Патофизиологические основы нового направления терапии географической атрофии – ингибиторов комплемента

Рис. 1. Фундус-изображение географической атрофии

Рис. 2. ОКТ-изображение географической атрофии

Рис. 3. Патофизиологические механизмы развития географической атрофии

Введение

Возрастная макулярная дегенерация (ВМД), в частности финальная стадия ее сухой формы – географическая атрофия (ГА), остается ведущей причиной инвалидности по зрению в развитых странах среди лиц старше 60 лет. Согласно экспертной оценке, в настоящее время в Российской Федерации насчитывается около 370 тыс. пациентов с ГА [1]. Многофакторность патогенеза, обусловленная сложным взаимодействием метаболических, генетических и иммунных факторов, затрудняет разработку эффективного лечения данного заболевания. Если в терапии экссудативной (влажной) формы ВМД достигнуты значительные успехи, то лечение сухой формы, финальной стадией которой является ГА, вплоть до недавнего времени оставалось симптоматическим.

ВМД – хроническое прогрессирующее нейродегенеративное заболевание сетчатки, характеризующееся необратимой потерей фоторецепторных клеток и клеток пигментного эпителия сетчатки (ПЭС). ПЭС выполняет ряд важных функций для поддержания структуры сетчатки: служит гематоретинальным барьером, обеспечивает трофику и участвует в фагоцитозе [2]. В основе патофизиологии ВМД лежит сложный каскад механизмов, включающий локальное воспаление и нейродегенерацию макулы. Развитие заболевания ассоциируется с пожилым возрастом, эндогенными (метаболический дисбаланс, окислительный стресс) и экзогенными (прежде всего табакокурение) факторами [3].

Материал и методы

Поиск научных работ, размещенных в отечественных и зарубежных базах данных, в частности PubMed и Scopus, осуществлялся по ключевым словам, соответствующим тематике исследования. Полученная информация систематизирована и обобщена для формирования целостного представления о ключевых звеньях патогенеза ГА в современной офтальмологической практике. В отобранных источниках проанализированы данные о биохимических каскадах, генетических полиморфизмах и клеточных взаимодействиях с целью установления взаимосвязи между метаболическими нарушениями, иммунным ответом и последующей гибелью клеток.

Цель – систематизировать, обобщить и проанализировать современные данные о патогенезе ГА на молекулярном, клеточном и сосудистом уровнях для более глубокого понимания причин ее развития и обозначения наиболее перспективных направлений терапии.

Клинический случай

Пациент К., 65 лет, предъявляет жалобы на выраженное безболезненное снижение остроты центрального зрения в течение последних пяти лет, наличие постоянного серого пятна перед левым глазом (положительная центральная скотома). Испытывает затруднения при чтении, письме, работе с мелкими предметами (занимается шитьем), отмечает искажение контуров предметов (метаморфопсии).

Объективный статус: Visus OS – 0,07, не корригируется. Внутриглазное давление (ВГД) OS – 16 мм рт. ст. (по пневмометрии). Биомикроскопия переднего отрезка глаза без особенностей. Помутнение хрусталика в кортикальных слоях. Деструкция стекловидного тела. Полная задняя отслойка стекловидного тела.

Офтальмоскопия глазного дна: в макулярной области визуализируется округлый очаг депигментации (атрофии) с четкими краями – 3,5 диаметра диска зрительного нерва. Вследствие полной атрофии ПЭС и хориокапилляров определяются склерозированные хориоидальные сосуды и обнаженная склера (рис. 1).

Данные оптической когерентной томографии (ОКТ): выраженное истончение сетчатки в центральной зоне до 185 мкм. Деструкция наружных слоев сетчатки: наружной пограничной мембраны, миоидной и эллипсоидной зон, а также ПЭС и подлежащих хориокапилляров. Эффект гипертрансмиссии (повышенное прохождение ОКТ-сигнала) за счет отсутствия экранирующего пигментного эпителия (рис. 2).

При ГА поражаются наружные слои сетчатки, что приводит к прогрессирующему снижению числа клеток пигментного эпителия, фоторецепторов и плотности сосудов хориокапилляров [4, 5]. Центральная ямка, расположенная в центре макулы, содержит большое количество колбочковых фоторецепторов и отвечает за центральное и цветовое зрение. Скорость прогрессирования ВМД зависит от размера и локализации атрофии, а также от степени вовлечения центральной ямки [3, 6]. Первоначально изменения при ВМД появляются в перифовеальной области макулы, а затем, обычно в течение 1,5–2,4 года, распространяются на центральную ямку [6, 7]. Перифовеальная атрофия приводит к значительным трудностям при выполнении повседневных задач (чтение, вождение автомобиля, ориентация в условиях недостаточной освещенности). Атрофические изменения, затрагивающие центральную ямку, могут стать причиной существенного ухудшения центрального зрения [8].

Патогенез ГА представляет собой сложный многофакторный процесс. Ранняя стадия заболевания характеризуется появлением внеклеточных липид-содержащих скоплений – друз. Они локализуются преимущественно в макулярной зоне между базальной пластинкой ПЭС и внутренним коллагеновым слоем мембраны Бруха [9]. Друзы состоят из липидов, белков, клеточного детрита, отложений бета-амилоида (продуктов клеточного распада), аполипопротеинов, ионов железа и цинка [10].Наличие крупных или мягких друз с нечеткими границами указывает на высокий риск прогрессирования заболевания.

Для понимания патогенеза ГА необходимо обратиться к механизму зрительного восприятия – физиологическому процессу преобразования световой энергии в нервный импульс. Фотон света попадает на сетчатку и поглощается молекулой родопсина. В сетчатке происходит непрерывная цепь биохимических реакций, обеспечивающих восстановление и регенерацию зрительного пигмента, что приводит к его постоянному обновлению. Ключевым компонентом этого цикла является витамин A (ретинол), который в форме 11-цис-ретиналя рассматривается как необходимый кофактор зрительного цикла [11]. При этом иногда образуются побочные продукты димеризации витамина A, в частности N-ретинилиден-N-ретинилэтаноламин (A2E) – склеенная молекула, токсичная и неспособная утилизироваться клетками сетчатки, – из димера транс-ретинальдегида. Ускоренная димеризация витамина A приводит к быстрому накоплению димеров и отложений липофусцина, что вызывает атрофию пигментного эпителия [12]. Избыточное накопление токсичных димеров, например A2E, провоцирует постоянную деградацию клеток ПЭС, лежащую в основе развития ВМД [12, 13].

Накопление A2E повышает pH лизосом в клетках ПЭС, нарушая их ферментативную активность и делая их неспособными утилизировать отработанные клеточные структуры [14, 15]. Кроме того, под действием света липофусцин генерирует активные формы кислорода [16], вызывающие окислительное повреждение клеток пигментного эпителия [15]. Ситуация усугубляется тем, что ПЭС теряет способность эффективно утилизировать фрагменты мембранных дисков, отделяющиеся от фоторецепторов, что ведет к накоплению липидных включений. Доказано, что чрезмерное воздействие синего света в большей степени повреждает пигментный эпителий, а белого света – фоторецепторы. Сочетание генетической предрасположенности, неблагоприятных внешних факторов и хронического воспаления запускает необратимые дегенеративные изменения, характерные для макулярной дистрофии, в том числе ГА.

Еще один фактор риска связан с потерей фермента DICER1 вследствие возрастного окислительного стресса [17]. DICER1 – рибонуклеаза, разрезающая длинные двухцепочечные РНК на короткие фрагменты. При дисфункции DICER1 в клетках пигментного эпителия накапливаются опасные фрагменты – Alu-РНК [18, 19]. Эти молекулы блокируют антиоксидантную защиту клетки, делая ее уязвимой к повреждениям [20].

Курение является одним из ведущих факторов риска развития ВМД [21]. Компоненты табачного дыма, например гидрохинон, вызывают окислительное повреждение клеток и образование активных форм кислорода [22]. Окислительному стрессу в сетчатке также способствуют отслойка фоторецепторов, избыточное освещение и старение [23]. В норме фоторецепторы используют глюкозу для гликолиза и вырабатывают большое количество лактата, который поглощается клетками пигментного эпителия для продукции энергии через окислительное фосфорилирование в митохондриях [24]. Однако под действием окислительного стресса в митохондриях усиливается гликолитический метаболизм вследствие метаболического перепрограммирования, что нарушает их функцию и приводит к гибели фоторецепторов [25].

Роль микроглии и моноцитов в патобиологии ВМД

Микроглия сетчатки поддерживает гомеостаз, удаляя токсичные продукты, выявляя повреждения и обеспечивая врожденный иммунный ответ [26]. Однако сочетанное воздействие генетических и средовых факторов переводит микроглию в реактивное состояние: она начинает секретировать патогенные цитокины, стимулирует миграцию моноцитов в субретинальное пространство и нарушает целостность фоторецепторов и пигментного эпителия [27]. В условиях хронического стресса гиперактивный иммунный ответ, обусловленный инфильтрацией мононуклеарных фагоцитов (микроглии, макрофагов, моноцитов), активирует провоспалительный путь NF-kB, что приводит к массированной секреции воспалительных цитокинов и ускоренной гибели нейронов сетчатки [28].

Роль системы комплемента

Активную роль в патогенезе ГА играет система комплемента – группа более чем из 30 циркулирующих системных белков, участвующих в воспалении, фагоцитозе, гибели клеток, а также в обнаружении и элиминации патогенов [29]. Система комплемента обеспечивает опсонизацию – покрытие чужеродных агентов молекулами-опсонинами, облегчающими их уничтожение. Активация комплемента происходит по трем путям: классическому (активируется комплексами «антиген – антитело»), лектиновому (активируется полисахаридами на поверхности микробов) и альтернативному (активируется поверхностными белками патогенов) [30]. C1q, ключевой белковый комплекс, запускающий классический путь, активируется компонентами друз – липидами (лизофосфолипидами) и бета-амилоидом [31, 32]. С возрастом и при воспалении происходит накопление C1q, что приводит к повреждению сетчатки и является значимым фактором риска развития ВМД [33].

Активация комплемента способствует образованию конвертаз C3 и C5, которые воздействуют на центральные белки C3 и C5 [29]. Расщепление C3 на провоспалительный анафилатоксин C3a и опсонин C3b вызывает воспаление и опсонизацию клеток для последующего фагоцитоза. У пациентов с ВМД в субретинальном пространстве и друзах обнаруживаются компоненты C5, C3 и их фрагменты [33, 34]. Показано, что C3 и его продукты активации запускают множество процессов, включая привлечение макрофагов и микроглии в субретинальное пространство, нарушение функции лизосом и активацию внутриклеточных сигналов в пигментном эпителии [35–37]. С3 также участвует в активации инфламмасом – внутриклеточных белковых комплексов, инициирующих воспалительный ответ и продукцию защитных цитокинов. Активация инфламмасом кристаллами холестерина, липофусцином или компонентами друз повышает уровень провоспалительных интерлейкинов 1-бета и 18, участвующих во врожденном и адаптивном иммунитете [38–42]. В связи с этим белки C3 и C5 рассматриваются как идеальные мишени для терапевтического ингибирования при ГА.

При разработке ингибиторов комплемента для лечения ГА следует учитывать, что эта система участвует не только в патологических процессах, но и в элиминации иммунных комплексов и апоптотических клеток, сохраняя целостность сетчатки. Так, длительная блокада С3 может приводить к негативным последствиям, связанным с недостаточностью комплемента [43]. На мышиной модели показано, что генетическая абляция С3 снижает клиренс апоптотических клеток и ускоряет дегенерацию фоторецепторов [3]. Напротив, воздействие на дистальную часть каскада – белок С5 – позволяет уменьшить образование мембраноатакующих комплексов (МАК) и продукцию С5а. При этом активность С3 сохраняется, а значит, сохраняются полезные функции системы комплемента без ее чрезмерной активации [29, 44, 45] (рис. 3).

Терапевтические подходы

Таргетная терапия ГА уже разработана и доступна в некоторых странах мира. Например, в США, Японии и Австралии одобрен препарат авацинкаптад пегол (АКП) (Изервей) [46].

АКП – пегилированный РНК-аптамер. Он активно связывается с C5, блокирует его, предотвращая расщепление на биологически активные фрагменты C5a (мощный провоспалительный анафилатоксин) и C5b, что делает невозможным образование МАК (C5b–9). МАК является основным цитотоксическим фактором, повреждающим клетки пигментного эпителия. Таким образом, ингибирование C5 способно замедлять прогрессирование дегенерации клеток сетчатки при ВМД [47].

Исследования II и III фаз АКП показали многообещающие результаты у пациентов с ГА. По данным исследования GATHER1, через 12 месяцев терапии АКП в дозах 2 и 4 мг (интравитреально один раз в месяц) наблюдалось значительное замедление роста очагов ГА по сравнению с группой имитации лечения (на 27,4 и 27,8% соответственно; p < 0,05) при приемлемом профиле безопасности [48]. Через 12 месяцев лечения в группе АКП в дозе 2 мг отмечалось снижение риска стойкой потери остроты зрения более чем на 15 букв по шкале ETDRS (Early Treatment Diabetic Retinopathy Study) от исходного уровня BCVA (Best Corrected Visual Acuity, наилучшая корригированная острота зрения) по сравнению с контрольной группой: в среднем снижение остроты зрения составило 3,4 и 7,8% соответственно [49]. Через 18 месяцев замедление роста очагов атрофии достигло 28,1% (для дозы 2 мг) и 30,0% (для дозы 4 мг) по сравнению с контрольной группой [50]. Увеличение продолжительности лечения (до 18 месяцев) не выявило дополнительных сигналов безопасности. Большинство нежелательных явлений со стороны глаза было связано с процедурой инъекции. За 18 месяцев наблюдения зарегистрирован один случай ишемической нейропатии зрительного нерва (в группе АКП 2 мг) и один случай отслойки сетчатки (в группе АКП 4 мг). Случаев эндофтальмита не зафиксировано. У пациентов, получавших АКП, чаще отмечалась макулярная неоваскуляризация (у 11,9 и 15,7% в группах АКП 2  и 4 мг соответственно против 2,7% в контрольной группе) [50]. Причины этого явления остаются неизвестными.

Результаты открытого расширенного исследования GATHER2 продемонстрировали дальнейшее замедление роста очагов ГА при увеличении длительности терапии (до двух лет). Через 48 месяцев от начала лечения при продолжении приема АКП в дозе 2 мг увеличение размера очагов поражения было на 40,5% (мм²/год) меньше по сравнению с прогнозируемым в контрольной группе в период с 24-го по 42-й месяц (p < 0,001) [51]. Среди пациентов контрольной группы, переведенных на терапию АКП 2 мг один раз в месяц, также отмечалось замедление роста атрофии: к концу наблюдения размер очагов был в среднем на 37,1% меньше прогнозируемого [51].

Таким образом, терапия АКП эффективна для замедления прогрессирования ГА и безопасна в долгосрочной перспективе по сравнению с отсутствием лечения (или имитацией), а раннее начало терапии обеспечивает более выраженное и устойчивое замедление прогрессирования заболевания.

Заключение

До настоящего времени не существовало препаратов, способных остановить или замедлить прогрессирование ГА. Лечение оставалось симптоматическим, что приводило к нарастанию инвалидизации и неуклонному снижению качества жизни пациентов.

Применение препаратов, блокирующих белок комплемента С5, основано на глубоком изучении патофизиологии ГА и представляет собой новый перспективный метод лечения, способный затормозить прогрессирование заболевания. Учитывая рост продолжительности жизни, увеличение численности больных ГА и ее инвалидизирующий характер, важно обратить внимание на возможность внедрения АКП в клиническую практику и включения его в стандарты оказания медицинской помощи пациентам с ГА в Российской Федерации.