npj Aging and Mechanisms of Disease (2016) 2, 16003.
doi.org
A glimpse at the aging eye
Jonathan B Lin, Kazuo Tsubota, Rajendra S Apte
Взгляд на стареющий глаз
Вступление
За последние десятилетия достижения современной медицины поспособствовали заметному увеличению средней продолжительности жизни (lifespan). Тем не менее, процесс здорового старения (healthspan) часто сопровождается многочисленными случаями возрастной дисфункции, которая влияет на многие органы, включая глаза. Глаз состоит из высокоспециализированных тканей, каждая из которых должна поддерживать точную функцию для сохранения зрения. Глаз устроен во многом как камера: свет попадает на переднюю часть глаза через прозрачную структуру – роговицу. Она преломляет и фокусирует его. Затем свет проходит через зрачок (темную центральную часть, окруженную цветной радужкой), прежде чем фокусируется хрусталиком. Затем свет должен пройти через стекловидное тело, прежде чем связаться с первыми светочувствительными нейронами сетчатки, палочками и колбочками (фоторецепторами), которые превращают свет в электрические сигналы. Оттуда нейронные сигналы передаются вторичным нейронам (биполярным клеткам) и третичным нейронам (ганглиозным клеткам сетчатки; RGC) с модуляцией от промежуточных нейронов (горизонтальных и амакриновых клеток) перед тем, как объединиться в зрительный нерв (вторая пара черепных нервов) для отправки в зрительную кору головного мозга.
Окрашенная гематоксилином и эозином (HE) сетчатка глаза мыши, которая очень похожа на сетчатку глаза человека, представлена на рис. 1, демонстрируя высокоорганизованную структуру этого органа. Даже незначительные возрастные отклонения от нормальной функции на любом участке этого процесса могут иметь огромные последствия для зрительной функции.
Рисунок 1. Сетчатка глаза мыши в глутаральдегиде/формалине, окрашенная гематоксилином и эозином (HE), на которой изображены слои сетчатки и другие структуры глаза: хрусталик, внутренняя пограничная мембрана (ILM), слой нервных волокон (NFL), слой ганглиозных клеток (GCL), внутренний плексиформный слой (IPL), внутренний ядерный (зернистый) слой (INL), наружный плексиформный слой (OPL), внешний зернистый слой (ONL), наружная пограничная мембрана (ELM), внутренние сегменты (IS) и наружные сегменты (OS) фоторецепторов, ретинальный пигментный эпителий (RPE), сосудистая оболочка и зрительный нерв.
Например, одним из тяжелых заболеваний, связанных со старением, является возрастная макулярная дегенерация (ВМД) – основная причина потери зрения у людей старше 50 лет. Это заболевание вызывает ухудшение состояния центральной сетчатки (макулы) и, как следствие, потерю центрального зрения. Более того, волокна хрусталика с возрастом становятся жестче, что приводит к потере аккомодации и ухудшении зрения вблизи (клинически известно как пресбиопия – возрастная дальнозоркость). Наконец, белки хрусталика, называемые кристаллинами, со временем теряют прозрачность, что приводит к катаракте, основной причине слепоты во всем мире. Исследования показывают, что окислительный стресс может играть важную роль в развитии старческой катаракты.
Однако пагубные эффекты старения не ограничиваются сетчаткой и хрусталиком; они также влияют на роговицу, поверхность и придатки глаза. Клетки эндотелия роговицы окончательно дифференцированы и отвечают за поддержание структурной целостности роговицы. Хотя процесс старения включает некоторую потерю эндотелиальных клеток роговицы в течение жизни, их ускоренная потеря, как это наблюдается при дистрофии эндотелиальных клеток Фукса, связана с отеком роговицы и буллезной кератопатией. Хотя дистрофия Фукса была связана с мутациями в многочисленных генах, исследования показывают, что они снижают способность эндотелиальных клеток справляться с окислительным стрессом, тем самым приводя к ускоренной гибели клеток. Таким образом, в качестве потенциальных терапевтических подходов исследуется целенаправленная фармакотерапия для повышения антиоксидантной способности и снижения воздействия ультрафиолетового излучения (УФ) для минимизации окислительного стресса, вызванного ультрафиолетовым излучением. Даже ятрогенная буллезная кератопатия ассоциирована с возрастом, поскольку пожилые пациенты с большей вероятностью подвергаются операциям на органе зрения.
Поскольку поверхность глаза, включая эпителий роговицы и конъюнктивы, постоянно подвергается воздействию ультрафиолетового света, она также страдает от негативного воздействия окислительного стресса. Старение поверхности глаза может привести к птеригию, доброкачественной опухоли на лимбе роговицы или халязиону конъюнктивы, разрыхлению конъюнктивы. Придатки глаза, такие как слезные и мейбомиевые железы, также значительно страдают от старения, что приводит к дефициту слезы и синдрому сухого глаза. Эпидемиологические исследования показали, что распространенность синдрома сухого глаза увеличивается с возрастом. Заболевание поражает не менее 14% людей старше 50 лет в Соединенных Штатах, значительно снижая качество жизни этих пациентов и создавая огромное социально-экономическое бремя с точки зрения расходов на здравоохранение и потери производительности.
Краткое изложение основных возрастных заболеваний глаз представлено на рис. 2. В совокупности возрастные заболевания глаз вызывают нарушения зрения у значительной части населения: оценки распространенности нарушения зрения у лиц старше 65 лет варьируются от 4% до 20% в зависимости от того, как определяется нарушение. Пожилые пациенты с низким зрением обычно сообщают о снижении качества жизни, симптомах депрессии и чувстве тревоги, что подчеркивает важность разработки более эффективных методов лечения возрастных заболеваний глаз. В этом обзоре подробно рассматривается, как глаз изменяется в процессе старения. Мы надеемся, что продолжение исследований в этих областях раскроет механизмы, лежащие в основе возрастной дисфункции глаза ,и, в конечном итоге, приведет к новым целевым терапевтическим подходам для задержки или предотвращения этих последствий и содействия «продуктивному старению».
Рисунок 2. Основные возрастные заболевания глаза и его придатков
Будущее в лечении глаз
Стареющий глаз и то, как процесс старения может перейти в такие заболевания, как ВМД и глаукома, являются важными вопросами в области исследований старения. Вмешательства, которые замедляют или обращают вспять биологическое старение глаза, такие как модуляция оси NAD+-сиртуин, активация аутофагии и ограничение калорийности, являются привлекательными терапевтическими стратегиями. Исследования, направленные на понимание того, как старение влияет на глаз, вероятно, приведут к ценным открытиям с важными клиническими и повседневными приложениями. В конечном итоге эти усилия также приведут к открытию общих объединяющих путей, которые управляют патобиологией возрастных заболеваний, как глазных, так и других. Если эта цель будет достигнута, новые методы лечения больше не будут нацелены только на одно заболевание, а вместо этого смогут нацеливаться на далеко идущие последствия системного старения.
