Катаракта, индуцированная H₂O₂, как модель возрастной катаракты: уроки гиперэкспрессии активатора протеасом PA28αβ в хрусталике мыши

Катаракта — ведущая причина слепоты в мире; она развивается, когда агрегаты кристаллинов затуманивают хрусталик. Мы вызвали гиперэкспрессию PA28αβ — активатора протеасом, обладающего свойствами, которые защищают от агрегации и окислительного стресса, — и проверили, снижает ли это вероятность развития катаракты вследствие старения и/или воздействия перекиси водорода (H₂O₂). Ещё одной целью работы было сопоставление катаракты, вызванной H₂O₂ в хрусталиках мышей ex vivo, с катарактой, развивающейся у мышей при старении. В рамках исследования старения гибридных мышей F2 C57BL/6N×BALB/c хрусталики мышей PA28αOE и их однопомётных мышей дикого типа в возрасте 7 месяцев (зрелый возраст), 15 месяцев (средний возраст) и 22 месяцев (старый возраст) выделяли и оценивали степень помутнения (n = 22–44 хрусталика в группе). Параллельно хрусталики 3–4-месячных мышей PA28αOE и их однопомётных мышей дикого типа линии C57BL/6N обрабатывали 100 мкМ H₂O₂ каждые 24 часа в течение 7 дней; ежедневно оценивали развитие катаракты и внешний вид хрусталиков. В обеих группах также анализировали окислительное повреждение белков (карбонилирование) и их растворимость. Гиперэкспрессия PA28αβ не влияла ни на возрастную катаракту, ни на катаракту, вызванную H₂O₂. Таким образом, она не защищает мышей от развития катаракты. Возможно, PA28αβ неэффективен против катаракты потому, что кристаллины уже в достаточной степени обеспечивают антиагрегационную активность в хрусталике. Вероятно, именно кристаллины составляют основную часть белков массой 20–25 кДа, которые были главными мишенями карбонилирования независимо от наличия катаракты. Сопоставление катаракты, вызванной H₂O₂, с возрастной показало, что карбонилирование высокомолекулярных белков связано с катарактой как in vivo, так и ex vivo, тогда как снижение растворимости белков выражено сильнее при возрастной катаракте. Кроме того, работа выявила существенные различия во внешних проявлениях катаракты при старении и после обработки H₂O₂ ex vivo. Возрастная катаракта может начинаться по-разному: с общего неясного затуманивания или с едва заметного очагового помутнения. Катарактогенез, вызванный H₂O₂, по-видимому, развивается по определённому сценарию: сначала появляются относительно непрозрачные участки по периферии, которые позднее проясняются, а хрусталик приобретает шляпообразный вид. Эта трансформация происходит одновременно с набуханием хрусталика и, вероятно, обусловлена осмотическими нарушениями, вызывающими разделение фаз между вязкой корой хрусталика и более плотными волокнами его ядра.