довольно легко поддается полимеризации и

денатурации за счет фотоградации трипто-

фана, тирозина и окисления

тиоловых

групп

с образованием

дисульфидных

связей.

В механизмах

свободнорадикальных

повреждений белков важное значение при-

дается состоянию

сульфгидрильных

групп,

уровень которых в белках хрусталиков, по-

раженных катарактой, резко снижен, при

этом количество дисульфидных связей, как

правило, повышено.

В этой связи особую актуальность при-

обретает изучение глутатиона, главной

функциональной особенностью которого яв-

ляется поддержание в восстановленном со-

стоянии сульфгидрильных групп белков, ус-

транение свободных радикалов, обезврежи-

вание чужеродных органических соедине-

ний. В настоящее время интенсивно прово-

дится исследование истинной физиологи-

ческой роли глутатиона в хрусталике и в

других тканях глаза. Установлено, что в

хрусталике отмечается самая высокая кон-

центрация восстановленной формы глута-

тиона, при этом с возрастом уровень его

заметно снижается, а глутатион является

центральным звеном в энзимокофермент-

ной системе гашения свободных радикалов

и обезвреживания токсических веществ.

Однако имеющиеся в литературе све-

дения о состоянии антирадикальной систе-

мы при катарактогенезе отражают в основ-

ном её уровень в уже пораженном катарак-

той хрусталике. Они не дают четкого пред-

ставления о восстановительном потенциа-

ле

глутатион-5-трансферазы

в хрусталике,

других тканях глаза, а также в организме в

целом в начальный и последующие перио-

ды развития патологических изменений в

глазу, в то время как только такая инфор-

мация может стать научным обоснованием

к разработке эффективных методов, предуп-

реждающих или замедляющих развитие

катаракты.

В этой связи фундаментальные исследо-

вания системы "гашения" свободных ради-

калов и выяснение обстоятельств, способ-

ствующих повышению активности свободно-

радикальных процессов в тканях глаза и в

организме в целом, составляют в настоящее

время одну из наиболее актуальных проблем

офтальмологии и геронтологии.

С возрастом происходит старение и из-

менение уровня метаболизма, снижение ка-

талитической активности ряда ферментов,

ослабление процессов транспорта питатель-

ных веществ и нарушение функциональных

параметров мембран.

Убедительным можно считать предпо-

ложение, что в основе патогенеза старчес-

кой катаракты лежит резкое снижение

уровня антирадикальной защиты тканей

глаза. В этих условиях постоянно генери-

руемые метаболическим и фотохимическим

путем свободные радикалы атакуют мемб-

ранные компоненты и белковые комплексы

хрусталика, вызывая в них стуктурно-фун-

кциональные

нарушения.

Исследования в данном аспекте воз-

можны прежде всего в условиях моделиро-

вания катаракты в эксперименте. Среди

экспериментальных моделей нафталиновая

катаракта зарекомендовала себя как наибо-

лее удобная, легко воспроизводимая и близ-

кая по гистоморфологическим признакам к

возрастной катаракте человека.

Нами был изучен, в частности, уровень

глутатиона в различные периоды развития

экспериментальной нафталиновой ката-

ракты.

Систематическое введение подопыт-

ным животным нафталина вызывает в гла-

зу целый комплекс нарушений процессов

метаболизма и транспорта питательных ве-

ществ, приводящих в итоге к резкому сни-

жению уровня глутатиона в хрусталике.

В качестве наиболее существенных мо-

ментов в механизме катарактогенного дей-

ствия нафталина необходимо отметить сле-

дующие: нафтохинон — один из продуктов

метаболизма нафталина — реагирует с фер-

ментами,

аминокислотами,глутатионом;в

камерной влаге нафтохинон окисляет ас-

корбиновую кислоту в дегидроаскорбино-

вую, которая проникает в хрусталик и вос-

станавливается за счет глутатиона. Окис-

ленный в этой реакции глутатион может

свободно диффундировать из хрусталика во

влагу передней камеры.

Таким образом, в механизме снижения

уровня глутатиона в хрусталике под влия-

нием кормления животных нафталином

наиболее важны два момента: непосред-

ственное действие хинонов на процессы,

связанные с биосинтезом и генерацией его

восстановленной формы, и сенсибилизиру-

ющее действие хинонов на процессы фото-

ионизации, приводящее к повышению кон-

центрации свободных радикалов. Послед-

ний момент приобретает особую значи-

мость в свете экспериментальных данных,

убедительно показывающих, что одной из

основных реакций глутатиона внутри кле-

ток является реакция со свободными ради-

калами и последующая димеризация тиоль-

ных

радикалов в дисульфиды. В этой связи,

а также исходя из достижений в области

изучения механизмов старения и катарак-

тогенеза, свидетельствующих, что в осно-

ве биогенеза старческой катаракты лежат

процессы, связанные с генерацией свобод-

норадикальных

соединений и образованием

перекрестных связей в белках, роль окис-

лительно-восстановительной системы глу-

татиона можно рассматривать в более ши-

роком аспекте.

Следует отметить, что в наших экспе-

риментах у некоторых кроликов катаракта

не развивалась даже при длительном корм-

лении нафталином. Содержание глутатио-

на в хрусталике этих животных уменьша-

лось, однако значительно превышало уро-

вень его в помутневших хрусталиках. Эти

наблюдения позволяют в определенной сте-

пени расширить существующие представле-

ния о взаимосвязи пусковых патогенетичес-

ких механизмов катарактогенеза по типу

кокатарактогенеза, когда действие прямо-

го катарактогенного фактора усиливается с

помощью

некатарактогенных

(аддитивных)

влияний, и синкатарактогенеза, при кото-

ром наблюдается появление катарактоген-

ного эффекта при совместном действии

двух или более

субкатарактогенных

факто-

ров. Результаты наших наблюдений в опы-

тах с отсутствием видимых патологических

изменений в хрусталике у отдельных живот-

ных после продолжительного скармливания

нафталина свидетельствуют о наличии оп-

ределенных факторов экзо- или эндогенно-

го характера, препятствующих реализации

прямого катарактогенного фактора или

ослабляющего его действие. Уровень глута-

тиона в хрусталике этих животных позво-

ляет полагать, что в механизме наблюдае-

мой устойчивости к катарактогенному дей-

ствию нафталина существенная роль при-

надлежит глутатиону.

Данные о воможности участия глутати-

она в связывании свободных радикалов в

хрусталике, а также предварительные ре-

зультаты изучения превентивного влияния

глутатиона на развитие катаракты in vitro

убеждают нас в той исключительной роли,

которую играет глутатион в поддержании

нативной конформации белковых структур

хрусталика.

Необходимо указать, что значительный

вклад в потенциал антирадикальной систе-

мы вносят витамины Е и С .

Повышенный уровень свободноради-

кальных

соединений может

образовывать-

Биофизическая и биохимическая характеристики хрусталика

ся и при метаболизме токсических веществ

экзогенного и эндогенного происхождения.

Дезинтоксикационная роль глутатиона

тесно связана с функцией глутатионперок-

сидазы,

которая катализирует реакцию

обезвреживания перекиси водорода и дру-

гих гидроперекисей, а также глутатион-S-

трансферазы,

обеспечивающей обезврежи-

вание различных токсических метаболитов

и ксенобиотиков путем конъюгации их с

глутатионом.

Данные исследований последних лет

указывают на еще одну важную функцию

глутатиона, раскрывающую роль этого со-

единения в пластическом обеспечении био-

синтеза белков в хрусталике, — участие в

механизме транспорта аминокислот через

клеточные мембраны.

Важную роль в процессах «гашения»

свободнорадикальных

соединений, в част-

ности, высокотоксичного супероксидного

радикала, играет фермент

супероксиддис-

мутаза, катализирующий реакцию дисмута-

ции радикалов

с образованием переки-

си водорода и молекулярного кислорода,

при этом перекись водорода обезврежива-

ется каталазой и глутатионпероксидазой.

В плане углубленного изучения мета-

болических механизмов катарактогенеза

представляются важными биохимические

исследования с использованием ингибито-

ров отдельных ферментов антирадикальной

защиты и воздействий световой энергией.

В этой связи нами были поставлены эк-

сперименты на подопытных кроликах, кото-

рые подвергались воздействию яркого све-

та, приближенного к спектру солнечного из-

лучения, приему ингибитора

каталазы

—

аминотриазола и сочетанного влияния этих

факторов в течение 20 нед.

В разных тканях глаза и внутренних

органах изучено состояние ферментов ан-

тирадикальной защиты, дезинтоксикации и

транспорта аминокислот.

При исследовании активности суперок-

сиддисмутазы,

выполняющей функцию за-

щиты белков от эндогенного

вы-

явлено ингибирование активности этого

фермента в различных условиях экспери-

мента, особенно значительное при комплек-

сном воздействии на организм света и ами-

нотриазола.

Различная степень снижения активно-

сти

супероксиддисмутазы,

наблюдаемая в

разных тканях, может быть обусловлена

наличием тканевой специфичности фермен-

та и его

изоферментных

форм.

Анализируя активность в этих услови-

ях

глутатион-5-трансферазы,

следует отме-

тить снижение уровня активности фермен-

та в хрусталике и ресничном теле, тогда как

антитоксическая функция печени, особен-

но при введении аминотриазола, активизи-

руется. Это явление сопровождается повы-

шенным расходом глутатиона в организме,

что, в свою очередь, увеличивает потреб-

ность в серосодержащих аминокислотах в

организме в целом.

Иная картина отмечается при анализе

показателей

глутатионпероксидазы:

актив-

ность этого фермента в хрусталике при ток-

сической аминотриазоловой катаракте не-

значительно снижается и заметно повыша-

ется в стекловидном теле, сыворотке кро-

ви, печени. Это явление, по-видимому, но-

сит компенсаторный характер в ответ на по-

вышенный уровень гидроперекиси в указан-

ных тканях вследствие избирательного ин-

гибирования каталазы аминотриазолом.

В опытах с использованием яркого све-

та заслуживают внимания данные о значи-

тельном снижении активности глутатион-

пероксидазы в тканях радужки, сетчатки и

хрусталика. Этот факт, несомненно, явля-

ется важным звеном в механизме патоген-

ного действия света высокой интенсивнос-

ти на орган зрения.

Результаты изучения g-глутамилтранс-

пептидазы

свидетельствуют о выраженном

снижении активности этого энзима во всех

исследуемых тканях, что может явиться важ-

ным моментом в механизме нарушения сис-

темы транспорта аминокислот вследствие

воздействия

катарактогенных

факторов.

В условиях клиники проведено изуче-

ние активности ферментов пентозо-фосфат-

ного цикла и резистентности эритроцитов

как критерия стабильности клеточных мем-

бран, в результате чего выявлено снижение

активности глюкозо-6-фосфатдегидрогена-

зы

у больных возрастной катарактой на

29,7%. Отмечается также корреляционная

взаимосвязь между возрастом и уровнем ак-

тивности фермента. Нами установлено и

снижение резистентности эритроцитов в

крови при развитии патологического про-

цесса как у больных катарактой, так и у эк-

спериментальных животных, что говорит о

снижении потенциала антирадикальной

системы в организме.

Об изменении антирадикального стату-

са тканей глаза при экспериментальном ка-

тарактогенезе (световая и аминотриазоль-

ная катаракта) свидетельствуют также дан-

ные о повышении лабильности мембран

лизосом сетчатой оболочки, тогда как в

условиях воздействия когерентных лучей с

длиной волны 632,8 нм (малой энергией ге-

лий-неонового лазера) отмечалось повыше-

ние стабильности отдельных мембранных

структур сетчатки.

Таким образом, избирательное ингиби-

рование только одного фермента

(каталазы)

вызывает целую цепь вторичных изменений

в активности ферментов дезинтоксикации

и "гашения" свободных радикалов, что

лишь частично можно объяснить регулятор-

ными

механизмами обратной связи.

Полученные нами результаты еще раз

свидетельствуют о том, что состояние про-

цессов дезинтоксикации и "гашения" сво-

бодных радикалов в организме имеет суще-

ственное значение для возникновения и

прогрессирования катаракты.

Результаты сопоставления данных о на-

правленности изменений антирадикальной

системы при длительном световом воздей-

ствии и старении дают основание полагать,

что яркий свет ускоряет процессы повреж-

дения энзиматических систем антиради-

кальной защиты.

По всей вероятности, эти повреждения

затрагивают прежде всего каталитическую

функцию ферментов, как это было показа-

но, в частности, с помощью иммунотитро-

вания специфическими антителами (супер-

оксиддисмутаза

и глюкозо-6-фосфатдегид-

рогеназа), когда было обнаружено, что при

старении увеличивается число неактивных

молекул энзимов с неповрежденной анти-

генной структурой.

Таким образом, вполне аргументиро-

ванным является положение о том, что на-

рушение биохимических процессов, то есть

своеобразное старение метаболизма, пред-

шествует физико-химическим процессам,

повреждающим структурные компоненты

хрусталика и обусловливающим его помут-

нение.

В большинстве работ, посвященных па-

тогенезу катаракты, изучаются метаболичес-

кие процессы в тканях глаза. По нашему мне-

нию, механизмы образования помутнения в

хрусталике включают не только нарушения

обмена веществ в тканях глаза, но и в значи-

тельной степени связаны с состоянием ме-

таболического статуса организма.

Скорость старения как организма в це-

лом, так и хрусталика в частности зависит

от целого ряда факторов внешней и внутрен-

ней среды организма, которые могут вызы-

вать повышенную генерацию свободноради-

кальных

соединений или ослаблять систе-

му антирадикальной защиты организма.

Выявление этих факторов и изучение

механизма их действия составляют важней-

шее направление в области исследования

патогенеза возрастной катаракты.

В научном и практическом отношении

актуальным является изучение качествен-

ных и количественных аспектов катаракто-

генного действия различных видов электро-

магнитной энергии (световой, радио- и мик-

роволновой, рентгеновской, космического и

гамма-излучения). Так, в частности, уже

доказано прямое катарактогенное действие

радиационных и микроволновых излучений,

а действие коротковолновой части видимо-

го света нами обсуждалось ранее.

Доказано прямое катарактогенное вли-

яние ряда химических веществ, встречаю-

щихся в быту и на производстве (нафталин,

b-нафтол, тетралин, динитрофенол, дихлор-

бензол, метотрексат, триэтиленмеламин и

др.). В то же время мы мало знаем о дей-

ствии в этом отношении отходов,

выделяе-