Бойко Э.В.

Кафедра офтальмологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Чурашов С.В.

Кафедра офтальмологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Камилова Т.А.

Кафедра офтальмологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Молекулярно-генетические аспекты патогенеза глаукомы

Журнал: Вестник офтальмологии. 2013;129(4): 76-82

Просмотров : 48

Загрузок : 3

Как цитировать

Бойко Э. В., Чурашов С. В., Камилова Т. А. Молекулярно-генетические аспекты патогенеза глаукомы. Вестник офтальмологии. 2013;129(4):76-82.

Авторы:

Бойко Э.В.

Кафедра офтальмологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Все авторы (3)

Глаукома — генетически гетерогенная группа зрительных нейропатий, которые вызывают необратимые дефекты поля зрения и поражают 60 млн человек в год [26]. Глаукома наследуется и как моногенная, и как комплексная болезнь, которая часто ассоциируется с повышением внутриглазного давления (ВГД), дефектами трабекулярной сети и передней камеры глаза, приводящими к нарушению оттока внутриглазной жидкости, прогрессирующей дегенерации глазного нерва. Однако повышенное ВГД не является ни необходимым, ни достаточным для начала или прогрессирования болезни. В глаукоматозную дегенерацию вовлечены и независимые от ВГД механизмы [25]. Глаукому классифицируют по этиологии (первичная и вторичная), анатомии передней камеры глаза (открытоугольная и закрытоугольная) и времени начала (инфантильно-ювенильная и взрослая). Различные формы первичной глаукомы подразделяют на 3 основные группы: открытоугольная (ПОУГ) — самая распространенная, острая закрытоугольная, врожденная (наследственная) глаукома [17].

ПОУГ

ПОУГ имеет спектр фенотипов от внутриглазной гипертензии с минимальной патологией зрительного нерва до значительной дегенерации его при нормальном ВГД. Генетические факторы участвуют как в повышении ВГД, так и дегенерации клеток зрительного нерва. По определению Европейского общества изучения глаукомы, ПОУГ — гетерогенная группа оптических нейропатий, приводящих к атрофии зрительного нерва [7]. ПОУГ включает в себя различные клинические сущности, такие как офтальмогипертензия, глаукома с повышенным ВГД (гипертензивная глаукома — ГТГ), нормотензивная глаукома (НТГ) и ювенильная открытоугольная глаукома (ЮОГ). С развитием ПОУГ ассоциированы 14 локусов (GLC1A—GLC1N) [11]. В большинстве случаев молекулярный механизм ассоциации неизвестен. Наиболее изученными являются гены MYOC, OPTN и WDR36.

Ген MYOC (myocilin, локус GLC1A, 1q23-q25) кодирует миоцилин — протеин межклеточного матрикса (МКМ) с неизвестной функцией, который экспрессируется в головке зрительного нерва. Ген MYOC, ранее известный как TIGR (trabecular meshwork-inducible glucocorticiod response), был первым геном, ассоциированным с ювенильной и взрослой открытоугольной глаукомой. Мутации в гене MYOC обнаруживаются у пациентов с ГТГ молодого возраста и с ЮОГ. У таких пациентов обычно повышено ВГД и им требуется операция. Патогенный эффект мутантного миоцилина состоит в неспособности белка складываться в правильную третичную структуру. Мутантные формы миоцилина образуют агрегаты в эндоплазматическом ретикулуме (тельца Рассела) и цитоплазме (агресомы), вызывают деполяризацию митохондриальных мембран, снижают продукцию АТФ, усиливают генерацию кислородных радикалов и активируют апоптоз, вследствие своего антиадгезивного эффекта нарушают структуру МКМ трабекулярной сети, что приводит к обструкции пути оттока внутриглазной жидкости, внутриглазной гипертензии и глаукоме [11, 15]. Гиперэкспрессия миоцилина в трабекулярной сети под действием глюкокортикоида дексаметазона может вызывать структурный дефект трабекулярной сети, повреждающий зрительный нерв [22]. В настоящее время известно около 80 мутаций гена MYOC. Например, мутация 1348А/Т (замена аспарагина-450 на тирозин) ответственна за 8% тяжелой ЮОГ с неполной пенетрантностью и 3—4% ранней взрослой ПОУГ. У 80% носителей мутации развивается глаукома или повышенное ВГД [30]. Носителям такой мутации требуется интенсивная терапевтическая стратегия и постоянное наблюдение.

Мутации гена OPTN (optineurin, локус GLC1E, 10p15-14) ассоциациированы с гипер-, гипо- и нормотензивной формами ПОУГ [11, 13, 18]. Оптиневрин поддерживает клеточное выживание, защищает клетки от оксидантных повреждений и апоптоза, блокируя выход цитохрома С из митохондрий. Ген OPTN активируется в ответ на длительное повышение ВГД и длительное применение дексаметазона, что свидетельствует о его протективной роли в трабекулярной сети. Мутации OPTN 1274A/G (K322Q), 603T/A (M98K) и 1944G/A (R545Q) ответственны за типичную для ПОУГ клиническую картину [28]. Наиболее распространенная у больных глаукомой мутация гена OPTN 458G/А (Е50К) кодирует замену глутаминовой кислоты в позиции 50 на лизин в молекуле оптиневрина, нарушающую транспорт этого белка в ядро, приводит к оксидантному стрессу и апоптозу клеток ретинального ганглия [16], придает более тяжелый фенотип гипотензивной глаукоме [18]. Гиперэкспрессия OPTN в клетках трабекулярной сети увеличивает время обмена мРНК MYOC [21], т.е. участие оптиневрина в патогенезе глаукомы может осуществляться путем контроля стабильности мРНК миоцилина. Еще один патофизиологический механизм связан с альтернативным сплайсингом, в результате которого ген OPTN продуцирует три изоформы оптиневрина. Дисбаланс их экспрессии может приводить к глаукоме [16].

В российской популяции больных глаукомой обнаружены полиморфизмы MYOC 1102С/T, 855G/T, 975G/A, 1041T/C, 1193A/G и OPTN 433G/A, 603T/A [1].

Ген WDR36 (WD-40 Repeat Domain 36, локус GLC1G, 5q22.1—q32) ассоциирован с гипер- и нормотензивной ПОУГ у взрослых пациентов. Название гена отражает наличие в кодируемой им молекуле 36 дипептидных повторов WD (триптофан и аспарагин). Ген WDR36 экспрессируется в хрусталике, радужке, склере, цилиарной мышце, цилиарном теле, трабекулярной сети, сетчатке и зрительном нерве. WDR36 — полифункциональный белок, участвующий в процессинге рибосомальной РНК, обеспечивает клеточное выживание в процессах развития мозга, глаза и кишечника. Предполагается, что WDR36 вовлечен в активацию Т-лимфоцитов, которые участвуют в ассоциированной с глаукомой дегенерации зрительного нерва [11].

Идентифицированы мутации WDR36 N355S, A449T, R529Q и D658G у больных ПОУГ с высоким и низким ВГД. Мутация 1973A/G (D658G) — замена аспартата-658 глицином, ассоциированная с бóльшим числом рецидивов, — локализована в домене cyt cd1 (cytochrome heme cd1), который является частью бифункционального фермента с цитохромоксидазной активностью. Возможно, это объясняет, почему мутации гена WDR36, не являясь непосредственной причиной глаукомы, ассоциированы с более тяжелым ее течением (тяжелой дегенерацией зрительного нерва), т.е. WDR36 является геном-модификатором [10, 13].

Для понимания патофизиологии глаза важно изучение количественных признаков (так называемый эндофенотип). К ассоциированным с ПОУГ эндофенотипам относится не только ВГД, но и CCT (сentral corneal thickness — толщина роговицы в центральной зоне), размер и конфигурация зрительного нерва, в частности СВР (соотношение вертикальных размеров экскавация/диск) и поверхность диска зрительного нерва, которые являются структурными характеристиками ПОУГ. Существует биологическая связь между толщиной роговицы и свойствами тканей, вовлеченных в патогенез глаукомы, таких как решетчатая пластинка и трабекулярная сеть. Низкая CCT считается важным фактором риска повышенного ВГД и ПОУГ. Гены FBN1 (fibrillin-1) и PAX6 (paired box 6) ассоциированы с аномальной CCT при болезнях глаз. Ген FBN1 кодирует гликопротеин межклеточных волокон, структурный компонент базальной мембраны, который экспрессируется в разных тканях, в том числе в роговице.

Ген PAX6 кодирует транскрипционный фактор, функционирующий в раннем развитии глаз, ЦНС и эндокринной системы. Мутации гена PAX6 усиливают синтез МКМ и нарушают гомеостаз кератоцитов роговичной стромы, что приводит к увеличению толщины ССТ. Полиморфные сайты rs17352842 (C/T) в гене FBN1 и rs3026398 (G/A) в гене PAX6 ассоциированы с ССТ, особенно в гаплотипе [6].

Чем больше размеры диска зрительного нерва, тем он чувствительнее к повреждающему действию повышенного ВГД, связанному с увеличением экскавации. Генетические факторы влияют как на ВГД, так и на чувствительность зрительного нерва к его изменению. Увеличение поверхности диска зрительного нерва может повышать риск ПОУГ в сочетании с факторами риска, контролирующими СВР. Изменчивость поверхности диска зрительного нерва и СВР как фактор риска ПОУГ связана с геном ATOH7 (сайт rs1900004, С/Т), генным комплексом SIX1/SIX6 (локус 14q22—23, сайт rs10483727, С/Т), геном CDKN2B (локус 9p21, сайт rs1063192, А/G). Ген ATOH7 кодирует протеин Math5, который участвует в гистогенезе ретинального ганглия. Протеин CDKN2B является циклинзависимой киназой, которая регулирует клеточный рост. Гены SIX1 и SIX6 кодируют транскрипционные факторы, функционирующие в период развития. Мутации гена SIX1 вызывают брахио-ото-ренальный синдром, а гена SIX6 — анофтальм.

Идентифицированы полиморфизмы, высокодостоверно ассоциированные с СВР и риском развития ПОУГ: протективный G-аллель сайта rs1063192 (CDKN2B) уменьшает СВР, Т-аллель сайта rs10483727 (SIX1/SIX6) увеличивает СВР и риск ПОУГ. Вероятность развития глаукомы у носителей Т-аллеля (в генотипе ТТ или ТС) сайта rs10483727 увеличивается, если они одновременно являются носителями генотипа СС по сайту rs1900004, ассоциированного с увеличенной поверхностью диска зрительного нерва. Это означает, что само по себе увеличение поверхности диска зрительного нерва не является фактором риска развития глаукомы, но может значительно увеличить этот риск в сочетании с факторами, контролирующими СВР. Интерактивный эффект сайтов ATOH7 rs1900004 и SIX1/SIX6 rs10483727 указывает на то, что они действуют в одном молекулярном пути развития. Таким образом, некоторые полиморфизмы, влияющие на параметры зрительного нерва в процессе развития, ассоциированы с риском ПОУГ [8].

Тонкая CCT является фактором прогрессирования от офтальмогипертензии к глаукоме. Строма роговицы на 90% состоит из коллагеновых волокон. Коллаген VIII — основной компонент десцеметовой оболочки, образующей самый глубокий слой стромы роговицы, состоит из двух субъединиц Col8α1 (collagen type 8 alpha1) и Col8α2. Инактивация кодирующих эти протеины генов COL8A1 и COL8A2 приводит к истончению стромы роговицы и десцеметовой оболочки. У пациентов с очень тонкой CCT (менее 513 мкм) и ПОУГ без патологии роговицы обнаружены мутации R155Q и P678L в гене COL8A2 [5].

НТГ

НТГ имеет тенденцию к гиподиагностике и диагностируется обычно после потери поля зрения. К генетическим факторам НТГ относятся гены OPTN и OPA1. Ген OPA1 кодирует полифункциональный митохондриальный фермент, вовлеченный в контроль активности комплексов I и IV митохондриальной системы окислительного фосфорилирования, поддержание митохондриальной ДНК и низкого уровня проапоптозных молекул во внутреннем пространстве крист. Некоторые полиморфизмы гена OPA1 (optic atrophy type1) повышают риск развития гипер- и нормотензивной ПОУГ. Подавление экспрессии OPA1 вызывает фрагментацию и дезорганизацию митохондриальной сети, оксидантный стресс и апоптоз клеток ретинального ганглия. У пациентов с ПОУГ экспрессия OPA1 может быть снижена и в отсутствие мутаций, которые могли бы объяснить это снижение [3].

Анализ 500 000 полиморфизмов генома человека выявил два высокодостоверно ассоциированных с НТГ полиморфных сайта — rs3213787 (G/A) и rs735860 (Т/С), локализованных в нетранслируемых, но влияющих на уровень экспрессии областях генов SRBD1 (S1 RNA binding domain, 2p21) и ELOVL5 (elongation of long-chain fatty acids family member 5, 6p21.1—p12.1). Транскрипты обоих генов экспрессируются в клетках ретинального ганглия и нейробластах. Функция гена SRBD1 остается неизвестной. А-аллель rs3213787 (аллель риска) коррелирует с усиленной экспрессией гена SRBD1. Гиперэкспрессия белка приводит к ингибиции общего белкового синтеза и клеточного роста, прогрессирующей потере клеток ретинального ганглия и аксонов зрительного нерва, развитию ГТГ и НТГ. Ген ELOVL5 кодирует фермент синтеза длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот, нарушение которого приводит к митохондриальной дисфункции. Усиленная экспрессия SRBD1 и ELOVL5 может вызывать апоптоз и ингибирование клеточного роста, наблюдаемые у пациентов с НТГ [27].

А-аллель сайта rs3213787 (SRBD1) коррелирует с нормальной/усиленной экспрессией гена, мутантный G-аллель — с редуцированной. Снижение экспрессии приводит к усилению клеточного роста, ингибированию апоптоза клеток ретинального ганглия и предотвращает развитие глаукомы. С-аллель сайта rs735860 (ELOVL5) коррелирует с повышенной экспрессией ELOVL5 и способствует глаукоматозной нейропатии, индуцируя апоптоз клеток ретинального ганглия. С-аллель встречается с одинаковой частотой у здоровых и больных ПОУГ, но повышает риск раннего начала НТГ. Носители СС- и СТ-генотипов по сайту rs735860, больные ПОУГ, старше, чем носители генотипа ТТ [17].

Синдром псевдоэксфолиации

Одной из самых распространенных причин вторичной открытоугольной глаукомы во многих регионах мира, в том числе в России является синдром псевдоэксфолиации (псевдокапсулярной эксфолиации) — СПЭ [24]. СПЭ развивается у 10—20% людей старше 60 лет и в 25% случаев становится причиной тяжелой прогрессирующей открытоугольной глаукомы [11]. В отличие от взрослой ПОУГ или НТГ, когда глаукомный фенотип возникает в результате комбинированного действия ряда факторов, псевдоэксфолиантная глаукома возникает вследствие мутации единичного гена.

СПЭ представляет собой системное расстройство МКМ, характеризующееся патологическим накоплением аномального фибриллярного материала в различных тканях глаза и вне глаза. Микрофибриллы при СПЭ представляют собой сложную гликопротеин/протеогликановую структуру, которая содержит эпитопы эластического волокна и компонентов базальной мембраны, а также ферменты перекрестного связывания, шапероны (кластерин), аполипопротеины, гликоаминогликаны, компоненты комплемента, протеолитические ферменты и их ингибиторы, цитокины (TGFβ1). Нарушение баланса между матриксными металлопротеиназами и их ингибиторами во внутриглазной жидкости стимулирует дальнейшее накопление фибриллярного материала в тканях больных СПЭ [11].

СПЭ-ассоциированная глаукома отличается от ПОУГ более высоким давлением и большей рефрактерностью к консервативному лечению [4].

Специфический патогенез СПЭ и ассоциированной с ним глаукомы неизвестен, однако считается, что патогенетически СПЭ представляет собой стресс-индуцированный эластоз с избыточной продукцией и аномальной агрегацией компонентов эластических волокон. Протеин LOXL1 (lysyl oxidase-like 1), кодируемый геном LOXL1 (15q24.1), — ключевой фермент метаболизма МКМ и гомеостаза эластических волокон. Он катализирует окислительное дезаминирование лизина или гидроксилизина, необходимое для правильной ориентации и спонтанного возникновения сшивок между мономерами тропоэластина и образования полимерного эластина. LOXL1 и эластин экспрессируются в роговице, радужке, цилиарном теле, капсуле хрусталика и зрительном нерве. Полиморфизм LOXL1 ассоциирован только с псевдоэксфолиантной глаукомой, но не с другими формами глаукомы. LOXL1-позитивные отложения обнаруживаются в путях оттока глазной жидкости, преимущественно в переднем отделе цилиарной мышцы, на внутренней поверхности трабекулярной сети, под внутренней и внешней стенкой шлеммова канала, на периферии интрасклеральных каналов, в супрахориоидальном пространстве. Их количество коррелирует с уровнем ВГД и тяжестью повреждения зрительного нерва, что свидетельствует о наличии прямой причинно-следственной связи между СПЭ и СПЭ-ассоциированной глаукомой. При СПЭ в тканях глаза нарушены цитопротективные механизмы, в том числе антиоксидантная защита, функции протеосом и эндоплазматического ретикулума, репарация ДНК, что повышает их уязвимость повреждающими факторами [24].

СПЭ и СПЭ-ассоциированная глаукома имеют сильный наследственный компонент. СПЭ может наследоваться аутосомно-рецессивно, аутосомно-доминантно и Х-сцепленно, встречается и материнский (митохондриальный) тип наследования. Более 99% пациентов являются носителями хотя бы одной мутации в гене LOXL1. Полиморфные сайты идентифицированы в промоторе (rs12914489, G/A и rs16958477, С/А), кодирующей части (rs3825942, Gly1153Asp и rs1048661, Arg141Leu) и в интроне. Идентифицированы промоторные гаплотипы, ассоциированные с риском заболевания, которые включают в себя аллели риска в сайтах rs12914489 (А-аллель) и rs16958477 (А-аллель), снижающие уровень транскрипции. С-аллель rs16958477 и G-аллель rs12914489 являются протективными. Присутствие А-аллелей обоих сайтов резко снижает экспрессию и ферментативную активность и повышает риск развития болезни.

В большинстве изученных популяций (США, Европы, Японии и др.) главным фактором риска является полиморфизм сайта rs3825942, который влияет на распознавание и связывание субстрата. Мутантные аллели сайта rs1048661 ассоциированы со сниженным уровнем экспрессии в тканях глаза. Оба полиморфизма обладают высокой чувствительностью (пропорция пациентов с позитивным тестом 100% для rs3825942 и 95,7% для rs1048661), но низкой специфичностью (пропорция здоровых индивидов с негативным тестом 3,1% для rs3825942 и 13% для rs1048661). Это означает, что генетическое тестирование может выявить почти всех потенциальных пациентов, но исключить индивидов, у которых СПЭ не разовьется, затруднительно по причине распространенности мутантных аллелей у здоровых лиц [4]. Гомозиготность по гаплотипу высокого риска, т.е. комбинация мутантных аллелей сайтов rs1048661 и rs3825942, снижает экспрессию гена и повышает риск развития СПЭ в 700 раз по сравнению с гаплотипом низкого риска. При этом 25% здоровых лиц оказались носителями диплотипа высокого риска [24].

Митохондриальный геном в патогенезе глаукомы

Материнская наследственность несет в 6—8 раз больший риск заболевания ПОУГ, чем отцовская. Это свидетельствует о роли митохондриального компонента в предрасположенности к ПОУГ. У пациентов с ПОУГ идентифицированы 34 мутации митохондриальной ДНК: 17 кодируют изменения в комплексе I митохондриальной системы окислительного фосфорилирования, 2 — в комплексе III, 9 — в комплексе IV, 5 — в комплексе V и 1 — в глициновой тРНК. Большое число мутаций указывает на роль оксидантного стресса в патогенезе ПОУГ, хотя у пациентов снижена дыхательная активность митохондрий. В отличие от ПОУГ и псевдокапсулярной эксфолиантной глаукомы первичная закрытоугольная глаукома высокодостоверно ассоциирована со специфической гаплогруппой (preHV) в митохондриальной ДНК [2].

ПВГ

ПВГ обычно присутствует в неонатальном и младенческом периоде и сопровождается непрозрачностью роговицы, отеком и буфтальмом, повышенным ВГД, увеличением экскавации зрительного нерва и тяжелым нарушением зрения [12]. В 15% случаев ПВГ является наследственной. Наследование аутосомно-рецессивное с неполной пенетрантностью. К настоящему времени известны 25 локусов, ассоциированных с ПВГ, в том числе локусы GLC1A (MYOC), GLC1E (OPTN) и GLC1G (WDR36) [16], а также GLC3A (2p21), GLC3B (1p36.2) и GLC3C (14q24.3). Здоровые родственники пациента с ПВГ, носители мутации в одном из этих локусов, также подвержены риску развития глаукомы и им следует периодически проводить офтальмологическое обследование [21].

ПВГ — аутосомно-рецессивная болезнь глаз, обусловленная дефектом развития трабекулярной сети и угла передней камеры глаз, который приводит к повышению ВГД вследствие обструкции пути оттока жидкости, повреждению зрительного нерва и необратимой слепоте. Обычно наблюдается при рождении и в младенческом возрасте. Локусы 2p21 (GLC3A, CYP1B1), 1p36 (GLC3B) и 14q24.3 (GLC3C). Ген CYP1B1 проявляет высокую степень полиморфизма, так как в нем идентифицированы более 70 мутаций, ассоциированных с ПВГ. Частота мутаций варьирует от 14 до 70% в различных популяциях. В случаях ПВГ, когда нет мутаций гена CYP1B1, обнаруживается гетерозиготность по гену MYOC. Описаны случаи дигенного наследования мутантных аллелей генов MYOC и CYP1B1 (двойная гетерозиготность) при ПВГ и ювенильной ПОУГ, в которых CYP1B1 играет роль модификатора экспрессии MYOC.

Мутации гена CYP1B1 (cytochrome P450 family 1 subfamily B polypeptide 1, локус GLC3A) идентифицированы как причина почти половины случаев аутосомно-рецессивной ПВГ. Мутации в этом гене обнаружены также у пациентов с ПОУГ. Обычно при аутосомно-рецессивной ПВГ и ПОУГ он играет роль гена-модификатора, т.е. ускоряет начало и прогрессирование болезни на фоне мутаций в гене MYOC. Тем не менее мутации в одном только гене CYP1B1 могут стать причиной ПОУГ. В большинстве случаев ПОУГ мутации CYP1B1 находятся в гетерозиготном состоянии [16]. В некоторых случаях ПВГ, связанных с мутациями гена CYP1B1, в пораженной области глаза наблюдается гипоплазия трабекулярной сети с аномально расположенной базальной пластинкой и иридокорнеальной спайкой [11]. Мембраносвязанная гемтиолатмонооксигеназа CYP1B1 является членом семейства цитохромов Р-450, осуществляет НАДФ-зависимую фазу монооксигенации множества субстратов, в том числе жирных кислот, стероидов и ксенобиотиков, к которым относятся и лекарства. Мутации CYP1B1 изменяют ферментативную активность белка, но этот белок имеет множество ферментативных функций, изменение одной них может не затрагивать другие. Мутантная форма CYP1B1 с валином вместо лейцина в позиции 432 увеличивает продукцию кислородных радикалов. Некоторые мутации CYP1B1 снижают активность метаболизма эстрогена, пролонгируя его присутствие в клетках, и усиливают экспрессию миоцилина, что приводит к развитию ПОУГ [16]. Сочетание мутаций в генах CYP1B1 и MYOC резко повышает риск развития ПОУГ [12].

Мутации в гене FOXC1 (Forkhead Box C1, 6p25) также ассоциированы с ПВГ. Ген FOXC1 кодирует транскрипционный фактор, вовлеченный в развитие переднего сегмента глаза, который экспрессируется в различных тканях, в том числе в дренажных структурах глаза (радужке, роговице и трабекулярной сети). Мутации вызывают аномалии переднего сегмента (дисгенезис) глаза и ПВГ: недоразвитие или отсутствие шлеммова канала, аномалии трабекулярной сети, гипоплазию радужки, смещение зрачка, смещение линии Швальбе. Вовлечение гена FOXC1 в патогенез ранней ПОУГ или ПВГ ассоциировано с аномальным развитием переднего сегмента глаза и/или синдрома Аксенфельда—Ригера. В гене FOXC1 идентифицированы 37 мутаций, 11 из которых проявляются экспрессией усеченного белка и клиническим фенотипом с признаками синдрома Аксенфельда—Ригера. Все пациенты с мутациями гена имеют тяжелую ПВГ с сильно повышенным ВГД и увеличением размеров роговицы (макрокорнеа).

Глаукома как нейродегенеративное заболевание

Кроме клеток ретинального ганглия, у пациентов с глаукомой имеются нейродегенеративные поражения в мозге, которые поддерживают гипотезу о нейродегенеративной природе глаукомы. Сходство с нейродегенеративными расстройствами придают: 1) потеря специфических нейрональных популяций мозга; 2) транссинаптическое распространение нейродегенерации из ретинального ганглия в мозг; 3) отложение белковых агрегатов в глаукоматозных ретинальных ганглиях, как это наблюдается при болезнях Альцгеймера и Паркинсона; 4) терапевтический эффект при глаукоме лекарств, назначаемых при нейродегенеративных болезнях, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Общий для нейродегенеративных болезней и глаукомы признак — потеря специфических групп нейронов, так как прогрессирующая дегенерация зрительного центра мозга происходит параллельно с дегенерацией клеток ретинального ганглия. Описана регуляторная сеть, которая детально представляет генную экспрессию и протеомику в процессе глаукоматозной нейродегенерации [20]. При глаукоме, как и при других прогрессирующих дегенеративных процессах, хроническая активация астроцитов усиливает повреждение клеток ретинального ганглия и нейронов и препятствует регенерации их аксонов. Гомеостатический дисбаланс нарушает функционирование регуляторных сетей, контролирующих биологические взаимодействия и процессы. Идентификация ключевых элементов этих сетей (сигнальных молекул, их эффекторов и мишеней) в норме и при патологии способствует выявлению потенциальных терапевтических мишеней.

Сравнительный анализ транскрипционного профиля в астроцитах зрительного нерва (АЗН) в норме и при глаукоме показал, что сеть взаимодействий при глаукоме включает в себя пять основных модулей, сформированных усиленно экспрессирующимися сигнальными компонентами: SP1 (specificity protein 1), VDR (vitamin D receptor), NF-κB (nuclear factor-kappa B), AP-1 (activator protein 1) и AR (androgen receptor). Каждый модуль контролирует десятки дифференциально экспрессирующихся молекулярных мишеней, например фермент антиоксидантной защиты митохондриальную супероксиддисмутазу.

Анализ генной экспрессии выявил активацию генов, связанных с клеточной миграцией и реорганизацией МКМ, и репрессию генов интегринов и других компонентов адгезионного комплекса при глаукоме. Эти изменения объясняют повышенную подвижность АЗН и изменение физиологической роли активированной астроглии (переключение трофической функции на провоспалительную), неблагоприятное для клеток ретинального ганглия. Среди супрессированных генов основными являются гены IFN-γ и транскрипционного фактора STAT1, активация которого характерна для апоптозной программы. Подавление IFN-γ- и STAT1-зависимого сигналинга в нейротоксичных активированных АЗН при глаукоме способствует их выживанию. Синергическая активация факторов SP1, VDR, AP-1, NF-κB и AR в ответ на оксидантный стресс, ассоциированный с глаукомой, преобразует транскрипционный профиль АЗН в фенотип хронической активации. Таким образом, в АЗН продемонстрирована активация нейротоксичной и нейропротективной программ в ответ на глаукоматозные условия [20].

Сходство между глаукомой и нейродегенеративными болезнями лежит в основе противоглаукомной эффективности ингибиторов NMDA (N-метил-D-аспартата), которые давно используются в лечении пациентов с болезнью Альцгеймера и болезнью Паркинсона. Повышенное ВГД индуцирует повышение уровня глутамата, основного возбуждающего нейротрансмиттера, медиатором которого является NMDA. Гиперстимуляция NMDA оказывает токсическое воздействие на клетки ретинального ганглия. Гипотензивные лекарства в комбинации с ингибитором NMDA (мемантином или такрином) эффективнее контролируют прогрессирующую нейродегенерацию при глаукоме, чем только лечение, снижающее ВГД [9].

Гены-модификаторы болезни и фармакогенетические факторы

Основным методом, применяемым в фармакогенетических исследованиях, является ассоциативный, который заключается в сравнении частот аллелей кандидатного гена у пациентов и здоровых индивидов и выявлении ассоциации аллелей с определенным фенотипом (например, течением болезни и/или ответом на терапию). Дизайн ассоциативных исследований строится на основании рабочей гипотезы, которая, в свою очередь, базируется на известном или предполагаемом влиянии полиморфизма кандидатного гена на патогенетический механизм. Фармакогеномные исследования обнаружили генетические факторы, детерминирующие побочные эффекты фармакотерапии. Известно, что глюкокортикостероиды (ГК) повышают ВГД у некоторых пациентов, имеющих близких родственников, больных глаукомой. Идентификация генетических факторов, способствующих этому, позволит предотвращать неблагоприятный фармакологический эффект.

Чувствительность к ГК зависит от генетического полиморфизма ГК-рецептора, кодируемого геном NR3C1. ГК-рецептор NR3C1 экспрессируется в непигментированном цилиарном эпителии, эпителии роговицы, эндотелии и всех клеточных типах роговицы. Обнаружена корреляция между полиморфизмом N363S (замена аспарагина-363 на серин вследствие мутации в сайте rs6195 гена NR3C1) в молекуле ГК-рецептора и риском развития офтальмогипертензии под действием преднизолона ацетата. Различия по фармакореактивности имеют клиническое значение, например, при выборе типа и дозы стероидного препарата или его сочетании с противоглаукомными каплями.

Две изоформы глюкокортикоидного рецептора GRα и GRβ, образующиеся в результате альтернативного сплайсинга единственного транскрипта гена NR3C1, регулируют ответ клеток трабекулярной сети на глюкокортикоидную терапию. GRα — лигандсвязывающая форма рецептора, ответственная за физиологические эффекты ГК. Изоформа GRβ лишена лигандсвязывающего домена и действует как доминантно-негативный регулятор активности ГК. GRβ регулирует реакции трабекулярной сети на дексаметазон, такие как индукция миоцилина, фибронектина и ингибирование фагоцитоза. При глаукоме GRβ экспрессируется на низком уровне в клетках трабекулярной сети, делая их более чувствительными к ГК. Альтернативный сплайсинг транскрипта гена NR3C1 происходит при участии протеинов SFRS3, SFRS9 и SFRS5. Иммунофилины FKBP5 и FKBP4 требуются для транслокации GRα и GRβ в ядро, где они проявляют свою биологическую активность. Полиморфизм генов-модификаторов, контролирующих активность ГК-рецептора (SFRS3, SFRS9, SFRS5, FKBP5, FKBP4), вносит свой вклад в предрасположенность к ГК-индуцированной глаукоме [10].

β-Адренергический блокатор тимолол используется местно для лечения глаукомы и метаболизируется цитохромом CYP2D6 в печени. Адекватный контроль ВГД с помощью тимолола достигается не у всех пациентов, а у некоторых он вызывает системные побочные эффекты, такие как тяжелая, потенциально летальная брадикардия. Индивидуальные различия эффективности и безопасности тимолола обусловлены индивидуальными различиями фармакокинетики. Плазматический уровень тимолола коррелирует с сердечно-сосудистыми реакциями. Полиморфизмы Arg296Cys (CYP2D6*2, С/Т) и Ser486Thr (CYP2D6*10, С/G) гена CYP2D6 снижают активность фермента CYP2D6 и скорость лекарственного метаболизма, усиливая β-блокирующий эффект и увеличивая риск индуцированной тимололом брадикардии [29].

Вероятность выраженного терапевтического эффекта местного применения β-блокаторов для снижения ВГД вдвое выше у пациентов с генотипом СС по cайту rs1042714 (C79G, Gln27Glu) гена ADRB2 (adrenergic receptor β2), кодирующего β2-адренергический рецептор. ВГД в момент постановки диагноза глаукомы значительно выше у пациентов с G-аллелем. Мутация C79G проявляется в резком ослаблении индуцированного агонистом подавления функции рецептора [14, 19].

Для снижения ВГД у больных глаукомой используют латанопрост — аналог и селективный агонист рецептора простагландина F2α (FPR). FPR экспрессируется в эпителии роговицы, цилиарном эпителии, цилиарной мышце, строме и гладкомышечных клетках радужки. Активация FPR активирует экспрессию матриксных металлопротеиназ, деградирующих МКМ цилиарной мышцы, и усиливает увеосклеральный отток жидкости и снижает ВГД. Полиморфизм сайтов rs3753380 (С/Т) и rs3766355 (А/С) в гене FPR рецептора простагландина F коррелируют с гипотензивным действием назначаемого местно латанопроста [18, 25]. Гипотензивный эффект ассоциирован с генотипом СС по сайту rs3753380 и А-аллелем сайта rs3766355. T-аллель rs3753380 и C-аллель rs3766355 снижают ответ на латанопрост посредством подавления экспрессии FPR [23]. Носители этих аллелей хорошо отвечают на травапрост или биматопрост [18].

Заключение

Используя ресурсы и технологии проекта «Геном человека», исследователи обнаружили около 1000 генов, ассоциированных с глазными болезнями. Генетическое консультирование позволит выявить других членов семьи пациента, относящихся к группе риска и нуждающихся в наблюдении и, возможно, превентивной терапии. Изучение молекулярно-генетических основ патогенеза глаукомы и генотипирование пациентов по специфичной для определенного заболевания панели маркеров позволит оптимизировать фармакотерапию для повышения ее эффективности и безопасности. Многие гены, ассоциированные с глазными болезнями, в настоящее время сертифицированы для тестирования (http://www.nei.nih.gov/resources /eyegene.asp) [26].

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail