БОЛЕЗНИ, СОСТОЯНИЯ, СИНДРОМЫЗрение

Катаракта: вода, энергия, свет и старение

© Ray Peat Ph.D. All Rights Reserved

В связи с увеличением численности населения в результате бэби-бума рынок хирургии катаракты и маленьких пластиковых интраокулярных линз замечательно растет. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2010 году было проведено около 20 миллионов операций по удалению катаракты, а в 2020 году ожидается 32 миллиона. В США ежегодно проводится около 3 миллионов операций по удалению катаракты. Доход от продажи интраокулярных линз только в США составил $775 000 000 в 2010 году и, как ожидается, достигнет $965 000 000 к 2017 году. В 2010 году компания Alcon заработала $1 200 000 000 000 на одном виде интраокулярных линз. (Market Research.com) Для продвижения продаж линз “премиум-класса”, которые стоят тысячи долларов, пациентам говорят, что более дорогие линзы сэкономят им деньги в долгосрочной перспективе, сделав ненужными обычные очки (иногда).

Операцию по замене хрусталика теперь иногда рекомендуют, когда катаракта вызвала лишь небольшое снижение остроты зрения или даже подозрение на снижение остроты. Я не знаю ни одного человека, которому была бы сделана эта операция и который был бы проинформирован о частоте осложнений после нее, которые ежегодно приводят к необратимой слепоте тысяч пациентов.

Некоторые из причин катаракты известны уже много лет, но эти знания обычно игнорируются медиками. Медицинские мифы о причинах заболеваний поддерживают существующую практику. Мифы о причинах рака, сердечной недостаточности, гипертонии, менопаузы, остеопороза, саркопении, депрессии, слабоумия и катаракты призваны подкреплять друг друга, образуя взаимосвязанную систему, идеологию организма.

Обычная идеология определяет патологические клетки, дефектные белки и плохие гены как причины отказа органов и болезней, а “старение” рассматривается как измерение, в котором энтропия имеет тенденцию к увеличению этих дефектов.

Эта идеология не допускает мысли о “полевых” эффектах, при которых функция молекулы, клетки или органа влияет на то, что не находится в непосредственном контакте с ним. Именно поэтому к удалению линзы относятся так легкомысленно. Есть некоторые знания о влиянии системных заболеваний на глаз, но очень мало о влиянии отдельных частей глаза на системную физиологию, и относительно мало врачей знают о влиянии одной части глаза на другие части глаза. Некоторые из этих физиологических взаимодействий внутри глаза очень интересны. Например, повреждение хрусталика мощно стимулирует регенерацию нервов в сетчатке (Fischer, et al., 2000). То, что травмирует хрусталик настолько, что вызывает развитие катаракты, может также травмировать сетчатку, но выделение стимулирующих веществ из хрусталика должно быть компенсирующим воздействием.

Каждая нормальная ткань глаза выделяет вещества, которые влияют на другие части глаза и, возможно, на другие части тела. До 1970-х годов в литературе преобладало мнение, что хрусталик – это безжизненный материал, как волосы и ногти на ногах, и даже в 2013 году исследователи с большой неохотой признают его жизненно важную клеточную активность.

После имплантации искусственного хрусталика в стекловидном теле (которое заполняет пространство между сетчаткой и хрусталиком) происходят значительные изменения: меняется градиент вязкости, изменяется содержание многих белков, включая транстиретин, альфа-антитрипсин, белок, связывающий ретиноевую кислоту, антиоксидантные белки, ферменты карбоангидраза и триозефосфатизомераза (Neal, et al., 2005).

Я не видел недавних исследований влияния удаления хрусталика на нервную систему, но в исследовании 1953 года, проведенном на 21 пациенте, сообщалось о высоком проценте поведенческих нарушений после операции: “После операции у 20 пациентов наблюдались некоторые изменения в поведении, включая изменения настроения, психомоторные нарушения, параноидальный и соматический бред, галлюцинации, дезориентацию и конфабуляции. В 3 случаях нарушения были охарактеризованы как тяжелые”. “Делается вывод, что нарушенное поведение является неотъемлемой частью реакции почти всех пациентов с катарактой из-за сложного взаимодействия ряда факторов” (Linn, et al., 1953).

В исследованиях на животных, когда капсула хрусталика закрывается после его удаления, в течение нескольких недель происходит регенерация хорошо сформированного хрусталика (Gwon, et al., 1993); деление клеток стимулируется в клетках, оставшихся прикрепленными к капсуле, подобно регенерации коры надпочечников после ее удаления.

Искусственные заменители хрусталика (с ультраострым краем) предназначены для блокирования регенеративной миграции клеток внутри капсулы, поскольку клетки могут быстро сформировать новую катаракту за пластиковой линзой; такие катаракты обычно формируются в ответ на хрусталик. Было предложено использовать мышьяк для уничтожения этих клеток, и, вероятно, это было сделано (Zhang, et al., 2010).

Легкие деньги в хирургии хрусталика, очевидно, отбили профессиональный интерес к профилактике катаракты, ее лечению или стимулированию регенерации новых хрусталиков. Исследования в области профилактики катаракты столкнулись с серьезными препятствиями на пути проведения клинических испытаний, которые были бы необходимы для одобрения. “… Клиницисты даже выработали мнение, что исследования в области линз и катаракты больше не нужны для преодоления катарактальной слепоты”. (Sasaki, et al., 2000.) Однако не исключено, что кто-то сможет найти способ сделать профилактику, лечение или восстановление значительно более выгодным.

Хотя хрусталик не имеет кровоснабжения, жидкость, несущая питательные вещества и кислород, постоянно протекает через него, обеспечивая клетки глюкозой, аминокислотами и АТФ, которые они используют для поддержания своей структуры. Его белки постоянно обновляются, расщепляются и синтезируются (Ozaki, et al., 1985). Существуют четкие доказательства того, что некоторые из основных клеток сохраняют ядро и что большие молекулы могут перемещаться между клетками (Lieska, et al., 1992; Shestopalov and Bassnett, 2000; Stewart, 2008; Mathias and Rae, 2004). Несмотря на эти доказательства, видные исследователи все еще продвигают парадигму инертности, рассматривая хрусталик как аналог ногтя на ноге. Как и в других клетках, АТФ поддерживает надлежащее содержание воды в клетках. Помимо обеспечения энергией и аминокислотами, циркулирующая жидкость переносит минералы, многие гормоны, регуляторные вещества.

Отсутствие кровоснабжения хрусталика не позволяет людям думать о его патологии с точки зрения воспалительных процессов, которые в настоящее время распознаются при других состояниях, например, при слабоумии, болезнях сердца и раке, но те же основные процессы можно наблюдать при развитии катаракты. Более глубокое знание физиологии хрусталика, скорее всего, приведет к значительному улучшению методов лечения других состояний. В хрусталике состояние воды меняется до того, как появятся какие-либо другие признаки развития катаракты (Mori, 1993); обнаружение подобных изменений воды в других тканях может улучшить диагностику и лечение других проблем. Вещи, которые резко снижают содержание АТФ в клетках, увеличивают их содержание воды, и в процессе этого вода функционирует по-другому, становясь более беспорядочно организованной.

Идея о том, что свойства воды меняются при изменении функций клеток, противоречит распространенному редукционистскому предположению, что вода – это просто среда, в которой происходят молекулярные взаимодействия. С тех пор как в 1858 году Кельвин продемонстрировал, что теплоемкость воды меняется в зависимости от ее формы, а Дрост-Хансен показал, что ее плотность уменьшается вблизи поверхностей, внимание к физическим свойствам воды позволило понять многие биологические загадки, такие как уменьшение объема (Эббот и Баскин, 1962) при возбуждении нервной или мышечной клетки. Хотя изобретение магнитно-резонансной томографии непосредственно вытекало из понимания Дамадьяном центральной роли воды в решении важнейших вопросов биологии, наиболее важный вклад этой технологии, связанный с изменениями в структуре воды, не был признан, понят или усвоен медициной.

Электрические свойства белковой структуры клетки взаимодействуют с состоянием воды в клетке и с вещами, растворенными в воде, включая фосфат, кальций, натрий и калий. Актин, один из основных мышечных белков, образует сетчатую структуру в цитоплазме клеток волокон хрусталика, а миозин, другой основной мышечный белок, был обнаружен в ассоциации с актином (Al-Ghoul, et al., 2010). АТФ (чередующийся с АДФ+неорганическим фосфатом) участвует в сокращении и расслаблении мышц и участвует в превращении актина из нити в шаровидную форму. Изменения в количестве АТФ и АДФ важны для влияния на взаимодействие воды и белков.

Актиновый скелет участвует в удлинении волокнистой клетки по мере ее развития из округлой эпителиальной клетки и, вероятно, отвечает за способность клеток хрусталика сокращаться при стимуляции (Oppitz и др., 2003; Andjelica и др., 2011). Считается, что эти мышечные эффекты актина ответственны за движение органелл и другие движения клеток, такие как поток цитоплазмы. Но, как основная часть структуры клетки, можно также ожидать, что она будет служить основой для электроосмотического потока воды, обеспечивая циркуляцию, которая поддерживает энергию клетки. Наблюдаемые статические электрические свойства фрагментов клеток хрусталика могли бы объяснить полное ежедневное обновление жидкости (Pasquale, et al., 1990), но метаболические градиенты в целых клетках, вероятно, вызвали бы более быстрый поток.

При производстве окислительной энергии, происходящей в поверхностных клетках, будет создаваться электрический градиент, заставляющий воду вытекать из места дыхания. (Электроосмос, вероятно, также объясняет несколько загадочный выход воды из глазного яблока и головного мозга в периваскулярном потоке.) Поток воды через эти клетки очень быстрый, но Ичиджи Тасаки продемонстрировал аналогичное быстрое движение воды в нервах и искусственных полимерах в связи с электрической активностью (2002; Tasaki and Iwasa, 1981, 1982; Iwasa, et al., 1980).

По крайней мере, со времени необоснованных утверждений Гуллстранда в его Нобелевской лекции 1911 года предполагалось, что линза, подобно наполненному водой воздушному шару, сохраняет тот же объем, когда она выравнивается, для дальней фокусировки. Замудио и др. (2008), показали, что “…объем линзы уменьшается по мере того, как линза выравнивается во время отсутствия.” “Объем линзы всегда уменьшается по мере того, как линза выравнивается.” Они определили, что “…изменения объема хрусталика, отраженные скоростью восстановления экваториального диаметра в линзах коров и кроликов in vitro во время моделирования аккомодации, произошли в течение физиологически значимого периода времени (200 мс), что подразумевает быстрое перемещение жидкости в хрусталик и из него во время аккомодации.” Это продолжительность потенциала действия здоровой сердечной мышцы, хотя, вероятно, это не так быстро, как очень поверхностные изменения, которые Тасаки видел в нервах. Это та скорость изменений, которую можно было бы ожидать в органе, изменение формы которого является результатом стимуляции. Аккомодация с этой немедленной гидратацией производится холинергической стимуляцией, и в здоровом хрусталике эта гидратация быстро обратима, так как стимулирующий ацетилхолин исчезает и хрусталик выравнивается.

Слабеющая сердечная мышца, неспособная полностью расслабиться, становится тверже по мере увеличения содержания в ней воды, а раковые клетки, запертые в сокращенном возбужденном состоянии, становятся более жесткими по мере увеличения содержания в них воды. Аналогичным образом, катаракты были описаны как более жесткие, чем нормальная ткань хрусталика (Heys and Truscott, 2008; Hu, et al., 2000)), однако содержание воды в них выше (Racz и др., 2000). Наряду с увеличением количества воды, напряженные клетки поглощают очень большое количество кальция, и натрий увеличивается, в то время как калий уменьшается. Неорганический фосфат увеличивается в напряженных клетках, часть его поступает с циркулирующей жидкостью, но часть вырабатывается из АТФ, который уменьшается. Также повышается содержание серотонина, железа, продуктов перекисного окисления липидов, оксида азота и простагландина. Повышенный уровень кальция активирует протеолитические ферменты, которые расщепляют белок.

В разрушающемся сердце и растущих опухолях наблюдается увеличение количества и сшивание коллагена во внеклеточном матриксе, способствующее общей твердости, помимо сокращенного состояния самих клеток. При катаракте перекрестное сшивание различных белков, включая коллаген, также, по-видимому, вовлечено в проблему, наряду с измененным состоянием воды (Mishra, et al., 1997; Eldred, et al., 2011). Фермент сшивания трансглутаминаза индуцируется стрессовыми факторами, такими как ультрафиолетовое излучение, которое вызывает катаракту.

Когда доступная энергия не удовлетворяет энергетические потребности клетки, если клетка быстро не погибает от стресса, она использует некоторые адаптивные механизмы, останавливая некоторые восстановительные процессы для снижения энергетических затрат, возможно, останавливая специализированные функции для снижения энергетических потребностей. Фиброзные изменения возникают в результате защитных реакций в клетках, подвергшихся стрессу, обычно после длительных периодов усталости и воспаления. Кортизол обычно защищает клетки, блокируя чрезмерную стимуляцию и обеспечивая повышенное количество материала для энергии и восстановления, но он может убивать клетки (нервные клетки и клетки тимуса), которые зависят от окисления глюкозы, что приводит к иммунодефициту и эксайтотоксическому повреждению мозга. Зависимые от глюкозы клетки волокон хрусталика экспрессируют те же транспортеры глюкозы, GLUT1 и GLUT3, что и мозг, а “нервно-специфический” GLUT3 сосредоточен в плотном ядре хрусталика (Donaldson, et al., 2003). Воздействие избытка кортизола или гипогликемии способно быстро привести к развитию катаракты, что свидетельствует об основной важности метаболизма глюкозы для здоровья хрусталика.

Окислительный метаболизм в поверхностных клетках, вероятно, в значительной степени отвечает за прохождение жидкости через клетки волокна, обеспечивая некоторое количество АТФ и питательных веществ, которые позволяют клеткам волокна поддерживать и восстанавливать свою структуру, но я подозреваю, что локальный метаболизм глюкозы клетками волокна обеспечивает большую часть энергии для поддержания системы белок-вода в упорядоченном расслабленном состоянии.

Стареющий хрусталик, как и все нормальные ткани, более сухой, с более низким содержанием воды, чем молодые ткани, но когда начинает развиваться катаракта, происходит резкое увеличение содержания воды в этой области, что происходит в любой возбужденной или утомленной ткани. (В стимулированном нерве или мышце, например, хотя в закрытой системе наблюдалось бы небольшое уменьшение объема, поскольку вода в ней становится относительно беспорядочной, обычно происходит внезапное поглощение воды из внеклеточного пространства, где вода имеет такую же беспорядочную организацию). С уменьшением энергетического заряда клетки, представленного уменьшением АТФ и увеличением АДФ и неорганического фосфата, дальний порядок воды уменьшается, изменяя активность ферментов различными способами, например, путем обмена высокого содержания магния на высокое содержание кальция. В то время как обновление белков уменьшается из-за дефицита энергии, активация протеолитических ферментов кальцием разрушает архитектуру клетки и кристаллины, составляющие около 90% белка клетки, и эти поврежденные белки становятся постепенно сшитыми, в процессе, аналогичном сшиванию коллагена в поврежденной солнцем коже, раке или фиброзном поражении сердца.

Диффузия воды в этих переполненных участках катаракты становится случайной, больше похожей на обычную воду, и вполне вероятно, что эта случайная форма воды, наряду с архитектурной дезорганизацией белков и изменением электрических полей, препятствует продольному потоку питательной жидкости через хрусталик. МРТ-исследования показывают относительно свободную диффузию воды в продольном направлении в клетках волокон хрусталика спереди назад, но не в поперечном направлении (Moffat and Pope, 2002). Вода, которая сильно упорядочена близлежащими поверхностями, все же может быть очень подвижной параллельно поверхности.

В хрусталике образуется парасимпатический нервный передатчик ацетилхолин, а также его рецептор и фермент, разрушающий его, – холинэстераза. Химические вещества, ингибирующие холинэстеразу, и препараты, имитирующие действие ацетилхолина на рецептор, вызывают катаракту. Эти препараты (Michon and Kinoshita, 1968; Harkonen and Tarkkanen, 1976) заставляют хрусталик поглощать воду, натрий и кальций и терять калий, и, увеличивая энергетические затраты клеток, они ускоряют потребление глюкозы, блокируя при этом другие виды метаболизма. Поскольку это известные эффекты стимуляции ацетилхолином, разумно предположить, что ацетилхолин участвует в естественном формировании катаракты.

Помимо прямого возбуждающего действия ацетилхолина, вызываемые им повышение внутриклеточного кальция и снижение магния (Agarwal, et al., 2012) способствуют синтезу оксида азота (который, например, блокирует функцию цитохромоксидазы, снижая производство АТФ), а вмешательство в метаболизм глюкозы само по себе является катарактогенным (Greiner, et al., 1981).

Ультрафиолетовый свет мощно стимулирует образование оксида азота (Chaudhry, et al., 1993) и является одной из известных причин катаракты. Поскольку роговица подвергается более прямому воздействию ультрафиолетовых лучей солнечного света, чем хрусталик, последствия травмы проявляются быстрее. Воздействие ультрафиолетового света на роговицу вызывает отек, снижение прозрачности и образование оксида азота. (Cejka, et al., 2012; Cejkova, et al., 2005). Отек сам по себе, независимо от причины, снижает прозрачность роговицы (Stevenson, et al., 1983); все, что мешает ее энергетическому метаболизму, вызывает отек.

Синий цвет обычной воды обусловлен поглощением ею красного света, возможно, за счет водородных связей (Braun and Smirnov, 1993), но исследований физического воздействия красного света на саму воду было не так много. Поскольку вода гораздо сильнее поглощает инфракрасные волны, существует тенденция объяснять пользу солнечного света его инфракрасными лучами. Красные и оранжевые длины волн очень эффективно проникают в ткани из-за более слабого поглощения водой, что позволяет им вступать в реакцию с пигментами в клетке, такими как цитохромоксидаза, которая активируется (или повторно активируется) красным светом, увеличивая производство АТФ. Этот эффект противодействует токсическому воздействию ультрафиолетового света, но, вероятно, существуют и другие механизмы, вовлеченные в многочисленные полезные эффекты красного света.

Недавняя работа группы из Ульмского университета в Германии (Андрей Зоммер и др., 2011) выявила эффект воздействия красного света (670 нм) на воду, который, как мне кажется, помогает объяснить некоторые из его защитных и восстанавливающих действий. Светя лазерным светом на слои воды, адсорбированные на твердой поверхности, они смогли показать “похожее на дыхание расширение объема самых верхних листов молекул воды”. Они объясняют это стабилизацией более упорядоченного состояния водородных связей воды. Они применяют это к химиотерапии, поскольку расширение объема воды в клетке, где большая часть воды находится в адсорбированных слоях, подобных их экспериментальной установке, чередующееся с сокращением ее объема при импульсном освещении, заставляет воду быстро перемещаться внутрь и наружу клетки, забирая с собой часть лекарства. Они также предположили, что дегенеративные изменения в соединительных тканях связаны с потерей упорядоченной воды, и экспериментировали со световыми процедурами для восстановления эластичности и гибкости.

Поскольку вода в катаракте находится в менее упорядоченном состоянии, чем в прозрачном хрусталике, эффект переупорядочивания красного света может оказаться ценным, и если эффект будет таким же, как в их экспериментах с раковыми клетками, то увеличение объема переупорядоченной воды вызовет движение воды из катаракты, как это происходит в раковых клетках в их эксперименте. А известный восстанавливающий эффект красного света на окислительное производство АТФ почти наверняка окажется полезным.

Среди популярных методов лечения, которые могут способствовать развитию катаракты, – глюкокортикоиды, препараты, повышающие уровень серотонина (Dietze and Tilgner, 1973; Корсакова и Сергеева, 2010), и препараты, повышающие уровень оксида азота. Свободные жирные кислоты токсичны для хрусталика, который содержит ферменты для синтеза простагландинов и связанных с ними промоторов воспаления; продукты перекисного окисления липидов повышены у людей с катарактой. Эндотоксин из кишечника увеличивает образование оксида азота, поэтому необходимо минимизировать воспаление кишечника.

Большая высота над уровнем моря очень сильно защищает от катаракты (Brilliant, et al., 1983). Низкое напряжение кислорода само по себе защищает прозрачность хрусталика (Акоев и др., 2009), возможно, благодаря защитному эффекту повышенного содержания углекислого газа против гликирования аминогрупп белка. Известный антикатарактальный эффект аспирина, очевидно, связан с аналогичной защитой кристаллина от гликирования, но аспирин обладает и другими защитными эффектами, включая предотвращение сшивания белков, ингибирование синтеза оксида азота, простагландинов и других разрушительных веществ (Crabbe, 1998; Beachy, et al., 1987; Lonchampt, et al., 1983).

Ингибирование прогестероном выработки оксида азота, вероятно, является защитным для хрусталика, параллельно с его действием в других органах. Ингибиторы оксида азота, такие как аминогуанидин, являются защитными. Антихолинергические препараты, включая атропин, препятствуют избыточной гидратации хрусталика и предотвращают катаракту, вызванную чрезмерной холинергической стимуляцией (например, Kaufman и др., 1977). Кофеин, в экспериментах на животных, предотвращает катаракту. У людей с катарактой снижено содержание мочевой кислоты, которая препятствует образованию оксида азота. Факторы, которые предотвращают или способствуют развитию других дегенеративных заболеваний, аналогичным образом защищают или вредят хрусталику.

5 3 голоса
Рейтинг статьи
Show More

Добавить комментарий

0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии

Related Articles

Back to top button
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
()
x