Wprowadzenie
Jaskra to choroba oka związana z wiekiem, w której wysokie ciśnienie w oku (ciśnienie wewnątrzgałkowe, czyli CWG) uszkadza nerwowe komórki siatkówki i prowadzi do utraty wzroku. Starzenie się jest największym pojedynczym czynnikiem ryzyka jaskry, a nowe badania sugerują, że może to wynikać z gromadzenia się w starzejących się oczach komórek starzejących się – komórek, które trwale zaprzestały dzielenia się i wydzielają sygnały zapalne. Starzenie komórkowe jest normalną odpowiedzią na uszkodzenie lub stres, ale gdy te stare komórki gromadzą się, uwalniają mieszankę cząsteczek nazywaną fenotypem sekrecyjnym związanym ze starzeniem (SASP). Czynniki SASP obejmują cytokiny prozapalne (takie jak interleukina-6), czynniki wzrostu (takie jak TGF-β) i enzymy, które przebudowują tkanki. W tkankach oka, takich jak sieć beleczkowa (SB) (kanał drenażowy kontrolujący CWG) i głowa nerwu wzrokowego (GNW) (gdzie aksony komórek zwojowych siatkówki wychodzą z oka), komórki starzejące się i ich SASP wydają się napędzać przewlekłe zapalenie i bliznowacenie. Na przykład, jeden z ostatnich przeglądów zauważył, że zarówno komórki SB, jak i komórki zwojowe siatkówki w starzejących się oczach wykazują markery starzenia się, a usunięcie tych starych komórek poprawiło przeżywalność komórek zwojowych siatkówki w modelach zwierzęcych (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (www.nature.com). Ten artykuł przegląda dowody na to, że starzenie się przyczynia się do jaskry i bada, w jaki sposób terapie senolityczne – leki, które specyficznie zabijają komórki starzejące się – mogą pomóc chronić oko.
Starzenie się w niszy jaskrowej
Starzenie się sieci beleczkowej
Sieć beleczkowa (SB) to gąbczasta tkanka, która odprowadza płyn z oka. Wraz z normalnym starzeniem się, liczba komórek SB stopniowo maleje, a sieć rozwija gruby, sztywny materiał zewnątrzkomórkowy. Badania histologiczne pokazują, że starsze oczy mają znacznie mniej komórek SB niż młode oczy, a ta utrata jest znacznie większa u pacjentów z jaskrą (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Gdy komórki SB umierają lub ulegają starzeniu i są zastępowane przez macierz podobną do blizny, kanał drenażowy zwęża się, a CWG wzrasta (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). W rzeczywistości Zhang i in. opisują, jak „brak komórek SB, a następnie ich zastąpienie macierzą zewnątrzkomórkową, prowadzi do zwiększonego oporu odpływu płynu” (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Pasuje to do obserwacji klinicznych, że starzejąca się droga odpływu ulega zwłóknieniu (na przykład, w beleczce jaskrowej obserwuje się akumulację kolagenu typu VI) i podnosi CWG (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Badania laboratoryjne komórek SB zidentyfikowały klasyczne cechy starzenia się w starzejących się lub zestresowanych komórkach: powiększony kształt, zatrzymanie cyklu komórkowego i ekspresję markerów takich jak p16^INK4a. Co ważne, starzejące się komórki SB uwalniają prozapalne czynniki SASP. Na przykład, wykazano, że starzejące się komórki SB nadprodukują interleukinę-6 (IL-6), IL-8 i chemokiny (CCL2, CXCL3) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te cytokiny mogą rekrutować komórki odpornościowe i napędzać sygnalizację zwłóknieniową (szczególnie TGF-β jest również częścią ocznego SASP). Takie przewlekłe zapalenie prawdopodobnie usztywnia SB. Krótko mówiąc, starzejąca się i chora tkanka SB gromadzi komórki starzejące się, które wydzielają sygnały indukujące zwłóknienie, przyczyniając się do niedrożności odpływu i podwyższonego CWG (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Starzenie się głowy nerwu wzrokowego i siatkówki
Jaskra uszkadza również głowę nerwu wzrokowego (GNW) i komórki zwojowe siatkówki (KZS), które przesyłają sygnały z oka do mózgu. Starzenie się wpływa również na te tkanki. KZS w starszych oczach wykazują większe uszkodzenia oksydacyjne i są mniej zdolne do przetrwania stresu (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Starzejące się komórki w siatkówce (neurony lub komórki podporowe siatkówki) podobnie wydzielają czynniki SASP, które mogą szkodzić pobliskim neuronom. Na przykład, w eksperymentalnych modelach wysokiego CWG, uszkodzona siatkówka wykazuje zwiększoną IL-1β, IL-6, IL-8 i inne cytokiny SASP (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te czynniki zapalne napędzają błędne koło uszkodzeń: wzmacniają starzenie się w sąsiednich komórkach i prowokują przewlekłe zapalenie w obszarze GNW.
Rzeczywiście, wiele badań wykazało markery starzenia się w KZS i tkance nerwu wzrokowego w modelach jaskry. Co ciekawe, usunięcie tych starych KZS miało działanie neuroprotekcyjne. W mysim modelu nadciśnienia ocznego, celowane usuwanie starzejących się KZS (podejście „senolityczne”) zachowało zdrowe KZS i utrzymało wzrok (www.nature.com). Podobnie, w modelu uszkodzenia nerwu wzrokowego przez zmiażdżenie, dazatynib + kwercetyna (kombinacja leków senolitycznych) znacząco zmniejszyły skurcz dendrytów KZS, a nawet promowały regenerację aksonów (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te odkrycia sugerują, że starzejące się KZS aktywnie przyczyniają się do degeneracji, a ich usunięcie oszczędza pozostałe neurony. Ogólnie rzecz biorąc, SB i GNW w jaskrze tworzą niszę przewlekłego, prozapalnego stresu – napędzanego przynajmniej częściowo przez gromadzące się komórki starzejące się i ich SASP.
Terapie senolityczne w modelach oka
Naukowcy rozpoczęli testowanie znanych środków senolitycznych w modelach chorób oczu, aby sprawdzić, czy usuwanie starzejących się komórek może poprawić zdrowie oczu. Kluczowe senolityki to dazatynib (inhibitor kinazy) + kwercetyna (flawonoid), fizetyna (flawonol roślinny) i nawitoklaks (inhibitor rodziny BCL-2). Większość dotychczasowych badań jest przedklinicznych (modele zwierzęce lub komórkowe).
Dazatynib + Kwercetyna (D+Q): Ten dwulekowy „koktajl senolityczny” jest najszerzej badanym. W myszach z uszkodzeniem nerwu wzrokowego jedno badanie wykazało, że leczenie D+Q zachowało strukturę i funkcję KZS: leczone myszy miały mniejszy skurcz dendrytów w swoich KZS i wykazywały tendencję do odrastania aksonów, co sugeruje naprawę neuronalną (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). W modelu neowaskularyzacji naczyniówkowej indukowanej laserem (choroba siatkówki), bezpośrednie wstrzyknięcie doszklistkowe D+Q do oka dramatycznie zmniejszyło markery starzenia się i ciężkość choroby. U leczonych szczurów było znacznie mniej komórek p16^INK4a-pozytywnych w siatkówce i mniejsze zmiany neowaskularne – w rzeczywistości, efekt był porównywalny do standardowej terapii anty-VEGF (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Podkreśla to, że lokalnie dostarczane senolityki mogą działać w oku: doszklistkowe D+Q ograniczyło patologię siatkówki poprzez usuwanie starzejących się komórek.
W eksperymentach specyficznych dla jaskry, D+Q wykazało działanie neuroprotekcyjne. Badanie ludzkiej siatkówki u pacjentów z jaskrą (retrospektywna analiza osób narażonych na leki senolityczne) nie wykazało szkody – pacjenci przyjmujący senolityki nie mieli gorszego wzroku ani wyższego CWG niż grupa kontrolna (www.nature.com) – co stanowi podstawę do dalszych badań nad bezpieczeństwem. Tymczasem zwierzęce modele jaskry sugerują korzyści. Oprócz wspomnianego badania uszkodzenia nerwu wzrokowego, klasyczny szczep myszy podatnych na jaskrę (DBA/2J) leczonych D+Q lub samą kwercetyną, miał lepszy elektroretinogram wzbudzony wzorcem (PERG) i wzrokowe potencjały wywołane, wskazujące na zdrowszą funkcję KZS (Li i in., 2019). Te leczone oczy zachowały również więcej KZS i miały mniej zapalenia mikroglejowego niż nieleczone grupy kontrolne. Krótko mówiąc, usuwanie starzejących się komórek za pomocą D+Q zachowało wzrok w modelach jaskry (gdy neurony były jeszcze żywe) (www.nature.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) – silna wskazówka na efekt neuroprotekcyjny.
Fizetyna: Fizetyna to flawonol dietetyczny o właściwościach senolitycznych. U starzejących się myszy skutecznie zabijała starzejące się komórki w wielu organach i wydłużyła życie (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Zmniejszyła również markery związane z zapaleniem w tkankach. W eksperymentalnym modelu jaskry fizetyna wykazała obiecujące wyniki: myszy DBA/2J, którym podano fizetynę, miały niższe CWG i lepszą sygnalizację siatkówkową niż myszy nieleczone (Li i in., 2019). Chociaż szczegóły wciąż się pojawiają, te odkrycia sugerują, że fizetyna może chronić KZS – prawdopodobnie poprzez tłumienie prozapalnego środowiska SASP w oku.
Nawitoklaks: Nawitoklaks (ABT-263) to lek przeciwnowotworowy, który zabija komórki starzejące się, blokując białka przeżycia BCL-2. Działa w wielu typach komórek laboratoryjnych, w tym w komórkach naczyniowych i nerwowych, ale ma poważne skutki uboczne. W modelach przedklinicznych nawitoklaks skutecznie usuwał starzejące się komórki z serca i mózgu (spowalniając miażdżycę lub neurodegenerację), ale jego stosowanie jest ograniczone toksycznością dla krwi (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Konkretnie, nawitoklaks powoduje ciężką małopłytkowość (niską liczbę płytek krwi), neutropenię i krwawienia (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te ryzyka hematologiczne jak dotąd uniemożliwiły badania kliniczne dla starzenia. Nie ma jeszcze opublikowanych raportów na temat nawitoklaksu w modelach oka. W zasadzie mógłby usuwać starzejące się komórki SB lub siatkówki, ale ryzyko krwawienia jest niepokojące, jeśli podaje się go ogólnoustrojowo.
Podsumowując, dane z badań na zwierzętach sugerują, że senolityki mogą przynosić korzyści dla oka. Większość dotychczasowych dowodów pochodzi z D+Q (i podobnych środków) w modelach uszkodzenia siatkówki i nerwu wzrokowego (pmc.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Te badania donoszą o poprawie przeżycia KZS oraz struktury/funkcji siatkówki po eliminacji starzejących się komórek. Bezpośrednie efekty senolityków na CWG nie zostały jeszcze wykazane; nie mamy badania, które by pokazało, że usunięcie starzejących się komórek SB faktycznie obniża ciśnienie. Jednakże, ponieważ wykazano, że usunięcie komórek SB podnosi CWG (pmc.ncbi.nlm.nlm.nih.gov), rozsądne jest przypuszczenie, że usunięcie starych komórek SB (lub zapobieganie ich zwłókniającemu SASP) mogłoby przywrócić część odpływu i zmniejszyć CWG.
Senolityki a starzenie się całego organizmu
Senolityki zyskały uwagę ze względu na wydłużanie zdrowego życia. U myszy, przerywane leczenie D+Q lub fizetyną w późnym wieku usuwało starzejące się komórki z wielu organów, redukowało markery chorób związanych z wiekiem i wydłużyło życie. Na przykład, Yousefzadeh i in. stwierdzili, że podanie zdrowym starym myszom fizetyny „przywróciło homeostazę tkankową, zmniejszyło patologię związaną z wiekiem i wydłużyło medianę oraz maksymalną długość życia” (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov). Podobnie, Xu i in. (laboratorium Kirklanda) wykazali, że okresowe leczenie D+Q u starych myszy poprawiło wydolność wysiłkową i znacząco zwiększyło przeżywalność w porównaniu do grup kontrolnych (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Leczenie senolityczne poprawiło nawet metabolizm glukozy, funkcję serca i inne wskaźniki starzenia się w badaniach tkankowych.
Te korzyści dla organizmu sugerują, że jeśli senolityki chronią ciało ogólnie, mogą również chronić oko. Innymi słowy, utrzymywanie myszy w stanie „młodszym” ogólnoustrojowo często idzie w parze ze zdrowszymi oczami. Na przykład, myszy leczone fizetyną lub D+Q w późniejszym wieku mają mniej zwłóknienia wątroby, lepszą funkcję płuc, mniej artretyzmu – i prawdopodobnie lepszą mikrostrukturę oka, choć pomiary oka nie były głównym celem tych prac. Analogicznie, usuwanie ogólnoustrojowych komórek starzejących się mogłoby spowolnić związane z wiekiem pogorszenie w SB i siatkówce. Oko jest często nazywane „oknem na starzenie się”, więc poprawa starzenia się organizmu może odzwierciedlać się w zachowanym wzroku.
Dostarczanie, bezpieczeństwo i uwagi kliniczne
Jednym z głównych pytań jest, jak bezpiecznie dostarczać senolityki do oka. Podanie ogólnoustrojowe (pigułki doustne lub zastrzyki) jest najprostszą drogą, ale naraża całe ciało na działanie leku. Co zachęcające, badanie retrospektywne wykazało, że u pacjentów z jaskrą, którzy z innych powodów przyjmowali senolityki, nie nastąpiło pogorszenie wzroku ani CWG (www.nature.com). W badaniach klinicznych nad starzeniem, pigułki D+Q były ogólnie dobrze tolerowane: Hickson i in. (2019) nie zauważyli poważnych działań niepożądanych (takich jak niewydolność narządów czy śmierć) u osób przyjmujących dazatynib+kwercetynę w cyklach (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Fizetyna jest jeszcze bezpieczniejsza – to związek roślinny obecny w truskawkach, który nie powodował znaczących skutków ubocznych w badaniach na ludziach (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Natomiast ryzyko nawitoklaksu (krwawienia, supresja szpiku) jest poważnym problemem (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). W przypadku stosowania ogólnoustrojowego, regularne monitorowanie krwi byłoby niezbędne.
Miejscowa (oczna) strategia mogłaby uniknąć toksyczności ogólnoustrojowej. Na przykład, leki anty-VEGF są rutynowo wstrzykiwane do ciała szklistego w leczeniu chorób siatkówki. Podobnie, można by wstrzyknąć środek senolityczny do oka: tak zrobiono w opisanym powyżej modelu CNV u szczurów. Doszklistkowe D+Q znacząco zmniejszyło obciążenie starzejącymi się komórkami i zmiany chorobowe (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Teoretycznie, wstrzyknięcie do komory oka (do przedniej części oka) mogłoby celować specyficznie w komórki SB. Alternatywnie, specjalnie sformułowane krople do oczu lub nanocząsteczki o przedłużonym uwalnianiu mogłyby przenosić senolityki do SB. Podanie miejscowe ograniczyłoby ekspozycję innych organów i potencjalnie pozwoliłoby na wyższe dawki w oku. Jednakże, zastrzyki do oka niosą ryzyko (infekcja, odwarstwienie siatkówki), a powtarzane zastrzyki mogą być niepraktyczne. Krople do oczu często słabo penetrują do głębszych tkanek. Nie ma jeszcze opublikowanych badań testujących senolityki w kroplach do oczu lub wstrzyknięciach do komory oka.
Podsumowując, zarówno podejścia ogólnoustrojowe, jak i miejscowe mają swoje plusy i minusy. Ogólnoustrojowe senolityki są łatwiejsze do podawania (pigułka po pigułce) i mogą przynieść korzyści całemu organizmowi (i oku), ale niosą ryzyko ogólnych skutków ubocznych. Podanie miejscowe skoncentrowałoby lek w oku (być może bezpieczniejsze ogólnoustrojowo), ale może omijać istotne komórki (na przykład starzejące się komórki odpornościowe pochodzenia krwi) i wymaga inwazyjnych procedur. Pewnego dnia może zostać zastosowana strategia łączona: na przykład, doustne senolityki do „odświeżenia” organizmu i torebki soczewki oka, plus miejscowe leczenie oka dla tkanek tylnego odcinka. Potrzeba więcej badań, aby znaleźć bezpieczne formulacje i harmonogramy dawkowania, które eliminują starzejące się komórki bez szkodzenia normalnym.
Wniosek
Jaskra pozostaje nieuleczalna za pomocą istniejących metod leczenia, które jedynie obniżają ciśnienie w oku. Celowanie w starzenie się komórek to nowe podejście, które ma na celu modyfikację choroby na głębszym poziomie. Coraz więcej dowodów wskazuje, że starzejące się komórki w sieci beleczkowej i głowie nerwu wzrokowego napędzają przewlekłe zapalenie, zwłóknienie i śmierć neuronów siatkówki w jaskrze. Badania przedkliniczne pokazują, że leki senolityczne – zwłaszcza dazatynib+kwercetyna i fizetyna – mogą chronić komórki zwojowe siatkówki i zachować wzrok w modelach zwierzęcych (www.nature.com) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Istnieje również powód, by mieć nadzieję, że korzyści oczne będą równoległe do ogólnych popraw zdrowia obserwowanych, gdy te środki wydłużają życie myszy (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov) (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Chociaż dane dotyczące ludzi są jak dotąd ograniczone, wczesne raporty sugerują brak oczywistych szkód dla oczu od senolityków (www.nature.com). Idąc dalej, potrzebne są dokładne testy terapii senolitycznej w modelach jaskry (a ostatecznie u pacjentów). Kluczowymi kwestiami będzie zapewnienie bezpieczeństwa (unikanie toksyczności poza docelowej) i znalezienie praktycznych metod dostarczania. Jeśli leczenie senolityczne okaże się skuteczne, może dodać narzędzie modyfikujące chorobę do ochrony starzejącego się nerwu wzrokowego i układu odpływu – w efekcie „usuwając stare komórki”, aby przywrócić zdrowsze sygnały oczne i lepiej zachować wzrok.