Table of Contents

Введение: Воспаление как двигатель пролиферативной ретинопатии

Пролиферативная ретинопатия представляет собой одно из самых серьезных осложнений, угрожающих зрению, при диабетической болезни глаз. В то время как классическое понимание было сосредоточено на ангиогенезе, вызванном ишемией, растущее количество доказательств подразумевает хроническое воспаление низкой степени как центральный двигатель неоваскулярного ответа. В этой статье исследуются молекулярные и клеточные механизмы, связывающие воспаление с аберрантным ростом сосудов, который определяет пролиферативную ретинопатию, и исследуется, как эти знания меняют стратегии лечения.

Микросреда сетчатки при диабете

Чтобы понять, как воспаление способствует пролиферативной ретинопатии, необходимо понять хронический метаболический стресс, наложенный диабетом. Стойкая гипергликемия приводит к накоплению запущенных конечных продуктов гликирования (AGE), окислительному стрессу и активации полиольного пути. Эти нарушения повреждают капиллярные перициты сетчатки и эндотелиальные клетки, вызывая потерю перицитов, утолщение подвальной мембраны и образование микроаневризмы. В результате разрушения барьера сетчатки крови лейкоциты и компоненты плазмы проникают в паренхиму сетчатки, инициируя локализованный воспалительный каскад.

Это раннее воспалительное состояние, часто называемое «низкосортным стерильным воспалением», обусловлено молекулярными паттернами, связанными с опасностью (DAMP), высвобождаемыми из стрессовых или умирающих клеток. DAMP связываются с рецепторами распознавания образов, такими как Toll-подобные рецепторы (TLR) на глиальных клетках сетчатки и микроглии, вызывая выработку провоспалительных цитокинов и хемокинов. Со временем это устойчивое воспаление создает всепоглощающую среду для развития ишемии и последующих пролиферативных изменений.

Патофизиология пролиферативной ретинопатии

Пролиферативная ретинопатия определяется ростом новых, хрупких кровеносных сосудов на поверхности сетчатки и в стекловидную полость. Эта неоваскуляризация возникает в ответ на тяжелую гипоксию сетчатки. По мере того, как капилляры становятся окклюзированными и неперфузированные области расширяются, сетчатка кислорода поставляет критически низкое. В этом гипоксическом состоянии фактор транскрипции гипоксии-индуцируемый фактор-1α (HIF-1α) стабилизируется и повышает уровень панелей ангиогенных генов, в первую очередь сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) и эритропоэтин.

Однако одна только гипоксия не полностью объясняет сложность неоваскуляризации при пролиферативной ретинопатии. Воспалительные клетки, в том числе активированные микроглии и инфильтрационные макрофаги, накапливаются в ишемической сетчатке и вырабатывают собственные ангиогенные факторы. Эти иммунные клетки также выделяют матричные металлопротеиназы (ММР), которые ремоделируют внеклеточный матрикс, облегчая миграцию эндотелиальных клеток и образование трубок. Таким образом, воспаление действует синергически с гипоксией для содействия прогрессированию от непролиферативного до пролиферативного заболевания.

Ангиогенный коммутатор

Переход от непролиферативной ретинопатии к пролиферативной стадии часто описывается как «ангиогенный переключатель». Этот переключатель контролируется балансом между проангиогенными и антиангиогенными факторами. Хроническое воспаление сдвигает этот баланс за счет увеличения местных уровней VEGF, фактора роста плаценты (PlGF) и ангиопоэтина-2 (Ang-2), одновременно снижая защитные факторы, такие как фактор, вызванный пигментным эпителием (PEDF). Чистый эффект является разрешительной средой для неконтролируемого роста сосудов. Важно отметить, что эти хрупкие новые сосуды не имеют нормального покрытия перицитов и эндотелиальных плотных соединений, что делает их протекающими, склонными к кровоизлиянию и плохо перфузированными — отличительная черта пролиферативной ретинопатии.

Ключевые воспалительные медиаторы в пролиферативной ретинопатии

Сложная сеть воспалительных молекул управляет патологией пролиферативной ретинопатии. Понимание этих медиаторов имеет решающее значение для разработки таргетной терапии.

Фактор роста эндотелия сосудов (VEGF)

ВЭГФ является наиболее мощным и наиболее характерным ангиогенным фактором в сетчатке. В то время как гипоксия непосредственно вызывает экспрессию VEGF через HIF-1, воспалительные стимулы, такие как интерлейкин-1β (IL-1β) и фактор некроза опухоли-альфа (TNF-α), также повышают VEGF в эпителиальных клетках пигмента сетчатки, клетках Мюллера и инфильтрации иммунных клеток. Внутриглазные уровни VEGF заметно повышены в глазах с пролиферативной ретинопатией по сравнению с непролиферативными стадиями. Анти-VEGF терапия доказала высокую эффективность в регрессии активной неоваскуляризации, подчеркивая центральную роль этого медиатора. Однако не все пациенты реагируют полностью, предполагая, что другие воспалительные пути также способствуют ангиогенному драйву.

Цитокины и химиокины

  • Интерлейкин-1β (IL-1β): Продуцируемый активированными клетками микроглии и Мюллера, IL-1β усиливает воспалительный ответ, индуцируя другие цитокины, активируя NF-κB и способствуя адгезии лейкоцитов к сосудам сетчатки. Повышенные уровни IL-1β коррелируют с тяжестью заболевания при пролиферативной ретинопатии.
  • Фактор некроза опухолей-альфа (TNF-α): Этот провоспалительный цитокин индуцирует апоптоз перицитов сетчатки и эндотелиальных клеток, способствуя капиллярному выпадению и ишемии. TNF-α также стимулирует секрецию VEGF и усиливает проницаемость гемато-ретинального барьера.
  • Интерлейкин-6 (IL-6): IL-6 обладает как про-, так и противовоспалительными свойствами, но последовательно повышен в стекловидном теле пациентов с пролиферативной ретинопатией. Он способствует лейкостазу и может непосредственно стимулировать пролиферацию эндотелиальных клеток.
  • Моноциты Химиоактивант Протеин-1 (MCP-1/CCL2): Ключевой хемокин, который рекрутирует моноциты и макрофаги в сетчатку. Макрофаги в ишемической сетчатке продуцируют VEGF и другие ангиогенные факторы, усиливая неоваскулярный ответ.

Молекулы адгезии

Упреждение адгезионных молекул на эндотелиальных клетках сетчатки является предпосылкой для инфильтрации лейкоцитов. Межклеточная адгезионная молекула-1 (ICAM-1) и молекула адгезии сосудистых клеток-1 (VCAM-1) экспрессируются на сосудистой системе сетчатки в ответ на воспалительные цитокины и гипергликемию. Их повышенная экспрессия облегчает твердую адгезию и трансмиграцию лейкоцитов, процесс, известный как лейкостаз. Сами лейкоциты затем высвобождают реактивные формы кислорода и протеолитические ферменты, дополнительно повреждая эндотелий и усиливая воспалительный цикл.

Другие воспалительные факторы

  • Ангиопойетин-2 (Ang-2): Этот белок дестабилизирует кровеносные сосуды, ингибируя передачу сигналов Tie2, делая эндотелиальные клетки более восприимчивыми к VEGF. Ang-2 активируется воспалительными цитокинами и повышен в стекловидном теле пациентов с пролиферативной ретинопатией. Терапевтическая блокада Ang-2 в настоящее время изучается в клинических испытаниях.
  • Передовые конечные продукты гликации (AGE) и их рецептор (RAGE): AGE накапливаются в диабетической сетчатке и активируют RAGE, вызывая провоспалительные сигнальные каскады, которые увеличивают экспрессию VEGF и ICAM-1. Активация RAGE также способствует окислительному стрессу и усугубляет потерю перицитов.
  • Комплементная система: Компоненты каскада комплемента, включая C5a и комплекс мембранной атаки, находятся в сетчатке больных сахарным диабетом. Активация комплемента способствует активации микроглии и сосудистому воспалению, связывая врожденный иммунитет с прогрессированием ретинопатии.

Клеточные вкладчики в воспаление сетчатки

Несколько типов клеток сетчатки участвуют в воспалительной реакции, которая приводит к пролиферативной ретинопатии. Понимание их роли дает представление о потенциальных клеточных мишенях для вмешательства.

микроглия

Микроглии являются резидентными иммунными клетками сетчатки. В здоровом состоянии они поддерживают гомеостаз и обследуют микроокружение. При диабетических условиях микроглия активируется, принимая амебоидную морфологию и высвобождая провоспалительные цитокины, хемокины и нейротоксические факторы. Активированные микроглии непосредственно способствуют разрушению гематоэнцефалического барьера путем повреждения плотных соединений. Они также вырабатывают VEGF, что способствует дальнейшей неоваскуляризации. Стойкая микроглиальная активация считается отличительной чертой диабетического воспаления сетчатки.

Клетки Мюллера

Müller glia являются первичными опорными клетками сетчатки. В ответ на гипергликемию и воспалительные цитокины клетки Мюллера подвергаются реактивному глиозу, характеризующемуся повышенной регуляцией глиального фибриллярного кислого белка (GFAP) и секрецией воспалительных медиаторов, таких как IL-1β, IL-6 и VEGF. Клетки Мюллера также экспрессируют ионные каналы и транспортеры, которые регулируют внеклеточный калий и рН; нарушение этих функций усугубляет повреждение нейронов. Поскольку клетки Мюллера охватывают всю толщину сетчатки, они идеально расположены для распространения воспалительных сигналов от внутренней до внешней сетчатки.

Эпителий пигмента сетчатки (RPE)

RPE образует внешний гемато-ретинальный барьер и играет решающую роль в поддержании здоровья сетчатки. При диабетической ретинопатии клетки RPE подвергаются стрессу гипергликемией, окислительным стрессом и накоплением AGE. Они реагируют выделением провоспалительных цитокинов и хемокинов, включая IL-8 и MCP-1, которые привлекают иммунные клетки от хороида. Клетки RPE также экспрессируют TLR и могут инициировать врожденные иммунные реакции. Их дисфункция способствует накоплению субретинальной жидкости и в некоторых случаях может способствовать расширению неоваскуляризации под сетчаткой.

Инфильтрация лейкоцитов

Моноциты и нейтрофилы рекрутируются из циркуляции в диабетическую сетчатку через молекулы с повышенной адгезией. Попав внутрь ткани, моноциты дифференцируются в макрофаги, которые принимают провоспалительный (M1-подобный) фенотип. Эти макрофаги выделяют большое количество VEGF, TNF-α и MMP, непосредственно стимулируя ангиогенез. Нейтрофилы, хотя и менее многочисленные, способствуют окислительному стрессу посредством высвобождения активных форм кислорода и могут образовывать внеклеточные ловушки нейтрофилов (NETs), которые были вовлечены в тромбоз и повреждение эндотелия.

Молекулярные механизмы, связывающие воспаление с неоваскуляризацией

Связь между воспалением и ангиогенезом в пролиферативной ретинопатии опосредуется несколькими конвергентными сигнальными путями. Наиболее заметным является путь NF-κB, главный регулятор экспрессии воспалительных генов. Гипергликемия, AGE, окислительный стресс и воспалительные цитокины активируют NF-κB в клетках сетчатки, что приводит к транскрипции VEGF, ICAM-1, IL-1β, TNF-α и MMP-9. После повышения регуляции эти эффекторные молекулы питаются обратно для поддержания активации NF-κB, создавая самоукрепляющуюся воспалительную петлю, которая приводит к непрерывной неоваскуляризации.

Другим ключевым путем является ось JAK/STAT, в частности STAT3. STAT3 активируется цитокинами семейства IL-6 и непосредственно активирует экспрессию VEGF. STAT3 также способствует выживанию и пролиферации клеток, поддерживая рост новых сосудов. Было показано, что фармакологическое ингибирование STAT3 снижает неоваскуляризацию сетчатки на животных моделях, предполагая, что нацеливание на этот путь может быть жизнеспособной терапевтической стратегией.

Реактивные виды кислорода (ROS) служат дополнительными мессенджерами, связывающими воспаление с ангиогенезом. Ферменты NADPH оксидазы (NOX) активируются в диабетической сетчатке и продуцируют супероксид, который активирует множественные окислительно-чувствительные факторы транскрипции, включая HIF-1α и NF-κB. ROS также инактивирует оксид азота, нарушая вазодилатацию и способствуя эндотелиальной дисфункции. Взаимодействие между окислительным стрессом и воспалением создает порочный круг, ускоряющий прогрессирование ретинопатии.

Клинические последствия: воспаление как терапевтическая мишень

Признание роли воспаления в пролиферативной ретинопатии привело к исследованию противовоспалительных методов лечения в качестве добавок или альтернатив анти-VEGF. Исследуется несколько категорий препаратов.

Анти-VEGF агенты

Современные стандартные методы лечения, такие как ранибизумаб, афлиберцепт и бевацизумаб, эффективно нейтрализуют VEGF, вызывая быструю регрессию неоваскуляризации сетчатки. Однако многим пациентам требуются повторные инъекции, а некоторые демонстрируют неполный ответ или развивают толерантность. Более того, анти-VEGF терапия не затрагивает основную воспалительную среду, которая может оставаться активной даже после регрессии сосуда.

Кортикостероиды

Внутривитреальные кортикостероиды, такие как триамцинолон ацетонид и дексаметазоновые имплантаты (Ozurdex), обладают широкими противовоспалительными эффектами, подавляя множественные цитокины и хемокины, а также стабилизируя гемато-ретинальный барьер. Кортикостероиды показали эффективность в снижении диабетического макулярного отека (DME), который часто сосуществует с пролиферативной ретинопатией. Их использование ограничено побочными эффектами, включая образование катаракты и повышенное внутриглазное давление, но они остаются ценным вариантом для пациентов со значительными воспалительными компонентами.

НПВП и другие противовоспалительные агенты

Актуальные и внутривитреальные нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), которые ингибируют ферменты циклооксигеназы (COX), были изучены при диабетической ретинопатии. Однако их эффективность при прогрессирующем пролиферативном заболевании является скромной, вероятно, потому что они нацелены только на одну ветвь воспалительного каскада.Исследовательские агенты, такие как анти-IL-1β (canakinumab) и анти-TNF-α (инфликсимаб) показали смешанные результаты в клинических испытаниях, хотя более ранние исследования намекают на пользу в сочетании с анти-VEGF терапией. Ингибитор комплемента экулизумаб также исследуется на предмет его потенциала для подавления сосудистого воспаления.

Одним из перспективных подходов является комбинированное нацеливание VEGF и Ang-2. Фарицимаб, биспецифическое антитело, которое одновременно связывает VEGF-A и Ang-2, продемонстрировал превосходные результаты для DME в испытаниях фазы 3 и в настоящее время оценивается для пролиферативной ретинопатии. Одновременно блокируя как ангиогенные, так и воспалительные факторы, фарицимаб может более полностью подавлять патологический неоваскулярный ответ.

Другие новые стратегии

  • Миноциклин: Тетрациклиновый антибиотик с противовоспалительными и антиапоптотическими свойствами. Доклинические исследования показали, что миноциклин подавляет активацию микроглии, уменьшает лейкостаз сетчатки и снижает экспрессию VEGF в диабетических моделях. Клинические испытания продолжаются.
  • PPAR-γ Агонисты: Тиазолидиндионы, такие как пиоглитазон, обладают противовоспалительным действием, выходящем за рамки их инсулин-сенсибилизирующего действия. Они подавляют воспалительные цитокины и могут уменьшить воспаление сетчатки, хотя клинические данные в ретинопатии ограничены.
  • Резолвины и специализированные медиаторы прорезывания (SPM): Эти биологически активные липиды активно разрешают воспаление, а не просто подавляют его.Доклинические исследования показывают, что введение резолвина E1 или D1 уменьшает неоваскуляризацию сетчатки и способствует восстановлению тканей на животных моделях, предлагая новую парадигму для лечения пролиферативной ретинопатии.

Биомаркеры воспаления при пролиферативной ретинопатии

Измерение внутриглазных медиаторов воспаления может помочь предсказать прогрессирование заболевания и направлять решения о лечении. Витреозные уровни IL-1β, IL-6 и MCP-1 последовательно повышены в глазах при активной пролиферативной ретинопатии по сравнению с неподвижным заболеванием. Аналогичным образом, водные уровни юмора этих цитокинов коррелируют с тяжестью заболевания. Некоторые исследования показали, что мультицитокиновая панель может служить биомаркером для ангиогенного переключателя, потенциально позволяя более раннее вмешательство до развития неоваскуляризации, угрожающей зрению.

Системные маркеры воспаления также могут давать представление, хотя и менее специфичные. Повышенные уровни в сыворотке крови С-реактивного белка (СРБ) и фибриногена связаны с повышенным риском прогрессирования пролиферативной ретинопатии в диабетических популяциях. Однако связь смущается одновременным системным воспалением и сопутствующими заболеваниями, ограничивая их клиническую полезность для отдельных пациентов.

Вывод: нацеливание воспаления на лучшие результаты

Воспаление — это не просто наблюдатель в пролиферативной ретинопатии; это центральный двигатель неоваскулярного процесса. От начальной активации микроглии и лейкостаза до производства VEGF и других ангиогенных медиаторов воспалительные сигнальные пути переплетаются с гипоксией для создания враждебной среды сетчатки, которая способствует росту аномальных сосудов. Признавая это, клиницисты и исследователи выходят за рамки строго анти-VEGF парадигмы к интегрированным стратегиям, которые касаются как ангиогенеза, так и воспаления. Препараты, которые сочетают анти-VEGF с анти-Ang-2 активностью, противовоспалительными кортикостероидами и новыми агентами, такими как резолвины, дают надежду на более длительные реакции и меньшее количество инъекций.

По мере углубления понимания воспаления сетчатки могут стать осуществимыми персонализированные подходы, основанные на воспалительном профиле отдельных глаз. В конечном итоге контроль воспалительного компонента пролиферативной ретинопатии может снизить бремя слепоты у пациентов с диабетом и улучшить долгосрочные визуальные результаты.

Читать далее →

  1. Роль воспаления в диабетической ретинопатии: Обзор — Журнал окулярной фармакологии и терапии
  2. Воспаление и диабетическая ретинопатия — Американская академия офтальмологии
  3. Текущие клинические испытания противовоспалительной терапии пролиферативной ретинопатии — ClinicalTrials.gov
  4. Диабетическая ретинопатия и воспаление: новая терапевтическая возможность — Лечение диабета