Знание-сила, 2001 № 05 (887)

Остановить катаракту

Группа отечественных исследователей совместно с зарубежными коллегами разрабатывает препарат, предотвращающий развитие катаракты. О катаракте, причинах ее появления и новом препарате рассказывают сотрудники кафедры биофизики Российского государственного медицинского университета, Москва, – кандидаты наук А. ДЕЕВ и М. БАБИЖАЕВ и академик РАМН Ю. ВЛАДИМИРОВ.

Катаракта, как известно, – это помутнение хрусталика глаза.

А хрусталик – не только самый примитивный, но и весьма необычный орган нашего тела. Уникальные его особенности -прозрачность, отсутствие ядер и многих органоидов в основной массе его клеток, называемых хрустал и ковы ми волокнами, отсутствие кровоснабжения и иннервации. Еше одна особенность клеток хрусталикового эпителия – это их способность делиться и дифференцироваться в течение всей жизни. Хрусталик растет потому, что эпителиальные клетки из экваториальной области движутся к заднему полюсу по периферии хрусталика, превращаясь при этом в хрусталиковые волокна: тесно прижатые друг к другу клетки, заполненные специфическими для хрусталика белками – кристалл и нами. Эти белки не обновляются с момента их синтеза до самой смерти организма. Так, возраст белков в ядре хрусталика равен примерно возрасту человека. Удивительным представляется и то, что белки хрусталика сохраняются в этом уникальном органе, мало изменяясь на протяжении нескольких десятилетий нашей жизни.

Каковы же физиологические предпосылки столь удивительного долголетия хрусталика? Как известно, большинство клеток нашего тела имеет ограниченное число делений. В 1999 году было обнаружено, что эпителий хрусталика относится к тем счастливым 15 процентам клеток нашего тела, для которых не существует этого предела делений. Подобно стволовым клеткам крови и клеткам кишечного эпителия, в хрусталике не выключается, а остается активной на протяжении всей жизни теломераза – фермент, достраивающий концевые участки ДНК и не позволяющий тем самым стариться клеткам.

Второй механизм поддержания жизнеспособности клеток хрусталика – это удивительное «чувство коллективизма», которое обеспечивается в хрусталике огромной по сравнению с другими клетками площадью щелевых контактов, специальных каналов, связывающих между собой хрусталиковые волокна в единый синцитий, то есть в суперклетку с кооперированным обменом веществ. Подобное строение обычно характерно для зародышевых тканей (мезенхимы костной ткани) в тот период, пока не развита кровеносная система и где клеткам для выживания необходимо полагаться только на взаимопомощь. Наличие такой структуры во взрослом организме – это, безусловно, одна из уникальных черт хрусталика.

И вот этот-то удивительный орган служит важнейшим элементом в механизме нашего зрения.

Почти девять десятых информации современный человек получает благодаря зрению. Овладев стихией света, мы познаем окружающий мир во всем многообразии форм и цветов. Однако более сорока миллионов людей на планете лишены этой возможности вследствие слепоты. И более сорока процентов из них теряют зрение в результате развития катаракты. Катаракта – основная причина резкого снижения зрения у лиц пожилого возраста. Большинство (85 процентов) катаракт классифицируются как старческие, а непосредственная причина их возникновения остается до конца невыясненной. Хотя, по мнению большинства медиков, катаракта считается заболеванием, многие геронтологи, особенно в последнее время, рассматривают помутнение хрусталика как неизбежное проявление старения, подобно образованию морщин на коже или поседению волос.

Несмотря на неумолимый ход времени, косметологам удается задерживать старение кожи на несколько лет, уход за зубами позволяет отдалить время визитов к стоматологу, занятия физкультурой сохраняют силу и упругость мышц. А можно ли задержать возрастное снижение прозрачности хрусталика? В реальной жизни типична следующая ситуация. Обычно пожилой пациент обращается к офтальмологу с жалобами в тот момент, когда катаракта развивается уже полным ходом. Врач констатирует начало развития катаракты и, как правило, рекомендует больному подождать, пока катаракта созреет, а мутный хрусталик не жалко будет заменить искусственной прозрачной линзой. К применению препаратов против катаракты, таких как разработанный в Японии «Сэнкаталин», «Квинакс», разработанный в США, «Катахром», разработанный в Финляндии, или отечественный «Тауфон», или традиционные «Витайодурол» и «Цистеин», большинство офтальмологов относятся достаточно скептически. В ряде случаев эти средства могут замедлить созревание катаракты, но не обратить ее развитие вспять.

В отличие от отечественной медицины, за рубежом осознана необходимость развития биологического направления в офтальмологии. Ведущие офтальмологические учреждения Англии, США, Японии уже около половины своего научного потенциала выделяют на фундаментальные разработки. По подсчетам американских специалистов, задержка развития катаракты на десять лет уменьшит необходимость проведения операции по удалению помутневшего хрусталика почти вдвое. Разумеется, это не только значительная экономия средств, ибо только в США на операции по удалению катаракты и связанные с этим проблемы тратится ежегодно около 3.5 миллиардов долларов, но и значительное увеличение трудоспособного возраста и качества жизни пожилых людей. Исходя из этого становится ясно, почему Национальный институт глаза (США) в качестве одной из основных задач ставит фундаментальные исследования процессов развития катаракты и ее предупреждение. Еще в древности было сказано, что «хирургия должна заявлять о себе только тогда, когда замолкает терапия».

Да и всегда ли успешно хирургическое лечение катаракты? По данным медицинской статистики США, примерно у сорока двух процентов пациентов, перенесших операцию по удалению помутневшего содержимого хрусталика, в течение последующих двух лет возникают различного рода осложнения. Операция по поводу катаракты в США проводится у 1,3 миллиона человек ежегодно, и даже небольшой процент осложнений составляет около 26 тысяч человек за год.

Можно ли задержать развитие старческой катаракты?

«Сбои» каких биохимических реакций ведут к помутнению хрусталика?

Дискуссия о причинах появления катаракты велась на протяжении нескольких десятилетий, и в конце концов своеобразный кризис понимания того, как мутнеет хрусталик, побудил ученых в конце восьмидесятых годов обратить свой взор на мембраны хрусталиковых клеток.

Эти мембраны составляют незначительную часть от объема хрусталика, но на их долю приходится около половины количества света, рассеиваемого прозрачным хрусталиком. Последние пятнадцать лет в изучении происхождения катаракты ознаменованы пристальным вниманием исследователей к роли мембран в этом процессе. Достаточно отметить, что состоявшийся в 1991 году в Бельгии (Гент) симпозиум, проведенный в рамках программы по исследованию старения в Европе, назывался «Мембраны хрусталика и старение». Как отметил один из организаторов этого симпозиума Г. Вренсен, «причиной столь большого интереса к данной теме явилось осознание того факта, что именно мембраны хрусталиковых волокон играют решающую роль в развитии и поддержании высокой упорядоченности структур хрусталика. Появились веские основания считать, что нарушения мембранных процессов являются главными причинами развития катаракты».

Основу биомембран составляет двойной фосфолипидный слой. Он весьма чувствителен к действию активных форм кислорода, вызывающих цепные процессы свободнорадикального окисления. Их роль в ходе развития катаракты была доказана нами (М.А. Бабижаев, А.И. Деев, 1986) и является в настоящее время общепризнанной. Препятствует раз* витию такого окисления в хрусталике высокий уровень антиоксидантов, важнейшими из которых принято считать глутатион и зависимые от него ферменты. Содержание глутатиона в эпителии хрусталика более чем в десять раз превосходит его содержание в клетках других тканей млекопитающих. В жидкости, омывающей хрусталик – водянистой влаге, содержится иной антиоксидант – аскорбиновая кислота, причем в концентрациях, более чем в двадцать раз превосходящих ее содержание в крови. Антиоксиданты действуют в живой клетке комплексно, совместно, как бы помогая друг другу.

Несколько лет назад внимание ученых привлек в качестве перспективного антиоксиданта дипептид карнозин, содержащийся в нашем организме, в основном в мышцах. Примечательно, что карнозин был открыт в России B.C. Гулевичем в 1900 году, и биохимики недавно справляли столетний юбилей этого открытия, посвятив целый номер журнала «Биохимия» (т.65, №7, 2000) биологической роли карнозина в функционировании возбудимых тканей. Но помимо нервов и мышц карнозин, вероятно, играет немалую роль в поддержании нормального функционирования хрусталика [* О карнозине и истории его исследования рассказывалось в очерке С. Шноля «С.Е. Северин» («Знание – сила», 2000, №7).].

Высокое содержание производного карнозина – анзерина – обнаружено в глазах птиц, у которых катаракта встречается очень редко. А ведь глаза многих птиц подвергаются мощному воздействию ультрафиолетового света, роль которого в происхождении катаракты бесспорна. Представьте себе утку, плавающую целый день по озеру, поверхность которого постоянно отражает солнечные лучи в виде бликов. Идея защитить хрусталик от помутнения с помощью карнозина, как это делают птицы, возникла около пятнадцати лет тому назад. Однако ввести карнозин в хрусталик в виде глазных капель не так-то просто, ибо в водянистой влаге, то есть на пути от роговицы к хрусталику, находится фермент карнозиназа, разрушающий молекулу карнозина. Узнав от М.А. Бабижаева об этой проблеме, химики из фирмы «Эксимол» (Монако) решили «обмануть» карнозиназу, сохранив при этом активное начало препарата. Для этого они пошли на ухищрение, создав синтетические препараты, похожие на природный карнозин, но в них были замаскированы группы, используемые карнозиназой для узнавания карнозина. Неузнанным препарат проникает в клетки хрусталика, действует как антиоксидант, защищая линзу от помутнения. Целая серия таких псевдодипептидов получила международный и российский патенты (М.А. Бабюкаев, М.-К. Сегэн. Псевдодипептидный продукт, содержащий имидазольную группу и его применение. Мо 2159775, приоритет от 05.11.1993).

Испытания одного из таких препаратов на крысах с различными моделями диабетической катаракты, проведенные в Монако и Университете г. Ницца (Франция), показали его высокую эффективность при добавлении в воду, которую пили крысы. Важно, что препарат устойчив к разрушению в пищеварительном тракте и в крови, поэтому его можно принимать внутрь, не боясь потери активности.

Работа по оценке возможности применения псевдодипептидов для задержки развития старческой катаракты у человека проводилась совместно с фирмой «Эксимол» (Монако) с использованием глазных капель на основе ацетил карнозина. Следует отметить, что мы не питаем иллюзий по поводу возможности просветлить абсолютно мутный хрусталик, когда катаракта уже созрела и изменения клеток приобрели необратимый характер, но на ранних стадиях ее развития, когда острота зрения падает не ниже 0,3, прогрессирование катаракты можно замедлить и даже частично обратить. Как показали результаты совместной работы, опубликованные в американском журнале «Медицина против старения», применение таких глазных капель в течение шести месяцев улучшало показатели хрусталика, оцененные по остроте зрения и специальной методике глэр-тестирования (оценка слепимости) в 90 процентах случаев.

Тем не менее большинство клиницистов пока пессимистически смотрят на возможность задержки развития катаракты, поскольку ее диагностируют достаточно поздно, когда изменения в хрусталике приобретают уже необратимый характер.

В чем же состоят трудности выявления ранних симптомов начала катарактогенеза? Во-первых, хрусталик лишен иннервации, и поэтому такой симптом неполадок в работе органа, как боль, в данном случае отсутствует. Во-вторых, изменения прозрачности происходят достаточно медленно, чтобы их можно было «ощутить» субъективно. К потере прозрачности мы привыкаем, как привыкаем к слою пыли на оконных или автомобильных стеклах. В-третьих, диагностика катаракты на обычном для офтальмолога приборе – фотощелевой лампе – позволяет обнаружить лишь достаточно явно выраженные макроскопические помутнения.

Начало этого процесса, на наш взгляд, можно обнаружить при помощи глэр-эффекта (слепимости при ярком освещении). Глэр-тестирование населения позволило бы выявлять лиц с ускоренным возрастным снижением прозрачности хрусталика и именно им рекомендовать применение мер, задерживающих развитие катаракты.

Как-то на Всероссийской конференции по офгальмогеронтологии (Самара, 1994) возникла дискуссия о том, можно ли предотвратить развитие катаракты. Отвечая своим оппонентам, один из авторов данной статьи (А.И. Деев) бросил взгляд на подоконник, где стояли горшки с растениями, которые, как видно, забыли полить. У одних растений листья только начали поникать, у других уже засохли и начали желтеть. Он сравнил эту картину с развитием катаракты: те листья, что уже засохли, нельзя спасти, как бы обильно мы их ни поливали, засохшие листья можно только удалить. Однако те листочки, что лишь слегка подвяли, восстановят свой тургор после полива. Иными словами, только своевременное принятие мер позволяет избежать нежелательных и необратимых изменений.

В заключение можно сказать, что задержка развития катаракты на несколько лет для современной медицины является задачей, ждущей своего решения. Необходимо только начинать проявлять заботу о своей животворной линзе, пока она еще жива и требует защиты от атакующих белки и мембраны агрессивных радикалов, порождаемых как неблагоприятными факторами окружающей среды, так и процессами, сопровождающими старение самого организма.