Бороться с катарактой, одним из самых распространенных причин снижения и потери зрения у пожилых людей, нужно на ранних стадиях развития заболевания. Чтобы изучить причины развития этого недуга, специалисты Института цитологии и генетики СО РАН создали линию преждевременно стареющих крыс OXYS.
Катаракта офтальмологическое заболевание, выражающееся в помутнении хрусталика глаза в связи с денатурацией белка, входящего в его состав. Изучать ранние стадии развития сенильной, или старческой, катаракты у людей практически невозможно, а подобрать подходящий биологический объект непросто. Новосибирские учёные под руководством Натальи Гориславовны Колосовой, доктора биологических наук, работали с линией преждевременно стареющих крыс OXYS, созданной в Институте цитологии и генетики СО РАН.
«Создание и характеристика биологических моделей социально значимых заболеваний человека один из подходов к выяснению их этиологии и патогенеза, к разработке новых способов лечения и профилактики», комментирует руководитель работы.
Для создания линии OXYS обычных лабораторных крыс Вистар отбирали по признаку ранней спонтанной катаракты и в результате получили животных с комплексным проявлением признаков преждевременного старения: уже у полуторамесячных крыс OXYS исследователи наблюдают начальные стадии катаракты, а к трем месяцам изменения хрусталиков регистрируют у 90% животных. Помимо катаракты, крысам OXYS свойственны и другие возрастные болезни, характерные для стареющих людей и животных: дистрофия сетчатки, артериальная гипертензия, остеопороз, изменения в когнитивной и эмоциональной сфере.
По результатам офтальмологических осмотров исследователи выявили у крыс OXYS два критических периода в развитии катаракты. Первый связан с появлением первичных изменений и приходится на возраст от полутора до трёх месяцев. Очевидно, эти изменения соответствуют ранним стадиям заболевания у людей, при которых пациенты еще не чувствуют изменения остроты зрения. Ярко выраженная патология формируется у крыс OXYS к 1214 месяцам, и это второй критический период.
Сенильная катаракта многофакторное заболевание, но медики всегда связывали его развитие с окислительным стрессом, накоплением окислительных повреждений и ослабленной антиоксидантной защитой. Антиоксидантную защиту глаза обеспечивает глутатион, но, к удивлению исследователей, на начальных стадиях развития катаракты концентрация глутатиона в хрусталиках крыс OXYS была даже выше, чем у обычных крыс. Ученые не обнаружили и никаких признаков окислительного стресса он характерен уже для развитых стадий заболевания.
Сведений о состоянии системы антиоксидантной защиты в хрусталиках человека на ранних стадиях развития катаракты нет. На основании полученных данных, новосибирские ученые предположили, что у человека ослабление антиоксидантной защиты представляет собой не причину, а следствие заболевания.
Ранние стадии катаракты сопряжены с изменением экспрессии генов кристаллинов -основных структурных белков хрусталика. Высокая концентрация этих белков обеспечивает высокий коэффициент преломления, необходимый для прозрачности хрусталика. Изменения в работе кристаллиновых генов нарушают плотность и характер укладки белков, что может приводить к помутнению хрусталика. Изменение экспрессии кристаллиновых генов сейчас связывают с повреждениями эпителиального слоя хрусталика, что типично для старческой катаракты. Такие изменения исследователи наблюдали и у крыс OXYS.
«Созданная в нашем институте линия крыс OXYS уникальная модель преждевременного старения и связанных с ним заболеваний. Нам удалось показать, что по основным проявлениям изменения хрусталиков и сетчатки у крыс OXYS соответствуют сенильной катаракте и возрастной макулодистрофии у людей. Использование этих животных позволяет проводить фундаментальные исследования молекулярно-генетической природы преждевременного старения и решать сугубо практические задачи: проводить оценку эффективности новых фармакологических препаратов», говорит Н. Г. Колосова.
По мнению специалистов Института, развитие катаракты у крыс OXYS, а значит и у людей, происходит в результате изменений эпителия хрусталика. Причины этих изменений пока неизвестны, но они вызывают снижение экспрессии генов кристаллинов и, возможно, других белков хрусталика, а также некоторые другие биологические процессы, которые, в свою очередь, становятся причиной окислительного стресса, наблюдаемого на более поздних стадиях болезни.
По словам руководителя работы, крысы OXYS уже зарекомендовали себя как подходящий объект для испытаний средств, направленных на борьбу со старением. В частности, синтезированного под руководством академика В. П. Скулачёва антиоксиданта SkQ («ионы Скулачёва»). «Четырёх месяцев испытаний на крысах OXYS оказалось достаточно, чтобы показать способность SkQ предупреждать или задерживать преждевременное старение и развитие связанных с ним заболеваний. Испытания, которые удалось провести за один год, продемонстрировали уникальный лечебный потенциал препарата, его способность не только предупреждать и задерживать развитие катаракты и дистрофии сетчатки, но снижать выраженность уже развитых патологических изменений вплоть до полного их исчезновения», сообщает руководитель исследования.
Работу новосибирских учёных поддерживает РФФИ.
