Эндотелины и дофамин в слезной жидкости в оценке нейроваскулярных нарушений при глаукоме

В прогрессировании оптической нейропатии при глаукоме большую роль играет нарушение нейроваскулярных взаимодействий [1]. Состояние микроциркуляторного русла в глазу определяется как факторами, локально выделяющимися из эндотелия сосудов, так и нейрогуморальными факторами [2]. Эти системы регуляции гемоциркуляции взаимодействуют друг с другом, и важную роль в их координации играют эндотелины (ЭТ) и катехоламины, в метаболизме которых имеется много точек соприкосновения.

Среди семейства ЭТ эндотелин-1 (ЭТ-1) является самым мощным вазоконстриктором — на порядок более сильным, чем ангиотезин II. В настоящее время ЭТ-1 рассматривается как маркер и предиктор тяжести и исхода многих заболеваний, связанных с патологией сосудов. Вазоактивным пептидом является также big-эндотелин (big-ЭТ) — предшественник ЭТ-1 [3]. ЭТ способны оказывать локальное влияние на близлежащие ткани. Так, ЭТ-1 потенцирует синтез и секрецию различных ростовых факторов (например, фактора роста фибробластов, эпирегулина), может инициировать воспаление за счет усиления продукции цитокинов [4].

Компоненты эндотелиновой системы обнаружены в глазу. ЭТ-1 и рецепторы к нему выявлены в стекловидном теле, сетчатке, хориоидее, радужке, цилиарном теле; показано присутствие ЭТ-1 во влаге передней камеры и в слезной жидкости [5]. Эндотелинпревращающий фермент, преобразующий big-ЭТ в ЭТ-1, выявлен в эпителии роговицы, эндотелии сосудов, в гладкомышечных клетках цилиарного тела, мышцах дилататора и сфинктера радужки, в сетчатке и зрительном нерве [6]. В слезу, возможно, ЭТ попадают из эндотелия сосудов слезной и мейбомиевых желез, конъюнктивы, эпителия роговицы [7]. Данные о содержании big-ЭТ в тканях и жидких средах глаза нами не были найдены.

ЭТ осуществляют ряд различных функций в глазу. Основная их роль — влияние на микроциркуляцию в тканях глаза. Они участвуют в ауторегуляции сосудов сетчатки. Повышение концентрации ЭТ приводит к дисфункции ретинальных сосудов, способствующей возникновению оптической нейропатии [1]. ЭТ принимают участие в росте кровеносных сосудов при ретинопатии недоношенных, о чем свидетельствует их высокий уровень в новообразованных сосудах [8]. Показано, что высокая концентрация ЭТ в сетчатке вызывает увеличение содержания ангиогенных факторов, включая фактор, индуцированный гипоксией-1α (HIF-1α) и фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) [8]. ЭТ способны изменять ионный ток в перицитах сосудов сетчатки и их размер, что оказывает влияние на микроциркуляцию в сетчатке [9]. Другая важная функция ЭТ в глазу — регуляция уровня внутриглазного давления (ВГД) путем влияния на сократимость всех контрактильных элементов переднего отдела глаза (цилиарной мышцы, трабекулярной сети, радужки) [10]. Имеются данные о том, что в тканях глаза ЭТ выполняют роль нейропептидов. Так, обнаружено, что высокий уровень ЭТ-1 в стекловидном теле ухудшает аксональный транспорт в зрительном нерве и способствует формированию оптической нейропатии [11].

Дофамин (ДА) также принимает активное участие в нейроваскулярной регуляции в тканях глаза. ДА и его метаболиты обнаружены в пигментном эпителии цилиарного тела, склере, роговице, сосудистой оболочке, ретинальном пигментном эпителии и в самой сетчатке [12, 13]. Высокое содержание ДА и его метаболитов в глазу объясняется тем, что многие структуры глаза иннервируются симпатической нервной системой, а в сетчатке присутствуют дофаминергические клетки. В слезную жидкость ДА и его метаболиты могут поступать из нервных окончаний, находящихся в конъюнктиве, слезной и мейбомиевых железах, а также из роговицы, где ДА стимулирует транспорт ионов в эпителии [13, 14]. ДА выполняет значимую роль в восприятии зрительной информации сетчаткой благодаря взаимодействию дофаминергических амакриновых клеток (где более всего синтезируется ДА) с палочками, колбочками и биполярными клетками. ДА образуется не только в амакриновых клетках, но и в фоторецепторах, биполярных, интерплексиформных и горизонтальных клетках [15]. Важной функцией ДА в глазу является регуляция локального кровотока, проницаемости сосудов. Выявлено участие ДА в неоваскуляризации при патологических процессах в сетчатке [12]. ДА, соединяясь с ДА1-рецепторами перицита, изменяет его мембранный потенциал, что влияет на микроциркуляцию [16]. Активация агонистами ДА2-рецепторов в ретинальном пигментном эпителии сетчатки глаза человека стимулирует процесс неоваскуляризации в хориоидее [17]. Одним из значимых свойств ДА является контроль уровня ВГД. Показано, что ДА влияет на производство и отток внутриглазной жидкости. Имеются данные о частом сопутствии глаукоме болезни Паркинсона, в патогенезе которой основную роль играет дофаминергическая система [18].

Итак, компоненты эндотелиновой и дофаминергической систем в глазу играют важную роль в регуляции тонуса и роста сосудов, нейрофизиологических процессов и уровня ВГД, и исследование содержания эндотелинов и катехоламинов в слезной жидкости может позволить оценить наличие и степень нейроваскулярных нарушений при глаукоме.

Цель работы — оценить возможность выявления нейроваскулярных нарушений в глазу при глаукоме по содержанию в слезной жидкости эндотелинов (ЭТ-1, big-ЭТ) и катехоламинов (адреналина, норадреналина, ДА, диоксифенилаланина (L-ДОФА), диоксифенилуксусной кислоты (ДОФУК)).

Исследовано 47 больных (19 мужчин и 28 женщин) с ПОУГ (I—II стадии) без оперативного вмешательства, средний возраст 67±4,3 года. В группу контроля вошли 16 добровольцев без глаукомы соответствующего возраста. Пациентам проведено офтальмологическое обследование (визометрия, периметрия, тонометрия по Маклакову, биомикроскопия, офтальмоскопия, гониоскопия с линзой Гольдмана, тонография), на основании данных которого был поставлен диагноз и установлена стадия глаукомы.

Слезу брали утром с помощью стерильной фильтровальной бумаги (шириной 5 мм), которую закладывали за нижнее веко — как при проведении теста Ширмера. За 1 день до взятия слезы пациенты не закапывали лекарственные препараты. Компоненты слезы элюировали с помощью физиологического раствора, после чего элюат исследовали. Биопробы хранили при температуре — 70 °C.

Содержание ЭТ-1 и big-ЭТ определяли иммуноферментным методом («Biomedica», Австрия) с помощью планшетного анализатора («LM 01A, Immunotech», Чехия), содержание катехоламинов — методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией (хроматографическая система LC20 («Shimadzu», Япония)) [19]. Концентрацию рассчитывали с помощью программы LabSolutions («Shimadzu», Япония).

Статистическую обработку результатов проводили по программе Statistica. Достоверность различий определяли с помощью t-критерия Стьюдента.

Нами впервые выявлено наличие в слезной жидкости человека big-ЭТ. У лиц без глаукомы концентрация big-ЭТ составляет 0,54±0,1 фмоль/мл, что практически в 2 раза меньше концентрации ЭТ-1 — 1,1±0,4 фмоль/мл. При глаукоме содержание big-ЭТ и ЭТ-1 в слезе значительно повышается (рис. 1).

Концентрация норадреналина в слезной жидкости в контрольной группе составила 14±1,3 пмоль/мл, а у больных глаукомой — 15±1,4 пмоль/мл, т. е. различий в концентрации норадреналина в слезе больных с глаукомой и лиц контрольной группы не обнаружено (рис. 2, б).

Содержание ДА у лиц без глаукомы составило 1,1±0,1 пмоль/мл, а при глаукоме достоверно ниже — на 35% (р<0,05) (рис. 2, а). Концентрация ДОФА (предшественник ДА) не изменялась (контроль — 1,1±0,25 пмоль/мл, глаукома — 1±0,3 пмоль/мл), и отмечена тенденция к снижению содержания ДОФУК (продукт метаболизма ДА) (контроль — 3,07±0,6 пмоль/мл, глаукома — 2,01±0,5 пмоль/мл) (рис. 2, в, г).

Адреналин в слезе как в группе контроля, так и у больных с ПОУГ не выявлен. Различий значений исследуемых параметров между мужчинами и женщинами, а также между парными глазами не выявлено.

Итак, наши данные показывают, что у больных с ПОУГ имеется локальное изменение концентрации ЭТ и Д.А. Если в слезе содержание ЭТ увеличивается, что является показателем нарушения функции эндотелия сосудов, то содержание ДА снижается, что характерно для нейродегенеративных процессов.

Мы впервые обнаружили наличие в слезной жидкости вазоактивного пептида big-ЭТ и значительное увеличение его содержания у больных с глаукомой. Поэтому повышение содержания ЭТ-1 в слезе у больных с ПОУГ можно объяснить как усилением его образования из предшественника big-ЭТ, так и увеличением секреции самого big-ЭТ, о чем свидетельствуют полученные нами данные. Показано, что big-ЭТ менее мощный вазоконстриктор, но имеет более продолжительный период полураспада, чем ЭТ-1 [3]. Возможно, за счет повышения содержания big-ЭТ микроциркуляция в глазных тканях может нарушаться в течение продолжительного времени. Поэтому можно полагать, что не только ЭТ-1, но и big-ЭТ может оказаться значимым показателем для оценки состояния местной микроциркуляции.

Повышение концентрации ЭТ-1 у больных глаукомой было обнаружено в плазме крови, слезе, водянистой влаге (ВВ), стекловидном теле [20]. Содержание ЭТ-1 в ВВ у пациентов с ПОУГ с повышенным уровнем ВГД было выше, чем у пациентов с нормотензивной глаукомой [21], что свидетельствует о взаимосвязи между высокой концентрацией ЭТ-1 в жидких средах глаза при глаукоме и увеличением показателей ВГД.

ЭТ-1 регулирует уровень ВГД, по-видимому, в основном за счет действия на трабекулярную сеть, которое зависит от того, с каким рецептором связывается данный пептид. Например, при присоединении к ЭТ-А-рецепторам тормозится синтез оксида азота (NO) и происходит сужение сосудов [22]. В то же время при связывании ЭТ-1 с рецепторами ЭТ-В1 происходит расширение сосудов, так как тормозится образование циклического аденозинмонофосфата и усиливается синтез NO. Существует зависимость эффектов ЭТ-1 и от его концентрации. В условиях физиологической нормы эндотелины образуются в небольшом количестве и соединяются с рецепторами ЭТ-В1, что приводит к вазодилатации. При повышении концентрации ЭТ-1 последний соединяется с рецепторами ЭТ-А и вызывает вазоконстрикцию [23].

Параллельно с повышением содержания эндотелинов в слезе больных с ПОУГ мы обнаружили снижение концентрации ДА и тенденцию к уменьшению содержания его метаболита (продукта деградации ДА) — ДОФУК. Известно, что ДА действует на периферические сосуды как вазодилататор, а ЭТ-1 и big-ЭТ — как вазоконстрикторы; следовательно, снижение содержания ДА и его метаболитов и повышение уровня эндотелинов в слезе указывает на усиление вазоконстрикции и нарушение микроциркуляции в тканях глаза. Возможно, эндотелины влияют на концентрацию ДА за счет регулирования активности тирозингидроксилазы (фермента, участвующего в образовании ДА) [24]. Дофаминергическая система выполняет важную роль в глаукоматозном процессе [25]. Установлено, что ДА может оказывать комплексное влияние на уровень ВГД, как прямое (на постсинаптическом уровне), так и непрямое (на пресинаптическом уровне). Действие Д.А. зависит от того, с каким рецептором он связывается. Так, на постсинаптическом уровне в глазу ДА действует через α-, β-адренорецепторы и ДА₁-рецепторы цилиарного тела. Это ведет к усиленной продукции ВВ, повышая уровень ВГД. При этом непрямой эффект осуществляется путем соединения ДА с α2-адренорецепторами, ДА₂— и ДА₃-рецепторами, что снижает значения ВГД [25].

Таким образом, при глаукоме в слезной жидкости изменяется содержание эндотелинов и дофамина, которые участвуют и взаимодействуют при процессах, играющих важную роль в патогенезе глаукомы, — нарушении микроциркуляции в глазу, повышении уровня внутриглазного давления, апоптозе нервных клеток сетчатки. Поэтому есть все основания полагать, что измерение в слезе концентрации эндотелинов и дофамина может позволить своевременно выявлять нейроваскулярные нарушения при глаукоме и оценивать их степень.

Работа выполнена в рамках программы Президиума РАН «Фундаментальные исследования для разработки биомедицинских технологий».

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Н.Ч., М.У.

Сбор и обработка материала: Н.Д., Е.К., А.Р.К., А.Ю.К., Т.П.

Статистическая обработка: Т.П.

Написание текста: Т.П.

Редактирование: Н.Ч., М.У., А.Р.К.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Павленко Татьяна Аркадьевна — канд. мед. наук

e-mail: tanya1975_@inbox.ru