Точки в зрении: «свечение» в сетчатке поможет выявить болезни глаз на ранней стадии

Российские исследователи выяснили, что по изменениям «свечения» особого вещества в сетчатке можно выявлять ее повреждение на самых ранних стадиях — задолго до появления серьезных нарушений зрения. Специалисты изучили пигмент, который с возрастом накапливается в клетках эпителия и способен люминесцировать под воздействием света: по характеристикам этого свечения можно судить о состоянии глаза. Опрошенные «Известиями» эксперты отметили, что методика позволит диагностировать патологии на этапе, когда развитие болезни еще не стало необратимым, однако при выявлении негативных изменений пациентам потребуется корректировка образа жизни.

Диагностика болезней сетчатки на уровне клеток

Заболевания сетчатки, включая возрастную дегенерацию, с которой сталкивается большое количество пожилых людей, часто обнаруживаются на поздних стадиях, когда восстановить зрение уже нельзя.Одна из причин — ограниченные возможности существующих методов диагностики: они фиксируют структурные изменения, но не ранние функциональные сбои в клетках.

Ученые из НИТУ МИСИС, МГУ им. М.В. Ломоносова, МПГУ, МФТИ, Института биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова изучили липофусцин — пигмент, который с возрастом накапливается в клетках ретинального пигментного эпителия, то есть слоя эпителиальных клеток, который находится вне нервной части сетчатки. Это вещество способно люминесцировать под воздействием света, и по его характеристикам можно судить о состоянии глаза.

— Разработанный метод диагностики патологий сетчатки глаза по «свечению» клеток станет важным инструментом для выявления заболеваний и оценки эффективности проводимой терапии, — рассказала «Известиям» ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

По словам ученых, до сих пор не хватало данных о том, как именно меняется состав липофусцина при световом повреждении и каким образом это отражается на сигнале его «свечения». Российские исследователи впервые с помощью метода визуализации времени жизни флуоресценции проследили на клеточном уровне, как вещество изменяется при окислении внутри клеток пигментного эпителия.

— Важно, что эти изменения нам удалось зафиксировать без введения дополнительных меток или вмешательства в клетку. Проведение подобных измерений стало возможным благодаря визуализации по времени жизни флуоресценции. Это современный метод микроскопии, основанный на измерении времени жизни возбужденного состояния молекул, что позволяет получать дополнительную диагностическую информацию о состоянии тканей, — сказал научный сотрудник лаборатории фотонных газовых сенсоров НИТУ МИСИС Алексей Семенов.

Работа выполнена по программе привлечения талантливых молодых ученых в возрасте до 39 лет в рамках программы «Приоритет-2030».

Перспективы нового подхода в диагностике

Ученые также проанализировали роль антиоксидантов в подавлении фототоксического действия липофусцина. В рамках эксперимента они изучали каротиноидный белок AstaP, выделенный из микроводорослей Coelastrella astaxanthina и способный доставлять зеаксантин — природное вещество, защищающее клетки от окислительного стресса. Исследование показало, что такой комплекс замедляет разрушение липофусцина: уменьшается образование окисленных продуктов и не происходит полного повреждения пигмента. Подробности работы опубликованы в научном журнале Journal of Physical Chemistry B.

— Чтобы повысить чувствительность и скорость измерений, на следующем этапе мы планируем использовать разработанные нами квантовые сенсоры — сверхпроводниковые однофотонные детекторы, — поделился планами ведущий научный сотрудник лаборатории квантовых коммуникаций НТИ МИСИС Григорий Гольцман.

Главное преимущество предложенного подхода — переход от структурной диагностики, когда врач видит уже сформировавшиеся друзы, то есть отложения продуктов жизнедеятельности глаза, или атрофию, к функциональной. Это та стадия, на которой процесс еще обратим, рассказала «Известиям» ведущий эксперт рынка НТИ «Хелснет» Марина Чумакова.

— Метод, использованный авторами, более объективен, чем стандартная аутофлуоресценция глазного дна, которая показывает интенсивность свечения (тусклая/яркая). Это субъективно зависит от мощности прибора и прозрачности сред. Что касается применения светящихся белков в целом, то использование эндогенных флуорофоров позволяет получить диагностическую информацию без введения генетически модифицированных конструкций или токсичных красителей, — рассказала специалист.

В работе показана возможность выявлять в лаборатории накопление токсичных форм пигмента липофусцина, происходящее в глазах при длительном освещении, пояснил старший научный сотрудник лаборатории старения и возрастных нейродегенеративных заболеваний Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ Николай Ильинский. Предложенная процедура позволит без использования дополнительных контрастных веществ диагностировать проблемы на ранних этапах, что послужит ускорению лечения, в том числе за счет коррекции привычек.

— Ведь что страдает в глазе в первую очередь при накоплении фотоповреждения? Поддерживающие клетки, призванные к переработке обломков фоторецепторов. А усилить нейтрализацию токсичных накоплений поможет нормализация метаболизма, то есть обмена веществ в организме в целом, — отметил эксперт.

По его словам, накопление таких повреждений проявляется с возрастом, когда эффективность переработки клеточного «мусора» снижается, в том числе из-за вредных привычек. При этом новые методы диагностики позволят пациентам раньше обращать внимание на возможные риски и более осознанно относиться к своему здоровью.