Морфологические изменения митохондрий клеток трабекулярной зоны у больных первичной открытоугольной глаукомой

Ключевые слова
Похожие статьи в журнале РМЖ

Читайте в новом номере

Импакт фактор - 0,584*

*пятилетний ИФ по данным РИНЦ

РМЖ «Клиническая Офтальмология» №3 от 30.09.2016 стр. 137-139
Рубрика: Офтальмология

Для цитирования: Егоров Е.А., Алексеев В.Н., Газизова И.Р., Мартынова Е.Б. Морфологические изменения митохондрий клеток трабекулярной зоны у больных первичной открытоугольной глаукомой // РМЖ «Клиническая Офтальмология». 2016. №3. С. 137-139
Проблема первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) весьма актуальна в силу своей медико-социальной значимости. До сих пор заболевание является причиной необратимой слепоты и слабовидения. Неучтенным фактором патогенеза может быть так называемая митохондриальная патология, в последнее время активно изучаемая в неврологии. 
Цель: изучить ультраструктуру митохондрий клеток трабекулярной зоны у пациентов с ПОУГ.
Материал и методы: нами было проведено изучение состояния митохондрий клеток трабекулы и шлеммова канала у больных ПОУГ. С этой целью была выполнена электронная микроскопия 10 блокэксцизий структур трабекулярной зоны, полученных во время проведения гипотензивных операций больным ПОУГ.
Результаты: на электроннограммах были зафиксированы клетки эндотелия шлеммова канала, а также фибробласты соединительной ткани, в которых обнаруживались несколько увеличенные в размерах митохондрии с электронноплотным матриксом. Кристы митохондрий были укорочены и редуцированы. В единичных митохондриях отмечались явления дегенерации и деструкции. Все зарегистрированные структурные изменения митохондрий находились в различной степени выраженности. У большинства митохондрий фибробластов склерального синуса были выявлены изменения различной выраженности (деструкция, дегенерация, просветление матрикса, появление вакуолей, фрагментация крист, мелкозернистые включения).
Вывод: нами выявлены изменения структуры митохондрий трабекулярной зоны у больных ПОУГ. Это может привести к нарушению функций митохондрий как структуры, отвечающей за энергетические процессы в клетке. Умеренное снижение биоэнергетики клетки не может проявляться как самостоятельное заболевание, однако сказывается на характере течения, например, ПОУГ. 

Ключевые слова: структурные изменения митохондрий, глаукома, электронная микроскопия, фибробласты трабекул.

Для цитирования: Егоров Е.А., Алексеев В.Н., Газизова И.Р., Мартынова Е.Б. Морфологические изменения митохондрий клеток трабекулярной зоны у больных первичной открытоугольной глаукомой // РМЖ. Клиническая офтальмология. 2016. № 3. С. 137–139.
Mitochondrial morphological changes of trabecular cells in patients with primary open-angle glaucoma
Egorov E.A.1, Alekseev V.N.2, Gazizova I.R.2, Martynova E.B.2

1 Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow
2 North-Western State Medical University named after I.I Mechnikov, St. Petersburg

Summary. The problem of primary open-angle glaucoma (POAG) is highly relevant because of medical and social significance. The disease causes irreversible blindness and low vision. Unaccounted pathogenetic factor is mitochondrial pathology, actively studied in neuroscience.
Objective. To study mitochondrial ultrastructure of trabecular cells in patients with POAG.
Material and methods. We examined mitochondrial condition of cells of trabecula and Schlemm's canal in patients with POAG. Electron microscopy of 10 blocks excision of trabecular structure was performed. They were obtained in terms of antihypertensive operations in patients with POAG.
Results. Electron diffraction patterns revealed Schlemm's canal endothelial cells as well as connective tissue fibroblasts with increased mitochondria with electron-dense matrix. Mitochondrial christa were shortened and reduced. Degeneration and destruction were revealed in some mitochondria. All registered mitochondrial structural changes had varying degrees of severity. Most mitochondria of scleral sinus fibroblasts  had changes of varying severity (degradation, degeneration, matrix illumination, vacuoles, cristae fragmentation, fine inclusions).
Conclusion. Revealed mitochondrial structural changes of trabecular cells in patients with POAG lead to mitochondrial dysfunction as a structure responsible for cell energy processes. Moderate decrease of cell bioenergetics may not appear as an independent disease, but effect POAG course.

Key words: structural changes of mitochondria, glaucoma, electron microscopy, fibroblasts trabecular area.

For citation: Egorov E.A., Alekseev V.N., Gazizova I.R., Martynova E.B. Mitochondrial morphological changes of trabecular area cells in patients with primary open-angle glaucoma // RMJ. Clinical ophthalmology. 2016. № 3. P. 137–139. 

В статье представлены результаты исследования морфологических изменений митохондрий клеток трабекулярной зоны у больных первичной открытоугольной глаукомой

    В мире глаукомой страдают более 60 млн человек [1]. До сих пор заболевание является причиной необратимой потери зрения, занимая одно из ведущих мест в перечне инвалидизирующих глазных заболеваний. В нозологической структуре слепоты и слабовидения доля глаукомы составляет 29%. Несмотря на многочисленные фундаментальные и клинические исследования патогенеза ПОУГ, у большинства больных с длительным течением глаукомы установлено прогрессивное ухудшение зрительных функций с переходом заболевания в более тяжелую форму [2, 3]. 
    На наш взгляд, причиной сложившейся ситуации могут быть неизученные на сегодняшний день механизмы патогенеза и факторы прогрессирования глаукомного процесса [2, 4, 5]. Таким неучтенным фактором может быть так называемая митохондриальная патология. На сегодняшний день именно митохондриям отводится ведущая роль в процессах старения, апоптоза и нейродегенеративных расстройств. Авторы, занимающиеся данной проблемой, считают, что митохондриальная патология является базой, на основе которой развиваются многие сочетанные заболевания, а некоторые из них протекают более тяжело [2, 6–8]. При болезнях Паркинсона и Альцгеймера первичное патогенетическое поражение митохондрий уже доказано [7, 8]. В последние годы и ПОУГ относят к нейродегенеративным заболеваниям. Основной причиной развития нейрооптикопатии и гибели аксонов зрительного нерва при глаукоме принято считать повышенное внутриглазное давление. 
    Митохондрия – внутриклеточная органелла, продуцирующая АТФ и содержащая уникальный геном, наследуемый по материнской линии. Изначально митохондрии всех клеток организма имеют одинаковую копию ДНК. Однако при воздействии патологических факторов развивается митохондриальная дисфункция. Клетка с поврежденными митохондриями неспособна производить достаточное количество энергии для своей жизнедеятельности, не может поддерживать необходимый уровень кальция и вырабатывает повышенное количество повреждающих ее молекул-окислителей [6–8]. В связи с этим становится актуальным изучение состояния митохондрий различных структур глазного яблока при ПОУГ.
    Цель исследования: изучить ультраструктуру митохондрий клеток трабекулярной зоны у пациентов с ПОУГ.

    Материал и методы
    Нами было проведено изучение состояния митохондрий клеток трабекулы и шлеммова  канала у 10 больных ПОУГ на III и IV стадиях заболевания. С этой целью была выполнена электронная микроскопия 10 блокэксцизий структур трабекулярной зоны радужно-роговичного угла, полученных во время проведения гипотензивных операций больным ПОУГ. Ультраструктуры митохондрий изучали в эндотелиальных клетках и фибробластах. В итоге просмотрено более 60 срезов.

    Результаты и обсуждение
    В нормальных условиях все митохондрии в клетке имеют одинаковую копию ДНК. Однако в митохондриальном геноме могут происходить мутации, вследствие чего появляются митохондрии с нарушенной функцией. При этом нормальная ДНК может компенсировать патологический эффект мутации. За счет неизмененных митохондрий клетка может функционировать какое-то время. Если же продукция энергии в ней падает ниже определенного порога, происходит компенсаторная пролиферация всех митохондрий, включая дефектные [7]. 
    Минимальное, критическое количество измененной ДНК, необходимое для возникновения серьезных нарушений энергетического обмена и дисфункции конкретного органа или ткани, носит название «пороговый эффект». При превышении порога поведение клетки изменяется, что сопровождается нарушением энергетики и, соответственно, определенными клиническими расстройствами. На пороговый эффект влияют личные факторы, но наиболее значимыми являются энергетические потребности конкретных тканей и органов, а также их чувствительность к нарушениям окислительных процессов и возраст [6–8]. 
    В связи с вышеизложенным особый интерес вызывает возможность визуально оценить состояние митохондрий в структурах глазного яблока. Единственным доступным материалом для электронной микроскопии является блокэксцизия угла передней камеры, полученная при проведении проникающей глубокой склерэктомии. 
    На электроннограммах были зафиксированы клетки эндотелия шлеммова канала, а также фибробласты соединительной ткани, в которых обнаруживались несколько увеличенные в размерах митохондрии с электронноплотным матриксом. Кристы митохондрий укорочены и редуцированы. В единичных митохондриях отмечаются явления дегенерации и деструкции. Все зарегистрированные структурные изменения митохондрий выражены в различной степени. 
    В соединительнотканной части преобладают фиброциты, окруженные пучками коллагеновых волокон различного строения (рис. 1). Контуры митохондрий клеток фибробластического ряда волнистые, кристы деформированы. Наружная полость митохондрий светлая, выглядит оптически пустой. В матриксе определяется мелкозернистое вещество повышенной электронной плотности (рис. 2).

Рис. 1. Электронная микроскопия. Митохондрии в фиброцитах соединительной ткани трабекул у больных с ПОУГ. × 32000Рис. 2. Электронная микроскопия. Измененные митохондрии в фиброцитах соединительной ткани трабекул у больных с ПОУГ. × 34000

В некоторых фибробластах с выраженными дистрофическими изменениями встречаются резко набухшие митохондрии. В них видны вакуоли и фрагменты крист, расположенные вблизи оболочки. Матрикс внутренней полости резко просветлен (рис. 3).
    В эндотелии изменения митохондрий менее выражены, чем в клетках фибробластического ряда. Отмечается фрагментация крист митохондрий (рис. 4). Во внутренней полости митохондрий эндотелия также определяется мелкозернистое вещество повышенной электронной плотности (рис. 5).

Рис. 3. Электронная микроскопия. Набухшие митохондрии с вакуолями в фибробластах трабекулярной зоны у больных с ПОУГ. × 34000

    При проведении морфологических, в частности электронно-микроскопических, исследований митохондрий в трабекулярной зоне глазного яблока нами выявлены выраженные изменения структуры изучаемых органелл. Нарушения структуры митохондрий могут привести к выраженному угнетению их функций. С возрастом происходит активация свободнорадикального перекисного окисления липидов клеточных мембран. Также возможно генетически детерминированное снижение функции митохондрий. Структурно-функциональные изменения митохондрий приводят к чрезмерной продукции активных форм кислорода. Митохондрии являются главным источником создания супероксидных анионов в клетках. В ходе транспорта электронов к молекулярному кислороду от 1 до 5% электронов в цепи дыхания теряются, участвуя в формировании супероксид-аниона. Происходит повреждение генома митДНК свободными радикалами – митохондрии, использующие 90% клеточного кислорода, являются лучшими кандидатами на окислительное повреждение ДНК. Снижение продукции АТФ и нарушение гомеостаза кальция при митохондриальной дисфункции являются пусковыми механизмами развития нейродегенерации, происходящей по механизму метаболической эксайтотоксичности. Набухание митохондрий приводит к высвобождению активаторов каспазы (таких как цитохром С), что запускает процесс апоптоза – запрограммированной гибели [4, 9–11].
    Мы предполагаем, что нарушение функций митохондрий играет определенную роль в развитии глаукомы посредством прямого участия в ряде окислительных клеточных процессов. Определение роли митохондрий в патогенезе глаукомы может дать нам новые возможности для ранней диагностики, патогенетического лечения глаукомы, предупреждения развития и прекращения прогрессирования оптической нейропатии при ПОУГ. 

    Вывод
    Нами выявлены изменения структуры митохондрий трабекулярной зоны у больных ПОУГ. Это может привести к нарушению функций митохондрий как структуры, отвечающей за энергетические процессы в клетке. Умеренное снижение биоэнергетики клетки не может проявляться как самостоятельное заболевание, однако сказывается на характере течения, например, ПОУГ. 
Литература
1. Quigley H.A., Broman A.T. The number of people with glaucoma worldwide in 2010 and 2020 // Br. J. Ophthalmol. 2006. Vol. 90. Р. 262–267.
2. Алексеев В.Н., Мартынова Е.Б., Малеванная О.А. и др. Значение митохондриальной патологии в медицине и в офтальмологии // «Глаукома: теория и практика»: Материалы конференции. СПб., 2011. С. 3–5 [Alekseev V.N., Martynova E.B., Malevannaya O.A. et al. The value of mitochondrial pathology in medicine and ophthalmology // "Glaucoma: Theory and Practice": Conference materials. St. Petersburg, 2011. Р. 3–5 (in Russian)].
3. Нестеров А.П. Первичная открытоугольная глаукома: патогенез и принципы лечения // Клин. офтальмология. 2000. Т. 1. № 1. С. 4–5. [Nestrerov A.P. Primary open-angle glaucoma: pathogenesis and principles of treatment // Clin. ophthalmology. 2000. Vol. 1 (1). Р. 4–5 (in Russian)].
4. Abu-Amero K.K., Morales J., Bosley T.M. Mitochondrial abnormalities in patients with primary open-angle glaucoma // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2006. Vol. 47. P. 2533–2541.
5. Tanwar M., Dada R., Dada T., Sihota R. Mitochondrial DNA analisis in primari congenital glaucoma // Mol. Vis. 2010. Vol. 16. P. 518–533.
6. Mauro di S., Schon E.A. Mitochondrial respiratory-chain diseases // N. Engl. J. Med. 2003. Vol. 348. P. 2656–2668.
7. McKenzie M., Liolitsa D., Hanna M.G. Mitochondrial disease: mutations and mechanisms // Neurochem. Res. 2004. Vol. 29. P. 589–600.
8. Schmiedel J., Jackson S., Schefer J., Reichmann H. Mitochondrial сytopathies // J. Neurol. 2003. Vol. 250. P. 267–277.
9. Izzotti A., Sacca S.C., Longobardi М. et al. Mitochondrial damage in the trabecular meshwork of patients with glaucoma // Arch.Ophthalmol. 2010. Vol. 128 (6). P. 724–730.
10. Ju W.K., Crowston J.G., Weinreb R.N. Elevated hydrostatic pressure triggers mitochondrial fission and decreases cellular ATP in differentiated RGC-5 cells // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2007. Vol. 48. Р. 2145–2151.
11. Tatton W.G., Chalmers-Redman R.M., Tatton N.A. Apoptosis and anti-apoptosis signalling in glaucomatous retinopathy // Eur. J. Ophthalmol. 2001. Vol. 11 (l2). P. 12–22.

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