Антиоксидантная система зрительного анализатора и антиоксиданты, применяемые в офтальмологии (обзор литературы)
В 1931 г. в научной литературе появились первые данные о наличии различных свободных радикалов — важнейших участников множественных клеточных реакций [28]. По современным данным, свободными радикалами следует считать любые молекулы, имеющие на внешней электронной орбитали неспареный электрон, обозначаемый символом «?». Важными его свойствами являются высокая химическая активность и неспособность исчезнуть до реакции с другим свободным радикалом [8].
Свободные радикалы делятся на две группы: первичные и вторичные. К первичным относятся постоянно образующиеся и наиболее часто встречающиеся супероксид (·O2?), нитроксид (·NO) и убихинон (·Q). Ко вторичным — гидроксильный (·OH) и липидные радикалы. Их главная роль в организме в настоящее время рассматривается как внутрии внеклеточные мессенджеры сигнала в нормальных условиях; тогда как дополнительная — деструктивный фактор, возникающий в результате провоцирующих внутренних (стресс, травма, заболевание) и внешних (ультрафиолет, сигаретный дым, загрязнения окружающей среды, γ-облучения и пр.) сигналов [11, 17, 33].
Соединениями, обеспечивающими защиту клеток (ткани, органа, организма) в данных ситуациях, являются антиоксиданты (АО) — соединения, способные уменьшать или нейтрализовать интенсивность свободнорадикального окисления (СРО) путем обмена своего атома водорода на кислород свободных радикалов. При этом образуются малоактивные радикалы самого антиоксиданта, не способные к продолжению цепи [11].
В настоящее время существует множество классификаций АО, основанных на различиях по спектру активности, структурной группе, механизму действия химических соединений, и др.
В зрительном аппарате человека были установлены отличия в содержании антиоксидантов разных групп как экстра-, так и интраокулярно.
Так, в слезной жидкости человека среди ферментативных антиоксидантов обнаружена лишь супероксидредуктаза. При этом, такие ферменты как глутатион-пероксидаза и каталаза полностью отсутствовали [25].
Среди неферментативных АО в слезе человека обнаружены аскорбат, урат, глутатион, цистеин и тирозин [23]. Причем выявленные результаты их активности во многом зависели от метода сбора слезной жидкости (табл.). Установлено, что при сборе основной слезы по Ширмеру с анестетиком возникает 20-кратное повышение глутатиона, 17-кратное — цистеина, 12-кратное — аскорбата, 10-кратное — тирозина и 1,5-кратное — урата, по сравнению с более щадящим методом сбора рефлекторных слез — капиллярными трубочками. Столь значительное повышение активности ферментов, по мнению авторов, обусловлено контаминацией слезы клеточными структурами конъюнктивы [23].
Внутриглазные ткани и водянистая влага включают и ферментативные (такие как супероксид дисмутаза, каталаза, глутатион-перксидаза и редуктаза), и неферментативные (такие как аскорбиновая кислота, глутатион и α-токоферол) АО. Среди внутриглазных АО наиболее подробно изучена супероксиддисмутаза (SOD). Так, в работах Behndig A. et al. (1998, 2001) показано, что низкая активность SOD отмечается в слезе, водянистой влаге и стекловидном теле. Сетчатка, с ее активным окислительным метаболизмом, характеризуется наивысшей активностью Cu/Zn-SOD. В то же время, активность Mn-SOD и внеклеточной SOD имели низкий уровень. Роговица, склера и хрусталик характеризовались более низкой активностью цитоплазматических SOD, тогда как внеклеточная — высоким уровнем [18]. При более подробном изучении роговицы было показано, что общее и особенно внеклеточное содержание SOD в центральной зоне роговицы здоровых лиц ниже, чем на периферии. Cu/Zn-SOD и внеклеточная SOD были найдены во всех трех роговичных слоях. Cu/Zn-SOD обнаружена в клетках, тогда как внеклеточная SOD — на поверхности клеток, в базальной мембране и строме [19]. G. E. Marshall (1997) установлено присутствие Cu/Zn SOD в клетках радужки.
Вторым в звене ферментативных АО является глутатион-пероксидаза (GPx), проводящая утилизацию перекиси водорода, образовавшейся в реакциях SOD. Биохимическая активность GPx отмечена в различных фрагментах глаза в работе на кроликах [21]. В исследовании на крысах установлено, что максимальная концентрация GPx находится в эпителии роговицы; также она была найдена в роговичном эндотелии, хориоидее, фоторецепторах и пигментном эпителии сетчатки [15, 16]. У людей ее содержание в сетчатке изучал Naash M. I. (1988), показавший отсутствие достоверных различий ее концентрации в центре и на периферии сетчатки.
Интересен факт различной активности SOD и GPx у млекопитающих. Так, в сравнительном исследовании активности SOD и GPx в эпителии роговицы различных видов животных установлено, что активность SOD высока у кроликов и морских свинок, тогда как у свиней она была низкой, а у коров практически отсутствовала. В то же время, у коров, свиней и кроликов отмечалась высокая активность GPx, тогда как у морских свинок была она низка [26].
Каталаза, стоящая на завершающей позиции в цепи ферментативных АО, осуществляет превращение перекиси водорода в воду и кислород, а также защищает SOD от инактивации пероксидом. Ее изучение, проведенное на биохимическом [20] и иммуногистохимическом [15] уровнях, показало наличие фермента в роговичных эпи- и эндотелии, эпителии хрусталика, цилиарного тела и сетчатки.
Среди неферментативных АО наибольшее значение принадлежит аскорбиновой кислоте. Она найдена в глазных тканях человека в высоких концентрациях, причем ее наибольшее содержание, превышающее сывороточные показатели в 20 раз, отмечалось в водянистой влаге [24]. Это было подтверждено в работе Brubaker et al., (2000), параллельно изучавшего уровень аскорбиновой кислоты в эпителии роговицы, превышавший таковой в водянистой влаге в 6,65 раз. Было также установлено, что аскорбиновая кислота играет важную роль в защите глазной ткани от реактивных радикалов, возникающих при солнечном свете [32].
Все препараты АО, применяемые в офтальмологии, относятся к неферментативной группе. В мире используется свыше 30 соединений различных групп, однако в России их потребление еще не разрешено. В связи с этим нами будут рассмотрены лишь доступные на рынке препараты, к которым относятся Эмоксипин, Мексидол (Мексифин), Гистохром, Полиоксидоний, Офтан-Катахром, Антоциан форте, Стрикс.
Среди различных препаратов, применяемых в офтальмологии все соединения относятся к неферментативной группе. В мире применяется более 40 соединений различных групп, однако в России их применение еще не разрешено. В связи с этим нами будут рассмотрены лишь доступные на рынке препараты, к которым относятся Эмоксипин, Мексидол (Мексифин), Гистохром, Полиоксидоний, ОфтанКатахром, Антоциан форте, Стрикс.
Для регуляции окислительно-восстановительных процессов и регенерации поврежденных тканей необходима аскорбиновая кислота. Так, при ожогах глаз данный препарат показал свою высокую эффективность в экспериментальных и клинических исследованиях [30].
В настоящее время доказана результативность применения эмоксипина в комплексном лечении возрастной макулярной дегенерации, гемофтальмов, окклюзионных поражений сосудов сетчатки, сосудистой патологии глазного яблока, высокой осложненной близорукости, в пред- и послеоперационном периодах, пигментной ретинопатии, отслойке сетчатки, витреоретинальной пролиферации, болезни Коатса, патологии роговицы и др. [6, 13].
Препаратом той же группы является Мексидол. Его широко применяют при хронической оптической нейропатии различного генеза (на фоне сосудистых нарушений, глаукомы, осложненной близорукости), возрастной макулярной дегенерации, дегенеративно-дистрофических заболеваниях заднего отрезка глаза [3, 4, 7, 9, 14].
Современным АО на отечественном рынке является Гистохром, разработанный в Тихоокеанском институте биоорганической химии. Действующим веществом Гистохрома является эхинохром (спинохром), относящийся к группе хиноидных пигментов, который выделяется из панцирей морских беспозвоночных. Доказана его высокая эффективность в терапии миопии высокой степени, гифем, гемофтальмов, окклюзионных сосудистых поражений сетчатки, преретинальных кровоизлияний, ВМД, дистрофий и эрозий роговицы [1, 2, 10].
В работе И. А. Ищенко и Т. М. Миленькой (2007) оценивалась эффективность применения препаратов Антоциана форте и Стрикса у больных с диабетической ретинопатией. В результате проведенного исследования было установлено, что у больных сахарным диабетом 2 типа с непролиферативной диабетической ретинопатией и макулопатией применение данных АО позволяет улучшить состояние в 32,6 % и 28,4 % случаев, соответственно, уменьшить отек сетчатки, количество твердых экссудативных очагов, сохранить стойкую стабилизацию в течение длительного периода времени.
