РЕЗЮМЕ.
Этиопатогенез катаракты носит мультифакторный характер и остается до сих пор не полностью раскрытым. В последние десятилетия учеными всё больше внимания уделяется роли химических элементов как важных регуляторов биохимических процессов, поддерживающих прозрачность хрусталика.
Цель исследования – оценка макро- и микроэлементного состава хрусталика на фоне развития катаракты.
Материалы и методы.
Экспериментальное исследование проведено на половозрелых крысах-самцах, которые были разделены на две группы: контрольную и опытную. Животным опытной группы воспроизводили экспериментальную модель катаракты с помощью ультрафиолетового облучения. На второй, четвертый и шестой месяцы исследования проводили биомикроскопическое обследование глаза с помощью щелевой лампы. На второй и шестой месяцы эксперимента у животных выполняли забор хрусталиков глаз с целью изучения элементного состава с помощью атомно-эмиссионного и масс-спектрального анализа.
Результаты.
На начальных этапах развития катаракты отмечалось статистически значимое увеличение уровня натрия в хрусталиках глаз на 69% относительно показателей контрольной группы. Напротив, уровень калия, магния, фосфора оказался статистически значимо меньше на 22, 26 и 27% соответственно. Уровень железа и марганца наблюдался статистически значимо меньше на 17 и 57% соответственно относительно контроля. На фоне развития зрелой катаракты установлено накопление кальция, уровень которого многократно превышал контрольные значения. Вместе с тем уровень магния и фосфора был статистически значимо меньше, чем в контрольной группе на 17 и 47% соответственно. Анализ микроэлементного профиля на стадии зрелой катаракты выявил статистически значимое увеличение содержания железа (в 7 раз) и цинка (на 133%).
Выводы.
Разработанная экспериментальная модель ультрафиолет-индуцированной катаракты приближена к естественному воздействию экзогенных факторов окружающей среды и процессов старения, что позволяет экстраполировать полученные данные на механизмы развития возрастной катаракты у человека. С развитием катаракты наблюдается дисбаланс макро- и микроэлементов в хрусталиках глаз. При начальной стадии развития катаракты отмечается повышение уровня натрия и снижение калия, магния, фосфора, железа и марганца; при зрелой стадии катаракты – повышение кальция, железа и цинка на фоне понижения магния и фосфора.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: катаракта, хрусталик, минеральный обмен, макроэлементы, микроэлементы, масс-спектрометрия.
Для цитирования: Чупров А.Д., Нотова С.В., Маршинская О.В., Казакова Т.В. Особенности элементного профиля хрусталика глаза при развитии катаракты (экспериментальное исследование). Микроэлементы в медицине. 2026;27(2):68-74. DOI: 10.19112/2413-6174-2026-27-2-68-74.
ВВЕДЕНИЕ
Катаракта остаётся одной из наиболее значимых причин снижения зрения и слепоты во всём мире, особенно среди лиц пожилого возраста (Liu et al., 2017). Благодаря достижениям в области хирургического удаления катаракты, в том числе малоинвазивным операциям и разработке интраокулярных линз, лечение стало очень эффективным. Однако, несмотря на эти достижения, катаракта по-прежнему остается одной из главных проблем общественного здравоохранения, а ее значимость будет возрастать по мере увеличения численности населения и продолжительности жизни во всем мире (Asbell et al., 2005). Патогенез катаракты полностью не изучен и имеет многофакторный характер, включающий окислительный стресс, нарушение метаболизма белков хрусталика, а также дисбаланс химических элементов (Mishra et al., 2023). В последние десятилетия всё больше внимания уделяется роли химических элементов как важных регуляторов биохимических процессов, поддерживающих прозрачность хрусталика (Micun et al., 2022).
Хрусталик представляет собой прозрачную структуру, выполняющую функцию биологической линзы. Сохранение прозрачности хрусталика зависит от организации белков, липидов и работы ионных каналов. Для поддержания этой системы необходим определенный баланс ряда макро- и микроэлементов. Это связанно с тем, что химические элементы участвуют в работе антиоксидантных ферментативных систем, стабилизации клеточных мембран, регуляции осмотического давления и обеспечении энергетического обмена. Нарушение их соотношения в структурах глаза может привести к активации свободнорадикальных процессов, денатурации кристаллинов, повреждению эпителия хрусталика и, как следствие, к формированию и прогрессированию катаракты (Zhang et al., 2018; Wróblewska et al., 2024).
Особое значение имеет дисбаланс элементов, связанных с антиоксидантной защитой. Например, селен и цинк входят в состав ферментов, участвующих в нейтрализации активных форм кислорода, тогда как медь и железо при избытке могут усиливать прооксидантные реакции (Palomino-Vizcaino et al., 2023; Xu et al., 2023; Naquin et al., 2025). Изменение содержания кальция также играет важную роль, поскольку его накопление может способствовать активации протеаз и нарушению структуры белков (Li et al., 2026). Макроэлементы, включая натрий и калий, участвуют в поддержании осмотического давления хрусталика, влияют на проницаемость мембран и играют важную роль в ионном транспорте (Yanan et al., 2025). Таким образом, химические элементы могут влиять на ключевые звенья патогенеза катаракты, как на уровне клеточных мембран, так и на уровне ферментативных и метаболических процессов.
Изучение содержания химических элементов при катаракте имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Оно позволяет лучше понять механизмы заболевания, выявить потенциальные биомаркеры риска, а также обосновать подходы к профилактике и коррекции элементного дисбаланса. В связи с этим исследование роли химических элементов при развитии и прогрессировании катаракты является актуальным направлением современной офтальмологии и биомедицинской науки.
Цель исследования – оценка макро- и микроэлементного состава хрусталика на фоне развития катаракты.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проведены на базе Оренбургского филиала ФГАУ «НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава России и экспериментально-биологической клиники (виварий) ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук» (г. Оренбург).
На второй и шестой месяцы исследования у животных контрольной и опытной групп проводился забор хрусталиков глаз. У животных опытной группы данные периоды соответствовали начальной и зрелой катаракте. С целью изучения химического состава биосубстратов выполняли аналитические исследования в лаборатории АНО «Центр биотической медицины» (Москва). Валовое содержание химических элементов оценивали с помощью атомно-эмиссионного (Optima 2000DV, PerkinElmer Corp., США) и масс-спектрального (Elan 9000, PerkinElmer Corp., США) анализа с индуктивно связанной плазмой.
Чупров А.Д., Нотова С.В., Ким С.М., Казакова Т.В., Маршинская О.В. Способ моделирования катаракты на лабораторных крысах. Патент РФ № 2809320. 11.12.2023. [Chuprov A.D., Notova S.V., Kim S.M., Kazakova T.V., Marshinskaya O.V. Sposob modelirovaniya katarakty` na laboratorny`x kry`sax. Patent RF № 2809320. 11.12.2023 (in Russian)].