Окислительный стресс при формировании катаракты

Хрусталик глаза — бессосудистая ткань, омываемая водянистой влагой и стекловидным телом; одна его поверхность обращена наружу. Мы изучали реакции перекисного окисления в катарактальных хрусталиках, оценивая изменения как в тканях хрусталика, так и в окружающей его среде.

1. Реакции перекисного окисления в хрусталике. 1) Возрастные изменения и реакции перекисного окисления. Активность супероксиддисмутазы (SOD) в хрусталиках крыс начинала снижаться в возрасте шести месяцев. Содержание липидных перекисей значительно увеличивалось в хрусталиках 24-месячных крыс. С возрастом степень окисления липопротеинов возрастала. Концентрации Na+, K+ и Ca2+ — ионов, важных для поддержания функции мембран, — также существенно менялись с возрастом. В хрусталиках шестимесячных мышей с ускоренным старением (SAM) способность обезвреживать активные формы кислорода заметно снижалась, а содержание липидных перекисей значительно повышалось. В хрусталиках человека аутофлуоресценция усиливалась по мере возрастного изменения структуры хрусталиковых волокон.

2) Образование свободных радикалов внутри хрусталика. С помощью электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) мы подтвердили образование гидроксильных радикалов (HO·) и радикалов аскорбиновой кислоты в катарактальных хрусталиках.

3) Изменения веществ, связанных с окислением, в катарактальных хрусталиках. Старческие и диабетические катаракты классифицировали на четыре типа: кортикальную, ядерную, заднюю субкапсулярную и зрелую. Во всех типах катаракты у пациентов с сахарным диабетом содержание глюкозы, гликированных белков и липидных перекисей было выше, чем при старческой катаракте. Среди четырёх типов катаракты накопление перекисей было максимальным при ядерной катаракте — как диабетической, так и старческой.

4) Переходные металлы. В ткани хрусталика присутствовали ионы железа и меди. Особенно интенсивное окрашивание на ионы меди наблюдалось в субэпителиальной области хрусталика. Повышение содержания ионов меди в катарактальных хрусталиках, вероятно, связано с усилением перекисного окисления в этой ткани.

5) Изменения мембраны. По сравнению с нормальными хрусталиками в старческих катарактальных хрусталиках было меньше фосфолипидов и выше степень насыщенности жирных кислот. Повышенная насыщенность жирных кислот указывала на повреждение структуры мембран вследствие перекисного окисления. На эпителии нормальных хрусталиков обнаружены рецепторы липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). Ацетилированные ЛПНП, денатурированные липопротеины, проникали в старческие катарактальные хрусталики, но не в нормальные, что указывает на нарушение барьерной функции мембраны при катаракте. Кроме того, в диабетических катарактальных хрусталиках значительно повышалось содержание липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) и ЛПНП.

2. Изменения окружающей хрусталик среды и реакции перекисного окисления. 1) Изменения содержания веществ, связанных с окислением, в крови, водянистой влаге и стекловидном теле пациентов с сахарным диабетом. Во всех этих средах снижались содержание восстановленного глутатиона и способность обезвреживать супероксидные радикалы, а содержание липидных перекисей и гликированных белков повышалось. Это могло быть связано со снижением антиоксидантного потенциала окружающей хрусталик среды вследствие усиления гликирования. Изменение содержания веществ, связанных с окислением, особенно в стекловидном теле, вероятно, существенно влияет на хрусталик.

2) Изменения хрусталика при ухудшении состояния окружающей среды. Хрусталики человека культивировали в течение трёх недель в условиях, сходных с условиями in vivo, используя разработанную и созданную нами систему культивирования. При снижении защитной активности против перекисного окисления содержание липидных перекисей значительно повышалось. При высокой концентрации глюкозы содержание липидных перекисей увеличивалось, а количество и активность SOD снижались.

3. Влияние изменений внешней среды на реакции перекисного окисления.