Роль микроэлементов в патогенезе заболеваний глазной поверхности при сахарном диабете 2 типа: современные представления и клинические перспективы

Сахарный диабет 2 типа (СД2) представляет собой значимый фактор риска развития патологии глазной поверхности, с распространенностью синдрома сухого глаза, дисфункции мейбомиевых желез и хронического блефарита, превышающей таковую в общей популяции в 2–3 раза. В обзоре проведен комплексный анализ роли дисбаланса микроэлементов в формировании и прогрессировании заболеваний глазной поверхности при СД2. Особое внимание уделено аспектам влияния дефицита или избытка цинка, меди, селена, магния и железа на ключевые патогенетические звенья: оксидативный стресс, хроническое воспаление, микроангиопатию, нейропатию и нарушение репаративных процессов. Систематизированы современные данные об изменениях микроэлементного профиля в системном кровотоке, слезной жидкости, секрете мейбомиевых желез у пациентов с СД2. Рассмотрены взаимосвязи между специфическими нарушениями микроэлементного гомеостаза и клиническими фенотипами поражения глазной поверхности. Представлены доказательства, указывающие на то, что микроэлементный дисбаланс выступает не пассивным маркером, а активным участником патологического каскада, определяющего характер и тяжесть офтальмологических проявлений СД2. Определены перспективные направления исследований, включая разработку методов неинвазивной оценки микроэлементного статуса глазной поверхности, создание таргетных средств коррекции и интеграцию микроэлементного подхода в персонализированные алгоритмы ведения пациентов с диабетическим поражением.

1. Shamsheer RP, Arunachalam C. A Clinical Study of Meibomian Gland Dysfunction in Patients with Diabetes. Middle East Afr J Ophthalmol. 2015;22(4):462–466. doi: https://doi.org/10.4103/0974-9233.167827

2. Bron AJ, de Paiva CS, Chauhan SK, et al. TFOS DEWS II pathophysiology report. Ocul Surf. 2017;15:438–510. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtos.2017.05.011

3. Goydin AP, Shutova SV, Fabrikantov OL. Evaluation of the diagnostic capabilities of nailfold capillaroscopy in diabetic retinopathy. Russian Annals of Ophthalmology. 2023;139(1):16–26. doi: https://doi.org/10.17116/oftalma202313901116

4. Batellier L, Chaumeil C, Moens C. Passage of proteins through the hemato-lacrimal barrier. Ophtalmologie. 1988;2(2):111–3.

5. Safonova TN, Zaitseva GV, Kintyukhina NP, Timoshenkova EI. Features of eyelid microcirculation in chronic mixed blepharitis and type 2 diabetes mellitus. Diabetes Mellitus. 2024;27(5):473–479. doi: https://doi.org/10.14341/DM13097

6. Zhou Q, Yang L, Wang Q, et al. Mechanistic investigations of diabetic ocular surface diseases. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:1079541. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2022.1079541

7. Han SB, Yang HK, Hyon JY. Influence of diabetes mellitus on anterior segment of the eye. Clin Interv Aging. 2018;14:53–63. doi: https://doi.org/10.2147/CIA.S190713

8. Morya AK, Ramesh PV, Kaur K, et al. Diabetes more than retinopathy, it’s effect on the anterior segment of eye. World J Clin Cases. 2023;11(16):3736–3749. doi: https://doi.org/10.12998/wjcc.v11.i16.3736

9. Oshitari T. Advanced Glycation End-Products and Diabetic Neuropathy of the Retina. Int J Mol Sci. 2023;24(3):2927. doi: https://doi.org/10.3390/ijms24032927

10. Mussi N, Haque W, Robertson DM. The Association Between Risk Factors for Metabolic Syndrome and Meibomian Gland Disease in a Dry Eye Cohort. Clin Ophthalmol. 2021;15:3821–3832. doi: https://doi.org/10.2147/OPTH.S322461

11. Aloysius Dhivya M, Sulochana KN, Bharathi Devi SR. High glucose induced inflammation is inhibited by copper chelation via rescuing mitochondrial fusion protein 2 in retinal pigment epithelial cells. Cell Signal. 2022;92:110244. doi: https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2022.110244

12. Cancarini A, Fostinelli J, Napoli L, et al. Trace elements and diabetes: Assessment of levels in tears and serum. Exp Eye Res. 2017;154:47–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.exer.2016.10.020

13. Zoroddu MA, Aaseth J, Crisponi G, et al. The essential metals for humans: a brief overview. J Inorg Biochem. 2019;195:120–129. doi: https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2019.03.013

14. Ruan S, Guo X, Ren Y, et al. Nanomedicines based on trace elements for intervention of diabetes mellitus. Biomed Pharmacother. 2023;168:115684. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2023.115684

15. Sanjeevi N, Freeland-Graves J, Beretvas SN, Sachdev PK. Trace element status in type 2 diabetes: a metaanalysis. J Clin Diagn Res. 2018;12(5):OE01–OE08. doi: https://doi.org/10.7860/JCDR/2018/35026.11541

16. Ugarte M, Osborne NN. Recent advances in the understanding of the role of zinc in ocular tissues. Metallomics. 2014;6(2):189–200. doi: https://doi.org/10.1039/c3mt00291h

17. Сафонова Т.Н., Патеюк Л.С. Особенности водно-электролитного компонента слезной жидкости // Вестник офтальмологии. — 2023. — Т. 139. — №1. — С. 106–113. doi: https://doi.org/10.17116/oftalma2023139011106

18. Ugarte M, Osborne NN. Zinc in the retina. Prog Neurobiol. 2001;64(3):219–49. doi: https://doi.org/10.1016/s0301-0082(00)00057-5

19. Burke N, Butler JS, Flitcroft I, Loughman J. The relationship between serum zinc levels and myopia. Clin Exp Optom. 2021;104(1):28–34. doi: https://doi.org/10.1111/cxo.13069

20. Blasiak J, Pawlowska E, Chojnacki J, et al. Zinc and Autophagy in Age-Related Macular Degeneration. Int J Mol Sci. 2020;21(14):4994. doi: https://doi.org/10.3390/ijms21144994

21. Chu A, Foster M, Hancock D, et al. Interrelationships among mediators of cellular zinc homeostasis in healthy and type 2 diabetes mellitus populations. Mol Nutr Food Res. 2017;61. doi: https://doi.org/10.1002/mnfr.201600838

22. Skalnaya MG, Skalny AV, Tinkov AA. Serum copper, zinc, and iron levels, and markers of carbohydrate metabolism in postmenopausal women with prediabetes and type 2 diabetes mellitus. J Trace Elem Med Biol. 2017;43:46–51. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2016.11.005

23. Nicolson TJ, Bellomo EA, Wijesekara N, et al. Insulin storage and glucose homeostasis in mice null for the granule zinc transporter ZnT8 and studies of the type 2 diabetes-associated variants. Diabetes. 2009;58(9):2070–83. doi: https://doi.org/10.2337/db09-055141

24. Kinlaw WB, Levine AS, Morley JE, Silvis SE. Abnormal zinc metabolism in type II diabetes mellitus. J McClain Am J Med. 1983;75(2):273–7. doi: https://doi.org/10.1016/0002-9343(83)91205-6

25. Chen L, Xie Y, Yu C, et al. Enhanced fenton-like catalytic activity and stability of g-c3n4 nanosheet-wrapped copper phosphide with strong anti-interference ability: Kinetics and mechanistic study. J Colloid Interface Sci. 2021;595:129–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.03.122

26. Klevay LM. Ocular lesions from copper deficiency. Indian J Med Res. 2017;146(3):430–431. doi: https://doi.org/10.4103/ijmr.IJMR_246_17

27. Ou L, Wu Z, Hu X, et al. A tissue-adhesive F127 hydrogel delivers antioxidative copper-selenide nanoparticles for the treatment of dry eye disease. Acta Biomater. 2024;175:353–368. doi: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.12.021

28. Jünemann AGM, Michalke B, Lucio M, et al. Aqueous humor selenium level and open-angle glaucoma. J Trace Elem Med Biol. 2018;50:67–72. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2018.06.010

29. Al-Bassam L, Shearman GC, Brocchini S, et al. Potential of Selenium-Based Therapies for Ocular Oxidative Stress. Pharmaceutics. 2024;16(5):631. doi: https://doi.org/10.3390/pharmaceutics16050631

30. Flohé L. Selenium, selenoproteins and vision. Dev Ophthalmol. 2005;38:89–102. doi: https://doi.org/10.1159/000082770

31. Wang C, Ran R, Jin X, Zhu X. Plasma and vitreous selenium concentrations in patients with type 2 diabetes and diabetic retinopathy. Medicine (Baltimore). 2022;101(39):e30877. doi: https://doi.org/10.1097/MD.0000000000030877

32. Ugurlu A, Yılmaz H. Influences of Hypomagnesemia on Optic Nerve and Retinal Vascular Structure Determined Using Optical Coherence Tomography (OCT) Angiography. Curr Eye Res. 2021;46(4):579–584. doi: https://doi.org/10.1080/02713683.2020.1857779

33. Gong H, Takami Y, Kitaoka T, Amemiya T. Corneal changes in magnesium-deficient rats. Cornea. 2003;22(5):448–56. doi: https://doi.org/10.1097/00003226-200307000-00011

34. Gong H, Amemiya T, Takaya K. Retinal changes in magnesium-deficient rats. Exp Eye Res. 2001;72(1):23–32. doi: https://doi.org/10.1006/exer.2000.0928

35. Cekic O, Bardak Y Lenticular calcium, magnesium, and iron levels in diabetic rats and verapamil effect. Ophthalmic Res. 1998;30(2):107–12. doi: https://doi.org/10.1159/000055462

36. Goralska M, Ferrell J, Harned J, et al. Iron metabolism in the eye: a review. Exp Eye Res. 2009;88(2):204–15. doi: https://doi.org/0.1016/j.exer.2008.10.026

37. Sobieska K, Buczyńska A, Krętowski AJ, Popławska-Kita A. Iron homeostasis and insulin sensitivity: unraveling the complex interactions. Rev Endocr Metab Disord. 2024;25(5):925–939. doi: https://doi.org/10.1007/s11154-024-09908-7

38. Chen YJ, Chen JT, Tai MC, et al. Serum Iron and Risk of Diabetic Retinopathy. Nutrients. 2020;12(8):2297. doi: https://doi.org/10.3390/nu12082297

39. Seyyar SA, Tokuç EÖ, Soysal GG. Effect of diabetic macular oedema on serum iron status indicators. Clin Exp Optom. 2024;107(3):313–317. doi: https://doi.org/10.1080/08164622.2023.2218997

40. Liu B, Feng W, Wang J, et al. Association of urinary metals levels with type 2 diabetes risk in coke oven workers. Environ Pollut. 2016;210:1–8. doi: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2015.11.046

41. Kuo YK, Shao SC, Lin ET, et al. Tear function in patients with diabetes mellitus: A systematic review and metaanalysis. Front Endocrinol (Lausanne). 2022;13:1036002. doi: https://doi.org/10.3389/fendo.2022.1036002

42. Nagar S, Ajouz L, Nichols KK, et al. Relationship Between Human Meibum Lipid Composition and the Severity of Meibomian Gland Dysfunction: A Spectroscopic Analysis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2023;64(10):22. doi: https://doi.org/10.1167/iovs.64.10.22

43. Ho E, Quan N, Tsai YH, et al. Dietary zinc supplementation inhibits NFkappaB activation and protects against chemically induced diabetes in CD1 mice. Exp Biol Med (Maywood). 2001;226(2):103–11. doi: https://doi.org/10.1177/153537020122600207

44. Ghasemi H, Gharebaghi R, Heidary F. Diabetes as a possible predisposer for blepharitis. Can J Ophthalmol. 2008;43(4):485. doi: https://doi.org/10.3129/i08-074