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).
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).
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.
