Иммунологические аспекты патогенеза первичной открытоугольной глаукомы

Читайте в новом номере

Импакт фактор - 0,584*

*пятилетний ИФ по данным РИНЦ

РМЖ «Клиническая Офтальмология» №4 от 02.12.2011 стр. 162
Рубрика: Офтальмология

Для цитирования: Рукина Д.А., Догадова Л.П., Маркелова Е.В., Абдуллин Е.А., Осыховский A.Л., Хохлова А.С. Иммунологические аспекты патогенеза первичной открытоугольной глаукомы // РМЖ «Клиническая Офтальмология». 2011. №4. С. 162

Immunological aspects of the pathogenesis of primary open–angle glaucoma

D.A. Rukina, L.P. Dogadova, E.V. Markelova,
E.A. Abdullin, A.L. Osyhovskiy, A.S. Hohlova

Vladivostok State Medical University
Purpose: to investigate the level of several cytokines (IL17, TGFP–1, IFN–γ) and metalloproteinase–9 (MMP–9) with inhibitor (TIMP–1), to reveal their role in the pathogenesis of primary open –angle glaucoma (POAG).

Materials and methods: Serum and lachrymal fluid of 35 patients with POAG, 40 patients from the glaucoma risk group (myopia, hereditary glaucoma, hypertension, and diabetes) were examined with the help of immune–enzyme analysis.
Results: Increased levels of IFN–γ, IL–17, MMP–9 have been registered in patients with POAG and from the risk groups. The concentration of TGFβ–1in serum and lachrymal fluid was decreased.
Conclusion: The dysfunction of cell immune response has been revealed in all glaucoma patients and patients from the risk group. The misbalance of cytokines might be the cause of cell remodeling disorders in various eye structures, which leads to autoimmune inflammation and destruction of tissues.

В настоящее время глаукома трактуется как мультифакторное заболевание с пороговым эффектом, которое характеризуется развитием глаукомной оптической нейропатии (ГОН) с типичными изменениями структуры головки зрительного нерва (ГЗН) и внутренних слоев сетчатки. Несмотря на активное многолетнее изучение болезни, этиология и патогенез ее до настоящего времени изучены недостаточно, что вызывает значительные трудности в ранней диагностике и делает малоэффективными лечебные мероприятия.
В последнее десятилетие сделаны большие успехи на пути понимания механизмов патогенеза болезни, выявлены многочисленные факторы, способствующие развитию глаукоматозного процесса. Среди них ведущее положение занимают биомеханическая теория, теория сосудистых нарушений и вазоспазма, метаболическая теория и др. [1,2]. Активно изучаются иммунные механизмы глаукоматозного процесса. Длительное и непрерывно прогрессирующее течение болезни, вовлечение в процесс всех структур глаза, обнаружение разнообразного спектра аутоантител предполагает формирование дисфункции иммунной системы с превалированием определенного типа иммунного ответа у больных первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ).
Для характеристики иммунных нарушений большое значение придается исследованию цитокинов – гормоноподобных медиаторов белковой природы, которые продуцируются клетками иммунной системы в ходе иммунологических и воспалительных реакций. Цитокинам принадлежит центральная роль в ауторегуляции иммунного ответа и его интеграции с функциями всех систем организма (нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой и др.). Большое значение имеет исследование не только системной продукции цитокинов, но и локального их уровня в тканях-мишенях, где развертывается патологический процесс. Иммуногистохимические исследования показали, что в слезной пленке глазного яблока даже в отсутствие воспалительного процесса содержится огромное число цитокинов [4].
Исследованиям уровней цитокинов у пациентов с ПОУГ посвящены немногочисленные работы [3,7,11]. В них установлена роль повышенного содержания и дисбаланса регуляторных цитокинов в развитии воспалительно-деструктивных процессов при ПОУГ, активность и выраженность которых была сопряжена со стадией заболевания и превышала системные концентрации в десятки раз [7,10].
Цель работы: исследовать уровень цитокинов, отражающих типы клеточного иммунного ответа у пациентов с ПОУГ разных стадий и группы риска развития ПОУГ.
Материалы и методы
Обследованы 35 пациентов с ПОУГ, 40 пациентов из группы риска. Возраст обследованных (из них 20 женщин, 15 мужчин) колебался от 35 до 75 лет и в среднем составил 55,6 года. Пациенты с ПОУГ разделены на 2 группы: 1-я – 18 человек с начальной и развитой стадиями заболевания; 2-я – 17 человек с далеко зашедшей и терминальной стадиями процесса. Внутриглазное давление в группах больных глаукомой было компенсировано применением глазных капель различных групп или их комбинациями. В группу риска были включены пациенты с отягощенной наследственностью по первичной глаукоме, миопией разной степени, гипертонической болезнью II–III стадий, сахарным диабетом 2 типа. Группу контроля составили 20 офтальмологически здоровых человек сопоставимого возраста. Материалом исследования служили сыворотка крови и слезная жидкость.
Количественная оценка уровней цитокинов (IFN-γ, IL-17, TGF-β1), металлопротеиназы-9 (ММР-9) и ее комплекса с ингибитором (ММР-9/TIMP-1) определялась методом сэндвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа с использованием реактивов фирмы R&D Diagnostics Inc. (США) с чувствительностью 1 пкг/мл. При статистической обработке результатов использовались программы Statistica 6 и Biostat.
Результаты и их обсуждение
Выбранный спектр исследуемых цитокинов отражал основные типы иммунного ответа: регуляторный цитокин Th1 – IFN-γ (характеризующий преимущественно клеточное звено иммунитета), трансформирующий фактор роста (TGF-β1), отражающий функцию Т-регуляторных клеток (Treg), и IL-17 (Th17), контролирующий развитие аутоиммунных реакций.
Интерферон-гамма (IFN-γ) по праву считается главным активатором макрофагов в отношении развития деструктивных процессов в очаге воспаления. Принад­лежность IFN-γ к Th-1 типу иммунного ответа знаменует развитие и усиление клеточного звена иммунитета и подавление гуморальных реакций [6]. При исследовании сывороточных уровней IFN-γ (табл. 1) отмечено повышение продукции цитокина у всех больных ПОУГ в 2 раза по сравнению с показателями здоровых лиц (12,3±2,9 пг/мл против 5,4±0,7 пг/мл, р<0,01). Следует отметить, что экспрессия данного провоспалительного цитокина была более выражена при начальной и развитой глаукоме в отличие от далеко зашедшей и терминальной стадий.
Интересно отметить, что у пациентов группы риска уровень IFN-γ был увеличен более чем в 3 раза (16,8±5,8 пг/мл, р<0,001). Локальная секреция цитокина у пациентов с глаукомой возросла примерно в тех же пропорциях, что и системная (12,3±1,8 пг/мл при норме 4,5±0,5, р<0,01). При сравнении уровней локальной секреции у пациентов группы риска и ПОУГ показатели отличались мало (p1>0,05). Таким образом, гиперсекреция IFN-γ свидетельствует об активации Т-клеточного звена иммунитета в пользу Th-1, особенно в более ранние сроки болезни и у пациентов из группы риска развития глаукомы.
В последние годы появились публикации о значительной роли цитокина IL-17, характеризующего вновь открытую разновидность Т-хелперов – Thl7, участвующего в развитии повреждающих форм воспалительных заболеваний аутоиммунной природы. Основной продуцент IL-17 – CD4+ Т-лимфоциты, а главные клетки-мишени – эпителиоциты, эндотелиоциты и фибробласты. Выяснена прямая зависимость продукции IL-17, процессов апоптоза и утилизации нейтрофилов в тканях, усиления активности фибробластов, увеличения экспрессии металлопротеиназ. Эти биологические эффекты определяют самостоятельную роль Тh17 в иммунном ответе, индукции воспаления деструктивного аутоиммунного характера. Повышенное содержание цитокина установлено при ряде заболеваний аутоиммунного генеза (ревматоидный артрит, рассеянный склероз, болезнь Бехтерева, аутоиммунный тиреоидит и др.). Считают, что высокие концентрации IL-17 могут способствовать развитию воспаления с деструкцией тканей и аутоиммунными механизмами [4,8].
В наших исследованиях сывороточный уровень IL-17 у больных ПОУГ был резко снижен (1,1±0,4 нг/мл при норме 7,9±1,3, р<0,01). Наиболее низкие значения данного цитокина отмечены у пациентов 2-й группы (более чем в 10 раз в сравнении с контролем). Снижение активности цитокина в группе риска было недостоверным (р>0,05). При исследовании слезной жидкости получены противоположные результаты. Так, секреция IL-17 у пациентов с ПОУГ была увеличена в 5 раз, причем наибольшая концентрация зарегистрирована на начальной и развитой стадиях процесса. В группе риска отмечалось менее выраженное повышение локальной секреции цитокина. Эти результаты свидетельствуют о значительной роли IL-17 в ранних патогенетических механизмах заболевания.
Исследование цитокина TGFβ-1, который рассматривается как иммунопатологическая молекула при заболеваниях, связанных с избыточным фиброзом, показало достоверное снижение системного и локального уровней в 1,5 раза. Данные о роли этого цитокина в литературе противоречивы. Повышенные концентрации TGF-β связывают с прогрессированием фиброза и ремоделированием внутриклеточного матрикса у больных ПОУГ [5]. Другие исследования пациентов с глаукомой, напротив, обнаружили дефицит цитокина, что, по мнению авторов, снижает пролиферацию фибробластов и усиливает прогиб решетчатой пластинки.
Интересно, что самые низкие значения TGFβ-1 зарегистрированы у больных с далеко зашедшей и терминальной стадиями глаукомы (0,33±0,1 нг/мл при норме 0,75±0,05 нг/мл, р<0,001 в сыворотке и 12,4±1,76 нг/мл при норме 21,2±1,7 нг/мл, р<0,01 в слезной жидкости). Концентрация цитокина у пациентов группы риска не отличалась от контрольной. Следует отметить, что противовоспалительная активность TGFβ-1 проявляется в супрессии продукции провоспалительных цитокинов, ингибировании активности макрофагов и клеточного деления Т- и В-лимфоцитов и активизации пролиферации фибробластов. В эксперименте дефицит и отсутствие цитокина обусловливают высокую экспрессию адгезивных молекул и МНС II класса, быстрый прогресс аутоиммунных процессов [4].
В характеристике патологических процессов в последние годы придают значение активности металлопротеиназ. Матриксные металлопротеиназы (MMPs) являются эндопептидазами, регулирующими характер структурно-функциональных свойств внеклеточного матрикса в норме и патологии. Важное значение имеет определение активности комплекса ММР с ингибитором TIMP (MMP/TIMP-1) как маркера фиброза, склероза тканей вследствие нарушения баланса между синтезом и деградацией компонентов внеклеточного матрикса. О значении этих факторов в патогенезе ПОУГ сообщается в единичных работах зарубежных авторов [11,12].
В слезной жидкости и сыворотке крови пациентов с глаукомой регистрировался повышенный уровень ММР-9 (табл. 2), причем наиболее высокие значения отмечены во 2-й группе. При анализе комплекса ММР- 9/TIMP-1 в слезной жидкости установлено повышение его уровня в общей группе ПОУГ, при этом также во второй группе его значения значительно превышали показатели первой. В сыворотке крови обследованных пациентов уровень MПП-9/ТИМП-1 мало отличался от показателей контрольной группы. Однако при далеко зашедшей и терминальной стадиях заболевания содержание в крови исследуемого комплекса оказалось увеличенным в 1,5 раза. Интересно, что изменения показателей протеазы и ее комплекса с ингибитором демонстрировали прямую однонаправленную корреляцию в сыворотке крови пациентов.
Отдельно следует отметить выявленные изменения уровней ММР-9 и MMP-9/TIMP-1 у пациентов из группы риска. В слезной жидкости зарегистрировано повышение концентрации МПП-9 более чем в 5 раз. В то же время уровень протеазы в сыворотке крови был увеличен лишь в 1,5 раза по сравнению с контрольной группой.
Учитывая разную степень увеличения металлопротеиназы-9 и ее комплекса с ингибитором и особенности их экспрессии на системном и локальном уровнях, рассчитаны коэффициенты соотношения данных показателей в исследованных биологических жидкостях. В контрольной группе этот коэффициент составил 47,4±1,6 в сыворотке крови и 489,6±74,0 в слезной жидкости. У пациентов с глаукомой в сыворотке крови этот показатель был близок к норме. Однако в слезной жидкости отмечено его достоверное увеличение более чем в 3 раза. В группе риска развития данного заболевания при наличии нормального сывороточного коэффициента его значение в слезной жидкости было достоверно высоким (р<0,001) и близким таковому у пациентов с глаукомой (р>0,05). Это свидетельствует о высокой информативности данного показателя, позволяющего выявить начальные признаки глаукомного процесса у лиц с миопией, гипертонической болезнью, сахарным диабетом.
Таким образом, наибольшие изменения концентрации металлопротеиназы и ее комплекса с ингибитором зарегистрированы в группе больных с более ранними стадиями глаукомы, что свидетельствует о нарушении тканевого барьерного равновесия как на локальном, так и на системном уровнях. Так, концентрация MПП-9 в слезной жидкости превышала уровень ее комплекса с ингибитором почти в 3 раза. На системном уровне выявленная гиперфункция MПП-9, особенно у пациентов с далеко зашедшей и терминальной стадиями глаукомы, компенсируется активацией тканевых ингибиторов металлопротеиназ. Получен­ные данные свидетельствуют о существенной роли этих медиаторов в патогенезе ПОУГ.
Заключение
Результаты исследования системной и локальной экспрессии цитокинов, опосредующих разные типы иммунного ответа, показали тесную связь в механизмах патогенеза ПОУГ. Исследуемый набор цитокинов IFNγ, IL-17, TGF-β имеет много общего по совокупности биологических эффектов, спектру клеток-продуцентов и клеток-мишеней, регуляции процессов преимущественно аутоиммунного воспаления и угнетению апоптоза. Ауто­им­мун­ные процессы отличаются сложностью иммунного ответа, т.к. Т-клетки одновременно способны продуцировать IFNγ, IL-17, a TGF-β – индуцировать дифференцировку Th17 [6]. Исследование локальной концентрации изучаемых показателей (слезная жидкость) по сравнению с системной (сыворотка крови) было более информативным и выявляло значимый дисбаланс в регуляции иммунного ответа не только у больных глаукомой, но и в группе риска, что, возможно, свидетельствует о доминировании сосудистых нарушений в первоначальных механизмах патогенеза заболевания.
Высокие концентрации металлопротеиназы-9 как в системном кровотоке, так и локально также демонстрируют иммунный дисбаланс на более ранних стадиях глаукомы и у пациентов в группе риска развития болезни. Локальная активность ММР-9 может служить дополнительным критерием остроты и прогрессирования болезни. Выявленные нарушения могут свидетельствовать о нарушении процессов клеточного ремоделирования в различных структурах глаза — трабекулярной сети, решетчатой пластинке, диске зрительного нерва, что формирует у больных глаукомой аутоиммунное воспаление с нарастающей деструкцией тканей.

Таблица 1. Содержание цитокинов в биологических материалах у больных первичной открытоугольной глаукомой и пациентов группы риска

Таблица 2. Активность матриксной металлопротеиназы-9 и ее комплекса с ингибитором у больных первичной открытоугольной глаукомой и пациентов группы риска

Литература
1. Волков В.В. Глаукома открытоугольная. – М.: ООО «Меди­цинское информационное агентство», 2008. – 352 с.
2. Егоров Е.А., Тагирова С.Б., Алябьева Ж.Ю. Роль сосудистого фактора в патогенезе глаукомной оптической нейропатии // Клин. офтальмол. – 2002. – Т. 3. – № 2. – С. 61–64.
3. Еричев В.П., Ганковская Л.В., Ковальчук Л.B., Ганковская О.А., Дугина А.Е. Интерлейкин-17 и его возможное участие в репаративных процессах при глаукоме // Глаукома. – 2009. – № 1. — С. 23–25.
4. Кетлинский С.А., Симбирцев А.С. Цитокины. – СПб.: ООО «Издательство Фолиант», 2008. – 552 с.
5. Курышева Н.И. Глаукомная оптическая нейропатия. – М.: МЕДпресс-информ, 2006. – 136 с.
6. Ярилин А.А. Иммунология: учебник. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 752 с.
7. Inatami М. Transforming growth factor - betta levels in aqueous humor of glaucomatous eyes / Katsuta H., Hongo М., Kido N. et al. // Graefe's Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. – 2001. – Vol. 239. – P. 109–113.
8. Huang P. Serum cytokine alteration is associated with optic neuropathy in human primary open angle glaucoma / Qi Y., Xu Y.S., Liu J. et al. // J. Glaucoma. – 2010. – Vol. 19 (5), P. 324–30.
9. Kimura A. Th17 cells in inflammation / Kishimoto T. // Inter­national Immunopharmacology. – 2011. – Vol. 11, Iss. 3. – P. 319–322.
10. Luo С. Glaucomatous tissue stress and the regulation of immune response through glial Toll-like receptor signaling / Yang X., Kain A.D., Powell D.W. et al. // Inves.t Ophthalmol. Vis. Sci. – 2010. – Vol. 51 (11). – P. 5697–707.
11. Malvitte L. Measurement of inflammatory cytokines by multicytokine assay in tears of patients with glaucoma topically treated with chronic drugs / Montange Т., Vejux A. // British Journal of Ophthalmology; Jan 2007. – Vol. 91. – Iss. 1. – P. 29–32.
12. Ro..nkko.. S. Matrixz metalloproteinases and their inhibitors in the chamber angle of normal eyes and patients with primary open angle glaucoma and exfoliation glaucoma / Rekonen P., Kaarniranta K., Puusjarvi T. et al. // Graefe’s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. – 2007. – Vol. 245. – P. 697–704.
13. Shade D.L. Interleukin-1alpha mediated signaling mechanisms in the human trabecular meshwork. Thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree doctor of Philosophy (Biomedical Sciences / Pharmacology). – Fort Worth, Texas. – 2000. – 140 p.


Оцените статью


Поделитесь статьей в социальных сетях

Порекомендуйте статью вашим коллегам

Предыдущая статья
Следующая статья

Авторизируйтесь или зарегистрируйтесь на сайте для того чтобы оставить комментарий.

зарегистрироваться авторизоваться
Наши партнеры
Boehringer
Jonson&Jonson
Verteks
Valeant
Teva
Takeda
Soteks
Shtada
Servier
Sanofi
Sandoz
Pharmstandart
Pfizer
 OTC Pharm
Lilly
KRKA
Ipsen
Gerofarm
Gedeon Rihter
Farmak