Облучение морских свинок ультрафиолетом (320-400 нм) низкой интенсивности (в 10 раз слабее солнечного света на широте Нью-Йорка) в течение 4 - месяцев вызывает образование катаракты. Необходимо подчеркнуть, что 4 - 5 месяцев жизни морской свинки примерно эквивалентны 11-12 годам жизни человека.

Человечество стареет, и все больший процент населения поражают старческие заболевания. Но если последствия некоторых болезней хотя бы потенциально преодолимы, как, например, последствия инфаркта миокарда (клетки-сателлиты, могут превращаться в мышечные клетки и замещать ткань рубца), то многие другие патологические изменения необратимы. Примером такой патологии является катаракта, то есть помутнение хрусталика глаза. Поэтому исследование патогенеза катаракты и создание на основе этих знаний систем защиты хрусталика является важной задачей медицины.

Клетки, образующие ядро хрусталика, закладываются еще внутриутробно и функционируют в течение всей жизни. Репаративные процессы для клеток хрусталика проходят только на внутриклеточном уровне, замена "испорченных" клеток невозможна.

Схема глаза млекопитающего.

На рисунке 1 представлена схема глаза млекопитающих. Основная функция хрусталика - фокусировать изображение на сетчатке. Красным, синим и зеленым в хрусталике изображены его основные зоны - ядерная, кортикальная (кортекс) и зона хрусталикового эпителия (соответственно). Клетки эпителия - это полноценные клетки, способные к делению, клетки кортекса потеряли эту способность и находятся в разных стадиях дифференцировки, превращаясь в длинные волоконные клетки, клетки же центральной (ядерной области) без ядер и практически не имеют органелл. Считается, что отсутствие ядер и органелл в ядре необходимо для создания оптически однородной среды, поскольку основной световой поток проходит именно через эту часть хрусталика.

Высокая частота заболевания катарактой среди рыбаков, пастухов и полицейских уже достаточно давно привела к мысли, что ультрафиолетовый (УФ) свет играет ключевую роль в патогенезе заболевания. Катаракта, индуцированная УФ светом, довольно часто используется в исследованиях, однако интенсивность применяемого света во многие десятки, если не сотни раз, превосходит интенсивность естественного солнечного света. Группа исследователей под руководством Франка Джиблина недавно опубликовала результаты исследования, в котором было применено излучение, близкое по свойствам к солнечному свету [1].

В этом исследовании морские свинки в течение 4-5 месяцев содержались в клетках, в крышки которых были вмонтированы УФ облучатели. Мощность источника света была подобрана так, что освещенность роговицы глаза животного соответствовала одной десятой от освещенности в обычный солнечный день на широте города Нью-Йорк. Спектральный состав так же соответствовал УФ части солнечного спектра на уровне моря (320 - 400 нм), это так называемый УФА-свет.

Интересен выбор объекта исследования - морские свинки, которые не так часто используются в офтальмологических исследованиях, как, например, кролики или крысы. Дело в том, что в хрусталиках морских свинок содержится необычно высокий уровень НАДФН, который поглощает в области 340 нм, а значит, может служить хромофором. Хромофор (вещество, поглощающее свет) способен передавать энергию поглощенного фотона кислороду, в результате чего возникают так называемые активные формы кислорода (АФК). АФК инициирует процесс свободно-радикального окисления в клетке. Таким способом было смоделировано присутствие в хрусталике человека связанных с белком эндогенных хромофоров, например, кинуренина - продукта распада аминокислоты триптофан.

Исследование светопропускания роговицы показало, что роговица глаза пропускает 70-90 % света в области 340- 400 нм. А светопропускание хрусталика было изучено с помощью измерения поглощения света его тонкими срезами (0.1 мм). Оказалось, что вопреки существующему мнению, УФА свет проникает глубоко в хрусталик и легко достигает его центра. Освещение свинок УФА светом вызывало инактивацию ферментов антиоксидантной защиты в эпителии хрусталика, но при этом не было обнаружено явных морфологических изменений ни в эпителии, ни в кортексе хрусталика, что, вероятно, может свидетельствовать о достаточной компенсаторной способности этих тканей. Основные же изменения были обнаружены в ядре. Степень помутнения хрусталика по сравнению с контрольными животными возросла в два раза (Рис. 2).

Фотографии хрусталика глаза при освещении щелевым пучком света. А - контроль, В - УФА облучение. Желтые стрелки указывают на ядерное помутнение, зеленые - на помутнение кортекса.

Обнаруженные биохимические изменения свидетельствовали о существенной интенсификации процессов свободно-радикального повреждения структур волоконных клеток, распаде белков и липидов под действием УФА. Поскольку субстраты окисления (белки и липиды) не могут поглощать УФА, то, как полагают авторы, УФА взаимодействует с НАДФН, который, в свою очередь, реагируя с небольшим количеством кислорода в хрусталике, и вызывает образование АФК. Таким образом, авторы продемонстрировали в условиях in vivo с использованием облучения, близкого к естественному, что УФА свет может вызывать образование катаракты.

1. Giblin FJ, Leverenz VR, Padgaonkar VA, et al. UVA Light In vivo Reaches the Nucleus of the Guinea Pig Lens and Produces Deleterious, Oxidative Effects. Exp. Eye Res., 75(4): 445-458, 2002.

Константин Муранов