Сибирские ученые выдвинули новую гипотезу развития катаракты

Ученые Международного томографического центра СО РАН занимаются исследованием катаракты. Они выдвинули свою версию причин помутнения хрусталика глаза, которое приводит к снижению остроты зрения вплоть до полной его потери. Научная группа считает, что одним из источников окислительного стресса — основного условия развития катаракты — являются фотохимические реакции под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца.

По данным Всемирной организации здравоохранения, в большинстве стран катаракта является главной причиной слепоты. Несмотря на то, что заболевание известно с древних времен, до сих пор нет полного понимания: какие процессы происходят в организме и почему возникает болезнь. Известно, что возраст является основным фактором риска для развития катаракты. Тем не менее офтальмологи отмечают: заболевание внезапно может наступить у кого-то в 40 лет, а у кого-то и в 90 сохраняется отличное зрение. Исследователи пытались найти связь между образованием катаракты и употреблением алкоголя и табака, а также искали влияние генетических факторов. Несмотря на некоторую корреляцию в отдельных работах, вышеперечисленные причины оказались не основными при развитии этого заболевания.  

Пока учёные сошлись во мнении, что катаракта, как и рак, — болезнь мультифакторная, то есть её появление обусловлено воздействием многих показателей. Но, в отличие от онкологии, с помутнением хрусталика глаза можно относительно легко справиться с помощью хирургических методов. Операция в большинстве случаев становится спасением для больного, однако такие меры всё равно не стоит считать панацеей: во время любого оперативного вмешательства есть риск осложнений. 

Помочь исправить данную ситуацию, приблизиться к пониманию механизмов развития недуга и продлить здоровье глаз пытаются сибирские учёные. на исследования фотоиндуцируемых реакций хромофоров хрусталика глаза, приводящих к повреждению белковых молекул, они получили грант Президента РФ:         

— Известно, что основная причина возникновения катаракты — это окислительный стресс, то есть нарушение баланса между прооксидантами («атакующими») и антиоксидантами («защитниками»). Когда прооксидантов становится больше антиоксидантов, начинаются необратимые структурные изменения белков, что приводит к образованию больших водонерастворимых светорассеивающих агрегатов, и в результате хрусталик мутнеет. Причины возникновения окислительного стресса в здоровом хрусталике в настоящее время остаются во многом неясными. Мы считаем, что ультрафиолетовое излучение Солнца является одной из важнейших причин развития окислительного стресса и, соответственно, катаракты, — рассказывает научный сотрудник МТЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Пётр Сергеевич Шерин.

Ранее предполагали, что окислительный стресс может быть вызван достаточно жестким  излучением в диапазоне длин волн 280-320 нм (УФ-Б диапазон). Оно напрямую поглощается белками и может приводить к их фотоионизации. Однако прямой связи между дозой УФ-Б излучения и появлением катаракты не обнаружили. Учёные МТЦ выдвинули гипотезу, что в окислительный стресс гораздо больший вклад вносит излучение ближнего УФ диапазона, 320-400 нм (УФ-А диапазон). Такой свет самый интенсивный в общем УФ излучении солнца, около 95 %, и легко проникает в хрусталик, в отличие от УФ-Б света, который преимущественно поглощается в роговице. Это подтверждается недавними эпидемиологическими исследованиями, показывающими прямую связь между заболеванием катарактой и УФ индексом (показателем уровня УФ излучения, учитывающим весь диапазон УФ излучения солнца). УФ-А свет в хрусталике поглощается малыми молекулами. Они, с одной стороны, выполняют роль защиты от этого излучения, а с другой — с небольшой вероятностью переходят в реакционно активные состояния, которые и реагируют с белками.

Идея исследователей МТЦ СО РАН заключается в том, что именно под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в хрусталике происходит постоянное образование реакционно активных молекул в небольших количествах. Пока мы молоды и здоровы, антиоксиданты успешно защищают белки от этих реакционно активных молекул. Однако с возрастом защита от негативных фотохимических реакций существенно ослабевает. Учёные предполагают, что сбой в защитной системе хрусталика происходит из-за многочисленных химических изменений и накопления критического количества «опасных» модификаций в структуре белков и клеток хрусталика. 

 

 

— Хрусталик глаза является уникальной тканью, где отсутствует система обновления белков, которые находятся в клетках от формирования человека на стадии эмбриона до самой смерти. По этой причине хрусталик рассматривается многими исследователями в качестве идеальной модели старения, поскольку его белки на протяжении всей жизни аккумулируют различные модификации, — отмечает Шерин. 

Исследователи пытаются на молекулярном уровне выяснить, какие именно фотохимические реакции могут приводить к необратимым изменениям в структуре белков и хрусталика и что отвечает за развитие катаракты, чтобы знать, на какой стадии её можно замедлить или даже остановить. Учёные уже провели цикл экспериментов, одним из значительных результатов оказалась возможность предотвращения агрегации белков с помощью природных антиоксидантов хрусталика. 

— В его среде содержатся значительные количества аскорбиновой кислоты и глутатиона — соединений, которым приписывается роль антиоксидантов в живых системах. Оказалось, что аскорбиновая кислота эффективно перехватывает реакционные состояния хромофоров хрусталика, образующиеся под действием света, тем самым предотвращая прямые реакции последних с белками, — объясняет Пётр Шерин. — Глутатион практически не реагирует с фотовозбужденными молекулами, однако эффективно нейтрализует радикалы —  первичные продукты фотореакций. Необходимо отметить, что простое увеличение концентрации антиоксидантов в хрусталике не является универсальным способом предотвращения катаракты. Антиоксидантный эффект любого соединения основан на оптимальном количестве последнего в клетке или ткани и его превышение может приводить к обратному процессу — превращению антиоксиданта в прооксидант. Таким образом, природа создала многоступенчатую защиту хрусталика от фотоповреждений, но остается неясным, почему столь эффективная защита способна давать сбои, что может приводить к помутнению хрусталика.

Для своих экспериментов ученые берут белки хрусталиков у животных. Структурно они очень похожи на человеческие, что позволит с хорошей точностью перенести полученные результаты на людей. Грант Президента РФ рассчитан на два года. За это время исследователи должны разобраться в механизмах агрегации белков в результате фотохимических реакций и ответить на другие поставленные вопросы, чтобы суметь делать предсказания и дать рекомендации для разработки новых методов диагностики, профилактики и лечения катаракты. 

— Нам бы хотелось, чтобы исследование в идеале помогло обратить катаракту. Но это труднодостижимая цель. Надеемся найти критическую точку — когда начинается проблема — и постараться воздействовать на неё как можно раньше, — говорит Пётр Шерин.

Также результаты, полученные сибирскими учёными, могут быть применены в разработке методов бесшовного закрытия ран, что перспективно для медицины и косметологии. 

— Агрегация белков в результате фотохимических реакций приводит к образованию прочных связей между белковыми молекулами, так называемому «сшиванию» белков. Некоторое время назад была озвучена идея: если соединить края раны и нанести водный раствор с красителем, то под действием света белки кожи очень быстро соединятся. Получается, что рана закроется без привлечения чужеродного материала, а дальше система регенерации организма всё доделает сама, — поясняет Пётр Шерин. — В научной литературе сообщалось, что эту идею уже удалось претворить в жизнь на мышах. Поскольку механизмы фотохимических реакций, приводящих к агрегации различных белков, во многом общие, то полученные нами результаты могут быть полезны для разработки таких методов бесшовного закрытия ран. 

Марина Москаленко 

Источники

Сибирские исследователи выдвинули новую гипотезу развития катаракты

Причиной катаракты называют окислительный стресс

Причиной катаракты называют окислительный стресс

Российские ученые узнали, как можно остановить развитие катаракты

Новую гипотезу развития катаракты выдвинули новосибирские ученые

Новую версию о возникновении катаракты выдвинули новосибирские ученые

Новая версия о причинах возникновения катаракты выдвинута новосибирскими учеными

Новосибирские офтальмологи назвали полуденное солнце причиной возникновения катаракты

Российские ученые узнали, как можно остановить развитие катаракты

Российские ученые узнали, как можно остановить развитие катаракты

Российские ученые-офтальмологи обнаружили новую причину катаракты

Российские ученые-офтальмологи обнаружили новую причину катаракты

Ультрафиолет, да не тот

Новосибирские ученые выдвинули новую версию возникновения катаракты

Учеными из Новосибирска была выдвинута новая версия возникновения катаракты

Новосибирские ученые нашли причину возникновения катаракты

Новосибирские ученые выдвинули новейшую версию появления катаракты

Новосибирские ученые выдвинули новейшую версию появления катаракты

Новосибирские ученые выдвинули новую версию возникновения катаракты

Российские офтальмологи обнаружили новую причину катаракты

Новосибирские ученые выдвинули новую версию возникновения катаракты

Новосибирские офтальмологи назвали полуденное солнце предпосылкой появления катаракты

Новосибирские офтальмологи ищут спасение от катаракты

Новосибирские ученые нашли причину возникновения катаракты

Новейшую гипотезу развития катаракты выдвинули новосибирские ученые

Найден простейший способ остановить развитие катаракты

Найден простейший способ остановить развитие катаракты

Новосибирские ученые нашли новую причину катаракты

Новосибирские ученые нашли новую причину катаракты

Жизнь без катаракты: профилактика вместо операции

Жизнь без катаракты: профилактика вместо операции

Российские ученые-офтальмологи обнаружили новую причину катаракты

Новосибирские ученые нашли новую причину катаракты

Сибирские исследователи выдвинули новую гипотезу развития катаракты

Медики нашли новый способ предотвращения катаракты и развития слепоты

Сибирские ученые выдвинули новую гипотезу развития катаракты

Наука в Сибири | Сибирские исследователи выдвинули новую гипотезу развития катаракты

Новосибирские ученые нашли новые причины появления катаракты

Похожие новости

• 20/06/2018

  Возможные перспективы Академгородка 2.0

  ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».

  1932
• 21/10/2019

  Ученые исследуют двумерные спектры ЯМР спектроскопии

  Спектроскопия ЯМР в двух измерениях является одним из наиболее важных спектроскопических методов изучения биологически важных молекул. Однако, ввиду относительно низкой чувствительности ЯМР спектроскопии, для получения таких спектров зачастую требуются десятки минут и даже часы.

  457
• 31/05/2016

  Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

  ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.

  3739
• 31/05/2017

  Интерн НГУ получила премию им. Ю.Н. Соколова по лучевой диагностике

  ​23-25 мая 2017 года в Москве состоялся XI Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2017».  «Радиология» на данный момент является самым популярным и масштабным медицинским мероприятием по лучевой диагностике в нашей стране.

  2029
• 27/12/2018

  Чем 2018-й год запомнится новосибирцам?

  ​Год 100-летия комсомола и Красной Армии, а также год выборов высших государственных чиновников Новосибирской области и России запомнится многим жителям региона, как спокойное, созидательное время. Одной из самых больших интриг года была избирательная кампания губернатора, в которой собирались участвовать Андрей Травников и Анатолий Локоть.

  1328
• 13/12/2017

  МТЦ СО РАН осваивает новые медицинские технологии

  ​Как генетические трудности влияют на становление мозга ребенка? Как восстанавливается мозг взрослого человека, который перенес инсульт? Можно ли недопустить болезнь и как это сделать? Новые медицинские методологии постигают сегодня в Интернациональном томографическом центре СО РАН в Новосибирске.

  1511
• 04/09/2016

  IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

  ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".

  3992
• 18/10/2019

  L’OREAL — UNESCO: они этого достойны

  Три молодых исследовательницы из Новосибирска вошли в число десяти лауреаток конкурса «Для женщин в науке» L’OREAL — UNESCO 2019. Его цель — улучшение позиций женщин-ученых и признания их заслуг. Мы поговорили с победительницами об их работе и о препятствиях, которые им приходится преодолевать.

  1212
• 09/12/2019

  Новые разработки ученых МТЦ СО РАН

  Ученые Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института "Международный томографический центр" Сибирского отделения Российской академии наук развивают новые научные методы.

  564
• 23/09/2016

  На Байкале состоялась Международная конференция Asia-Pacific EPR/ESR Symposium 2016

  ​В посёлке Листвянка Иркутской области прошла X международная конференция Asia-Pacific EPR/ESR Symposium 2016. APES 2016 — официальная конференция Азиатско-Тихоокеанского общества электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), которая проводится каждые два года.

  4621