Просвітлення кришталика

Просвітлення кришталика

Катаракта – найчастіша причина втрати зору, особливо у людей літнього віку. Багато лікарів вважають цю хворобу таким самим супутником старості, як зморшки або атрофія м’язів. Зазвичай, виявивши ознаки катаракти, лікар радить хворому дочекатися, коли вона дозріє, тобто коли кришталик зовсім помутніє, а хворий перестане бачити оком, і лише тоді відправляє його на операцію із заміни кришталика штучною лінзою.

Хіба це не дивно? Скажімо, зуби ми, як правило, спочатку намагаємося вилікувати, а вже потім вставляємо штучні. Чому б не втрутитися в розвиток катаракти на ранніх стадіях і не спробувати сповільнити його або ж і взагалі запобігти йому? Однак зробити це непросто. По-перше, початкові стадії важко виявити. Прозорість кришталика зменшується повільно, і сама людина не відразу це помічає. Часто погіршення зору списують на інші причини. А лікарі-офтальмологи під час оглядів зазвичай проводять діагностику катаракти за допомогою фотощілинної лампи, яка дає змогу виявити лише явно виражене помутніння.

Принцип роботи фотощілинної лампи зрозуміє кожен, кому доводилося бачити яскравий промінь світла в темному приміщенні, наприклад від проектора в кінотеатрі. У промені видно всі порошинки, що розсіюють світло. Лікар-офтальмолог також направляє промінь від лампи через вертикальну щілину в зіницю ока і, дивлячись збоку на кришталик, оцінює його помутніння. Оцінка ця багато в чому суб’єктивна, і якщо явні помутніння видно добре, то легкі початкові зміни малодосвідчений лікар може не помітити. Справді, чи будь-хто з нас здатний оцінити ступінь запиленості повітря в кімнаті?

Друга причина істотніша. Донедавна було незрозуміло, які молекулярні процеси призводять до помутніння кришталика, але без цього неможливо розробляти досконаліші методи терапевтичного лікування. А отже, марно займатися і діагностикою.

Кришталик – це не лінза з однорідної речовини, а орган, який складається з клітин. Ті, що знаходяться на екваторі, зберігають ядро й усе життя діляться. У них, як і в клітинах кісткового мозку та кишкового епітелію, до останніх днів активний фермент теломераза, який добудовує кінцеві ділянки хромосом і дає змогу клітинам ділитися майже необмежено.

Після поділу клітини, що відклалися у товщі кришталика, рухаються до його заднього полюса, втрачають ядра, видовжуються і перетворюються на волокна. У результаті живе збільшувальне скло з роками стає дедалі більшим. Зоологи знають, що найточніше вік гризуна можна визначити за вагою його кришталика.

Волокна кришталика утворюють безліч щілинних контактів – спеціальних каналів, які пов’язують їх один з одним у синцитій, тобто у надклітину із загальним обміном речовин. Цим кришталик схожий на серце. Однак більшість волокон позбавлені ядра і багатьох органел, наприклад мітохондрій. Їх підживлюють енергією (тобто АТФ) епітеліальні клітини, розташовані на периферії кришталика.

У волокнах утворюються білки-кристаліни, що не оновлюються з моменту їхнього синтезу до самої смерті організму. Можна тільки дивуватися тому, що вони справно служать десятиліттями, не виходячи з ладу. І все ж у старості, а іноді і при хворобах, і при травмах кришталик стає «мутнішим, ніж вода стояча». Безпосередня причина – деградація кристалінів. З віком вони змінюються хімічно і збираються в агрегати. Можливо, це відбувається на мембранах клітин, де і формуються частинки, що розсіюють світло. Найімовірніше, хімічні зміни білкових молекул у певний момент призводять до того, що їх природне укладання порушується, внутрішні гідрофобні групи визирають назовні, і тоді білки легко налипають на мембрани. Це поки лише гіпотеза, однак вельми правдоподібна.

Але що діє на білки? Про походження катаракти сперечалися десятиліттями, виявляючи різні зміни в хімії кришталика. Відомо, наприклад, що при розвитку старечої катаракти у кришталику стає більше натрію і менше калію, що порушується водний баланс, що їй сприяє збільшення вмісту моносахаридів у крові (часто катаракта розвивається внаслідок діабету). Однак такі спостереження були фрагментарні.

Багато що стало зрозуміло наприкінці 80-х років, коли почали вивчати мембрани клітин кришталика. До цього часу вже було відомо про вільнорадикальні процеси та їхню роль у нормальному житті клітин і в розвитку різних патологій. Нагадаємо, що вільні радикали – це хімічно активні частинки з неспареними електронами, які утворюються під час деяких процесів окиснення (в основному в мітохондріях клітин). Вони запускають ланцюжки реакцій, нерідко призводять до порушення фосфоліпідів мембран, білків, нуклеїнових кислот та інших компонентів клітини. При цьому важливо, що до руйнування мембран (у м’язах, наприклад) не можна ставитися як до безумовного зла: воно необхідне для поновлення тканин у разі посилених навантажень і певною мірою корисне.

Вивчення мембран і вільнорадикальних процесів у них спрямувало зусилля фахівців новим шляхом. У 1991 році в бельгійському місті Генті в рамках програми з дослідження старіння в Європі відбувся симпозіум «Мембрани кришталика і старіння». Один з організаторів симпозіуму Г. Вренсен зазначив: «Мембрани кришталикових волокон відіграють вирішальну роль у розвитку і підтриманні високої впорядкованості структур кришталика. З’явилися вагомі підстави вважати, що порушення мембранних процесів є головними причинами розвитку катаракти».

Основу мембран у клітин кришталика, як і в інших клітин, становить подвійний фосфоліпідний шар. Він дуже чутливий до дії активних форм кисню, що зумовлюють ланцюгові процеси вільнорадикального окиснення. Випускники кафедри біофізики 2-го Московського медичного інституту (нині Російський державний медичний університет) М. Бабіжаєв та А. Дєєв, дослідивши постадійно динаміку розвитку катаракти, довели, що перекисне окиснення ліпідів відіграє провідну роль у її розвитку. До них учені порівнювали нормальні кришталики, в яких ще не було значного окиснення, з кришталиками на кінцевих стадіях розвитку катаракти, де все вже окиснювалося і продукти окиснення деградували. Роботи російських науковців увійшли до десятки найбільш значущих за патогенезом катаракти за 1985–1990 роки, на основі яких американський Національний інститут здоров’я сформував нову програму досліджень. Зараз практично всі фахівці згодні, що вільнорадикальне окиснення мембран відіграє ключову роль у помутнінні кришталика. Ось у чому вона полягає.

Вільні радикали проникають у волокна кришталика, ймовірно, з епітеліальних клітин, які активно дихають (тобто окиснюють). Крім того, пігменти-кінуреніни, що поглинають ультрафіолетове світло в А-діапазоні до взаємодії з киснем, можуть генерувати синглетний кисень, який має підвищену реакційну здатність. При деяких патологіях у кришталик з легкоокиснюваних фосфоліпідів сітківки можуть дифундувати перекиси ліпідів, також дуже активні.

У кришталику вільні радикали і ліпоперекиси атакують фосфоліпіди мембран. Ті окиснюються і, своєю чергою, також генерують ліпоперекиси й не менш небезпечні для клітини альдегіди. При цьому порушується бар’єрна функція мембран, які в нормі не дозволяють іонам вільно проходити в клітину, а з неї – назовні. Поки мембрана ціла, вона регулює переміщення іонів, тож по різні боки від неї формується електричний потенціал. Коли мембрана псується, мембранний потенціал клітин знижується і пригнічується їх енергетика, необхідна для підтримання нормальної структури клітин, а від неї залежить прозорість кришталика. Крім того, хоча на мембрани доводиться не більш як 5 % обсягу кришталика, їх внесок у розсіювання світла досягає половини. Коли впорядкованість мембран порушується, в них формуються бульбашки і звивисті утворення, які ще більше розсіюють світло.

Окиснення у кришталику, як і в інших органах, стримують антиоксидантні системи – речовини і ферменти, які нейтралізують вільні радикали. Антиоксиданти діють у живій клітині спільно. У різних тканинах їхня кількість і співвідношення відрізняються, адже і обмін речовин у них протікає неоднаково.

Найважливіші з антиоксидантів – глутатіон і залежні від нього ферменти. Вміст глутатіону в епітелії кришталика більш ніж у десять разів перевищує його вміст у клітинах інших тканин ссавців. У рідині, що омиває кришталик (водянистій волозі), міститься ще один антиоксидант – аскорбінова кислота, причому її там приблизно в двадцять разів більше, ніж у крові.

Близько двох десятків років тому вчені звернули увагу на ще один антиоксидант – дипептид карнозин (від латинського саrо, carnis – м’ясо). Цю загадкову сполуку відкрив у 1900 році В. Гулевич, виділивши її з яловичини. Усе життя займався дослідженням незвичайної речовини його учень, патріарх радянської біохімії академік С. Северин, віддали йому данину і багато інших учених. Було ясно, що це дуже важлива сполука, але її функції та механізм дії тривалий час були невідомі. На початку 80-х років на кафедрі біохімії МДУ, якою завідував С. Северин, припустили, що карнозин захищає мембрани (зокрема, мембрани мітохондрій) від окисного стресу, а до кінця десятиліття це довели у провідних лабораторіях світу. У 2000 році відкриттю карнозину виповнилося 100 років, і на честь ювілею редакція журналу «Біохімія» присвятила цілий номер (т. 61, № 7) дослідженням сполуки.

Карнозин – це водорозчинний антиоксидант, який нейтралізує насамперед ОН-радикали, синглетний кисень і перекиси ліпідів. Міститься він в основному у збудливих тканинах. Але, імовірно, відіграє чималу роль й у підтриманні нормальної діяльності кришталика. Цікаво, що у птахів є сполука, схожа на карнозин. Її називають анзерином (від латинського anser – гусак). У морських ссавців і змій були знайдені й інші похідні карнозину.

В очах птахів дуже багато карнозину, а ось катаракта у них майже не виникає. І це попри те, що багато з них здійснюють тривалі перельоти на великій висоті, де надто яскраве ультрафіолетове світло, а водоплавні птахи подовгу дивляться на гладь води, що добре відображає його (відомо, що ультрафіолет – один з головних чинників розвитку катаракти).

На високий вміст карнозину в очах птахів першим звернув увагу Л. Броуде, ще один учень В. Гулевича. Далі виникла ідея захистити кришталик від помутніння за допомогою дипептидів – антиоксидантів. Зі старими собаками це вдалося – вони бачили значно краще після закапування розчину карнозину в очі. Однак ввести карнозин у кришталик людини не так просто. Якщо закапати в око його розчин, то у водянистій волозі, на шляху від рогівки до кришталика, його зруйнує фермент карнозиназа. При цьому утворюється гістидин, який легко трансформується у гістамін – медіатор алергічних реакцій, що під час введення ззовні чинить таку саму дію, як і будь-який алерген.

Російський учений М. Бабіжаєв та його закордонні колеги вирішили «обдурити» карнозиназу, зберігши активну основу препарату. Для цього вони створили синтетичний препарат, схожий на природну речовину, але групу, за якою карнозиназа впізнає карнозин, замаскували: на N-кінець пептиду (амінну групу бета-аланіну) начепили ацетильну групу. Препарат не руйнується карнозиназами, потрапляє у клітини кришталика, перетворюється на карнозин і, діючи як антиоксидант, захищає лінзу від помутніння. Кілька таких псевдодипептидів отримали міжнародний і російський патенти.

Одну з похідних карнозину випробовували на щурах, у яких катаракта розвинулася внаслідок діабету. Ці досліди проводили в Монако й університеті Ніцци у Франції. Препарат був ефективний, коли його додавали у воду, яку пили щури. Важливо, що він не руйнується в травному тракті і в крові, тому його можна приймати всередину, не боячись втратити активність.

Отже, ліки від катаракти начебто є. Які їхні можливості? Звичайно, якщо процес зайшов надто далеко (зір становить менше 0,3), ацетилкарнозин допоможе не більше, ніж сеанс магії. Однак на ранніх стадіях він працює: кришталик стає не таким мутним і подальше помутніння сповільнюється (звісно, для цього препарат треба застосовувати регулярно). Утім прозорість кришталика змінюється і від фізіологічних причин: тимчасово погіршується унаслідок сильної загальної втоми.

Виявити початок патологічного процесу допоможе прилад, заснований на глер-ефекті (від англійського glare – сяйво, ореол). Коли очі освітлюють невеликим джерелом світла і кришталик прозорий, предмет, розташований поряд із цим джерелом, добре видно. Якщо ж кришталик помутнів, ореол від лампи перешкоджає помічанню предмета.

Глер-тестування населення дало б змогу вчасно виявляти людей, у яких з віком прозорість кришталика знижується надто швидко. Таким людям і потрібно пропонувати засоби, що сповільнюють розвиток катаракти. Утім їм не варто забувати і про звичайні способи профілактики: гарне харчування, що передбачає достатню кількість білків та антиоксидантів.

Якби історія карнозину і його похідних у профілактиці катаракти мала хеппі-енд (реєстрацію, виробництво та продаж препарату), до цієї статті не знадобилося б писати невелике доповнення. Річ у тім, що на наших теренах ніхто не зацікавився ліками настільки, щоб провести клінічні випробування і налагодити виробництво.

Багато що було зроблено на Заході. N-ацетилкарнозин (NACA) випробовували в клініці фахівці американської фірми Innovative Vision Products. Результати, опубліковані в міжнародних журналах, показали ефективність застосування препарату і стали основою випуску своєрідної біодобавки для очей «Саn-С» (назва співзвучна з can see – можу бачити), яку продає за інтернет-замовленнями міжнародна компанія International Anti-Aging Systems (IAS). Пленарні доповіді про історію створення, можливий механізм дії та ефективність препарату у геронтології й офтальмології зробив М. Бабіжаєв на міжнародних конференціях у Монако в 2002 і 2003 роках. Розробка щодо нехірургічного лікування катаракти увійшла в Американський фонд інновацій (American Commercialization Institute). З 2003 року препарат почали продавати в США під комерційною назвою «OcuZyme» за вельми цікавої умови: якщо він не допоможе протягом трьох місяців, пацієнтові повертають гроші за курс лікування. На думку американського геронтоофтальмолога Річарда Коена, препарат корисний не тільки на початкових стадіях катаракти, але і при пресбіопії (зниження обсягу акомодації внаслідок зниження еластичності кришталика), глаукомі, синдромі сухого ока, діабетичній ретинопатії.

 

 

За матеріалами статті М. Рачковського «Просвітлення кришталика», опублікованої в журналі «Химия и жизнь» (2003, № 9).

 

 

Farmaplant