РОЛЬ МАТРИКСНЫХ МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗ В ПАТОГЕНЕЗЕ ПЕРВИЧНОЙ ОТКРЫТОУГОЛЬНОЙ ГЛАУКОМЫ

Аннотация

Матриксные металлопротеиназы (ММР) - это семейство ферментов, которые перерабатывают внеклеточный матрикс. Доказана роль ММР в апоптозе ганглиозных клеток сетчатки, ремодулировании ткани диска зрительного нерва и изменении формы решетчатой пластинки при первичной открытоугольной глаукоме. ММР участвуют в нарушении гематоофтальмического барьера и регуляции оттока внутриглазной жидкости. Много работ посвящено роли этих ферментов в рубцевании фильтрационной подушки при антиглаукомной операции. Изучение ММР открывает перспективы ранней диагностики и патогенетически направленной терапии ПОУГ.

Полный текст

В последнее время все больше исследований посвящается иммунным механизмам развития первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) [1, 2, 3, 5, 6]. Некоторые недавние публикации касаются роли матриксных металлопротеи-наз в патогенезе ПОУГ [25, 29]. Увеличение их секреции ведет к деградации компонентов внеклеточного матрикса, что приводит к повреждению тканей глаза и изменению их свойств [24]. Матриксные металлопротеиназы объединены в большое семейство цинксодержащих эктрацеллюлярных эндопроте-аз, которые связаны с клеточной мембраной, обладают способностью разрушать экстрацеллюлярный матрикс (ЕСМ), активно участвуют в морфогенезе многих органов и тканей человека. Опорная функция ЕСМ является одной из наиболее важных, но он выполняет и много других функций, обладает способностью модулировать рост клеток и дифференцировку тканей. Баланс между клеточными элементами и окружающим ЕСМ обеспечивает гомеостаз органов и тканей, который нарушается при различных патологиче ских состояниях. Для того чтобы преодолеть ЕСМ, мигрирующие клетки связываются с ним, выделяют и фокусируют на своей поверхности эндопротеазы (в частности, металлопротеиназы) или активаторы протеиназ, разрушают его компоненты и мигрируют за его пределы [47]. MMP сгруппированы в четыре основных подсемейства, основанные на их реакции (специфике) к различным внеклеточным матричным компонентам и включают коллагеназы (MMP-1,-8, и-13), жела-тиназы (MMP-2 и-9), стромелисины (MMP-3,-10, и-11), мембранный тип MMPs и другие типы, включая матрили-син (MMP-7) и металлоэластазу (MMP-12) [34, 47]. Коллагеназы расщепляют типы коллагенов I, II и III; желатиназы расщепляют денатурированные коллагены (желатины) и врожденные типы коллагенов IV, V, и VII, а также эластин и витронектин; тогда как стромелисины расщепляют IV тип коллагена, протеогликаны, фибронек-тин, ламинин, и эластин [30]. Эти ферменты синтезируются как неактивные проферменты и активируются протеолитиче-ским распадом полипептида от молекулы. 136 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2013 г. Четыре типа ингибиторов ММР (TIMP), которые к настоящему времени были описаны, имеют способность ингибировать все активные ММР [34, 47]. Секрецию ММР стимулируют фактор некроза опухолей [42], фактор роста эндотелия сосудов [45, 46], интерлейкин-1 [31], простогландины [35]. Секреция ингибиторов ММР регулируется на уровне транскрипции (в дополнение к TIMP) трансформирующим фактором TGF- ß и стероидными гормонами [39]. Синтез ММР жестко регулируется на уровнях транскрипции, секреции и проте-олитической активности их предшественников [10, 48]. ММР вовлечены в нормальные процессы модернизации матрицы, например, в эмбриональное развитие, морфогенез, гомеостаз ткани, и заживление раны. Патологическая экспрессия ММР и их ингибиторов (ТIМP) или нарушения в протеолитическом балансе между ММР и ТIМP были связаны со многими патологическими состояниями, включая воспалительные заболевания, рак, сердечно-сосудистые заболевания, неврологические заболевания [30]. Увеличение концентрации интерлейкинов, а также титра антител запускает синтез ММР, усиленная выработка которых приводит к разрушению базальной мембраны сосудисто-эндотелиального барьера и повышает сосудистую проницаемость, приводя к усилению воспалительных реакций и в последующем к увеличению образования коллагена в зоне воспаления [21]. Тот факт, что активность ММР существенно возрастает при глаукоме был доказан во многих работах, начиная с 2001 года. Если в норме активность ММР в головке зрительного нерва невысока, то при глаукоме она возрастает в несколько раз [12]. В ряде работ показано, что синтез ММР в сетчатке и зрительном нерве увеличивается в процессе ишемии и реперфузии, последняя является следствием как колебаний внутриглазного давления, так и перепадов артериального давления [7, 10, 23]. Имеет место быть умеренная и длительно существующая ишемия, при которой значительно возрастает продукция ММР-9, ответст венной за расщепление коллагена IV типа -основного составляющего базальноклеточной мембраны [13]. Важное значение имеет определение активности комплекса ММР с ингибитором TIMP (ММР/TIMP-1) как маркера фиброза, склероза тканей вследствие нарушения баланса между синтезом и деградацией компонентов внеклеточного матрикса [37]. Так, Рукина Д.А. и Кириенко А.В. исследовали в слезной жидкости и сыворотке крови активность ММР-9 и ее тканевого ингибитора у пациентов с ПОУГ и у больных группы риска развития данной патологии (миопия, гипертоническая болезнь, сахарный диабет). Определен высокий уровень исследуемых показателей у больных, особенно на локальном уровне, что свидетельствует о выраженных нарушениях системы тканевых проте-аз/антипротеаз. Изменения локальной концентрации (слезная жидкость) изучаемых показателей оказалось более информативным по сравнению с системным уровнем (сыворотка крови). При анализе показателей ММР-9 у пациентов группы риска, напротив, наиболее высокие и достоверные значения получены в системном кровотоке, что, возможно, свидетельствует о доминировании сосудистых нарушений на начальных стадиях патогенеза [4]. Доказана роль ММР в апоптозе ганглиозных клеток при глаукоме [9, 36]. Hernandez M. определил астроциты в качестве основных типов клеток, участвующих в апоптозе и показал, что они могут быть активированы повышением ВГД [19]. Yan X. с соавторами показали, что активизированные астроциты отвечают за производство ММР, которые влияют на структуру матрицы, а именно изменяется содержание ММР-9 и ламинина [28]. Это подтверждает тот факт, что апоптоз нейронов в ЦНС связан с увеличенной экскрецией ММР-9 [18, 33]. Ламинин - это компонент экстраце-люлярного матрикса. Снижение содержания или его отсутствие делает клетки более восприимчивыми к апоптозу [32]. Клетки сетчатки увеличивают секрецию ММР-9 в качестве прямого ответа на 137 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2013 г. повышение ВГД, а это, в свою очередь, приводит к ММР-9 - индуцированной потере ламинина и, следовательно, к апопто-зу гаглиозных клеток [36]. У мышей с удаленным геном, кодирующим образование ММР-9 [13], в той же степени, как и у животных, у которых ММР-9 фармакологически ингибирована, ретинальные клетки не погибают от апоп-тоза [27]. Полагают, что главной причиной патологического ремодулирования решетчатой пластинки является избыточный синтез матриксных металлопротеиназ. Следствием является то, что ткань (как невральная так и склеральная) при повреждении не замещается рубцовой тканью. Именно этим обстоятельством можно объяснить, почему при глаукоме происходит потеря невральной ткани и формирование экскавации [15, 19, 44]. Действительно, как было показано в экспериментах на обезьянах, острый подъем внутриглазного давления не вызывает изменений в решетчатой мембране, а хронически действующее высокое давление приводит к повышению растяжимости склеры и, следовательно, ее большей деформации [40]. ММР-9 также участвует в нарушении гематоцеребрального барьера, что в экстремальных случаях может приводить к единичным геморрагиям в диске зрительного нерва [41]. Проведены исследования на животных о влиянии антиглаукомных препаратов (селективные ß-блокаторы, неселективные а и ß-блокаторы, а-1 и а-2 агонисты и производные простагландинов) на уровень ММР и их ингибиторов. Было показано, что все вышеперечисленные препараты, за исключением ß-блокаторов, стимулируют внеклеточный матрикс, усиливая выработку ММР- 2 и ММР-3 и снижая экспрессию ингибитора протеаз (TIMP) [14]. Активация рецепторов цилиарной мышцы под действием простагландинов стимулирует несколько взаимосвязанных реакций, что ведет к увеличению биосинтеза матричных металлопротеиназ, которые могут инициировать изменение коллагена в цилиарной мышце для увеличения пространства между цилиарными мышечными волокнами, тем самым уменьшая гидравлическое сопротивление в увеосклеральном пути оттока [22, 35]. Много работ посвящено роли метал-лопротеиназ в фильтрационной хирургии глаукомы, а именно их участие в рубцевании фильтрационной подушки, что является наиболее частой причиной неудачного исхода оперативного лечения [11, 17, 43, 48]. Раневой процесс, который происходит в глазах после трабекулоэктомии, представляет значительное сходство с кожной раной. После разреза белки плазмы и клетки крови, выпущенные в раневой области, образуют фибриновый сгусток. Затем мигрируют нейтрофилы и макрофаги, которые растворяют сгусток, секретируя различные ферменты, в том числе ММР-8 и -9 [46]. Исследования показали, что иллома-стат (синтетический производный ингибитора ММР) может ингибировать ММР в послеоперационной ране, тем самым предотвращая рубцевание фильтрационной зоны [46]. Предупреждение рубцового процесса в хирургии глаукомы является залогом успеха операции. Для разработки генной терапии, которая может быть применена в оперативном лечении ПОУГ, изучался эффект трансфекции ММР-3 кДНК в конъюнктиву кролика путем электропорации. Вектор, содержащий кДНК ММР-3 трансфицировался в конъюнктиву. Отмечено более длительное функционирование фильтрационной зоны и поддержание внутриглазного давления после операции [8, 26]. Таким образом, глаукома, являясь коварным заболеванием, приводящим к необратимой слепоте, требует патогенетического анализа на молекулярном уровне. Важная роль в деградации внеклеточного матрикса под действием матриксных металлопротеиназ делает актуальной проблему эффективной антиглаукомной терапии и поиск специфических ингибиторов металлопротеиназ. Уровень ММР, роль которых доказана на всех стадиях патогенеза ПОУГ, может служить важным критерием для диагностики заболевания на доклиническом этапе. 138 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 2, 2013 г. Локальную активность ММР можно использовать в качестве дополнительного показателя остроты прогрессирования болезни. Выявленные изменения могут свидетельствовать о нарушении процессов клеточного ремодулирования в различных структурах глаза - трабекулярной сети, решетчатой пластинке, диске зрительного нерва.