Как и в случае любой поддерживающей ткани в организме, степень деформации, испытываемой решетчатой мембраной склеры (РМС) и перипапиллярной склерой (ppScl), зависит от морфологии и свойств клеток этих тканей, которые изменяются как с возрастом, так и вследствие глаукомного ремоделирования. Под последним понимают клеточную реакцию тканей в ответ на вызванное механическим стрессом напряжение, приводящую к изменению свойств РМС и ppScl. Это проявляется прежде всего повышением жесткости обеих структур. Данный механизм объясняет повышенную восприимчивость РМС к глаукомному повреждению, наблюдаемую с возрастом и с развитием глаукомного процесса.
В исследованиях диска зрительного нерва (ДЗН), проведенных на приматах методом оптической когерентной томографии (ОКТ) при различном уровне внутриглазного давления (ВГД) и фиксированном внутричерепном давлении, было выявлено, что деформация РМС происходит неравномерно по всей глубине и зависит от уровня ВГД [1].
Ключевым патологическим механизмом изменений в РМС является дезорганизация экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ) [2—4]. Синтез ЭЦМ — важный компонент патогенеза глаукомы. Этот процесс пристально изучается с целью разработки новых методов лечения [5]. Модели на животных и тестирование посмертных тканей человека ex vivo показали, что жесткость склеры действительно повышается как с возрастом, так и при глаукоме. Это приводит к увеличению нагрузки на РМС и ДЗН [6, 7]. В модели глаукомы на приматах было показано, что структура РМС резко нарушается, а плотность коллагена изменяется по-разному в зависимости от подтипа коллагена [2, 8]. Авторы выявили аномальные линейные отложения коллагена IV типа и ламинина на краю РМС с повышенной плотностью в глазах с индуцированной глаукомой; иммунореактивность при проведении иммуногистохимического исследования коллагена III типа оказалась сходной с иммунореактивностью нормального глаза, но была немного сильнее на поверхности решетчатой пластинки [9].
Коллагеновые пучки РМС служат защитой для проходящих через нее аксонов, тогда как сосуды обеспечивают поступление кислорода и питательных веществ в нервную ткань. Имеются достоверные данные о том, что сосудистая сеть и пучки коллагена РМС по-разному сохраняются при постоянном воздействии ВГД и что большая часть пучков РМС не содержат сосудистую сеть, а подавляющее большинство сосудов РМС не находятся внутри пучков [10].
Молекулярные механизмы реорганизации ЭЦМ в значительной степени связаны с трансформирующим фактором роста β (transforming growth factor β, TGF-β). TGF-β является важным профибротическим модулятором метаболизма ЭЦМ, уровни которого повышены в ткани решетчатой пластинки при первичной открытоугольной глаукоме (ПОУГ). TGF-β обычно инактивируется латентно-ассоциированным пептидом (latency associated peptide, LAP), следовательно, ферменты, которые расщепляют LAP, могут активировать TGF-β, позволяя ему связываться с комплексом TGF-рецептора и воздействовать на другие внутриклеточные белки, которые, в свою очередь, контролируют транскрипцию [11]. Этот путь приводит к еще большему увеличению выработки ЭЦМ и белков [12—14].
Предполагается, что при ПОУГ глиальные клетки РМС реагируют на повышенный уровень TGF-β, продуцируя ремоделированный ЭЦМ головки зрительного нерва [15]. Повышенная экспрессия и секреция активных матриксных металлопротеиназ (matrix metalloproteinases, MMPs) направлена на переработку компонентов ЭЦМ, приводя к его дезорганизации. В частности, в ответ на механический стресс в клетках РМС при глаукоме была обнаружена повышенная экспрессия и активность MMP-2 [16, 17] и тромбоспондина-1 (thrombospondin-1, TSP-1) [13, 14]. Важно подчеркнуть, что клетки РМС используют ЭЦМ в качестве каркаса и при локализованной деградации могут мигрировать кзади от ДЗН [18, 19].
Существует несколько потенциальных механизмов активации TGF-пути ремоделирования мембраны, которые включают в себя взаимодействие с MMPs, интегринами и TSP.
Клетки РМС человека, культивируемые в условиях гипоксии, демонстрировали повышенную экспрессию факторов, связанных с экстрацеллюлярным матриксом, таких как фактор, ингибирующий миграцию макрофагов, рецептор домена дискоидина и фактор, индуцируемый гипоксией 1-альфа [20—22]. Указанные события происходят как в ответ на механическое напряжение, вызванное повышением/флуктуациями ВГД, так и на окислительный стресс и гипоксию и заставляют клетки РМС экспрессировать и секретировать коллаген, а также другие фиброзные молекулы, снижающие ее эластичность и сопротивление повышенному ВГД.
Подобно другим типам клеток, склеральные фибробласты ppScl также продуцируют факторы ремоделирования ЭЦМ в ответ на триггеры глаукомного поражения, что было продемонстрировано на моделях тканей человека, приматов и мышей [8, 23]. Примечательной характеристикой этих клеток является то, что, будучи активными, они дифференцируются в миофибробласты, следовательно, экспрессируют α-актин гладкой мускулатуры [24—26]. Дифференцировка склеральных фибробластов может быть вызвана реакцией на повышенное ВГД и приводит к секреции материалов ЭЦМ, таких как коллаген, и факторов синтеза ЭЦМ, MMPs и их ингибиторов (тканевые ингибиторы MMPs — tissue inhibitor of matrix metalloproteinases, TIMPs) [16, 27]. Ответной реакцией на механическое воздействие на фибробласты склеры является экспрессия различных генов: гены клеточных рецепторов, протеинкиназ, факторов клеточного роста, белков ЭЦМ, липидного и белкового метаболизма, что можно обнаружить уже через 30 мин после механического воздействия на культуру тканей РМС человека [28].
Возможные стратегии терапевтического воздействия на РМС
Было предложено несколько терапевтических подходов, нацеленных на клетки, которые создают ЭЦМ, в попытке ингибировать молекулярные пути, запускающие его секрецию (см. таблицу). Примечательно, что многие из исследуемых препаратов направлены на какой-либо из элементов TGF-путей, упомянутых ранее. Например, лозартан ингибирует Smad-21-фосфорилирование и является мишенью для TGF-лиганда [29]. Авторами исследования установлено, что при пероральном введении лозартана мышам с экспериментально индуцированной глаукомой потеря ганглиозных клеток сетчатки предотвращалась в связи с ингибированием рецептора ангиотензина II (angiotensin II receptor type 1, AT1R) [30]. Однако побочным эффектом лозартана оказалось снижение артериального давления, что крайне нежелательно при глаукоме.
Возможные стратегии терапевтического воздействия на РМС
| Механизм действия | Лекарственное средство | Воздействие на процессы ремоделирования | Объекты исследования |
| Агонисты рецепторов простагландина F | Латанопрост, тафлупрост | Увеличение экспрессии MMP-1, -3, -9 | Морские свинки [31] |
| Агонисты рецепторов простагландина F + донатор оксида азота | Латанопростин бунод | Увеличение экспрессии MMPs и снижение клеточной сократимости | Мыши, кролики, собаки, обезьяны, люди [32] |
| Антагонист β-адренорецепторов | Бетаксолол | Увеличивает скорость кровотока | Мыши [33] |
| Агонист α2-адренорецепторов | Бримонидин | Антиапоптотический эффект, снижение скорости истончения ганглиозного комплекса сетчатки | Мыши, крысы, морские свинки, кролики, коты, собаки, свиньи, обезьяны, люди [34] |
| Ингибитор карбонангидразы | Бринзоламид | Увеличение ретинального кровотока | Мыши, кролики [35] |
| Ингибитор Rho-ассоциированной протеинкиназы | Нетарсудил | Уменьшает сокращение и миграцию фибробластов, ингибирует продукцию ЭЦМ | Крысы [36] |
| Ингибитор секреции TGF-β | Траниласт | Предотвращает опосредованные TGF-β локальные реакции | Кролики [37] |
| Ингибитор транскрипции TGF-β | ISTH0 036, T-β RII (RNAi) | Уменьшение экспрессии TGF-β | Люди [38] |
| Селективный иммуносупрессор TGF-β | Лерделимумаб | Предотвращение связывания с рецептором | Люди [39] |
| Ингибитор TSP1 | LSKL | Ингибирует опосредованную TSP1 активацию TGF-β | Мыши [40] |
| Селективный иммуносупрессор CTGF* | Памревлумаб | Ингибирует взаимодействие CTGF и TGF-β | Люди [17] |
| Ингибитор экспрессии YAP** и CTGF | Вертепорфин | Снижает сократимость клеток через YAP, снижает взаимодействие CTGF и TGF-β | Мыши, люди [41] |
| Увеличение продукции оксида азота | Аторвастатин | Ингибирует Rhoa/ROCK-путь, снижает уровень MMP-2, -9, уменьшает сократимость всех клеток | Мыши [42] |
| Блокатор рецепторов АТ1 | Лозартан | Ингибирует фосфорилирование Smad2 | Крысы [43] |
| Фермент, разрушающий гликозамингликаны | Хондроитиназа ABC | Ослабляет ЭЦМ (снижает жесткость РМС) | Крысы [44] |
| Ингибиторы фосфорилирования легких цепей миозина | Ингибитор SRC-семейства тирозинкиназ (PP2)*** | Снижает сократимость клеток и проницаемость клеточных слоев, изменяет клеточную адгезию | Кролики, люди [45] |
Примечание. *CTGF (connective tissue growth factor) — фактор роста соединительной ткани, участвует в регуляции взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом, клеточной подвижности, адгезии и сигнализации; **YAP (Yes-associated protein) — белок, контролирующий рост тканей и размеры органов, действует как коактиватор и отвечает за контроль транскрипции определенных генов из ДНК в матричную РНК; ***SRC-семейства тирозинкиназ (PP2) — тирозинкиназа, не связанная с клеточным рецептором, участвует в процессах эмбрионального развития и клеточного роста. Модифицировано из Strickland RG, 2022 [46].
На сегодняшний день из всех рассматриваемых стратегий терапевтического воздействия на РМС наиболее практически реализуемо лечение аналогами простагландинов. Первым представителем этого класса гипотензивных препаратов стал латанопрост. Это эстерифицированный предшественник простагландина F2α, который оказывает высокоселективное действие на FP-простаноидные рецепторы, расположенные в цилиарном теле. Гипотензивный эффект латанопроста реализуется, главным образом, путем увеличения увеосклерального оттока внутриглазной жидкости [47], что связано с активацией MMPs [48] и, как следствие, увеличением межклеточных пространств в коллагене цилиарной мышцы [49]. Именно с этой точки зрения рассматривается патогенетически ориентированное действие латанопроста в отношении РМС. Как известно, основной причиной ремоделирования коллагена мембраны является избыточный синтез ЭЦМ и недостаточное его расщепление вследствие сниженной активности MMPs, точнее, дисбаланс между MMPs и их ингибиторами (TIMPs) под влиянием гиперпродукции TGF-β. Последний не только снижает активность MMPs, но и повышает экспрессию их ингибиторов (TIMP-2).
Как известно, этот процесс наиболее выражен при псевдоэксфолиативной глаукоме, которая характеризуется как высокими флуктуациями ВГД [50, 51], так и особенно выраженным истончением и деформацией РМС [52—55] наряду с повышением жесткости ее коллагена [52]. Примечательно, что деформация РМС при псевдоэксфолиативной глаукоме (ПЭГ), в отличие от ПОУГ, не связана с повышенным ВГД, а скорее объясняется именно нарушениями свойств самой мембраны, что и лежит в основе быстрого прогрессирования этой формы заболевания [52].
Было замечено, что при ПЭГ имеется высокое содержание TGF-β1 в водянистой влаге. При этом у больных ПЭГ, получавших латанопрост (Ксалатан), концентрация TGF-β в водянистой влаге ниже, чем у пациентов, лечившихся тимололом [56]. Авторы заключили, что латанопрост является препаратом патогенетического действия при ПЭГ, снижающим прогрессирование заболевания в отдаленном периоде [57]. Этим можно объяснить преимущество латанопроста перед другими аналогами простагландинов, в частности травопростом, в лечении ПЭГ [58].
Исходя из описанных свойств латанопроста, который влияет на синтез MMPs и их ингибиторов, можно заключить, что его действие направлено на защиту РМС от деформации и при других формах глаукомы [46].
В свете новых данных о потенциальных субстанциях для лечения РМС встает вопрос о путях их введения с целью достижения заднего полюса глаза и непосредственно склеры. Для этого разрабатываются альтернативные формы препаратов, например в виде наночастиц, а также введение интравитреальных имплантов и другие методы [59]. Однако не следует забывать, что и при инстилляциях глазных капель содержащиеся в них субстанции также могут проникать к глубоким структурам глаза. Так, было показано, что объем одной капли латанопроста составляет около 50 мкл, а 250 мкг препарата могут проникать в стекловидное тело. Учитывая молекулярную массу латанопроста, в полости стекловидного тела можно ожидать его концентрацию около 0,2 мкмоль [60]. Это означает, что латанопрост в клинической дозе может оказывать достаточное влияние на глубокие структуры глаза, включая РМС.
Заключение
РМС является важной структурой и объектом лечения при глаукоме, которое не связано напрямую со снижением ВГД, а направлено на улучшение механических свойств склеры в области РМС и перипапиллярной зоне. Исследования в этой области продолжаются и сконцентрированы на выяснении необходимого баланса как триггеров, так и самих субстанций, участвующих в ремоделировании экстраклеточного матрикса. Цель этого лечения — повышение устойчивости зрительного нерва к глаукомному повреждению. Комбинация препаратов или свойств одного препарата, направленных одновременно на гипотензивный эффект и лечение склеры, — наиболее перспективный аспект будущей терапии глаукомы.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования: Н.К.
Сбор и обработка материала: Н.К., В.Ю.К., В.Е.К., Х.П.
Написание текста: Н.К., В.Ю.К., В.Е.К., Х.П.
Редактирование: Н.К.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
1 Smads (или SMADS2) представляют собой семейство структурно сходных белков, которые являются основными передатчиками сигналов для рецепторов суперсемейства TGF-β, которые критически важны для регуляции развития и роста клеток.