Acs priekšējās kameras dziļuma, tilpuma un intraokulārā šķidruma metaboloma saistība ar lēcas cietību kataraktas pacientiem

Katarakta ir multifaktoriāla slimība un viens no galvenajiem akluma cēloņiem pasaulē.
Tās patoģenēze ir cieši saistīta ar oksidatīvā stresa inducētu redoksbalansa zudumu, proteīnu
agregāciju, vielmaiņas ceļu pārstrukturēšanos un enerģētiskās homeostāzes traucējumiem.
Šī pētījuma mērķis bija izvērtēt intraokulārā šķidruma metabolīta profila izmaiņas pacientiem
ar dažādu kataraktas brieduma pakāpi, kā arī analizēt biometriskos datus – priekšējās kameras
tilpumu (ACV), dziļumu (ACD) un to potenciālo saistību ar lēcas cietību.
Metabolomikas analīzē tika konstatēts, ka pacientiem ar cietākām kataraktām
raksturīgas izmaiņas mitohondriju β-oksidācijas produktos, tostarp palielināta acilkarnitīnu
akumulācija un samazināta glutationa (GSH) pieejamība. Taurīns kā neproteīnogēna
aminoskābe un būtisks intraokulārais osmolīts sekmē GSH uzņemšanu šūnās un stabilizē šūnu
redokssistēmu. Ar vecumu taurīna koncentrācija samazinās, kas korelē ar oksidatīvā stresa
pieaugumu un kataraktas progresiju.
Lai gan biometriskie parametri, piemēram, ACV un ACD, kopumā neuzrādīja statistiski
nozīmīgu korelāciju ar lēcas cietību, pacientiem ar pseidoeksfoliācijas sindromu (PEXS) tika
novērotas izteiktas strukturālās atšķirības – samazināts ACD, ACV un acs ass garums.
Šie parametri liecina par paaugstinātu priekšējā segmenta nestabilitāti un lielāku intraoperatīvo
komplikāciju risku. Tika validēta arī jauna formula ACV aprēķināšanai, izmantojot WTW,
CCT un ACD, kas ļauj precīzi noteikt ACV bez dārgas aparatūras.
Pētījuma rezultāti atklāja būtiskas izmaiņas triptofāna metabolismā un kinurenīna ceļa
aktivāciju, kas korelē ar GSH deficītu, NAD⁺ pieejamību un oksidatīvā stresa marķieru
pieaugumu. Šīs izmaiņas liecina par iespējamām līdzībām ar citām proteīnu agregācijas
slimībām, tostarp Alcheimera un Parkinsona slimību, kurās līdzīgi tiek novērota NAD⁺
izsīkšana, mitohondriju disfunkcija un iekaisuma aktivācija.
Šis darbs sniedz jaunas zināšanas par kataraktas patoģenēzes molekulārajiem
mehānismiem un iezīmē iespējamos biomarķierus slimības progresijas noteikšanai. Rezultāti
uzsver metabolītiski mērķētas terapijas potenciālu – kombinējot NAD⁺ prekursoru, taurīna un
antioksidantu papildināšanu – kā iespējamu profilaktisku un ārstniecisku stratēģiju. Identificētā
metode ACV aprēķināšanai var tikt izmantota arī resursu ierobežotos apstākļos, uzlabojot
ķirurģiskās riska stratifikācijas iespējas.
Cataracts are multifactorial diseases and remain one of the leading causes of blindness
worldwide. Its pathogenesis is closely linked to oxidative stress-induced redox imbalance,
protein aggregation, restructuring of metabolic pathways, and disruption in energy homeostasis.
The aim of this study was to evaluate changes in the intraocular fluid metabolite profile in
patients with varying degrees of cataract maturity and to analyse biometric data-namely,
anterior chamber volume (ACV), anterior chamber depth (ACD), and their potential association
with lens hardness.
Metabolomic analysis revealed that patients with harder cataracts exhibited distinct
alterations in mitochondrial β-oxidation products, including increased accumulation of
acylcarnitines and reduced availability of glutathione (GSH). Taurine, a non-proteinogenic
amino acid and a key intraocular osmolyte, facilitates GSH uptake into cells and stabilises
cellular redox systems. With ageing, taurine concentrations decline, correlating with increased
oxidative stress and cataract progression.
Although biometric parameters such as ACV and ACD did not show a statistically
significant correlation with lens hardness overall, patients with pseudoexfoliation syndrome
(PEXS) demonstrated marked structural differences – including decreased ACD, ACV, and
axial length. These changes indicate increased anterior segment instability and a higher risk of
intraoperative complications. A novel formula for ACV estimation was also validated, based
on WTW, CCT, and ACD measurements, enabling accurate volume assessment without
the need for expensive imaging equipment.
The study further identified significant alterations in tryptophan metabolism and
activation of the kynurenine pathway, which were associated with GSH depletion, reduced
NAD⁺ availability, and elevated markers of oxidative stress. These findings suggest mechanistic
parallels with other protein aggregation disorders, such as Alzheimer’s and Parkinson’s
diseases, where NAD⁺ depletion, mitochondrial dysfunction, and inflammatory activation are
similarly observed.
This work provides novel insights into the molecular mechanisms underlying cataract
pathogenesis and highlights potential biomarkers for disease progression. The findings support
the therapeutic potential of metabolically targeted interventions – such as supplementation with
NAD⁺ precursors, taurine, and antioxidants – as viable prophylactic and treatment strategies.
5
The validated ACV estimation method may also be of clinical utility in resource-limited
settings, improving surgical risk stratification and treatment planning.