РОЛЬ СИСТЕМЫ ГЛУТАТИОНА В ПОДДЕРЖАНИИ РЕДОКС-ГОМЕОСТАЗА И АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ И ДЕГЕНЕРАТИВНО-ДИСТРОФИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ОРГАНА ЗРЕНИЯ

  • В. Г. Мармыш УО "Гродненский государственный медицинский университет", Гродно, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-8986-1362
Ключевые слова: окислительный стресс, свободнорадикальные процессы, активные формы кислорода (АФК) и азота (АФА), антиоксидантная система глутатиона, глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, глутатион-S-трансфераза, увеиты, катаракта, кератиты, ретинопатии, ретинальные дистрофии

Аннотация

Цель. Провести анализ литературных источников и оценить роль, состояние антиоксидантной системы глутатиона при воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваниях органа зрения. Материал и методы. Проанализированы источники отечественной и зарубежной литературы по проблеме окислительного стресса и антиоксидантной защиты, роли глутатиона при воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваниях органа зрения с использованием научно-медицинских баз данных. Произведена оценка более 120 источников медицинской литературы за последние 15 лет, для научного анализа отобраны 50 публикаций. Результаты. Установлено, что окислительный стресс, в основе которого лежат патологические реакции свободнорадикального окисления, включая и процессы ПОЛ, играет ведущую роль в развитии воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваний органа зрения. Ключевое звено в антиоксидантной защите тканей глаза – глутатионовая система, включающая сам глутатион (GSH) и глутатион-зависимые ферменты: глутатионпероксидазу (ГПО), глутатионредуктазу (ГР), глутатион-S-трансферазу (ГSТ). При воспалительных и дегенеративно-дистрофических процессах в глазу наблюдается снижение внутриклеточного пула глутатиона, нарушение баланса между его восстановленными и окисленными формами (GSH/GSSG). Выводы. Окислительный стресс имеет высокую корреляцию с воспалительным процессом и является важнейшим патогенетическим механизмом при воспалительных и дегенеративно-дистрофических заболеваниях глаза. Ключевая роль в антиоксидантной защите и поддержании редокс-гомеостаза тканей глаза принадлежит глутатионовой системе, включающей сам GSH и глутатион-зависимые ферменты (ГПО, ГР, ГSТ). При воспалительных и дегенеративно-дистрофических процессах в глазу наблюдается снижение внутриклеточного пула глутатиона (GSH), нарушение баланса между его восстановленными и окисленными формами (GSH/GSSG). Сдвиг данного равновесия существенно осложняет функционирование клетки, вплоть до апоптоза, играет роль пускового механизма в развитии множества патологических состояний, в том числе и заболеваний органа зрения.

Литература

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. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:Art. 3164734. https://doi.org/10.1155/2016/3164734.

Menshhikova EB, Lankin VZ, Zenkov NK, Bondar IA, Krugovyh NF, Trufakin VA. Okislitelnyj stress. Prooksidanty i antioksidanty. Moskva: Slovo; 2006. 556 p. (Russian).

Pavarino EC, Russo A, Galbiatti ALS, Almeida WP, Bertollo EMG. Glutathione: Biosynthesis and Mechanism of Action. In: Labrou N, Flemetakis E, editors. Glutathione: Biosynthesis, Mechanism of Action and biotechnological implications. New York: Nova Science; 2013. Ch.1; p. 1-34.

Kalinina EV, Chernov NN, Novichkova MD. Rol glutationa, glutationtransferazy i glutaredoksina v reguljacii redoks-zavisimyh processov. Uspehi biologicheskoj himii. 2014;54:299-348. (Russian).

Ung L, Pattamatta U, Carnt N, Wilkinson-Berka JL, Liew G, White AJR. Oxidative stress and reactive oxygen species: a review of their role in ocular disease. Clin Sci (Lond). 2017;131(24):2865-2883. https://doi.org/10.1042/CS20171246.

Kalinina EV, Chernov NN, Novichkova MD. Role of glutathione, glutathione transferase, and glutaredoxin in regulation of redox-dependent processes. Biochemistry (Moscow). 2014;79(13):1562-1583. https://doi.org/10.1134/S0006297914130082.

Ballatori N, Krance SM, Notenboom S, Shi S, Tieu K, Hammond CL. Glutathione dysregulation and the etiology and progression of human diseases. Biol Chem. 2009;390(3):191-214. https://doi.org/10.1515/BC.2009.033.

Tolpygina OA. Rol glutationa v sisteme antioksidantnoj zashhity (obzor) [Role of glutathione in the antioxidant defense system (review)]. Acta Biomedica Scientifica. 2012;2-2:178-180. (Russian).

Cacciatore I, Cornacchia C, Pinnen F, Mollica A, Di Stefano A. Prodrug approach for increasing cellular glutathione levels. Molecules. 2010;15(3):1242-1264. https://doi.org/10.3390/molecules15031242.

Montecinos V, Guzmán P, Barra V, Villagrán M, MuñozMontesino C, Sotomayor K, Escobar E, Godoy A, Mardones L, Sotomayor P, Guzmán C, Vásquez O, Gallardo V, van Zundert B, Bono MR, Oñate SA, Bustamante M, Cárcamo JG, Rivas CI, Vera JC. Vitamin C is an essential antioxidant that enhances survival of oxidatively stressed human vascular endothelial cells in the presence of a vast molar excess of glutathione. J Biol Chem. 2007;282(21):15506-15515. https://doi.org/10.1074/jbc.M608361200.

Cranganu A, Camporeale J. Nutrition aspects of lung cancer. Nutr Clin Pract. 2009;24(6):688-700. https://doi.org/10.1177/0884533609352249.

Ashtiani HR, Bakhshandi AK, Rahbar M, Mirzaei A, Malekpour A, Rastegar H. Glutathione, cell proliferation and differentiation. African Journal of Biotechnology. 2011;10(34):6348-6363. https://doi.org/10.5897/AJB10.044.

Bilan DS, Shokhina AG, Lukyanov SA, Belousov VV. Osnovnye redokspary kletki [Main cellular redox couples]. Bioorganicheskaja himija [Russian Journal of Bioorganic Chemistry]. 2015;41(4):341-356. https://doi.org/10.1134/S1068162015040044 (Russian).

Liu Y, Hyde AS, Simpson MA, Barycki JJ. Emerging regulatory paradigms in glutathione metabolism. Adv Cancer Res. 2014;122:69-101. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-420117-0.00002-5.

García-Giménez JL, Markovic J, Dasí F, Queval G, Schnaubelt D, Foyer CH, Pallardó FV. Nuclear glutathione. Biochim Biophys Acta. 2013;1830(5):3304-3316. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2012.10.005.

Cai Z, Yan LJ. Protein Oxidative Modifications: Beneficial Roles in Disease and Health. J Biochem Pharmacol Res. 2013;1(1):15-26.

Zhang J, Wang X, Vikash V, Ye Q, Wu D, Liu Y, Dong W. ROS and ROS-Mediated Cellular Signaling. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:4350965. https://doi.org/10.1155/2016/4350965.

Ji Z, He L, Regev A, Struhl K. Inflammatory regulatory network mediated by the joint action of NF-kB, STAT3, and AP-1 factors is involved in many human cancers. Proc Natl Acad Sci USA. 2019;116(19):9453-9462. https://doi.org/10.1073/pnas.1821068116.

Liu X, Ye F, Xiong H, Hu DN, Limb GA, Xie T, Peng L, Zhang P, Wei Y, Zhang W, Wang J, Wu H, Lee P, Song E, Zhang DY. IL-1β induces IL-6 production in retinal Müller cells predominantly through the activation of p38 MAPK/NF-κB signaling pathway. Exp Cell Res. 2015;331(1):223-231. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2014.08.040.

Yadav UC, Kalariya NM, Ramana KV. Emerging role of antioxidants in the protection of uveitis complications. Curr Med Chem. 2011;18(6):931-942. https://doi.org/10.2174/092986711794927694.

Aranda ML, Fleitas MFG, Dieguez H, Iaquinandi A, Sande PH, Dorfman D, Rosenstein RE. Melatonin as a Therapeutic Resource for Inflammatory Visual Diseases. Curr Neuropharmacol. 2017;15(7):951-962. https://doi.org/10.2174/1570159X15666170113122120.

Neroev VV, Davydova GA, Perova TS. Modelirovanie immunogennogo uveita u krolikov. Bjulleten jeksperimentalnoj biologii i mediciny [Bulletin of Experimental Biology and Medicine]. 2006;142(11):649–650. https://doi.org/10.1007/s10517-006-0440-5 (Russian).

Marmysh VG, Guljaj IJe. Aktivnost processov perekisnogo okislenija lipidov (pol) i uroven antioksidantnoj zashhity v tkanjah glaza krolikov pri jeksperimentalnom immunogennom uveite. In: Krotkova EN, executive editors. Aktualnye problemy mediciny. Materialy itogovoj nauchno-prakticheskoj konferencii; 2021 Jan. 28-29; Grodno. Grodno: GrSMU; 2021. p. 527-532. (Russian).

Marmysh VG. Sostojanie processov perekisnogo okislenija lipidov i aktivnosti antioksidantnoj sistemy v tkanjah perednego segmenta glaza u krolikov s jeksperimentalnym immunogennym uveitom pri parenteralnom vvedenii acetilcisteina In: Krotkova EN, executive editors. Aktualnye problemy mediciny. Materialy itogovoj nauchno-prakticheskoj konferencii; 2021 Jan. 28-29; Grodno. Grodno: GrSMU; 2021. p. 536-542. (Russian).

Marmysh VG. Costojanie antioksidantnoj zashhity i harakter izmenenij processov perekisnogo okislenija lipidov v tkanjah zadnego segmenta glaz krolikov s jeksperimentalnym immunogennym uveitom pri parenteralnom vvedenii acetilcisteina. In: Krotkova EN, executive editors. Sbornik materialov respublikanskoj nauchno-prakticheskoj konferencii studentov i molodyh uchenyh, posvjashhennogo 100-letiju so dnja rozhdenija professora Parameja Vladimira Trofimovicha; 2021 Apr. 29-30; Grodno. Grodno: GrSMU; 2021. p. 51-55. (Russian).

Teskey G, Abrahem R, Cao R, Gyurjian K, Islamoglu H, Lucero M, Martinez A, Paredes E, Salaiz O, Robinson B, Venketaraman V. Glutathione as a Marker for Human Disease. Adv Clin Chem. 2018;87:141-159. https://doi.org/10.1016/bs.acc.2018.07.004.

Lv H, Zhen C, Liu J, Yang P, Hu L, Shang P. Unraveling the Potential Role of Glutathione in Multiple Forms of Cell Death in Cancer Therapy. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:Art. 3150145. https://doi.org/10.1155/2019/3150145.

Zhang H, Zhang SJ, Lyn N, Florentino A, Li A, Davies KJA, Forman HJ. Down regulation of glutathione and glutamate cysteine ligase in the inflammatory response of macrophages. Free Radic Biol Med. 2020;158:53-59. https://doi.org/0.1016/j.freeradbiomed.2020.06.017.

Kovalevskaja MA, Vedrinceva NV. Okislitelnyj stress v prognozirovanii rezultatov fakojemulsifikacii katarakty. Oftalmologija. 2015;12(1):69-75. (Russian).

Ivanov IV, Mappes T, Schaupp P, Lappe C, Wahl S. Ultraviolet radiation oxidative stress affects eye health. J Biophotonics. 2018;11(7):e201700377. https://doi.org/10.1002/jbio.201700377.

Liu XF, Hao JL, Xie T, Malik TH, Lu CB, Shu C, Lu CW, Zhou DD. Nrf2 as a target for prevention of age-related and diabetic cataracts by against oxidative stress. Aging Cell. 2017;16(5):934-942. https://doi.org/10.1111/acel.12645.

Kruk J, Kubasik-Kladna K, Aboul-Enein HY. The Role Oxidative Stress in the Pathogenesis of Eye Diseases: Current Status and a Dual Role of Physical Activity. Mini Rev Med Chem. 2015;16(3):241-57. https://doi.org/10.2174/1389557516666151120114605.

Lim JC, Grey AC, Zahraei A, Danaldson PJ. Agedependent changes in glutathione metabolism pathways in the lens: New insights into therapeutic strategies to prevent cataract formation-A review. Clin Exp Ophthalmol. 2020;48(8):1031-1042. https://doi.org/10.1111/ceo.13801.

Fan X, Monnier VM, Whitson J. Lens glutathione homeostasis: Discrepancies and gaps in knowledge standing in the way of novel therapeutic approaches. Exp Eye Res. 2017;156:103-111. https://doi.org/10.1016/j.exer.2016.06.018.

Leus NF. Izuchenie patohimicheskih i biofizicheskih mehanizmov degenerativno-distroficheskih i vospalitelnyh zabolevanij organa zrenija зрения. Novosti mediciny i farmakologii. 2011;363:1-5. (Russian).

Zhang K, Zhu X, Lu Y. The Proteome of Cataract Markers: Focus on Crystallins. Adv Clin Chem. 2018;86:179-210. https://doi.org/10.1016/bs.acc.2018.05.005.

Gupta D, Chen PP. Glaucoma. Am Fam Physician. 2016;93(8):668-674.

Tang B, Li S, Cao W, Sun X. The Association of Oxidative Stress Status with Open-Angle Glaucoma and Exfoliation Glaucoma: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Ophthalmol. 2019;2019:1803619. https://doi.org/10.1155/2019/1803619.

Kimura A, Namekata K, Guo X, Naro T, Harado C, Harado T. Targeting Oxidative Stress for Treatment of Glaucoma and Optic Neuritis. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:2817252. https://doi.org/10.1155/2017/2817252.

Yabana T, Sato K, Shiga Y, Himori N, Omodaka K, Nakazawa T. The relationship between glutathione levels in leukocytes and ocular clinical parameters in glaucoma. PLoS One. 2019;14(12):e0227078. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0227078.

Chan TC, Wilkinson Berka JL, Deliyanti D, Hunter D, Fung A, Liew G, White A. The role of reactive oxygen species in the pathogenesis and treatment of retinal diseases. Exp Eye Res. 2020;201:108255. https://doi.org/10.1016/j.exer.2020.108255.

Tangvarasittichai O, Tangvarasittichai S. Oxidative Stress, Ocular Disease and Diabetes Retinopathy. Curr Pharm Des. 2018;24(40):4726-4741. https://doi.org/10.2174/1381612825666190115121531.

Alışık M, Işik MU. The Relationship between Choroidal Thickness and Intracellular Oxidisedreduced Glutathione and Extracellular Thioldisulfide Homeostasis at Different Stages of Diabetic Retinopathy. Curr Eye Res. 2021;46(3):367-372. https://doi.org/10.1080/02713683.2020.1842463.

Jurevich VR. Glutationovaja sistema v tkanjah perednego otdela glaza pri modelirovanii oftalmogipertenzii u zhivotnyh so streptozotocinovym diabetom. Arhіv oftalmologії Ukraїni. 2018;6(1):61-67. (Russian).

Kowluru RA, Mishra M. Epigenetic regulation of redox signaling in diabetic retinopathy: Role of Nrf2. Free Radic Biol Med. 2017;103:155-164. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2016.12.030.

Chen Y, Mehta G, Vasiliou V. Antioxidant defenses in the ocular surface. Ocul Surf. 2009;7(4):176-185. https://doi.org/10.1016/s1542-0124(12)70185-4.

Wojcik KA, Kaminska A, Blasiak J, Szaflik J, Szaflik JP. Oxidative stress in the pathogenesis of keratoconus and Fuchs endothelial corneal dystrophy. Int J Mol Sci. 2013;14(9):19294-19308. https://doi.org/10.3390/ijms140919294.

Vallabh NA, Romano V, Willoughby CE. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in corneal disease. Mitochondrion. 2017;36:103-113. https://doi.org/10.1016/j.mito.2017.05.009.

Dogru M, Kojima T, Simsek C, Tsubota K. Potential Role of Oxidative Stress in Ocular Surface Inflammation and Dry Eye Disease. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2018;59(14):DES163-DES168. https://doi.org/10.1167/iovs.17-23402.

Fraternale A, Schiavano GF, Paoletti MF, Palma L, Magnani M, Brandi G. Effect of the N-butanoyl glutathione (GSH) derivative and acyclovir on HSV-1 replication and Th1 cytokine expression in human macrophages. Med Microbiol Immunol. 2014;203(4):283-289. https://doi.org/10.1007/s00430-014-0335-4.




Загрузок PDF: 55
Опубликован
2021-09-09
Как цитировать
1.
Мармыш ВГ. РОЛЬ СИСТЕМЫ ГЛУТАТИОНА В ПОДДЕРЖАНИИ РЕДОКС-ГОМЕОСТАЗА И АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ И ДЕГЕНЕРАТИВНО-ДИСТРОФИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ОРГАНА ЗРЕНИЯ. Журнал ГрГМУ (Journal GrSMU) [Интернет]. 9 сентябрь 2021 г. [цитируется по 28 ноябрь 2021 г.];19(4):382-91. доступно на: http://journal-grsmu.by/index.php/ojs/article/view/2678