Пигментный ретинит ( РП ) – генетическое заболевание глаз , вызывающее потерю зрения . [1] Симптомы включают проблемы со зрением в ночное время и снижение периферического зрения (бокового, верхнего или нижнего поля зрения). [1] По мере ухудшения периферического зрения у людей может возникнуть « туннельное зрение ». [1] Полная слепота встречается редко. [2] Симптомы обычно появляются постепенно и часто начинаются в детстве. [1] [2]
Пигментный ретинит обычно наследуется от одного или обоих родителей. [3] Это вызвано генетическими вариантами почти 100 генов . [3] Основной механизм включает прогрессирующую потерю стержневых фоторецепторных клеток, выстилающих сетчатку глазного яблока. [1] Палочки секретируют нейропротекторное вещество (фактор жизнеспособности колбочек, полученный из палочек, RdCVF), которое защищает колбочки от апоптоза (гибель клеток). Однако когда стержневые клетки умирают, это вещество перестает поступать. Обычно за этим следует потеря фоторецепторных клеток колбочек. [1] Диагноз ставится при визуальном осмотре сетчатки и обнаружении темных пигментных отложений, вызванных разрывом подлежащих пигментных эпителиальных клеток сетчатки, поскольку эти клетки содержат пигмент, известный как меланин. [1] Другие вспомогательные тесты могут включать электроретинограмму (ЭРГ), тестирование поля зрения (VFT), когерентную томографию глаза (ОКТ) и тестирование ДНК для определения гена, ответственного за конкретный тип РП человека (теперь называемый наследственной дистрофией сетчатки (IRD) )). [1]
В настоящее время не существует лечения пигментного ретинита. [2] Усилия по решению этой проблемы могут включать использование средств для слабовидящих , портативного освещения или обучение ориентации и мобильности . [1] Добавки пальмитата витамина А могут быть полезны для замедления ухудшения состояния. [1] Зрительный протез может быть вариантом для некоторых людей с тяжелым заболеванием. [1]
В настоящее время существует только одна генная терапия, одобренная FDA, которая коммерчески доступна для пациентов с РП с врожденным амаврозом Лебера типа 2. Она заменяет неправильно закодированный белок RPE65, который вырабатывается в пигментном эпителии сетчатки. Было обнаружено, что он эффективно работает примерно у 50% пациентов, получающих терапию. Чем раньше ребенок получит терапию RPE65, тем выше шансы на положительный результат. В настоящее время исследуются многие другие методы лечения с целью их одобрения в ближайшие несколько лет.
По оценкам, от него страдает 1 из 4000 человек. [1]
Начальные дегенеративные симптомы сетчатки при пигментном ретините характеризуются снижением ночного зрения ( никталопией ) и потерей среднепериферического поля зрения. [4] Палочковидные фоторецепторные клетки, отвечающие за зрение при слабой освещенности и ориентированные преимущественно на периферии сетчатки, представляют собой ретинальные отростки, поражающиеся в первую очередь при несиндромальных (без других состояний) формах этого заболевания. [5] Снижение зрения относительно быстро прогрессирует в дальние периферические поля, в конечном итоге распространяясь на центральное поле зрения по мере увеличения туннельного зрения. Острота зрения и цветовое зрение могут ухудшиться из-за сопутствующей потери фоторецепторных клеток колбочек, которые отвечают за цветовое зрение, остроту зрения и зрение в центральном поле зрения. [5] Прогрессирование заболевания происходит в обоих глазах по сходной, но не идентичной схеме. Разнообразие косвенных симптомов характеризует пигментный ретинит наряду с прямыми последствиями начальной дегенерации фоторецепторов палочек и последующего снижения фоторецепторов колбочек. Такие явления, как фотофобия , которая описывает событие, при котором свет воспринимается как яркий яркий свет , и фотопсия , наличие мигающих, кружащихся или мерцающих огней, спонтанно возникающих в поле зрения, часто проявляются на более поздних стадиях РП.
Находки, связанные с РП, на глазном дне (заднем слое) глаза часто характеризуют как «офтальмологическую триаду». Это включает в себя развитие (1) пятнистости сетчатки и пигментного эпителия сетчатки (RPE), что придает такой же визуальный вид, как и узоры с одной спикулой (но не являются костными спикулами), (2) восково-желтый вид зрительных нервов . диск , и (3) уменьшение размера кровеносных сосудов и соотношения артерии/венозы, когда они входят и выходят из диска зрительного нерва сетчатки и пересекают его. [4]
Несиндромальный РП (РП появляется отдельно, без других сопутствующих заболеваний) обычно представляет собой ряд следующих симптомов :
(из-за очаговой потери периферического зрения)
РП может быть: (1) несиндромальным, то есть возникающим изолированно, без каких-либо других клинических проявлений, (2) синдромальным, сопровождающимся другими нейросенсорными расстройствами, аномалиями развития или сложными клиническими проявлениями, или (3) вторичным по отношению к другим системным явлениям. заболевания. [7]
Другие состояния включают нейросифилис , токсоплазмоз и болезнь Рефсума .
Приобретенные состояния, приводящие к офтальмоскопическим данным, напоминающим РП, включают воспаление глаз, связанное с инфекцией в раннем возрасте (краснуха, сифилис, токсоплазмоз, герпесвирус), аутоиммунная паранеопластическая ретинопатия, токсичность лекарств (фенотиазины и хлорохин, реже тиоридазин и гидроксихлорохин), диффузный односторонний подострый нейроретинит. и травма глаза. Приобретенные состояния могут быть односторонними или двусторонними, статическими или прогрессирующими. [11] [12]
Пигментный ретинит (РП) — одна из наиболее частых форм наследственной дегенерации сетчатки . [13]
Существует множество генов , которые кодируют белки, необходимые для зрительного пути; при мутации они могут вызывать фенотип пигментного ретинита . [14] Паттерны наследования RP были идентифицированы как аутосомно-доминантные, аутосомно-рецессивные, Х-сцепленные и приобретенные по материнской линии ( митохондриально ) и зависят от конкретных мутаций гена RP, присутствующих в родительском поколении. (Следует отметить, что аутосомно-доминантный тип RP 11 (PRPF-31) может наследоваться только как генотип из-за неполной пенетрантности, кодируемой таким образом в ДНК, но не проявляющей заболевание как фенотип.) [ 15] В 1989 г. , была выявлена мутация гена родопсина , пигмента , который играет важную роль в каскаде зрительной трансдукции , обеспечивающем зрение в условиях низкой освещенности. Ген родопсина кодирует основной белок внешних сегментов фоторецепторов. Мутации в этом гене чаще всего проявляются как миссенс-мутации или неправильное сворачивание белка родопсина и чаще всего следуют аутосомно-доминантному типу наследования. С момента открытия гена родопсина было выявлено более 100 мутаций RHO, на которые приходится 15% всех типов дегенерации сетчатки и примерно 25% аутосомно-доминантных форм РП. [13] [16]
На сегодняшний день зарегистрировано более 100 мутаций в гене опсина , связанном с RP, поскольку мутация Pro23His во внутридисковом домене белка была впервые обнаружена в 1990 году. Эти мутации обнаруживаются по всему гену опсина и распределены по трем доменам опсина. белок (внутридисковый, трансмембранный и цитоплазматический домены ). Одной из основных биохимических причин РП при мутациях родопсина является неправильное сворачивание белка и разрушение молекулярных шаперонов . [17] Было обнаружено, что мутация кодона 23 в гене родопсина, при которой пролин заменяется на гистидин , составляет наибольшую долю мутаций родопсина в США . В нескольких других исследованиях сообщалось о различных мутациях кодонов, связанных с пигментным ретинитом, включая Thr58Arg, Pro347Leu, Pro347Ser, а также делецию Ile-255. [16] [18] [19] [20] [21] В 2000 году сообщалось о редкой мутации в кодоне 23, вызывающей аутосомно-доминантный пигментный ретинит, при котором пролин заменялся на аланин . Однако это исследование показало, что дистрофия сетчатки , связанная с этой мутацией, была характерно легкой по проявлению и течению. Кроме того, амплитуды электроретинографии сохранялись лучше, чем при более распространенной мутации Pro23His. [22]
Аутосомно-рецессивный тип наследования РП выявлен как минимум в 45 генах. [15] Это означает, что два незатронутых человека, которые являются носителями одной и той же мутации гена, индуцирующей RP, в диаллельной форме, могут производить потомство с фенотипом RP. Известно, что мутация гена USH2A вызывает 10-15% синдромальной формы РП, известной как синдром Ашера, при наследовании по аутосомно-рецессивному типу. [23]
Известно, что мутации в четырех факторах сплайсинга пре-мРНК вызывают аутосомно-доминантный пигментный ретинит. Это PRPF3 (человеческий PRPF3 — это HPRPF3; также PRP3), PRPF8 , PRPF31 и PAP1 . Эти факторы экспрессируются повсеместно, и предполагается, что дефекты вездесущего фактора (белка, экспрессируемого повсюду) должны вызывать заболевание только в сетчатке, поскольку фоторецепторные клетки сетчатки имеют гораздо большую потребность в обработке белка ( родопсина ), чем любой другой тип клеток. [24]
Соматические, или Х-сцепленные, модели наследования RP в настоящее время идентифицируются с мутациями шести генов, наиболее часто встречающимися в определенных локусах генов RPGR и RP2. [23]
Типы включают в себя:
Различные дефекты молекулярных путей сетчатки были сопоставлены с многочисленными известными мутациями гена RP . Мутации в гене родопсина ( RHO ), который отвечает за большинство случаев РП, наследуемых по аутосомно-доминантному типу, разрушают белок родопсин, необходимый для перевода света в дешифруемые электрические сигналы в каскаде фототрансдукции центральной нервной системы. Дефекты активности этого рецептора, связанного с G-белком, классифицируются на отдельные классы, которые зависят от конкретной аномалии сворачивания и возникающих в результате дефектов молекулярного пути. Активность мутантного белка класса I снижается, поскольку специфические точечные мутации в аминокислотной последовательности, кодирующей белок, влияют на транспорт пигментного белка к внешнему сегменту глаза, где локализован каскад фототрансдукции. Кроме того, неправильное сворачивание мутаций гена родопсина класса II нарушает соединение белка с 11-цис-ретиналем, вызывая правильное образование хромофора . Дополнительные мутанты в этом гене, кодирующем пигмент, влияют на стабильность белка, нарушают посттрансляционную целостность мРНК и влияют на скорость активации оптических белков трансдуцина и опсина . [25]
Кроме того, модели на животных предполагают, что пигментный эпителий сетчатки не способен фагоцитировать отколовшиеся диски внешних сегментов палочек, что приводит к накоплению остатков внешних сегментов палочек. У мышей, гомозиготных по рецессивности по мутации дегенерации сетчатки, фоторецепторы палочек перестают развиваться и подвергаются дегенерации до завершения клеточного созревания. Также был зарегистрирован дефект цГМФ-фосфодиэстеразы; это приводит к токсичным уровням цГМФ.
Окислительное повреждение , связанное с перекисным окислением липидов , является потенциальной причиной гибели колбочек при пигментном ретините. [26]
Точный диагноз пигментного ретинита основывается на документировании прогрессирующей потери функции фоторецепторных клеток , подтвержденной комбинацией тестов поля зрения и остроты зрения , изображений глазного дна и оптической когерентности, а также электроретинографии (ЭРГ). [27]
Тесты на поле зрения и остроту зрения измеряют и сравнивают размер поля зрения пациента и четкость его зрительного восприятия со стандартными визуальными измерениями, связанными со здоровым зрением 20/20. Клинические диагностические признаки, указывающие на пигментный ретинит, включают существенно малую и прогрессивно уменьшающуюся зону зрения при проверке поля зрения, а также сниженный уровень четкости, измеренный во время проверки остроты зрения. [28] Кроме того, оптическая томография, такая как изображения глазного дна и сетчатки (оптическая когерентность), предоставляет дополнительные диагностические инструменты при определении диагноза РП. Фотография задней части расширенного глаза позволяет подтвердить накопление костных спикул на глазном дне, которое проявляется на более поздних стадиях дегенерации сетчатки при РП. В сочетании с поперечными изображениями оптической когерентной томографии, которые дают представление о толщине фоторецепторов, морфологии слоя сетчатки и физиологии пигментного эпителия сетчатки, изображения глазного дна могут помочь определить состояние прогрессирования РП. [29]
Хотя результаты тестирования поля зрения и остроты зрения в сочетании с изображениями сетчатки подтверждают диагноз пигментного ретинита, необходимы дополнительные исследования для подтверждения других патологических особенностей этого заболевания. Электроретинография (ЭРГ) подтверждает диагноз РП путем оценки функциональных аспектов, связанных с дегенерацией фоторецепторов, и может выявить физиологические отклонения до начального проявления симптомов. К глазу прикладывают электродную линзу и измеряют реакцию фоторецепторов на быстрые световые импульсы разной степени. Пациенты с фенотипом пигментного ретинита будут демонстрировать снижение или задержку электрического ответа в фоторецепторах палочек, а также, возможно, нарушение ответа клеток фоторецепторов колбочек.
Семейный анамнез пациента также учитывается при установлении диагноза в связи с генетическим типом наследования пигментного ретинита. Известно , что по меньшей мере 35 различных генов или локусов вызывают «несиндромальный РП» (РП, который не является результатом другого заболевания или частью более широкого синдрома ). Признаки типа мутации RP можно определить с помощью ДНК-тестирования , которое доступно на клинической основе для:
Для всех остальных генов (например, DHDDS ) молекулярно- генетическое тестирование доступно только на исследовательской основе.
РП может наследоваться по аутосомно-доминантному , аутосомно-рецессивному , Х-сцепленному или Y-сцепленному типу [31] . Х-сцепленный РП может быть либо рецессивным , поражающим преимущественно только мужчин, либо доминантным , поражающим как мужчин, так и женщин, хотя мужчины обычно поражаются в более легкой форме. Описаны также некоторые дигенные (контролируемые двумя генами) и митохондриальные формы.
Генетическое консультирование зависит от точного диагноза, определения типа наследования в каждой семье и результатов молекулярно-генетического тестирования.
В настоящее время не существует лечения пигментного ретинита, но эффективность и безопасность различных перспективных методов лечения в настоящее время оцениваются. Эффективность различных добавок, таких как витамин А, DHA , NAC и лютеин , в замедлении прогрессирования заболевания остается нерешенным, но перспективным вариантом лечения. [32] [33] Клинические испытания по изучению оптических протезов, механизмов генной терапии и трансплантации листов сетчатки являются активными областями исследований в области частичного восстановления зрения у пациентов с пигментным ретинитом. [34]
Исследования продемонстрировали замедление дегенерации фоторецепторов палочек при ежедневном приеме 15 000 МЕ (что эквивалентно 4,5 мг) пальмитата витамина А ; таким образом, останавливается прогрессирование заболевания у некоторых пациентов. [35] Недавние исследования показали, что правильное добавление витамина А может отсрочить слепоту на срок до 10 лет (за счет снижения потерь с 10% в год до 8,3% в год) у некоторых пациентов на определенных стадиях заболевания. [36]
MD Stem Cells, компания, занимающаяся клиническими исследованиями и использующая аутологичные стволовые клетки, полученные из костного мозга (BMSC), для лечения заболеваний сетчатки и зрительного нерва, опубликовала результаты когорты пациентов с пигментным ретинитом в рамках текущего зарегистрированного в Национальном институте здравоохранения клинического исследования Stem Cell Ophthalmology Study II (SCOTS2). (НКТ 03011541). [37] Результаты были обнадеживающими: 45,5% глаз демонстрировали в среднем 7,9 линий улучшения (улучшение LogMAR на 40,9% по сравнению с исходным уровнем) и 45,5% глаз демонстрировали стабильную остроту зрения в течение всего периода наблюдения. Результаты были статистически значимыми (р=0,016). [38] Пигментный ретинит продолжает лечиться и оценивается в исследовании.
Протез сетчатки Argus стал первым одобренным средством лечения этого заболевания в феврале 2011 года и в настоящее время доступен в Германии, Франции, Италии и Великобритании. [39] Промежуточные результаты долгосрочных испытаний на 30 пациентах были опубликованы в 2012 году. [40] Имплантат сетчатки Argus II также получил одобрение на рынке в США. [41] Устройство может помочь взрослым с РП, потерявшим способность воспринимать формы и движения, стать более мобильными и выполнять повседневную деятельность. В июне 2013 года двенадцать больниц в США объявили, что вскоре начнут принимать на консультации пациентов с РП в рамках подготовки к запуску Argus II позднее в том же году. [42] [ ненадежный медицинский источник? ] Alpha-IMS — это субретинальный имплант , включающий хирургическую имплантацию небольшого чипа для записи изображений под ямку зрительного нерва . Меры визуального улучшения по результатам исследований Alpha-IMS требуют демонстрации безопасности устройства, прежде чем приступить к клиническим испытаниям и получению одобрения на рынке. [43]
Целью исследований генной терапии является вирусное дополнение клеток сетчатки, экспрессирующих мутантные гены, связанные с фенотипом пигментного ретинита, здоровыми формами гена; таким образом, обеспечивая восстановление и правильное функционирование фоторецепторных клеток сетчатки в ответ на инструкции, связанные со вставленным здоровым геном. Клинические испытания по изучению вставки здорового гена RPE65 в сетчатку, экспрессирующую фенотип пигментного ретинита LCA2 , показали умеренное улучшение зрения; однако деградация фоторецепторов сетчатки продолжалась со скоростью, связанной с заболеванием. [44] Вероятно, генная терапия может сохранить оставшиеся здоровые клетки сетчатки, но не сможет восстановить ранее накопленные повреждения в уже больных фоторецепторных клетках. [34] Ответ на генную терапию теоретически принесет пользу молодым пациентам, у которых наблюдается самое быстрое прогрессирование снижения фоторецепторов; таким образом, это коррелирует с более высокой вероятностью спасения клеток посредством встроенного здорового гена. [45]
Одно исследование в Калифорнийском университете в Беркли показало, что дисульфирам , препарат, используемый для лечения алкоголизма у людей, потенциально может частично восстанавливать потерю зрения у крыс с пигментным ретинитом даже на поздних стадиях заболевания. [46] [47] [48] Продолжаются попытки продолжить исследования на людях.
Прогрессирующий характер и отсутствие окончательного лечения пигментного ретинита неизбежно приводят к удручающим перспективам для пациентов с этим заболеванием. Хотя полная слепота встречается редко, острота зрения и поле зрения человека будут продолжать снижаться по мере того, как будет продолжаться деградация первоначального фоторецептора палочки, а затем и колбочки. [49]
Исследования показывают, что детям, несущим этот генотип заболевания, полезно предсимптоматическое консультирование , чтобы подготовиться к физическим и социальным последствиям, связанным с прогрессирующей потерей зрения. Хотя психологический прогноз можно немного улучшить с помощью активного консультирования [50], физические последствия и прогрессирование заболевания во многом зависят от возраста, в котором впервые проявляются симптомы, и скорости деградации фоторецепторов, а не от доступа к перспективному лечению. Корректирующие средства для зрения и персонализированная терапия зрения, предоставляемые специалистами по слабому зрению, могут помочь пациентам исправить небольшие нарушения остроты зрения и оптимизировать оставшееся поле зрения. Группы поддержки, страхование зрения и терапия образа жизни — дополнительные полезные инструменты для тех, кто борется с прогрессирующим ухудшением зрения. [27]
Пигментный ретинит является основной причиной наследственной слепоты [51] , при этом примерно у 1/4000 человек в течение жизни наблюдается несиндромальная форма заболевания. [52] По оценкам, в настоящее время во всем мире страдают 1,5 миллиона человек. Раннее начало РП возникает в течение первых нескольких лет жизни и обычно связано с синдромальными формами заболевания, тогда как позднее начало РП возникает в раннем и среднем возрасте.
Аутосомно-доминантная и рецессивная формы пигментного ретинита одинаково поражают как мужское, так и женское население; однако менее частая Х-сцепленная форма заболевания поражает мужчин-реципиентов Х-сцепленной мутации, в то время как женщины обычно остаются незатронутыми носителями признака RP. Х-сцепленные формы заболевания считаются тяжелыми и обычно приводят к полной слепоте на более поздних стадиях. В редких случаях доминантная форма мутации Х-сцепленного гена одинаково затрагивает как мужчин, так и женщин. [53]
Из-за особенностей генетического наследования RP во многих популяциях изолятов наблюдается более высокая частота заболеваний или повышенная распространенность конкретной мутации RP. Ранее существовавшие или возникающие мутации, которые способствуют дегенерации фоторецепторов палочек при пигментном ретините, передаются по наследству; таким образом, позволяя сконцентрировать определенные случаи РП в определенных географических регионах с наследственной историей заболевания. Было проведено несколько наследственных исследований для определения различных показателей распространенности в штатах Мэн (США), Бирмингеме (Англия), Швейцарии (1/7000), Дании (1/2500) и Норвегии. [54] Индейцы навахо также демонстрируют повышенный уровень наследования RP, который, по оценкам, затрагивает 1 из 1878 человек. Несмотря на повышенную частоту РП в определенных семейных линиях, это заболевание считается недискриминационным и имеет тенденцию одинаково поражать все население мира.
Будущие методы лечения могут включать трансплантацию сетчатки , [55] искусственные имплантаты сетчатки , [56] генную терапию , стволовые клетки , пищевые добавки и/или лекарственную терапию .
2012: Ученые из Глазного института Баскома Палмера Университета Майами представили данные, показывающие защиту фоторецепторов на животной модели, когда в глаза вводили нейротрофический фактор, полученный из мезенцефалических астроцитов ( MANF ). [57] [58] Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли смогли восстановить зрение слепым мышам, используя «фотопереключатель», который активирует ганглиозные клетки сетчатки у животных с поврежденными палочками и колбочками. [59]
2015: исследование Баконди и др. в Медицинском центре Сидарс-Синай показали, что CRISPR /Cas9 можно использовать для лечения крыс с аутосомно-доминантной формой пигментного ретинита. [60] Исследователи обнаружили, что две молекулы, фактор жизнеспособности колбочек палочек (RdCVF) и Nrf2 , могут защищать фоторецепторы колбочек на мышиных моделях пигментного ретинита. [61] [62]
2016: Компания RetroSense Therapeutics намеревалась ввести вирусы с ДНК светочувствительных водорослей в глаза нескольким слепым людям (с пигментным ретинитом). В случае успеха они смогут видеть в черно-белом режиме. [63] [64]
В 2017 году FDA одобрило генную терапию voretigene neparvovec для лечения людей с биаллельной дистрофией сетчатки, связанной с мутацией RPE65. [65]
В 2020 году в обзоре литературы экспериментальный терапевтический метод, называемый транскорнеальной электростимуляцией, был оценен как «вероятно эффективный» (уровень B) при пигментном ретините на основании имеющихся на тот момент данных. [66]
В 2021 году сообщалось об оптогенетическом применении белка Channelrhodopsin у пациента-человека с частичным восстановлением нефункционального зрения только в серии у одного пациента. Они не использовали стандартный протокол для измерения улучшения зрения, а создали свои собственные критерии. [67] По счастливой случайности открытие нового используемого родопсина в водорослевых каналах произошло в рамках проекта «1000 геномов растений» . [68]