CC BY
65
А.В. ШАЦКИХ, Х.П. ТАХЧИДИ, Е.Х. ТАХЧИДИ, К.С. ГОРБУНОВА УДК б17.7-007.б81-089
МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» М3 РФ, г. Москва
Перспективность использования естественных регуляторов для профилактики избыточного рубцевания при антиглаукомных операциях
I Шацких Анна Викторовна
кандидат медицинских наук, ученый секретарь, заведующая лабораторией патологической анатомии и гистологии глаза Центра фундаментальных и прикладных медико-биологических проблем
127486, г. Москва, Бескудниковский бульвар, д. 59а, тел.: (495) 488-85-05, e-mail [email protected]
Основная причина снижения эффективности антиглаукомных операций — избыточное рубцевание хирургически сформированных путей оттока внутриглазной жидкости. Существующие средства медикаментозной профилактики либо малоэффективны, либо имеют осложнения. Поэтому актуально исследование естественных регуляторов физиологических и патологических процессов, таких как гликозаминогликаны (сГАГ) для профилактики фибропластических процессов в зоне антиглаукомных операций.
Ключевые слова; хирургия глаукомы, медикаментозная профилактика, избыточное рубцевание, гликозаминогликаны (ГАГ).
A.V. SHATSKIKH, K.P. TAKHCHIDI, E.K. TAKHCHIDI, K.S. GORBUNOVA
IRTC «Eye Microsurgery» named after acad. S.N. Fedorov» MH of RF, Moscow
The perspectives of using natural regulators for the prevention of excessive scarring at antiglaucoma operations
The main reason for reducing the effectiveness of antiglaucomа operations is excessive scarring surgically formed ways outflow of intraocular fluid. Existing means of drug prevention or ineffective, or have complications. Therefore, study of the natural regulators of physiological and pathological processes such as glycosaminoglycans (sGAG) for the prevention fibroplastic antiglaucoma processes in zone antiglaucomа operation is actual.
Keywords; glaucoma surgery, drug prevention, excessive scarring, glycosaminoglycans (GAGs).
Достижение стойкого и стабильного гипотензивного эффекта при антиглаукомных операциях у пациентов является наиболее трудно решаемой задачей. Основная причина снижения гипотензивного эффекта в послеоперационном периоде заключается в избыточном рубцевании тканей в зоне произведенного вмешательства. Ответная воспалительная реакция на хирургическое вмешательство на фоне измененных тканей глаза (длительно протекающего глаукомного процесса, постоянно применяемой гипотензивной терапии) приводит к патологи-
чески быстрому рубцеванию и облитерации созданных путей оттока внутриглазной жидкости, что является причиной повторного повышения внутриглазного давления в различные сроки наблюдения [1, 2].
Определяющую роль в процессах репарации у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой играют особенности морфологического строения и тканевого гомеостаза, трофические изменения соединительной ткани дренажной системы и склеры, качественный состав камерной влаги, циркулирую-
щей по ходу операционных разрезов, а также местная реакция клеток воспаления и иммунитета и тип их взаимодействия с системным иммунитетом [3]. Изменения в склере связаны с переорганизацией коллагенового каркаса, сопровождающейся деструкцией межклеточного вещества. При этом изменяется молекулярная структура и нарушаются химические связи между коллагеном, гликозаминогликанами и гликопротеинами, в результате чего склера становится более плотной [4]. Таким образом, ведущую роль в патоморфологии глаукомы играют фибриноидные изменения в соединительной ткани, имеющие место уже в начальной стадии глаукомного процесса и завершающиеся к поздним стадиям фибриноидным некрозом и склерозом, носящим прогрессирующий характер [5].
При первичной открытоугольной глаукоме обнаружены выраженные изменения нейрогуморальных механизмов регуляции кровотока, дефицит кровоснабжения тканей глазного яблока и изменение реологических свойств крови, что снижает уровень микроциркуляции, замедляет кровоток и ведет к тканевой гипоксии [6]. На этом фоне происходит дисбаланс антиоксидантной системы и образование в больших объемах свободных радикалов во всех тканях глазного яблока, что приводит к развитию местных трофических и дегенеративных изменений тканей дренажной системы [7]. Кроме того, при данной патологии выявлены выраженные изменения клеточного и гуморального ответа, указывающие на наличие аутосенсибилизации к тканям глаза. Возрастает концентрация циркулирующих иммунных комплексов и адгезивных молекул [8]. Важным является и снижение фибринолитической активности водянистой влаги у таких пациентов, что является одной из причин хирургических неудач [3].
Также установлено, что во влаге передней камеры и в слезной жидкости при глаукоме имеет место существенное повышение активности провоспалительных цитокинов, в то время как активность регуляторных цитокинов снижается [9]. Содержание в слезной жидкости цитокинов трансформирующего фактора роста р1, 2 (ТФР-Р1 и ТФР-Р2) у пациентов с глаукомой повышается в десятки раз [3]. При хирургии глаукомы дополнительно активируются ТФР-Р1, 2 в зоне операции. В высоких концентрациях они стимулируют дифференцировку фибробластов с усилением продукции коллагена и белков внеклеточного матрикса. Это является одной из причин послеоперационного рубцевания [10].
В последнее время появляется ряд работ, показывающих, что предшествующее длительное применение местных гипотензивных препаратов, содержащих консервант бензалкония хлорид, провоцирует рост гранулярной ткани на поверхности склеры, ведет к локальной инфильтрации тканей макрофагами, лимфоцитами, тучными клетками и фибробластами, происходит накопление коллагена и утолщение базальной мембраны конъюнктивы, метаплазия клеток. Это приводит к хроническому субклиническому воспалению и вялотекущей аллергической реакции, что предрасполагает к усилению местного воспалительного ответа на операционную травму [11].
Исходя из вышесказанного, следует, что у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой на фоне имеющейся гипоксии тканей, трофических изменений, повышенной активности свободнорадикальных процессов, выраженного изменения клеточного и гуморального иммунитета наблюдается избыточный воспалительный ответ на хирургическую травму, сопровождающийся грубым рубцеванием в зоне оперативного вмешательства, что, в свою очередь, является одной из главных причин снижения эффекта антиглаукомных операций [12].
Антиглаукомные операции детерминируют усугубление исходных нарушений клеточного и гуморального звеньев иммунитета, что обуславливает нарушение регуляции репаративно-
регенерационного ответа в зоне операции со значительным увеличением катаболической фазы заживления (отек, воспаление, фибробластная реакция, избыточное рубцевание) над анаболической (репарация, восстановление поврежденной ткани) фазой [13]. Оперативное вмешательство вызывает стереотипный по проявлениям асептический воспалительный процесс, включающий местные изменения в виде альтерации, экссудации и пролиферации. В первую очередь при хирургической травме возникает гипоксия тканей и ацидоз. Усугубляются уже имеющиеся при глаукоме процессы перекисного окисления липидов (в очаге появляются кислородные радикалы и гидроперекиси липидов), активируются биогенные амины (гистамин и др.), полипептиды (брадикинин, каллидин) и белки (фракция комплемента, лизосомные ферменты-плазмин, коллализин и др.). Реципрокно включаются механизмы ауторегуляции воспаления — каскад цитокиновых реакций. Ряд цитокинов либо высвобождается клетками при повреждении (интерлейкин -1 ИЛ-1, основной фактор роста фибробластов, ТФР-р, фактор некроза опухоли (ФНО-а), макрофагальный ингибирующий фактор МИФ), либо существует в тканях и в плазме в неактивной форме и активируется при протеолизе плазмином и другими ферментами [3].
В первые 3 дня от начала повреждения под действием лизосомальных ферментов, продуктов перекисного окисления липидов в очаге воспаления появляются расщепленные фрагменты межклеточного вещества (коллаген, фибронектин), которые вместе с другими медиаторами (особенно ТФР-р, ИЛ-1, ФНО-а ) влияют на хемотаксис макрофагов и фибробластов. Макрофаги принято считать основным источником цитокинов, регулирующих заживление раны. С третьего дня травмы начинается пролиферативная фаза воспалительного процесса. Благодаря макрофагально-фибробластическому взаимодействию, основанному на обратной связи между распадом и продукцией коллагена, происходит регенерация поврежденной ткани. Продукты распада коллагена, образующиеся под действием повреждающего фактора и протеаз, стимулируют хемотаксис макрофагов; последние фагоцитируют продукты распада и, активируясь, секретируют факторы роста фибробластов и индукторы синтеза коллагена. Уже к 10-му дню в ране появляются организованные коллагеновые волокна [14].
Таким образом, имея представление о патологических изменениях, присущих тканям глаза при глаукоме, и о взаимосвязи их с этапами воспаления в ответ на операционную травму, можно своевременно проводить профилактические мероприятия, направленные на оптимизацию процесса заживления без грубого рубцевания сформированных путей оттока внутриглазной жидкости.
С этой целью исследовались и применялись различные препараты. Изучалась эффективность глюкокортикостероидов, которые тормозят все фазы иммунного ответа: угнетают фагоцитоз и миграцию макрофагов, стабилизируют клеточные мембраны, уменьшая выброс медиаторов воспаления, в первую очередь гистамина [15]. Для борьбы с перифокальной реакцией в ходе операции использовали орошение склерального ложа и поверхностного склерального лоскута кортикостероидами пролонгированного действия (дипроспан). Однако кортикостероиды, оказывая влияние на все фазы иммунного ответа, вызывают как абсолютную, так и относительную Т-лимфоцитопению, то есть угнетают клеточный иммунитет, угнетают фагоцитоз и переваривающую функцию микрофагов и макрофагов и, как результат этого, происходит активация микробной пролиферации. При их применении могут возникать и такие осложнения, как отек и дистрофические изменения роговицы [16].
Среди нестероидных противовоспалительных средств (НПВС) чаще всего применяли индометацин и диклофенак
натрия в виде инстилляций в послеоперационном периоде. В целом, НПВС показали себя менее эффективными, чем кортикостероиды [16].
Для профилактики избыточного рубцевания исследовали и ферментные препараты, которые расщепляют нерастворимый фибрин на водорастворимые продукты, гидролизуя также пептиды практически всех белковых веществ, в том числе фибриногена, коллагена, факторов свертывания крови и др. Широкое распространение нативных протеолитических ферментов (кол-лализин, урокиназа, плазмин) в условиях клиники лимитируется рядом факторов: быстрая инактивация ферментов в физиологических условиях и быстрое выведение их из организма, что требует частого введения препарата; антигенность ферментов, как чужеродных организму белков; нередкая неспецифическая токсичность ферментных препаратов; разрушение ферментов эндогенными протеазами организма; невозможность создания высокой концентрации в патологическом очаге. Модифицированные мономерные и иммобилизованные полимерные ферменты (гемаза) частично сохраняют свою каталитическую активность, обладают повышенной стабильностью, пониженной антигенностью и токсичностью, но не лишены полностью этих недостатков [17, 18]. Широкого распространения кортикостероиды, НПВС и протеолитические ферменты не получили вследствие недостаточной их эффективности [16].
Среди существующих способов наиболее эффективными являются цитостатики митомицин С и 5-фторурацил [16, 19]. Применение их осложняется родством биохимических и биологических свойств всех активно пролиферирующих клеток, поэтому препараты данного ряда обладают токсическим действием на все делящиеся клетки, с чем связаны серьезные осложнения (кистозные фильтрационные подушки, несостоятельность швов и формирование наружных фистул, кератопа-тии, хронические гипотонии, эндофтальмиты) [20, 21].
Исходя из малой эффективности одних препаратов или наличия серьезных побочных действий у других, актуальным становится изучение новых медикаментозных методов профилактики фибропластических процессов в зоне хирургического вмешательства, направленных на разные этапы воспалительного процесса, протекающего в ране, и являющихся естественными регуляторами физиологических и патологических процессов в тканях, таких как цитокины и гликозаминогликаны.
Цитокины представляют собой белковые или полипептид-ные продукты активированных клеток иммунной системы, синтезируемые местно и временно, они регулируют и определяют природу иммунных ответов. Цитокины стимулируют миграцию воспалительных клеточных элементов в очаг повреждения, активируя фагоцитоз, выработку активных форм кислорода, других цитокинов макрофагами, пролиферацию фибробластов, синтез ими коллагена и ремодуляцию соединительной ткани, причем цитокины могут осуществлять контроль одновременно и за синтезом и за деградацией коллагеновых пептидов. Таким образом, они влияют на дифференцировку, пролиферацию и гибель клеток, принимая участие в каждой стадии воспалительного процесса [22].
Действие цитокинов на рост и коллагеносинтетические функции фибробластов может быть результатом различных механизмов: 1) непосредственного специфического снижения уровня коллагеновой мРНК, как показано для гамма-ИНФ; 2) опосредованного влияния — изменения продукции проста-гландина Е2 и коллагеназы — фермента, контролирующего деградацию коллагена [3]. Вследствие того, что одни цитокины индуцируют продукцию других, трансмодулируют рецепторы и действуют в комбинации друг с другом, обеспечивая каскад-ность вызываемых эффектов и формируя сеть цитокиновых сигналов, становится возможным контролировать процесс вос-
паления воздействуя локально определенными цитокинами
[23]. Экзогенно вводимый комплекс цитокинов эффективен для ускорения процессов заживления ран роговицы и склеры
[24].
Эффективность коррекции цитокинов для профилактики избыточного рубцевания при хирургии глаукомы доказана в ряде работ [3, 25]. Цитокинотерапия позволяет подавить процессы рубцевания по двум путям: коррекции иммунных изменений, характерных для глаукомы, и подавления ответного воспалительного процесса на хирургическую травму, путем ингибирования выработки провоспалительных цитокинов таких как ИЛ-1 в, ИЛ-6, ФНО-а, ТФР-в [3, 26].
Была показана модуляция послеоперационного заживления при инстилляции препарата «Суперлимф» или при аутоцитокинотерапии после выполнения синустрабекулэктомии. Достоверно снижался уровень ИЛ-1 в, ФНО-а, ТФР-Р2, что способствовало уменьшению пролиферации фибробластов и их активности, формированию рубцовой ткани с преобладанием коллагена IV типа с выраженной проницаемостью, что приводило к стойкому гипотензивному эффекту [3].
Насыщение «Суперлимфом» коллагенового дренажа и имплантация его на этапе микроинвазивной непроникающей глубокой склерэктомии способствовало уменьшению пролиферации фибробластов и формированию слабодифференцированной соединительнотканной капсулы вокруг импланта, по сравнению с применением традиционных коллагеновых имплан-тов без добавления цитокинов, что обеспечивало стабильный гипотензивный эффект с высокими клинико-функциональными результатами [25]. Однако широкое применение цитокинов ограничивается тем, что применять их необходимо ex tempore, так как они очень быстро инактивируются. В настоящее время ведутся исследования различных медикаментозных методов ингибирования ТФР-в как важнейшего цитокина, контролирующего пролиферативные процессы в ране.
В 2002 году опубликованы результаты первого клинического исследования об успешном применении моноклональных антител к ТФР-в2 в виде субконъюнктивальных инъекций до и после операции в сроки один день и одна неделя для профилактики рубцевания при проведении трабекулэктомии [27].
В эксперименте in vivo и в клинических исследованиях было показано, что применение антисмысловых олигонуклеотидов, ингибирующих транскрипцию и впоследствие синтез ТФР-в, также снижает активность процессов рубцевания и повышает эффективность хирургии глаукомы. Препараты на основе анти-смысловых олигонуклеотидов — одно из новейших направлений лекарственных разработок, применяемое в онкологии для подавления синтеза опухолевых белков. Разработка таких препаратов может дать возможность направленно воздействовать практически на любой процесс в клетке с высокой специфичностью настолько, что воздействие на какой-либо другой белок в клетке практически исключено [28].
Также для модулирования заживления склеральной раны после антиглаукомных операции могут использоваться ста-тины. Проведенное исследование влияния ловастатина на ТФР-в в культуре клеток фибробластов теноновой оболочки человека доказало, что ловастатин предотвращает ТФР-в-индуцированную дифференцировку миофибробластов в фибробласты, за счет чего снижается коллагенообразование [29].
В ряде работ доказана способность протеогликана деко-рин (в состав, которого входит гликозаминогликан — дерма-тансульфат) подавлять активность ТФР-в. Немаловажный фактор, что декорин на последующих этапах пролиферации способен регулировать процесс сборки коллагена, обеспечивая формирование хорошо организованных, однородных волокон,
предотвращая тем самым образование избыточной рубцовой ткани [30].
Более тонкую регуляцию воспалительного процесса, следовательно, и коллагеногенеза можно осуществлять экзогенной доставкой в зону антиглаукомной операции таких естественных составляющих соединительной ткани, как гликозаминогликаны [31].
Гликозаминогликаны — это полисахариды, состоящие из повторяющихся звеньев остатков уроновых кислот и сульфатиро-ванных и ацетилированных аминосахаров. Сульфатированные гликозаминогликаны (сГАГ) входят в составе протеогликанов, являются компонентами межклеточного вещества соединительной ткани вместе с волокнами коллагена, эластина и гликопротеинов, также сГАГ входят в состав гликокаликса, клеточных мембран и клетки. За счет полианионности они регулируют транспорт веществ, могут менять конформацию различных молекул, тем самым, определяя их активность и регулируя продукцию цитокинов, созревание клеток воспалительного ряда [31, 33]. Сульфатированные сГАГ в норме практически отсутствуют в свободном виде. Они начинают высвобождаться при повреждении межклеточного вещества.
Одним из наиболее важных свойств сГАГ является их способность подавлять активность ферментов, факторов роста и других цитокинов, связываясь с их активными центрами и меняя их конформацию; также они способны частично блокировать свободные кислородные радикалы; блокировать антигенные детерминанты, препятствуя развитию иммунных и аутоиммунных процессов. Таким образом, они прерывают воспаление на начальном этапе, связывая частично продукты распада и, возможно, часть медиаторов. Это уменьшает последующий каскад медиаторов воспаления и предотвращает появление макрофагов в очаге, распознавания ими антигенов и высвобождение соответствующих медиаторов [31].
Также сГАГ играют важную роль в организации экстрацел-люлярного матрикса, а именно, непосредственно связывают протофибриллы в фибриллы, а фибриллы в волокна коллагена как в физиологических условиях, так и при репаративных процессах, этот процесс сборки генетически детерменирован. Таким образом, они регулируют агрегацию молекул коллагена, определяют длину, диаметр и ориентацию фибрилл [32]. При экзогенном введении их в зону операции, они путем электростатического взаимодействия почти мгновенно связываются с фрагментами поврежденных волокон коллагена [33]. Так как белковые фрагменты являются хемоаттрактантами цитокинов и других медиаторов в очаге повреждения, уменьшение их количества будет значительно снижать активность воспалительного процесса. Как известно, для коллагеногенеза необходимо создание матрикса, т.е. фибробласт сначала синтезируют гиалу-роновую кислоту, затем сГАГ и в последнюю очередь тропокол-лаген, который при помощи кислых гликозаминогликанов формируется в волокна коллагена. При экзогенном введении сГАГ образуется временный матрикс, который освобождает клетку от синтеза гликозаминогликанов, и фибробласт сразу приступает к продукции тропоколлагена, что обеспечивает более плавное образование соединительной ткани, без грубого рубцевания. Известно прямое воздействие сГАГ на фибробласты. В эксперименте in vitro доказано, что смесь хондроитинсульфатов и кератансульфата в определенной концентрации подавляет пролиферацию культуры фибробластов мыши линии L 929. Это одни из важных свойств сульфатированных гликозаминогли-канов для уменьшения коллагенообразования в тканях и, как следствия, избыточного рубцевания [34]. Для профилактики фибропластических процессов в хирургии глаукомы используют нерассасывающийся дренаж из пористого коллагена I типа Ксенопласт, насыщенный хондроитинсульфатами. Сульфати-
рованные ГАГ блокируют антигенные детерминанты коллагена, за счет чего дренаж не инкапсулируется и обеспечивает стабильный отток внутриглазной жидкости [33].
Еще одним альтернативным методом является использование дренажа из биоразлагаемого коллагена с гликозами-ногликанами (хондроитинсульфат) — Ologen (он же Igen). В эксперименте in vivo доказано снижение клеточной воспалительной реакции и подавление пролиферации фибробластов по сравнению с контролем без добавления хондроитинсуль-фата, что привело к постепенному замещению дренажа на пористую соединительную ткань [35].
Заключение
Последние исследования в области молекулярной и клеточной биологии оказали большое влияние на понимание процесса заживления ран и возможности его модулирования. В настоящее время наиболее перспективным считается подход с применением естественных регуляторов физиологических и патологических процессов, которые не обладают токсическим действием на клетки и ткани. Таким образом, сульфатированные ГАГ являются наиболее перспективным агентом для профилактики избыточного рубцевания в хирургическом лечении пациентов с глаукомой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белова Л.В., Балашевич Л.И., Сомов Е.Е. и др. Непосредственные и отдаленные результаты операций непроникающего типа у больных с открытоугольной глаукомой / Глаукома. — 2003. — № 4.— С. 30-34.
2. Тахчиди Х.П., Иванов Д.И., Бардасов Д.Б. Отдаленные результаты микроинвазивной непроникающей глубокой склерэктомии // Материалы III евроазиатской конференции по офтальмохирургии. — Ч. 2. — Екатеринбург, 2003. — С. 90-91.
3. Василенкова Л.В. Коррекция репаративных процессов методом локальной цитокинотерапии при антиглаукоматозных операциях: автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 2005. — 24 с.
4. Андреева Л.Д., Розенфельд Е.Ф.Ультраструктурные и гистохимические особенности склеры при глаукоме // VI Всесоюзный съезд офтальмологов. — 1985. — Т. 2. — C. 15-17.
5. Затулина Н.И. Соединительная ткань и патогенез первичной открытоугольной глаукомы // VI Всесоюзный съезд офтальмологов. — 1985. — Т. 2. — C. 26-28.
6. Егоров В.В., Сорокин Е.Л., Смолякова Г.П. Клиника, патогенез и лечение нестабилизированной глаукомы. — Хабаровск: РИОТИП, 2002. — 80 с.
7. Sacca S.C., Izzotti A., Rossi P. et al. Glaucomatous outflow pathway and oxidative stress // Exp.Eye Res. — 2007. — Vol. 84, № 3. — P. 389-399.
8. Журавлева А.Н. Аутоимунные процессы при глаукоме // Офтальмоиммунология. Итоги и перспективы: сб. науч. ст. — М., 2007. — С. 117-120.
9. Еричев В.П., Слепова О.С., Ловпаче Дж.Н. Цитокиновый скрининг при первичной открытоугольной глаукоме и вторичной постувеальной глаукоме как иммунологическое прогнозирование избыточного рубцевания после антиглаукоматозных операций // Глаукома. — 2001. — № 1. — С. 11-17.
10. Kottler U.B., Junemann A.G., Aigner T. et al. Comparative effects of TGF-beta 1 and TGF-beta 2 on extracellular matrix production, proliferation, migration, and collagen contraction of human Tenon's capsule fibroblasts in pseudoexfoliation and primary open-angle glaucoma // Exp Eye Res. — 2005. — 80(1). — Р 121-34.
Полный список литературы на сайтах www.mfvt.ru,www.pmarchive.ru
