Метаболические изменения в хрусталиках глаза при прогрессировании катаракты

Обоснование. Катаракта является одной из основных причин снижения зрения в мире, в связи с чем учёными активно продолжаются исследования по изучению механизмов развития данной офтальмопатологии.
Цель исследования. Изучить метаболические изменения в мутнеющем хрусталике на экспериментальной модели.
Материалы и методы. Работа была проведена на взрослых крысах-самцах линии Wistar (n = 60), которые были разделены на контрольную (n = 30) и опытную (n = 30) группы. Экспериментальная катаракта моделировалась путём ежедневного ультрафиолетового облучения (λ = 300–350 нм) в течение 6 месяцев по 20 минут. На 2-й, 4-й и 6-й месяцы исследования проводилось биомикроскопическое обследование переднего отдела глаза животных с помощью щелевой лампы для наблюдения за развитием катаракты; осуществлялся забор хрусталиков для определения содержания стеарилкоэнзим-А-десатураз и мелатонина методом иммуноферментного анализа. Результаты. На стадии начальной катаракты содержание фермента стеарил-коэнзим-А-десатуразы было статистически значимо ниже контрольных значений на 38 %; на стадии незрелой катаракты – на 30 %; на стадии зрелой катаракты – на 15,4 %. Выявлено, что на 6-й месяц исследования концентрация мелатонина в гомогенатах хрусталиков была ниже на 17 % при сравнении с контролем. Установлено наличие статистически значимой корреляционной зависимости между стеарил-коэнзим-А-десатуразой и мелатонином (r = 0,32).
Заключение. Мелатонин и стеарил-коэнзим-А-десатуразы играют важную роль в ряде биохимических процессов, обеспечивающих правильное функционирование зрительного анализатора. Изменение концентрации данных биологических молекул может играть ключевую роль в патогенезе катаракты и ряда других офтальмологических заболеваний.

1. Королева И.А., Егоров Е.А. Возрастная катаракта: профилактика и лечение. РМЖ. Клиническая офтальмология. 2018; 4: 194-198. doi: 10.21689/2311-7729-2018-18-4-194-198

2. Егоров В.В., Сорокин Е.Л., Смолякова Г.П., Коленко О.В. Катаракта. Диагностические ошибки при направлении пациентов на хирургическое лечение. Хабаровск: Институт повышения квалификации специалистов здравоохранения; 2020. (In Russ.)].

3. Брагин Е.В. Обзор факторов риска развития старческой катаракты. Анализ риска здоровью. 2018; 1: 113-125. doi: 10.21668/health.risk/2018.1.13

4. Giblin FJ, Lin LR, Leverenz VR, Dang L. A class I (Senofilcon A) soft contact lens prevents UVB-induced ocular effects, including cataract, in the rabbit in vivo. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011; 52(6): 3667-3675. doi: 10.1167/iovs.10-6885

5. Borchman D. Lipid conformational order and the etiology of cataract and dry eye. J Lipid Res. 2021; 62: 100039. doi: 10.1194/jlr

6. Чупров А.Д., Ким С.М., Казакова Т.В. Участие Δ9-десатураз в регуляции обменных процессов. Медицина. 2021; 19(2): 1-17. doi: 10.29234/2308-9113-2021-9-2-1-17

7. Inaba T, Tanaka Y, Tamaki S, Ito T, Ntambi JM, Tsubota K. Compensatory increases in tear volume and mucin levels associated with meibomian gland dysfunction caused by stearoyl-CoA desaturase-1 deficiency. Sci Rep. 2018; 8(1): 3358. doi: 10.1038/s41598-018-21542-3

8. Iida T, Ubukata M, Mitani I, Nakagawa Y, Maeda K, Imai H, et al. Discovery of potent liver-selective stearoyl-CoA desaturase-1 (SCD1) inhibitors, thiazole-4-acetic acid derivatives, for the treatment of diabetes, hepatic steatosis, and obesity. Eur J Med Chem. 2018; 158: 832-852. doi: 10.1016/j.ejmech.2018.09.003

9. Ostrin LA. Ocular and systemic melatonin and the influence of light exposure. Clin Exp Optom. 2019; 102(2): 99-108. doi: 10.1111/cxo.12824

10. Blasiak J, Reiter RJ, Kaarniranta K. Melatonin in retinal physiology and pathology: The case of age-related macular degeneration. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 6819736. doi: 10.1155/2016/6819736

11. Acuña-Castroviejo D, Escames G, Venegas C, Díaz-Casado ME, Lima-Cabello E, López LC, et al. Extrapineal melatonin: Sources, regulation, and potential functions. Cell Mol Life Sci. 2014; 71(16): 2997-3025. doi: 10.1007/s00018-014-1579-2

12. Lo Sardo F, Muti P, Blandino G, Strano S. Melatonin and hippo pathway: Is there existing cross-talk? Int J Mol Sci. 2017; 18(9): 1913. doi: 10.3390/ijms18091913

13. Blasiak J, Reiter RJ, Kaarniranta K. Melatonin in retinal physiology and pathology: The case of age-related macular degeneration. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 6819736. doi: 10.1155/2016/6819736

14. Кривощеков С.Г., Леутин В.П., Диверт В.Э., Диверт Г.М., Платонов Я.Г., Ковтун Л.Т. и др. Системные механизмы адаптации и компенсации. Сибирский научный медицинский журнал. 2004; 2(212): 148-153.

15. Травень В.Ф. Органическая химия. М.: ИКЦ «Академкнига»; 2004.

16. Borchman D. Lipid conformational order and the etiology of cataract and dry eye. J Lipid Res. 2021; 62: 100039. doi: 10.1194/jlr.TR120000874

17. Borchman D, Yappert MC. Lipids and the ocular lens. J Lipid Res. 2010; 51(9): 2473-2488. doi: 10.1194/jlr.R004119

18. Мирошниченко И.В., Треушников В.М., Чупров А.Д. О процессах в хрусталиках и механизмах их функционирования, препятствующих развитию катаракт. Медицина. 2019; 3: 1-36. . doi: 10.29234/2308-9113-2019-7-3-1-36

19. Чупров А.Д., Треушников В.М., Нотова С.В., Ким С.М., Маршинская О.В., Казакова Т.В. Уровень стеарил-коэнзим-Адесатуразы в хрусталиках глаз крыс при прогрессировании катаракты. Вопросы экспериментальной биологии и медицины. 2020; 23(8): 48-51. doi: 10.29296/25877313-2020-08-07

20. Yabunaka A, Miyawaki I, Toyosawa K, Kunimatsu T, Kimura J, Funabashi H. Involvement of stearoyl-CoA desaturase in cataractogenesis – phenotypic analysis using SCD1-null mice. J Toxicol Sci. 2012; 38(2): 470. doi: 10.14869/toxpt.39.2.0.AP-204.0

21. Кудрявцева Ю.В., Чупров А.Д., Иванова И.П. Взаимосвязь липидов и белков хрусталика. Вестник Оренбургского государственного университета. 2010; 12: 120-123.

22. Центерадзе С.Л., Полуэктов М.Г. Клинические аспекты применения препаратов мелатонина. Медицинский совет. 2021; 10: 80-84. doi: 10.21518/2079-701X-2021-10-80-84

23. Kiliç A, Selek S, Erel O, Aksoy N. Protective effects of melatonin on oxidative-antioxidative balance and cataract formation in rats. Ann Ophthalmol (Skokie). 2008; 40(1): 22-27.

24. Huang H, Wang Z, Weng SJ, Sun XH, Yang XL. Neuromodulatory role of melatonin in retinal information processing. Prog Retin Eye Res. 2013; 32: 64-87. doi: 10.1016/j.preteyeres. 2012.07.003

25. Арушанян Э.Б., Ованесов К.Б. Значение мелатонина для физиологии и патологии глаза. Медицинский вестник Северного Кавказа. 2016; 11(1): 126-133. doi: 10.14300/mnnc.2016.11017

26. Bardak Y, Ozertürk Y, Ozgüner F, Durmuş M, Delibaş N. Effect of melatonin against oxidative stress in ultraviolet-B exposed rat lens. Curr Eye Res. 2000; 20(3): 225-230.

27. Каладзе Н.Н., Соболева Е.М., Скоромная Н.Н. Итоги и перспективы изучения физиологических, патогенетических и фармакологических эффектов мелатонина. Здоровье ребенка. 2010; 2(23): 156-166.

28. Horrobin DF. Loss of delta-6-desaturase activity as a key factor in aging. Med Hypotheses. 1981; 7(9): 1211-1220. doi: 10.1016/0306-9877(81)90064-5

29. Nishida S, Segawa T, Murai I, Nakagawa S. Long-term melatonin administration reduces hyperinsulinemia and improves the altered fatty-acid compositions in type 2 diabetic rats via the restoration of Delta-5 desaturase activity. J Pineal Res. 2002; 32(1): 26-33. doi: 10.1034/j.1600-079x.2002.10797.x

30. Das UN. A defect in the activity of Delta6 and Delta5 desaturases may be a factor predisposing to the development of insulin resistance syndrome. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2005; 72(5): 343-350. doi: 1016/j.plefa.2005