Wpływ stresu ER na rozwój jaskry – nowe odkrycia w badaniach

Czy stres ER wpływa na rozwój jaskry POAG?

Badanie in vitro przeprowadzone na pierwotnych ludzkich komórkach siateczki beleczkowej (TM) wykazało, że leki stosowane w terapii jaskry – brimonidyna (BRI), latanoprost (LAT) i omidenepag (OMD) – mogą łagodzić stres retikulum endoplazmatycznego (ER) indukowany tunicamycyną, który przyczynia się do patogenezy jaskry pierwotnej otwartego kąta (POAG).

Naukowcy wykorzystali komórki TM izolowane od dawców bez jaskry (w wieku 46, 52 i 55 lat), które następnie poddali działaniu tunicamycyny – inhibitora glikozylacji białek powszechnie stosowanego do indukowania stresu ER w warunkach laboratoryjnych. Komórki były następnie traktowane badanymi lekami w różnych stężeniach odpowiadających ich fizjologicznym stężeniom w cieczy wodnistej.

POAG, najczęstsza forma jaskry, charakteryzuje się podwyższonym ciśnieniem wewnątrzgałkowym (IOP), które prowadzi do nieodwracalnej utraty wzroku. Siateczka beleczkowa odgrywa kluczową rolę w regulacji odpływu cieczy wodnistej i utrzymaniu prawidłowego IOP. Nadmierne gromadzenie się włóknienia i składników macierzy pozakomórkowej w TM zwiększa opór odpływu cieczy wodnistej, przyczyniając się do podwyższenia IOP u pacjentów z POAG. Znaczący spadek liczby komórek TM i związane z tym dysfunkcje są kluczowymi zmianami patologicznymi w POAG, a apoptoza wywołana stresem ER jest jedną z głównych przyczyn tego procesu.

Czy leki przeciwjaskrowe hamują stres ER i procesy włóknienia?

Wyniki badania wykazały, że tunicamycyna znacząco podwyższała ekspresję markerów stresu ER: białka C/EBP homologicznego (CHOP), 78-kDa białka regulowanego glukozą (GRP78) oraz splicingowego czynnika wiążącego X-box (sXBP-1). Równocześnie obserwowano wzrost ekspresji markerów fibrotycznych, takich jak kolagen typu I alfa 1 (COL1A1), czynnik wzrostu tkanki łącznej (CTGF), fibronektyna i alfa-aktyna mięśni gładkich (α-SMA). Wszystkie te zmiany są charakterystyczne dla procesów patologicznych zachodzących w komórkach TM w przebiegu POAG.

Zastosowanie badanych leków przeciwjaskrowych znacząco redukowało niekorzystne zmiany wywołane tunicamycyną. BRI w stężeniu 1 μM skutecznie obniżała ekspresję GRP78, podczas gdy LAT (0,1 μM) i OMD (0,1 μM) wykazały szerszy efekt ochronny, istotnie zmniejszając ekspresję wszystkich trzech markerów stresu ER (CHOP, GRP78 i sXBP-1). Dodatkowo wszystkie badane leki efektywnie hamowały ekspresję markerów fibrotycznych, przy czym LAT i OMD wykazywały silniejsze działanie przeciwfibrotyczne niż BRI, szczególnie w odniesieniu do ekspresji COL1A1.

Analiza immunocytochemiczna potwierdziła obserwacje na poziomie białkowym – leczenie BRI, LAT lub OMD znacząco redukowało ekspresję F-aktyny, COL1A1, fibronektyny i α-SMA w komórkach TM poddanych działaniu tunicamycyny. Wyniki te sugerują, że badane leki mogą chronić komórki TM przed stresem ER i ograniczać akumulację włóknienia, co ma kluczowe znaczenie w patogenezie POAG.

Warto zaznaczyć, że LAT jest szeroko stosowanym analogiem prostaglandyny F2α o silnej skuteczności, zatwierdzonym jako lek pierwszego rzutu do obniżania IOP u pacjentów z jaskrą. BRI, wysoce selektywny agonista receptorów α2-adrenergicznych, obniża IOP poprzez zmniejszenie produkcji cieczy wodnistej i zwiększenie odpływu drogą naczyniówkowo-twardówkową. Z kolei OMD jest agonistą receptora EP2 o strukturze nieprostaglandynowej, który zwiększa zarówno odpływ przez siateczkę beleczkową, jak i drogą naczyniówkowo-twardówkową, przy mniejszej liczbie działań niepożądanych.

Czy badania nad stresem ER otwierają nowe perspektywy w leczeniu POAG?

Badacze zaobserwowali, że tunicamycyna w wysokich stężeniach (10, 30 i 50 μg/mL) znacząco zmniejszała żywotność komórek TM, natomiast niższe stężenia (do 1 μg/mL) nie wpływały istotnie na przeżywalność komórek, ale indukowały stres ER. Test WST-1 potwierdził, że stężenia tunicamycyny użyte w głównych eksperymentach nie zmniejszały istotnie żywotności komórek, co pozwoliło na ocenę efektów leków bez wpływu czynników związanych z obniżoną przeżywalnością.

W badaniu wykazano również, że współleczenie różnymi stężeniami BRI (1 i 10 μM), LAT (0,1, 1 i 10 μM) lub OMD (0,1, 1 i 10 μM) znacząco zmniejszało podwyższoną ekspresję mRNA markerów stresu ER. Ponieważ nie zaobserwowano istotnych różnic między różnymi stężeniami każdego z leków, w kolejnych eksperymentach stosowano stężenia odpowiadające fizjologicznym stężeniom tych leków w cieczy wodnistej – BRI (1 μM), LAT (0,1 μM) i OMD (0,1 μM).

Jest to pierwsze badanie porównujące efekty BRI, LAT i OMD na stres ER indukowany tunicamycyną w ludzkich komórkach TM. Autorzy podkreślają, że zapobieganie ekspozycji TM na stres ER może pomóc w redukcji progresji POAG, co stanowi potencjalny cel terapeutyczny. Należy jednak zauważyć ograniczenia badania, takie jak różnice między stężeniami leków stosowanych w warunkach klinicznych a tymi użytymi w eksperymencie, specyficzne warunki hodowli komórkowej oraz ocena wyłącznie krótkoterminowych efektów in vitro.

Dalsze badania powinny skupić się na mechanizmach molekularnych leżących u podstaw ochronnego działania tych leków oraz obejmować eksperymenty na modelach zwierzęcych i analizy komórek TM pobranych od pacjentów z trudną do kontrolowania jaskrą. Niemniej jednak, wyniki tego badania wskazują na potencjał terapeutyczny modulacji stresu ER w leczeniu POAG i mogą przyczynić się do opracowania bardziej efektywnych strategii terapeutycznych.

Podsumowanie

Badanie przeprowadzone na ludzkich komórkach siateczki beleczkowej (TM) wykazało skuteczność trzech leków przeciwjaskrowych w łagodzeniu stresu retikulum endoplazmatycznego (ER). Brimonidyna, latanoprost i omidenepag znacząco redukowały ekspresję markerów stresu ER indukowanego tunicamycyną oraz hamowały procesy włóknienia charakterystyczne dla jaskry pierwotnej otwartego kąta (POAG). Latanoprost i omidenepag wykazały szerszy efekt ochronny niż brimonidyna, skutecznie zmniejszając ekspresję wszystkich badanych markerów stresu ER. Badanie potwierdziło również, że leki te mogą chronić komórki TM przed stresem ER i ograniczać akumulację włóknienia, co ma kluczowe znaczenie w patogenezie POAG. Wyniki sugerują, że modulacja stresu ER może stanowić obiecujący cel terapeutyczny w leczeniu jaskry, choć konieczne są dalsze badania nad mechanizmami molekularnymi i długoterminowymi efektami tej terapii.

Bibliografia

Liu Mengxuan, Honjo Megumi, Yamagishi Reiko and Aihara Makoto. Effects of Brimonidine, Latanoprost, and Omidenepag on Tunicamycin-Induced Endoplasmic Reticulum Stress and Fibrosis in Human Trabecular Meshwork Cells. Biomolecules 2025, 15(3), 305-313. DOI: https://doi.org/10.3390/biom15030389.