Сайт издательства «Медиа Сфера»
содержит материалы, предназначенные исключительно для работников здравоохранения. Закрывая это сообщение, Вы подтверждаете, что являетесь дипломированным медицинским работником или студентом медицинского образовательного учреждения.

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 : 276

Загрузок : 17

Как цитировать

Бойко Э.В., Чурашов С.В., Камилова Т.А. Молекулярно-генетические аспекты патогенеза глаукомы. Вестник офтальмологии. 2013;129(4):76‑82.
Boĭko ÉV, Churashov SV, Kamilova TA. Molecular genetic aspects of glaucoma pathogenesis. Vestnik Oftalmologii. 2013;129(4):76‑82. (In Russ.).

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