Окислительный стресс как признак воспаления при катаракте
- Авторы: Смирнова О.В.1, Зинкина Т.О.1
-
Учреждения:
- ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр» СО РАН обособленное подразделение «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера»
- Выпуск: Том 20, № 3 (2023)
- Страницы: 3-8
- Раздел: Обзоры
- URL: https://cijournal.ru/1684-7849/article/view/629601
- DOI: https://doi.org/10.17816/CI629601
- ID: 629601
Цитировать
Полный текст
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Введение. Окислительный стресс является важным патогенетическим фактором дегенеративных заболеваний глаз. Он может повреждать ткани, приводя к изменениям их структуры и функции, повышению проницаемости сосудов, микрососудистым аномалиям и неоваскуляризации. В свою очередь, эти изменения могут вызывать поражение глаза, денатурацию кристаллина хрусталика.
Цель исследования – по данным современной литературы изучить роль окислительного стресса и воспаления при развитии катаракты.
Изучены молекулярные механизмы повреждения клеток при окислительном стрессе и патогенез катаракты, обусловленный окислительным стрессом.
Вывод. Окислительный стресс является важным патогенетическим механизмом дегенеративных заболеваний глаз. Окисленные фосфолипиды активируют провоспалительные молекулы и вызывают воспаление. Окислительный стресс в организме регулируется антиоксидантными механизмами. Дисбаланс антиоксидантов поражает хрусталик и вызывает катаракту. Генотип G/G полиморфизма SOD1-251 A/G может привести к более высокому риску старческой катаракты. Содержание антиоксидантов зависит от плотности хрусталиковых ядер, от вида катаракты. Неферментативные антиоксиданты оказывают преимущественное влияние в водянистой влаге, а ферментативные антиоксиданты – в сыворотке крови у больных с катарактой.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Ольга Валентиновна Смирнова
ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр» СО РАН обособленное подразделение «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера»
Автор, ответственный за переписку.
Email: ovsmirnova71@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3992-9207
доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией клинической патофизиологии
Россия, КрасноярскТатьяна Олеговна Зинкина
ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр» СО РАН обособленное подразделение «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера»
Email: tatka-doktor@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-0587-4452
аспирант
Россия, КрасноярскСписок литературы
- Nita, M.; Grzybowski, A. The role of the reactive oxygen species and oxidative stress in the pathomechanism of the age-related ocular diseases and other pathologies of the anterior and posterior eye segments in adults //Oxidative Med. Cell. Longev- 2016. -V.2016, Р. 3164734. doi: 10.1155/2016/3164734.
- Sunkireddy, P.; Jha, S.N.; Kanwar, J.R.; Yadav, S.C. Natural antioxidant biomolecules promises future nanomedicine based therapy for cataract // Colloids Surf. B Biointerfaces - 2013. - V. 112. P. 554–562. doi: 10.1016/j.colsurfb.2013.07.068.
- Sies, H.; Berndt, C.; Jones, D.P. Oxidative Stress // Annu. Rev. Biochem. - 2017. - V. 86. P. 715–748. doi: 10.1146/annurev-biochem-061516-045037.
- Bochkov, V.N.; Oskolkova, O.V.; Birukov, K.G.; Levonen, A.L.; Binder, C.J.; Stöckl, J. Generation and biological activities of oxidized phospholipids // Antioxid. Redox Signal. - 2010. - V. 12. P. 1009–1059. doi: 10.1155/2019/5080843.
- Di Gioia, M.; Zanoni, I. Dooming phagocyte responses: inflammatory effects of endogenous oxidized phospholipids // Front. Endocrinol. - 2021. - V. 12. P. 626842. doi: 10.3389/fendo.2021.626842.
- Sadowska-Bartosz, I.; Bartosz, G.; Grune, T.; Sereikaite, J. Role of oxidative, nitrative, and chlorinative protein modifications in aging and age-related diseases // Oxidative Med. Cell. Longev. - 2018. - V. 2018. P. 3267898. doi: 10.1155/2018/3267898.
- Shokolenko, I.; Venediktova, N.; Bochkareva, A.; Wilson, G.L.; Alexeyev, M.F. Oxidative stress induces degradation of mitochondrial DNA // Nucleic Acids Res. - 2009. - V. 37. P. 2539–2548. doi: 10.1155/2018/3267898.
- Finkel, T. Signal transduction by reactive oxygen species // J. Cell Biol. - 2011. - V. 194. P. 7–15. doi: 10.1093/nar/gkp100.
- Evans, M.D.; Dizdaroglu, M.; Cooke, M.S. Oxidative DNA damage and disease: induction, repair and significance // Mutat. Res. - 2004. - V. 567, p. 1–61. doi: 10.1083/jcb.201102095.
- Roos, W.P.; Kaina, B. DNA damage-induced cell death by apoptosis // Trends Mol. Med. - 2006. - V. 12. P. 440–450. doi: 10.1016/j.molmed.2006.07.007.
- Krishnamoorthy, R.R.; Crawford, M.J.; Chaturvedi, M.M.; Jain, S.K.; Aggarwal, B.B.; Al-Ubaidi, M.R.; Agarwal, N. Photo-oxidative stress down-modulates the activity of nuclear factor-kappaB via involvement of caspase-1, leading to apoptosis of photoreceptor cells // J. Biol. Chem. - 1999. - V. 274. P. 3734–3743. doi: 10.1074/jbc.274.6.3734.
- Aitbaev, K.A.; Murkamilov, I.T.; Fomin, V.V. Molecular mechanisms of aging: The role of oxidative stress and epigenetic modifications // Adv. Gerontol. - 2019. - V. 32. P. 20–28. doi: 10.1134/S2079057019040027.
- Nakka, V.P.; Prakash-Babu, P.; Vemuganti, R. Crosstalk between endoplasmic reticulum stress, oxidative stress, and autophagy: potential therapeutic targets for acute CNS injuries // Mol. Neurobiol. - 2016. - V. 53. P. 532–544. doi: 10.1007/s12035-014-9029-6.
- Filomeni, G.; De Zio, D.; Cecconi, F. Oxidative stress and autophagy: The clash between damage and metabolic needs // Cell Death Differ. - 2015. - V. 22. P. 377–388. doi: 10.1038/cdd.2014.150.
- Klionsky, D.J.; Abeliovich, H.; Agostinis, P.; Agrawal, D.K.; Aliev, G.; Askew, D.; Baba, M.; Baehrecke, E.H.; Bahr, B.A.; Ballabio, A.; et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes //Autophagy. - 2008. - V. 4. P. 151–175. doi: 10.4161/авто.5338.
- Hsueh, Y.J.; Meir, Y.J.; Yeh, L.K.; Wang, T.K.; Huang, C.C.; Lu, T.T.; Cheng, C.M.; Wu, W.C.; Chen, H.C. Topical ascorbic acid ameliorates oxidative stress-induced corneal endothelial damage via suppression of apoptosis and autophagic flux blockage // Cells. - 2020. - V. 9. P. 943. doi: 10.3390/cells9040943.
- Yan, X.Y.; Zhong, X.R.; Yu, S.H.; Zhang, L.C.; Liu, Y.N.; Zhang, Y.; Sun, L.K.; Su, J. P62 aggregates mediated Caspase 8 activation is responsible for progression of ovarian cancer // J. Cell. Mol. Med. - 2019. - V. 23. P. 4030–4042. doi: 10.1111/jcmm.14288.
- Laporte, C.; Kosta, A.; Klein, G.; Aubry, L.; Lam, D.; Tresse, E.; Luciani, M.F.; Golstein, P. A necrotic cell death model in a protist // Cell Death Differ. - 2007. - V.14. P. 266–274. doi: 10.1038/sj.cdd.4401994.
- Ali, S.S.; Ahsan, H.; Zia, M.K.; Siddiqui, T.; Khan, F.H. Understanding oxidants and antioxidants: Classical team with new players // J. Food Biochem. - 2020. - V. 44. P. e13145. doi: 10.1111/jfbc.13145.
- Kurutas, E.B. The importance of antioxidants which play the role in cellular response against oxidative nitrosative stress: Current state // Nutr. J. - 2016. - V. 15, P. 71. doi: 10.1111/jfbc.13145.
- Lu, J.; Holmgren, A. The thioredoxin antioxidant system // Free Radic. Biol. Med. - 2014. - V. 66, P. 75–87. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.07.036.
- Singhal, S.S.; Singh, S.P.; Singhal, P.; Horne, D.; Singhal, J.; Awasthi, S. Antioxidant role of glutathione S-transferases: 4- Hydroxynonenal, a key molecule in stress-mediated signaling //Toxicol. Appl. Pharmacol. - 2015. - V. 289, P. 361–370. doi: 10.1016/j.taap.2015.10.006.
- Miron'czuk-Chodakowska, I., Witkowska, A. M., Zujko, M. E. Endogenous non-enzymatic antioxidant sinter human body // Adv. Med. Sci. - 2018. - V. 63, P. 68–78. doi: 10.1016/j.advms.2017.05.005.
- Halliwell, B.; Gutteridge, J.M.C. The antioxidants of human extracellular fluids // Arch. Biochem. Biophys. - 1990 - V. 280, P. 1–8. doi: 10.1016/0003-9861(90)90510-6.
- Delamere, N.A. Ascorbic acid and the eye // In Subcellular Biochemistry: Ascorbic Acid: Biochemistry and Biomedical Cell Biology/ Harris, J.R., Ed.; Springer: Boston, MA, USA. - 1996; pp. 313–329. doi: 10.1007/BF02024159.
- Bragt, P.C.; Bonta, I.L. Oxidant stress during inflammation: Anti-inflammatory effects of antioxidants //Agents Actions - 1980. - V. 10. P. 536–539.
- Augustin, A.J.; Dick, H.B. Oxidative tissue damage after phacoemulsification: Influence of ophthalmic viscosurgical devices // J. Cataract Refract. Surg. - 2004. - V. 30. P. 424–427. doi: 10.1016/S0886-3350(03)00577-7.
- Özer, M.A.; Polat, N.; Özen, S.; Parlakpınar, H.; Ekici, K.; Polat, A.; Vardı, N.; Tanbek, K.; Yildiz, A. Effects of molsidomine on retinopathy and oxidative stress induced by radiotheraphy in rat eyes // Curr. Eye Res. - 2017. - V. 42. P. 803–809. doi: 10.1080/02713683.2016.1238943.
- Bergandi, L.; Skorokhod, O.A.; Franzone, F.; La Grotta, R.; Schwarzer, E.; Nuzzi, R. Induction of oxidative stress in human aqueous and vitreous humors by Nd:YAG laser posterior capsulotomy // Int. J. Ophthalmol. - 2018. - V. 11. P. 1145–1151.
- Hull, D.S.; Green, K. Oxygen free radicals and corneal endothelium // Lens Eye Toxic. Res. - 1989. - V. 6. P. 87–91.
- Kowluru, R.A.; Chan, P.S. Oxidative stress and diabetic retinopathy // Exp. Diabetes Res. - 2007. - V. 2007. P. 43603. doi: 10.1155/2007/43603.
- Beatty, S.; Koh, H.; Phil, M.; Henson, D.; Boulton, M. The role of oxidative stress in the pathogenesis of age-related macular degeneration // Surv. Ophthalmol. - 2000. - V. 45. P. 115–134. doi: 10.1016/S0039-6257(00)00140-5.
- Williams, D.L. Oxidative stress and the eye // Vet. Clin. N. Am. Small Anim. Pract. - 2008. - V. 38. P. 179–192. doi: 10.1016/j.cvsm.2007.10.006.
- Sacca, S.C.; Roszkowska, A.M.; Izzotti, A. Environmental light and endogenous antioxidants as the main determinants of non-cancer ocular diseases // Mutat. Res. 2013. - V. 752. P. 153–171. doi: 10.1016/j.mrrev.2013.01.001.
- Pascolini, D.; Mariotti, S.P. Global estimates of visual impairment: 2010 // Br. J. Ophthalmol. - 2012. - V. 96. P. 614. doi: 10.1136/bjophthalmol-2011-300539.
- Moreau, K.L.; King, J.A. Protein misfolding and aggregation in cataract disease and prospects for prevention //Trends Mol. Med. - 2012. - V. 18. P. 273–282. doi: 10.1016/j.molmed.2012.03.005.
- Kisic, B.; Miric, D.; Zoric, L.; Ilic, A.; Dragojevic, I. Antioxidant capacity of lenses with age-related cataract //Oxidative Med. Cell. Longev. - 2012. - V. 2012. P. 467130. doi: 10.1155/2012/467130.
- Spector, A. Review: Oxidative stress and disease // J. Ocul. Pharmacol. Ther. - 2000. - V. 16. P. 193–201. doi: 10.1089/jop.2000.16.193.
- Kisic, B.; Miric, D.; Zoric, L.; Ilic, A. Role of lipid peroxidation in the pathogenesis of age-related cataract // In Lipid Peroxidation; IntechOpen: Rijeka, Croatia, 2012.
- Miric, D.; Kisic, B.; Zoric, L.; Miric, B.; Mirkovic, M.; Mitic, R. Influence of cataract maturity on aqueous humor lipid peroxidation markers and antioxidant enzymes // Eye. - 2014. - V. P. 28, 72. doi: 10.1038/eye.2013.207.
- Zhou, Y.F.; Guo, B.; Ye, M.J.; Liao, R.F.; Li, S.L. Protective effect of rutin against H2O2-induced oxidative stress and apoptosis in human lens epithelial cells // Curr. Eye Res. - 2016. V. 41. P. 933–942. doi: 10.3109/02713683.2015.1082186.
- Delamere, N.A.; Tamiya, S. Expression, regulation and function of Na,K-ATPase in the lens // Prog. Retin. Eye Res. - 2004. - V. 23. P. 593–615. doi: 10.1016/j.preteyeres.2004.06.003.
- Kim, J.Y.; Park, J.H.; Kang, S.S.; Hwang, S.B.; Tchah, H. Topical nerve growth factor attenuates streptozotocin-induced diabetic cataracts via polyol pathway inhibition and Na(+)/K(+)-ATPase upregulation // Exp. Eye Res. - 2021. V. 202. P. 108319. doi: 10.1016/j.exer.2020.108319.
- Chen, Y.; Mehta, G.; Vasiliou, V. Antioxidant defenses in the ocular surface // Ocul. Surf. - 2009. - V. 7. P. 176–185. doi: 10.1016/S1542-0124(12)70185-4.
- Katta, A.V.; Katkam, R.V.; Geetha, H. Lipid peroxidation and the total antioxidant status in the pathogenesis of age related and diabetic cataracts: A study on the lens and blood // J. Clin. Diagn. Res. - 2013. - V. 7. P. 978–981. doi: 10.7860/JCDR/2013/4937.3099.
- Babizhayev, M.A. Mitochondria induce oxidative stress, generation of reactive oxygen species and redox state unbalance of the eye lens leading to human cataract formation: Disruption of redox lens organization by phospholipid hydroperoxides as a common basis for cataract disease // Cell Biochem. Funct. - 2011. - V. 29. P. 183–206.
- Zhang, Y.; Zhang, L.; Sun, D.; Li, Z.; Wang, L.; Liu, P. Genetic polymorphisms of superoxideedismutases, catalase, and glutathione peroxidase in age-related cataract // Mol. Vis. - 2011. - V. 17. P. 2325–2332.
- Wang, X.; Sun, J.; Dang, G.F.; Gao, Y.; Duan, L.; Wu, X. Y. Antioxidant content and cytological examination of aqueous fluid from patients with age-related cataracts at different stages // Genet. Mol. Res. - 2015. - V. 14. P. 6251–6255. doi: 10.4238/2015.June.9.11.
- Elmazar, H.M.; Elmadbouh, I.; Mandour, S.S.; Al Ariny, G.M.; Ibrahim, A.M. Association between cataract progression and ischemia-modified albumin in relation to oxidant-antioxidant profiles in the serum, aqueous humor, and lens // J. Cataract Refract. Surg. - 2018. - V. 44. P. 134–139. doi: 10.1016/j.jcrs.2017.10.051.
- Yanshole, V.V.; Yanshole, L.V.; Snytnikova, O.A.; Tsentalovich, Y.P. Quantitativemetabolomic analysis of changes in the lens and aqueous humor under development of age-related nuclear cataract // Metabolomics - 2019. - V. 15. P. 29. doi: 10.1007/s11306-019-1495-4.
- Krepler, K.; Schmid, R. Alpha-tocopherolinplasma, red blood cells and lenses with and without cataract // Am. J. Ophthalmol. - 2005. - V. 139. P. 266–270. doi: 10.1016/j.ajo.2004.09.031.
- Zoric', L.; Aleksic', P.; Korac'evic', D.; Trajkovic', G. The aqueous humour antioxidative capacity indifferent types and color of the age-related cataract // Vojn. Pregl. - 2005. - V. 62. P. 909–913. doi: 10.2298/VSP0512909Z.
- Qin, Y.J.; Chan, S.O.; Lin, H.L.; Zhang, Y.Q.; Chen, Y.L.; Niu, Y..; Xie, W.J.; Chu, W.K.; Pang, C.P.; Zhang, H.Y. Elevatedlevelof uric acid in aqueous humour is associated with posterior subcapsular cataract in human lens // Clin. Exp. Ophthalmol. - 2020. - V. 48. P. 1183–1191. doi: 10.1111/ceo.13835.
- Canadananovic', V.; Latinovic', S.; Barišic', S.; Babic', N.; Jovanovic', S. Age-related changes of vitamin C levels in aqueous humour // Vojn. Pregl. - 2015. - V. 72. P. 823–826. doi: 10.2298/VSP131212063C.
- Selvi, R.; Angayarkanni, N.; Biswas, J.; Ramakrishnan, S. Total antioxidant capacity in Eales’disease, uveitis&cataract //Indian J. Med. Res. - 2011. - V. 134. P. 83–90.
- Wang, A.; Han, J.; Jiang, Y.; Zhang, D. Association of vitamin A and β-carotenewith risk forage-related cataract: Ameta-analysis // Nutrition. - 2014. - V. 30. P. 1113–1121. doi: 10.1016/j.nut.2014.02.025.
- Tsao, Y.T.; Wu, W.C.; Chen, K.J.; Yeh, L.K.; Hwang, Y.S.; Hsueh, Y.J.; Chen, H.C.; Cheng, C.M. Analysis of aqueous humor total antioxidant capacity and its correlation with corneal endothelial health // Bioeng. Transl. Med. - 2021. - V. 6. P. e10199. doi: 10.1002/btm2.10199.
- Haung, W.; Koralewska-Makár, A.; Bauer, B.; Akesson, B. Extracellul arglutathioneperoxidase and ascorbicacidinaqueous humor and serum of patients operated on for cataract // Clin. Chim. Acta. - 1997. - V. 261. P. 117–130. doi: 10.1016/S0009-8981(97)06520-0.