Введение к работе
Актуальность проблемы. Близорукость, или миопия, является всемирно распространенным глазным заболеванием, охватывающим все возрастные группы пациентов. Прогрессирование миопии в первую очередь связано с поражением соединительно-тканной капсулы глаза -склеры, чья опорная функция, морфологическая структура и биохимические показатели при миопии существенно нарушаются. Процесс деградации внеклеточного матрикса склеры, сопровождающий развитие заболевания, является предметом исследования ученых как важнейший для понимания этиологии близорукости и возможностей предотвращения и лечения этого заболевания.
PEDF (pigment epithelium-derived factor), глобулярный гликопротеин с молекулярной массой 50,1 кДа, отнесенный к семейству неингибиторных серпинов, является мультифункциональным фактором. К числу его биологических активностей относятся нейропротекторная, антиангиогенная, дифференцирующая активности. PEDF принимает участие в регуляции клеточного цикла и апоптоза. Внимание ученых привлекает его возможное участие в широком спектре патологических процессов, в том числе сопровождающих развитие ряда глазных заболеваний. Определены биологически активные фрагменты, отвечающие за дифференцирующее, нейропротекторное и антиангиогенное действие фактора, исследуются механизмы воздействия PEDF на различные типы клеток, предложены пути использования генноинженерных конструкций, несущих в себе ген PEDF, для предотвращения и лечения различных, в том числе зрительных патологий.
Известно, что при хориоретинальной дистрофии - часто возникающем осложнении при близорукости, являющемся следствием структурных и трофических изменений в склере, содержание PEDF во влаге передней камеры миопических глаз снижено в два раза по сравнению с нормой. Основным источником PEDF в глазу являются клетки пигментного эпителия и сетчатки, однако некоторое его количество также вырабатывается фибробластами склеры. Сравнительно с клетками пигментного эпителия, фибробласты склеры как продуценты PEDF являются значительно менее изученным объектом. В связи с вышеизложенным, исследования фактора PEDF, вырабатываемого фибробластами миопической склеры, представляются актуальными и важными, особенно в свете их возможного вклада в понимание патологии развития близорукости.
Цели и задачи исследования.
Цель настоящей работы - изучение особенностей и выявление возможных нарушений
метаболизма молекулы PEDF при прогрессирующей близорукости.
Задачи исследования.
1. Предложить новый тип исследуемых образцов, взятие которого не наносит вреда
здоровью пациента, и доказать их пригодность для исследования.
2. Выявить возможные нарушения метаболизма фактора PEDF, секретируемого
фибробластами миопической теноновой капсулы человека.
-
Изучить природу обнаруженных нарушений метаболизма фактора PEDF, секретируемого фибробластами миопической теноновой капсулы человека.
-
Рассмотреть влияние обнаруженных нарушений на жизнеспособность клеток-продуцентов фактора PEDF (фибробластов склеры и теноновой капсулы) и на структуру окружающих их опорных тканей.
Научная новизна работы. Предложен новый тип образцов глазных тканей, взятие которого не наносит вреда здоровью пациентов, пригодный для исследования метаболизма фактора PEDF. Показано изменение при близорукости соотношения содержания изоформ фактора PEDF в тканях склеры и теноновой капсулы глаза человека и его водорастворимости. Выявлено присутствие в склере и теноновой капсуле близоруких пациентов устойчивой к ограниченному протеолизу собственными ферментами организма формы фактора PEDF. Предложена и подтверждена гипотеза о накоплении при близорукости нерасщепленного фактора PEDF в виде нерастворимых агрегатов. На примере рекомбинантных молекул полноразмерного фактора PEDF и усеченного с С-конца фактора PEDF исследована возможная природа образуемых ими фибриллярных структур. Исследовано воздействие нерастворимых фибрилл, образуемых полноразмерным PEDF, на жизнеспособность фибробластов склеры и теноновой капсулы, а также предположено их влияние на структуру коллагеновых волокон, составляющих околоклеточное пространство склеры.
Практическая ценность работы. В настоящее время изучение биомеханических процессов, протекающих в склере глаза человека при близорукости, является одной из приоритетных задач современной биологии и медицины. Свойство PEDF формировать амилоидоподобные фибриллярные структуры в опорных тканях глаза может служить важной опорной точкой для дальнейших исследований в области механизма возникновения близорукости, разработки методов ранней диагностики и предсказания хода течения болезни, а также способов ее предотвращения и лечения.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и обсуждены на XIX Зимней молодежной научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (2007, Москва); на III Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (2007, Москва-Пущино); на XII Международной конференции по миопии (2008, Квинслэнд, Австралия); на Конгрессе Европейской ассоциации зрения и глазных исследований (2008, Порторож, Словения); на IX съезде офтальмологов России (2010, Москва); на XIV, XVIII, XIX международных конференциях и дискуссионного научного клуба «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии 1Т+М&Ес'2006,1Т+М&Ес'20Ю, 1Т+М&Ес'20П», (2006, 2010, 2011, Украина, Крым, Ялта-Гурзуф); V Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (2011, Петрозаводск).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 13 печатных работ, в том числе 4 статьи в рекомендованных ВАК РФ журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 120 страницах, иллюстрирована 28 рисунками и 3 таблицами. Список цитируемой литературы включает 212 источников.
Данная работа является частью совместного исследования, проводимого лабораторией белков гормональной регуляции (ИБХ РАН) и доктором биологических наук, ведущим научным сотрудником ФГБУ "МНИИ ГБ им.Гельмгольца" Минздрава России Иомдиной Е.Н.
