О некоторых звеньях патогенеза диабетической ретинопатии при сахарном диабете 2-го типа и роли антиоксидантов и гинкго билоба

По данным ВОЗ, в 2012 году в мире насчитывалось 340 млн больных сахарным диабетом (СД). Диабетическая ретинопатия (ДР) является одним из поздних осложнений СД. Примерно 2% больных становятся слепыми после 15 лет от начала заболевания, а примерно у 10% развиваются тяжелые нарушения зрения [7].

Эндотелиальная дисфункция играет ключевую роль в патогенезе сосудистых осложнений СД [1].

Эндотелий выполняет следующие функции: регулирует тонус сосудов (образует сосудорасширяющие, в том числе оксид азота NO, и сосудосуживающие — эндотелин-1, простагландин Н₂ и др. вещества); участвует в гомеостазе свертывающей системы крови; регулирует проницаемость стенки сосудов (свободные радикалы, протеинкиназа С — ПКС); участвует в ремоделировании сосудов за счет ростовых факторов; образует молекулы адгезии [1].

Гипергликемия рассматривается как одна из самых важных причин формирования эндотелиальной дисфункции [1], так как запускает целый каскад патологических изменений, таких как неферментное гликирование (гликозилирование белков); активация полиолового пути окисления глюкозы; активация ПКС [4].

Неферментное гликозилирование белков — это реакция между глюкозой и лизиновыми аминокислотными остатками белков [4] с образованием конечных продуктов гликозилирования (КПГ). Гликозилирование белков и образование КПГ — сложная многоэтапная цепь метаболических процессов [2].

Накопившиеся в тканях в условиях стойкой гипергликемии КПГ не исчезают даже при поддержании стойкой нормогликемии [4]. С этим связан целый спектр патологических изменений, которые происходят под воздействием КПГ: утолщение базальной мембраны, сужение просвета капилляров и нарушение их функции. Также КПГ вызывают образование свободных радикалов кислорода и увеличивают окислительный стресс [2].

Активация полиолового пути окисления глюкозы происходит под влиянием фермента альдозоредуктазы. При этом глюкоза превращается в сорбитол, что приводит к истощению никотинамидадениндинуклеотидфосфата (NADPH), участвующего в регенерации антиоксидантных молекул (глутатион, аскорбат, токоферол) и являющегося важным компонентом NO-синтетазы (NOS) [1]. Сорбитол не диффундирует через мембрану клетки, приводя к осмотическому стрессу [2].

В исследованиях [23, 24] альдозоредуктаза была обнаружена в сетчатке при непролиферативной ДР в 36% случаев, а при пролиферативной форме — в 75%.

Далее сорбитол метаболизирует во фруктозу, что приводит к повышению синтеза диацилглицерола (ДАГ) — важного клеточного регулятора, активирующего ПКС. Последняя оказывает негативное влияние на функцию эндотелия, включая активацию ферментов, образующих супероксид (NADPH-оксидаза), расщепление эндотелиальной NOS (eNOS) и уменьшение продукции NO в эндотелии, увеличение концентрации эндотелина-1, ингибирование фибринолиза и увеличение продукции факторов роста: сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF), эпидермального ростового фактора (EGF), фактора роста фибробластов (FGF) [1].

В нескольких исследованиях было показано, что у человека и животных с диабетом повышается уровень ДАГ и активность ПКС в перицитах и эндотелии сетчатки [13, 25].

Гипергликемия и связанные с ней патологические процессы приводят к развитию окислительного стресса и прогрессированию эндотелиальной дисфункции. Окислительным стрессом называется избыточная продукция свободных радикалов в результате активации различных метаболических путей [1].

Аутоокисление глюкозы — способность глюкозы присоединять атом кислорода с образованием реактивных соединений кислорода: супероксид-аниона, перекиси водорода и гидроксил-радикала [4].

Это приводит к нарушению синтеза и активности NO. Супероксид-анион, соединяясь с NO, образует сильный оксидант — пероксинитрит (ONOO^-), который повреждает клетки путем нитрирования белков, а так же ДНК [1] (рис. 1).

Супероксидные радикалы активируют перекисное окисление липидов (ПОЛ). Фосфолипиды клеточных мембран вследствие их высокой ненасыщенности легко подвергаются повреждающему действию свободных радикалов [2].

Стойкая гипергликемия снижает активность факторов антиоксидантной защиты: супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, глутатионпероксидазы, NADPH, витаминов С (аскорбиновой кислоты) и Е (альфа-токоферола) [4].

ДР — микроангиопатия с поражением прекапиллярных артериол, капилляров и посткапиллярных венул на фоне СД [8].

Самые ранние структурные изменения возникают в капиллярах, расположенных во внутреннем плексиформном слое: происходит утрата пристеночных перицитов, утолщение базальной мембраны, гибель эндотелиальных клеток [10].

В норме большинство тканей нашего организма имеют одинаковый тип строения капилляров — эндотелиальные клетки и перициты, причем преобладает количество первых. Только в капиллярах сетчатки представлено их равное соотношение (1:1) [22].

Перициты поддерживают капилляры и оказывают подавляющее влияние на пролиферацию эндотелиальных клеток. Утолщение базальной мембраны разделяет перициты и эндотелиальные клетки. Происходит утрата эндотелия капилляров, далее нарушается перфузия капилляров и происходит утрата капиллярного русла [10].

Основополагающие биохимические изменения при ДР аналогичны изменениям при других сосудистых осложнениях СД (рис. 2).

Сетчатка имеет несколько защитных механизмов, которые позволяют свести к минимуму окислительный стресс. Они включают в себя: неферментные (альфа-токоферол, глутатион, витамины А, С и Е) и ферментные (СОД, каталаза, глутатионредуктаза и глутатионпероксидаза) системы, другие антиоксиданты (альфа-липоевая кислота, смешанные каротиноиды, коэнзим Q10, биофлавоноиды), антиоксидантные микроэлементы (медь, цинк, марганец, селен); кофакторы (фолиевая кислота, витамины В1, B2, В6, В12) [16, 20].

Сравнение активности антиоксидантных ферментов показало, что ферментативная активность гораздо выше в сетчатке, чем в изолированной ткани сосудов [21]. Это необходимо для защиты нейронов сетчатки и особенно наружных сегментов палочек от окислительного стресса.

Гипергликемия вызывает дисфункцию митохондрий, нарушая нормальный поток электронов по электронной транспортной цепи, что способствует их утечке, приводя к образованию супероксида. При этом защитные механизмы, такие как СОД, каталаза, глутатионпероксидаза существенно снижены при СД [15]. В недавних исследованиях с использованием трансгенных мышей, которые в избытке экспрессируют митохондриальную СОД, продемонстрировано, что это защищает сетчатку от вызванного СД окислительного стресса [18].

Неоваскуляризация сетчатки является отличительной чертой пролиферативной стадии ДР и основной причиной потери зрения у больных СД 2-го типа [15].

Гипоксия сетчатки, как полагают, приводит к повышению уровня проангиогенных факторов роста. Важным медиатором этого процесса является HIF-1 (hypoxia-inducible factor 1, фактор, индуцированный гипоксией), который активирует транскрипцию нескольких проангиогенных молекул, в том числе VEGF. Связывание проангиогенных факторов роста с рецепторами, находящимися на эндотелиальных клетках сосудов, приводит к активации этих клеток, результатом чего является увеличение экспрессии молекул, необходимых для ангиогенеза [19]. Эндотелиальные клетки сетчатки имеют более высокую плотность рецепторов к VEGF на своей поверхности, чем клетки эндотелия в других органах [15]. В исследованиях продемонстрировано, что VEGF стимулирует пролиферацию, миграцию, выживание, увеличение проницаемости эндотелиальных клеток сетчатки и ангиогенез [15].

В последнее время активно изучается применение различных веществ, обладающих антиоксидантной активностью, для патогенетического лечения ДР.

Тормозящий эффект антиоксидантов связывают с наличием в их молекуле подвижного атома водорода с ослабленной связью, в результате чего он восстанавливает высокореактивные радикалы, заменяя их малоактивными радикалами антиоксидантов, которые превращаются в стабильные молекулы [5].

Из всего спектра антиоксидантов при лечении ДР используются определенные вещества.

Лютеин и зеаксантин (Л/З) являются каротиноидами с антиоксидантными свойствами. Зеаксантин является наиболее важным каротиноидом в центральной ямке сетчатки, лютеин — в периферической сетчатке. Л/З выполняют важные биологические функции: действуют как антиоксиданты, осуществляют фильтрацию фототоксического коротковолнового спектра видимого света и минимизируют влияние хроматической аберрации [12].

В проведенном в 2011 г. исследовании было доказано, что концентрация Л/З в сыворотке значительно ниже у пациентов с непролиферативной ДР, чем у здоровых людей. Назначение Л/З пациентам с непролиферативной ДР привело к нормализации их концентрации в сыворотке, повышению контрастной чувствительности, уменьшению фовеальной толщины сетчатки у 83% больных [12].

Витамин Е (токоферол) — наиболее активный и, возможно, главный природный жирорастворимый антиоксидант в плазме и эритроцитах. Он разрушает наиболее реактивные формы кислорода, предохраняя от окисления полиненасыщенные жирные кислоты. [3]. Уровень витамина Е истощается в плазме больных с СД. Протективный эффект при его применении, вероятно, связан с уменьшением ПОЛ [14].

Витамин С (аскорбиновая кислота) — один из основных гидрофильных антиоксидантов в плазме и цитозоле многих клеток. Он способствует нейтрализации многих растворимых в воде оксидантов и действует синергически с витамином Е [3] (рис. 3).

Уровень витамина С снижается в плазме крови у пациентов с СД 2-го типа и метаболическим синдромом, и его количество в плазме обратно пропорционально длительности заболевания [14]. Показано, что витамины С и Е подавляют выработку VEGF на животных моделях [17]. Витамин С может снизить активацию ПКС, восстановить производство эндотелиального NO, улучшая вазодилатацию [26].

Препараты из листьев реликтового дерева Ginkgo biloba c давних времен применялись в медицине в странах Юго-Восточной Азии.

Фармакологические эффекты стандартизированного экстракта гинкго билоба связаны с флавоноидами и терпенлактонами, входящими в его состав. Согласно экспериментальным данным, компоненты экстракта увеличивают кровоток, уменьшают вязкость крови, снижают агрегацию тромбоцитов, удаляют из тканей свободные радикалы [11].

Стандартизированный экстракт гинкго билоба положительно влияет на состояние микроциркуляции, показатели артериального и венозного кровотока, улучшает метаболические показатели, уменьшает проявления оксидантного стресса. Это обосновывает его применение у пациентов с ишемическими поражениями глаза, в том числе с ДР, что доказано в различных исследованиях [6, 9], в которых подтвердилась целесообразность его применения при ДР. Объективные данные показали, что произошло уменьшение отека сетчатки, частичное или полное рассасывание кровоизлияний по ходу сосудов или возле диска зрительного нерва, уменьшение количества относительных и абсолютных скотом.

Изучение патогенетических механизмов развития сосудистых осложнений СД 2-го типа, в том числе ДР, на биохимическом уровне дает возможность разрабатывать новые способы эффективного и безопасного лечения ранних проявлений, предупреждения дальнейшего прогрессирования и профилактики этих осложнений, что будет целью дальнейших исследований.