Нарушение баланса макро- и микроэлементов в склере глаз с различными формами глаукомы

ЦЕЛЬ. Провести сравнительное изучение макро- и микроэлементного баланса в биоптатах склеры пациентов с различными клиническими формами глаукомы.

МЕТОДЫ. Содержание макро- и макроэлементов определяли в биоптатах склеры 16 пациентов с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ), 13 пациентов с глаукомой нормального давления (ГНД) и 15 пациентов с псевдоэксфолиативной глаукомой (ПЭГ). Средний возраст пациентов составил 79,5±2,5 года. В качестве контроля использованы фрагменты склеры 14 кадаверных глаз без глаукомы в анамнезе. Концентрацию макроэлементов — K, Mg, Ca, Fe — оценивали с помощью атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Для определения уровня микроэлементов — Zn, Cu, Al, Mn — использовали масс-спектрометрию с индуктивно-связанной плазмой.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Статистически значимый сдвиг баланса Cu/Zn по сравнению с контролем обнаружен при всех формах глаукомы: ГНД (р=0,008), ПЭГ (р=0,006), ПОУГ (р=0,03), при этом между ГНД и ПОУГ различий по этому показателю не выявлено (р=0,609), а с ПЭГ различие достоверно (р=0,0001). Соотношение Cu/Fe в образцах склеры глаукомных глаз также значимо отличалось от контроля как при ГНД (р=0,009) и ПЭГ (р=0,006), так и при ПОУГ (р=0,006). Данный показатель у пациентов с ПОУГ существенно отличался от соответствующего показателя группы с ГНД (р=0,0001) и ПЭГ (р=0,016). Сдвиг баланса Mn/Сu по сравнению с контролем выявлен только в склере пациентов с ГНД (р=0,0064), соответствующие различия с контролем при ПЭГ (р=0,157) и ПОУГ (р=0,773) отсутствовали, но выявлено достоверное различие между группой ГНД и ПОУГ (р=0,0001). Баланс Mn/Fe в сравнении с группой контроля оказался нарушенным при всех формах глаукомы: ГНД (р=0,0066), ПЭГ (р=0,00034), ПОУГ (р=0,0027). При этом у пациентов с ГНД и ПЭГ баланс Mn/Fe значимо отличался от этого показателя при ПОУГ (р=0,078; р=0,0485). Наиболее выраженным дисбалансом Mg/Ca по сравнению с контролем характеризовалась склера пациентов с ПЭГ (р=0,01) и ПОУГ (р=0,0254).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При всех исследованных формах глаукомы в склере выявлены нарушения в соотношении Cu/Zn, Cu/Fe, Mn/Сu, Mn/Fe и Mg/Ca различной степени выраженности по сравнению со склерой глаз без глаукомы. Установлены также различия указанных соотношений при ГНД, ПОУГ и ПЭГ, которые могут обуславливать особенности в патогенезе и клиническом течении данных форм глаукомного поражения.

1. Шлопак Т.В. Микроэлементы в офтальмологии. М: Медицина 1969; 224.

2. Реброва Г.А., Бержицкая В.В., Василевский В.К., Тимофеева М.В., Хо Со Сан. Некоторые факторы старения коллагена in vivo и in vitro. Биомедицинская химия 2003; 49(2):128-137.

3. Sourkes T.L. Influence of specific nutrients on catecholamine synthesis and metabolism. Pharmacol Rev 1972; 24(2): 349-359.

4. Paoletti, P.; Vergnano, A.M.; Barbour, B.; Casado, M. Zinc at glutamatergic synapses. Neuroscience 2009; 158(1):126-136. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2008.01.061

5. Kravchik M.V., Novikov I.A., Petrov S.Yu., Avetisov S.E. Bioinorganic chemistry of open-angle glaucoma: A review. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 2020; 62:126652. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2020.126652

6. Иомдина Е.Н., Киселева О.А., Арутюнян Л.Л., Арефьева М.В. Микроэлементный дисбаланс в патогенезе первичной открытоугольной глаукомы. Российский офтальмологический журнал 2012; 5(1):104-108.

7. Kaminska A., Romano G. L., Rejdak R. et al. Influence of trace elements on neurodegenerative diseases of the eye — the glaucoma model. Int J Mol Sci 2021; 22(9):4323. https://doi.org/10.3390/ijms22094323

8. Арутюнян Л.Л., Иомдина Е.Н., Морозова Ю.С. Особенности структурно-биомеханических свойств и микроэлементного состава корнеосклеральной оболочки глаза при глаукоме нормального давления. Российский офтальмологический журнал 2021; 14(3):113-119. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2021-14-3-113-119

9. Corona C., Pensalfini A., Frazzini V., Sensi S.L. New therapeutic targets in Alzheimer’s disease: Brain deregulation of calcium and zinc. Cell Death Dis 2011, 2(6):e176. https://doi.org/10.1038/cddis.2011.57

10. Ugarte M., Osborne N.N. Zinc in the retina. Prog Neurobiol 2001; 64(3): 219-249. https://doi.org/10.1016/s0301-0082(00)00057-5

11. Nicolas M.G., Fujiki K., Murayama K., Suzuki M.T. et al. Studies on the mechanism of early onset macular degeneration in cynomolgus monkeys. II. Suppression of metallothionein synthesis in the retina in oxidative stress. Exp Eye Res 1996; 62(4):399-408. https://doi.org/10.1006/exer.1996.0045.

12. Fratzl P. Collagen. Structure and Mechanics. Potsdam: Springer 2008.

13. Белецкая И.С., Астахов С.Ю. Роль матриксных металлопротеиназ в патогенезе глаукомы. Офтальмологические ведомости 2015; 8(3):28-43. https://doi.org/10.17816/OV2015328-43

14. Ekici F., Korkmaz S., Karaca E.E. et al. The role of magnesium in the pathogenesis and treatment of glaucoma. Int Sch Res Notices 2014; 2014:745439. https://doi.org/10.1155/2014/745439.

15. Südhof T.C. Calcium control of neurotransmitter release. Cold Spring Harb Perspect Biol 2012; 4(1):a011353. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a011353.

16. Иомдина Е.Н., Петров С.Ю., и соавт. Корнеосклеральная оболочка глаза: возможности оценки биомеханических свойств в норме и при патологии. Офтальмология 2016; 13(2):62-68. https://doi.org/10.18008/1816-5095-2016-2-62-68

17. Иомдина Е.Н., Арутюнян Л.Л., Игнатьева Н.Ю. Сравнительное изучение возрастных особенностей уровня поперечной связанности коллагена склеры пациентов с различными стадиями первичной открытоугольной глаукомы. Российский офтальмологический журнал 2016; 9(1):19-26. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2016-9-1-19-26

18. Иомдина Е.Н., Игнатьева Н.Ю., Данилов Н.А. и др. Биохимические и cтруктурно-биомеханические особенности матрикса склеры человека при первичной открытоугольной глаукоме. Вестник офтальмологии 2011; 6:10-14.

19. Lin S.C., Singh K., Lin S.C. Association between body levels of trace metals and glaucoma prevalence. JAMA Ophthalmol 2015; 133(10): 1144-50. https://doi.org/10.1001/jamaophthalmol.2015.2438

20. Hohberger B., Chaudhri M.A., Michalke B., et al. Levels of aqueous humor trace elements in patients with open-angle glaucoma. J Trace Elem Med Biol 2018; 45:150-155. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2017.10.003

21. Goyal A., Srivastava A., Sihota R., Kaur J. Evaluation of oxidative stress markers in aqueous humor of primary open angle glaucoma and primary angle closure glaucoma patients. Curr Eye Res 2014; 39(8):823-829. https://doi.org/10.3109/02713683.2011.556299

22. Bocca B., Forte G., Pisano A., et al. A pilot study to evaluate the levels of aqueous humor trace elements in open-angle glaucoma. J Trace Elem Med Biol 2020; 61:126560. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2020.126560.

23. Bruhn R.L., Stamer W.D., Herrygers L.A., Levine J.M., Noecker R.J. Relationship between glaucoma and selenium levels in plasma and aqueous humour. Br J Ophthalmol 2009; 93(9):1155-1158. https://doi.org/10.1136/bjo.2007.125997.

24. Donma M.M., Donma O., Michalke B., Halbach S., Nischwitz V. Vitamins, minerals, and metabolic pathways in health and diseases with a special chapter on speciation. Istanbul: Istanbul University Publishing House 2012. pp. 7-12.

25. Арутюнян Л.Л., Иомдина Е.Н., Морозова Ю.С. Особенности структурно-биомеханических свойств и микроэлементного состава корнеосклеральной оболочки глаза при глаукоме нормального давления. Российский офтальмологический журнал 2021; 14(3):113-119. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2021-14-3-113-119

26. Yavuzer K, Akinay Y. Microstructure and chemical analysis in pseudoexfoliation syndrome. Curr Eye Res 2021; 46(4):490-495. https://doi.org/10.1080/02713683.2020.1812088.

27. Киселева О.А., Иомдина Е.Н., Василенкова Л.В. и др. Применение магний-содержащего препарата для лечения больных с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ). Фарматека 2012; 3:91-95.

28. Arredondo M., Martínez R., Núñez M.T., Ruz M., Olivares M. Inhibition of iron and copper uptake by iron, copper and zinc. Biol Res 2006; 39(1):95-102. https://doi.org/10.4067/s0716-97602006000100011

29. Mena I., Marin O., Fuenzalida S., Cotzias G.C. Chronic manganese poisoning: clinical picture and manganese turnover. Neurology 1967; 17(2):128-136. https://doi.org/10.1212/wnl.17.2.128

30. Calne D.B., Chu N.S., Huang C.C., Lu C.S., Olanow W. Manganism and idiopathic parkinsonism: similarities and differences. Neurology 1994; 44(9):1583-1586. https://doi.org/10.1212/wnl.44.9.1583

31. Иомдина Е.Н., Киселева О.А., Филатова И.А., Арефьева М.В., Арутюнян Л.Л., Хорошева Е.В. Изучение местного микроэлементного баланса как фактора, влияющего на биомеханические показатели корнеосклеральной капсулы глаза при первичной открытоугольной глаукоме. В книге: Биомеханика глаза. М: МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца 2009; 114-118.