Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст
УДК:617.7.681

Нейротрофические факторы и клеточная терапия в лечении глаукомной оптической нейропатии


1МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Росмедтехнологии» Минздрава РФ
2Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова
3Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии Российской академии медицинских наук
4Российская медицинская академия последипломного образования Росздрава

    На сегодня принято считать, что глаукома является мультифакториальным нейродегенеративным заболеванием, в процессе которого возникает гибель ганглиозных клеток сетчатки (ГКС), прогрессирующая глаукомная оптическая нейропатия (ГОН) и патологические изменения полей зрения [9]. В ряде крупных многоцентровых исследований последних лет убедительно показано, что эффективное снижение внутриглазного давления (ВГД) медикаментозными и хирургическими методами не гарантирует длительную стабилизацию глаукоматозного процесса и у ряда пациентов продолжает прогрессировать нейродегенеративный процесс [14]. Результатом этих исследований явилось обоснование нового терапевтического подхода к лечению и профилактике прогрессирования глаукомного нейродегенеративного процесса – фармакологическая нейропротекция.

    Другим альтернативным или дополнительным методом патогенетически обоснованного лечения оптической нейропатии при глаукоме может стать клеточная терапия. Так в работе Crigler L. и соавт. (2006) показана возможность выделения мультипотентными мезенхимными стволовыми клетками (ММСК) большого количества разнообразных сигнальных нейрогенных факторов, в том числе нейротрофических [22].

    В единичных экспериментальных работах на крысах с индуцированной офтальмогипертензией установлена выраженная нейропротекция ГКС после трансплантации ММСК в полость стекловидного тела [29, 30, 32, 50]. При этом авторы приводят разноречивые результаты своих исследований.

    Цель

    Проанализировать публикации, посвященные применению нейротрофических факторов и методов клеточной терапии в лечении глаукомной оптической нейропатии.

    Глаукома как нейродегенеративное заболевание

    По данным Всемирной организации здравоохранения, глаукома – основной источник необратимой слепоты в мире, ею болеют более 60 млн. чел., из них около 4 млн. – абсолютно слепые [44].

    Долгое время глаукому рассматривали как обособленное глазное заболевание, основным фактором риска которого являлось повышенное внутриглазное давление. Именно на достижение гипотензивного эффекта были направлены старания ученых в поисках терапевтических и хирургических методов лечения. Однако, несмотря на стабилизацию ВГД, у каждого пятого пациента с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ) со временем наблюдается прогредиентное понижение зрительных функций [21], указывающее на механизмы развития глаукомной оптической нейропатии (ГОН), не связанные с уровнем ВГД.

    Понимание механизмов повреждения зрительного нерва при глаукоме крайне важно для разработки эффективных методов терапии, дополняющих общепринятые стандарты лечения. Для этого подразумевается понимание действия не только гидродинамических факторов, но и клеточных механизмов реагирования, трансформирующих эти факторы в аксональные повреждения.

    В настоящее время все больше литературных данных накапливается о том, что ПОУГ – нейродегенеративное заболевание, при котором потеря ганглиозных клеток сетчатки (ГКС) связана с первичным повреждением зрительного нерва, инициированным офтальмогипертензией [28, 41, 47].

    Принято считать, что основным патофизиологическим механизмом гибели нейронов при нейроде-генеративных заболеваниях является апоптоз [13]. Его роль в патогенезе таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, неоднократно подтверждалась результатами клинических и экспериментальных исследований [37, 46]. По данным Quigley H.A. [43], гибель ГКС при глаукоме также связана с апоптозом.

    Среди растущего числа выявленных пусковых механизмов апоптоза ГКС выделяют факторы, играющие в этом процессе ведущую роль, особенно следует отметить блокаду аксоплазматического транспорта.

    Так стойкое повышение ВГД приводит к деформации перегородок решетчатой пластинки, вызывает компрессию аксонов ганглиозных клеток, в результате чего снижается аксоплазматический ток и нарушается ретроградный аксональный транспорт нейротрофических факторов к телу ГКС, а их недостаток запускает механизм патологического апоптоза [5].

    Установлено, что изменения при ПОУГ происходят не только в сетчатке и диске зрительного нерва, но и на протяжении всего зрительного пути [1, 25, 26]. При морфологических исследованиях головного мозга животных с экспериментальной глаукомой установлена выраженная атрофия латеральных коленчатых тел, причем степень выраженности атрофии напрямую зависит от длительности офтальмогипертензии и соответствует клиническим изменениям в диске зрительного нерва [6].

    Таким образом, центральные нейродегенеративные изменения зрительного пути вносят свой существенный вклад в патофизиологические механизмы глаукоматозного прогресса [27], а методы лечения, сочетающие гипотензивную и нейропротекторную терапию, направлены на защиту периферических и центральных зрительных нейронов и сохранение зрительных функций.

    Нейротрофический факторы

    Нейротрофические факторы (НТФ) – семейство крупных полипептидов, которые регулируют выживание, развитие и функцию нейронов. Секретируемые нейрональными структурами (нейронами, глией), они выполняют сигнальную миссию в большом спектре физиологических процессов. НТФ осуществляют структурную и функциональную организацию как отдельных клеток мозга, так и нейрональной сети в целом, являясь регуляторами нейрональной пластичности.

    Одна из основных функций НТФ связана со способностью противостоять окислительному стрессу и апоптозу [8].

    В 1951 г. Леви-Монтальчини Р. [7] после перерезки волокон симпатических нервных клеток куриного зародыша обнаружила их бурный рост при внесении экстракта опухолевых клеток. Эти результаты легли в основу гипотезы о наличии в раковых клетках вещества, стимулирующего рост нервной ткани, некоего фактора роста. Впоследствии он был назван фактором роста нервов (Nerve Growth Factor) и идентифицирован в других тканях различных животных и человека.

    В 1986 г. Леви-Монтальчини Р. совместно с Коэном С. получили Нобелевскую премию за пионерские работы по исследованию фактора роста нервов и эпидермального ростового фактора [10].

    На основании структурной гомологичности аминокислотных последовательностей НТФ делятся на три подсемейства: собственно «нейротрофины», куда относятся NGF (Nerve Growth Factor), BDNF (Brain Derived Neurotrophic Factor), NF-3 (Neurotrophin-3), NF-4/5 (Neurotrophin-4/5); подсемейство глиального фактора, которое включает GDNF (Glial Cell Derived Neurotrophic Factor), Neurturin (NTR), Artemin (ART), Persephin (PSP); а также подсемейство цилиарного фактора, включающего CNTF (Ciliary Neurotrophic Factor), LIF (Leukemia Inhibitory Factor) и IL-6 (интерлейкин-6) [8].

    Молекулярные механизмы действия нейротрофических факторов

    Было установлено, что в норме ГКС, клетки решетчатой пластинки и астроциты головки зрительного нерва млекопитающих экспрессируют рецепторы TrkA, TrkB и p75NTR к следующим нейротрофическим факторам: BDNF, NGF, NT3 и NT4 [15, 31, 34].

    Обнаружена избирательность связывания определенного нейротрофина с рецепторами, например, NGF предпочтительно взаимодействует с Trk-A, а BDNF – с Trk-B, тогда как NT-3 – c Trk-C- или с Trk-A-рецепторами [20]. В то же время все названные выше нейротрофины взаимодействуют с «универсальным» рецептором – p75NTR.

    Взаимодействуя с Trk-рецепторами, нейротрофины активируют несколько путей внутриклеточной передачи сигнала, однако PI3K/ Akt сигнальный путь является особенно важным для выживания нейронов и синтеза многих клеточных белков [18]. Связывание НТФ с Trk-рецепторами приводит к преобразованию фосфатидилинозитол-3-фосфата в фосфатидилинозитол-3,4,5-трисфосфат под действием фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K), что приводит к активации протеинкиназы B (Akt) [49]. Активация Akt делает клетки устойчивыми к действию апоптотических стимулов через фосфорилирование и инактивирование проапоптотических белков Bad и каспазы-9, а также транскрипционных факторов [4]. Так Akt контролирует большой класс транскрипционных факторов FOXO (Forkhead box, group O) и препятствует их способности индуцировать экспрессию генов смерти.

    Роль p75NTR очень сложна, так как он является низкоаффинным рецептором НТФ, взаимодействует с NT-3, NT-4/5, NGF, BDNF [24]. Их связывание может привести как к апоптозу, так и к выживанию клеток.

    Исследования in vitro показали, что одновременная соэкспрессия рецепторов TrkA и p75NTR повышает чувствительность нейронов к более низким концентрациям НТФ [16, 48].

    Защитные свойства нейротрофических факторов

    Среди большого семейства НТФ в последнее время наибольшее внимание исследователей привлекают фактор роста нервов (NGF) и нейротрофический фактор головного мозга (BDNF).

    NGF представляет собой димер, содержащий две идентичные субъединицы по 118 аминокислотных остатков, с молекулярным весом около 26 кДа. В центральной нервной системе NGF является ключевым нейротрофином, и нарушение его регуляции может быть вовлечено в патогенез различных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и рассеянный склероз [8].

    Одним из важнейших эффектов NGF служит ретроградный транспорт молекулы по аксону – от синаптической мишени-рецептора до ядра соответствующего нейрона.

    Экспериментальное снижение уровня NGF (введение анти-NGF-антител или прерывание ретроградного транспорта по аксону) приводит к дегенерации соответствующих симпатических и сенсорных нейронов [7].

    Применение NGF в животных моделях нейродегенеративных заболеваний предотвращает дегенерацию нейронов [17, 38]. Клинические исследования показали, что применение NGF у пациентов с болезнью Альцгеймера приводит к нормализации данных электроэнцефалографии и повышению когнитивных функций [8].

    В экспериментальных исследованиях было установлено наличие выраженного защитного эффект внутриглазного применения NGF при глаукоме [17].

    В литературе имеются данные о клиническом применении NGF у больных первичной открытоугольной глаукомой. В рамках этой работы на протяжении 3-х мес. наблюдались 3 пациента с далеко зашедшей стадией ПОУГ, которым ежедневно проводились инстилляции глазных капель, содержащих NGF (200 мкг/ мл). Результаты психофункциональных и электрофункциональных исследований у этих пациентов выявили, что электрофизиологические изменения сопровождались улучшением клинических показателей: MD (mean deviation) был увеличен с 0 до 5% у всех пациентов к концу лечения NGF и с 1 до 15,8% через 3 мес. после прекращения терапии.

    При этом у двоих пациентов показатели остроты зрения и поля зрения остались стабильными спустя 18 мес. Этот «долгосрочный» эффект NGF может быть связан не только с противоапоптотической активностью, но и со способностью к образованию новых нервных путей, так как известно, что NGF стимулирует нейронную пластичность и регенерацию аксонов [35].

    BDNF димер с общим молекулярным весом 27,2 кДа структурно сходен с NGF; идентичность аминокислотной последовательности BDNF из свиньи и крысы свидетельствует о его видовой консервативности.

    С помощью рекомбинантного BDNF человека было доказано существование ретроградного аксонального транспорта BDNF, который в последующем был идентифицирован в ипсилатеральной и контралатеральной коре переднего мозга, латеральном гипоталамусе, структурах locus coeruleus и в других отделах мозга [8]. BDNF обладает выраженными нейропротекторными свойствами и выполняет важную роль в предупреждении развития апоптоза нервных клеток [7]. В экспериментальных моделях глаукомы было выявлено, что BDNF принимает активное участие в процессах нейротрофической регуляции и дизрегуляции. У животных в процессе развития экспериментальной глаукомы наблюдается резкое снижение содержания BDNF во внутриглазных структурах [45], а его введение или повышение содержания в структурах глаза предотвращает развитие повреждения ГКС [33, 40].

    При трехкратном интравитреальном введении BDNF в глаза крыс с повышенным в 2,5 раза ВГД после второй и третьей инъекций отмечалось увеличение выживания ГКС, что составило 91,3 и 82,7% соответственно, и оказалось статистически значимым отличием по сравнению с результатами, полученными в контрольной группе [33].

    В последнее время растет интерес к возможному применению генной инженерии для доставки BDNF к клеткам сетчатки. Достигнуты хорошие результаты в исследованиях in vitro: показано, что ГКС, трансфицированные аденоассоциированным вирусом, способны к выработке BDNF. Аналогичные результаты получены при интравитреальном введении животным ДНК BDNF с помощью вирусного вектора, выявлен повышенный синтез нейротрофина и значительный нейропротекторный эффект терапии [7].

    Данные исследования показывают, что повышение уровня НТФ является патогенетически обоснованным и эффективным методом лечения глаукомной оптической нейропатии. Однако вопрос о безопасной и устойчивой доставке НТФ остается камнем преткновения. С данной точки зрения интересным представляется возможность применения стволовых клеток.

    Клеточная терапия в лечении глаукомной оптической нейропатии

    Клеточная трансплантация считается новым и одним из самых перспективных методов лечения нейро-дегенеративных заболеваний.

    Предполагается, что стволовые клетки способствуют одновременной активации нескольких механизмов нейропротекции путем секреции различных биологически активных факторов. С этой точки зрения трансплантированные стволовые клетки теоретически могут быть использованы в качестве источника нейротрофических факторов. Преимуществами данного подхода является длительное и локализованное влияние, опосредованное несколькими синергически действующими факторами [19].

    Экспериментальные исследования показали, что трансплантация ММСК костного мозга в стекловидное тело крыс с индуцированной офтальмогипертензией, вызванной прижиганием эписклеральных вен либо лазерной фотокоагуляцией трабекулярной сети, оказывает значительную защиту ГКС [29, 30, 32, 50].

    Большой интерес представляет работа, проведенная компанией Neurotech, которая в 2009 г. объявила об окончании второй фазы клинических исследований по применению клеточной терапии при возрастной макулодистрофии. Компания разработала имплант, основанный на инновационной технологии инкапсуляции клеточных культур (Encapsulated Cell Technology) под названием NT-501.

    Имплант является небольшой трубкой (6 мм), которая имеет полупроницаемую мембрану, позволяющую секретировать белковый продукт (CNTF, цилиарный нейротрофический фактор), находящийся внутри генетически модифицированных клеток. Его капсула, с одной стороны, позволяет кислороду и питательным веществам диффундировать внутрь трубки, а с другой – является барьером для иммунных факторов организма. NT-501 имеет петлю, с помощью которой он подшивается к склере после введения в витреальную полость, соответственно, при необходимости его возможно эксплантировать [11].

    Данное исследование открывает большие возможности для клеточной терапии глазных заболеваний, однако в литературе встречаются данные о том, что интравитреальное введение препаратов чревато серьезными осложнениями, такими как отслойка сетчатки, гемофтальм, эндофтальмит, стерильный эндофтальмит, вторичная глаукома, катаракта [23].

    В последние годы значительный интерес трансплантологов проявляется к терапии посредством использования клеточно-тканевых трансплантатов с заданными функциональными свойствами, так в настоящее время разработана техника одномоментной сквозной кератопластики и пересадки лимбальных трансплантатов, прошедших стадию прекультивирования и обладающих иммуносупрессивными свойствами. Эта методика обеспечивает биологическую защиту и повышение выживаемости сквозных трансплантатов роговицы, что выражается в меньшей потере эндотелиальных клеток и большей доли прозрачных приживлений [3].

    Предварительное культивирование способствует наращиванию клеточной массы и повышению регуляторных резервов и регенерационных возможностей культивируемых клеток. Посредством культивирования в средах специально подобранного состава обеспечивается предифференцировка ММСК в заданном направлении с целью восполнения в зонах повреждения дефицита тканеспецифичных белков и регуляторных пептидов [12].

    Известно, что мезенхимные клетки лимба относятся к истинным ММСК [24, 42] и могут быть использованы в клинике глазных болезней как альтернатива костномозговым ММСК [2]. В работе Liang C.M. с соавт. (2014) было показано, что лимбальные ММСК способны выделять нейротрофические факторы и оказывать нейропротекторное действие [39]. Hani Levkovitch-Verbin, Ofer Sadan с соав. (2010) был разработан новый протокол культивирования ММСК, направленный на индукцию секреции нейротрофических факторов [36].

    Эти данные позволяют предположить возможность трансплантации аллогенных фрагментов лимба для нейропротекторной терапии глаукомы.

    Выводы

    Проанализировав достаточно большое количество публикаций, посвященных исследованию нейротрофических факторов в инициации, течении и лечении глаукомной оптической нейропатии, мы пришли к следующим выводам:

    1. В большом количестве публикаций представлена доказательная база, свидетельствующая о важной роли НТФ в патогенезе глаукомной оптической нейропатии.

    2. В экспериментальных и клинических исследованиях достоверно продемонстрирован выраженный нейропротекторный эффект НТФ в развитии глаукомной оптической нейропатии.

    3. Остается нерешенной проблема безопасной и эффективной доставки НТФ к клеткам-мишеням глаза при глаукомной оптической нейропатии.

    4. ММСК в составе аллогенных лимбальных трансплантатов способны вырабатывать большое количество цитокинов и разнообразных ростовых факторов, включая нейротропные изоформы, в связи с чем они могут рассматриваться как претенденты клеточной терапии в лечении глаукомной оптической нейропатии.

    

    Поступила 17.03.2015

    

    Сведения об авторах:

    Борзенок Сергей Анатольевич, докт. мед. наук, зав. Центром фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем ФГАУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России; профессор кафедры глазных болезней ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им А.И. Евдокимова» Минздрава России;

    Хубецова Мадина Хетаговна, аспирант Центра фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем;

    Тонаева Хадижат Джанхуватовна, канд. мед. наук, врач-офтальмолог, зав. Глазным тканевым банком ФГАУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России»;

    Гаврилова Наталья Александровна, докт. мед. наук, профессор, зав. кафедрой глазных болезней ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России;

    Сабурина Ирина Николаевна, докт. биолог. наук, профессор, зав. лабораторией клеточной биологии и патологии развития ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии», профессор кафедры патофизиологии ГБОУ ДПО «Российская медицинская академия последипломного образования» Минздрава России;


Страница источника: 78-84

Роговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении кератоэктазий Научно-практическая конференция с международным участиемРоговица I. Ультрафиолетовый кросслинкинг роговицы в лечении...

Сателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Российского глаукомного обществаСателлитные симпозиумы в рамках ХIV ежегодного конгресса Рос...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные техн...

«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016«Живая» хирургия в рамках конференции Современные технологии...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2016Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

Сателлитные симпозиумы в рамках IX Российского общенационального офтальмологического форумаСателлитные симпозиумы в рамках IX Российского общенациональ...

На стыке науки и практикиНа стыке науки и практики

Федоровские чтения - 2016 XIII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участиемФедоровские чтения - 2016 XIII Всероссийская научно-практиче...

Актуальные проблемы офтальмологии XI Всероссийская научная конференция молодых ученыхАктуальные проблемы офтальмологии XI Всероссийская научная к...

Восток – Запад 2016 Научно-практическая конференция по офтальмохирургии с международным участием Восток – Запад 2016 Научно-практическая конференция по офтал...

Белые ночи - 2016 Сателлитные симпозиумы в рамках Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2016 Сателлитные симпозиумы в рамках Международ...

Занимательная аккомодологияЗанимательная аккомодология

Невские горизонты - 2016 Научная конференция офтальмологовНевские горизонты - 2016 Научная конференция офтальмологов

Заболевания глазной поверхности. Взгляд со всех сторонЗаболевания глазной поверхности. Взгляд со всех сторон

Интересное об известномИнтересное об известном

Новые технологии в офтальмологии 2016 Всероссийская научно-практическая конференция Новые технологии в офтальмологии 2016 Всероссийская научно-п...

Витреоретинальная хирургия. Макулярный разрывВитреоретинальная хирургия. Макулярный разрыв

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2016 ХIV Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

Совет экспертов, посвященный обсуждению первого опыта использования новой офтальмологической системы CENTURION®Совет экспертов, посвященный обсуждению первого опыта исполь...

HRT/Spectralis* Клуб Россия 2015 – технология, ставшая незаменимой!HRT/Spectralis* Клуб Россия 2015 – технология, ставшая незам...

Три письма пациента. Доказанная эффективность леченияТри письма пациента. Доказанная эффективность лечения

Синдром «сухого» глаза: новые перспективыСиндром «сухого» глаза: новые перспективы

Многоликий синдром «сухого» глаза: как эффективно им управлять?Многоликий синдром «сухого» глаза: как эффективно им управлять?

Прошлое... Настоящее! Будущее?Прошлое... Настоящее! Будущее?

Проблемные вопросы глаукомы IV Международный симпозиумПроблемные вопросы глаукомы IV Международный симпозиум

Секундо В. Двухлетний личный опыт с линзами AT Lisa Tri и AT Lisa Tri ToricСекундо В. Двухлетний личный опыт с линзами AT Lisa Tri и AT...

Инновации компании «Алкон» в катарактальной и рефракционной хирургииИнновации компании «Алкон» в катарактальной и рефракционной ...

Применение устройств HOYA iSert Toric. Применение торических ИОЛ HOYA iSert Toric в рефракционной хирургии катарактыПрименение устройств HOYA iSert Toric. Применение торических...

Рейтинг@Mail.ru