Роль биомеханических параметров глазного яблока в течении открытоугольной глаукомы, миопии и при их сочетании

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
Роль биомеханических параметров глазного яблока в течении открытоугольной глаукомы, миопии и при их сочетании

Дравица Л.В., Конопляник Е.В.


УО ГГМУ

Глаукома и миопия являются наиболее актуальными и важными проблемами в офтальмологии. Эти заболевания имеют большое медико-социальное значение в связи с высокой распространенностью и тяжестью исходов, вплоть до слепоты и инвалидности. Сообщения ВОЗ последних лет свидетельствуют о неуклонном росте глаукомы во всем мире [1]. До настоящего времени патогенез глаукомы и миопии остается предметом дискуссий, однако результаты многочисленных исследований позволяют предположить его многофакторность [1, 2, 3].

На пути к пониманию патогенеза глаукомы, миопии и их сочетания возникает необходимость анализа биомеханических характеристик глазного яблока [2, 4]. Как известно, проблемы изучения биомеханических свойств фиброзной оболочки глаза давно привлекают исследователей. Энциклопедическое толкование характеризует биомеханику как раздел биофизики, в котором рассматривают механические свойства тканей и органов, а также механические явления, происходящие в живых организмах в процессе их жизнедеятельности, в том числе в результате заболеваний. По аналогии с рефракцией глаза биомеханику фиброзной оболочки можно разделить на физическую и клиническую. Физическая биомеханика оперирует определенными физическими константами, характеризующими упругие, прочностные и другие механические свойства тканей (как правило, полученные in vitro). Клиническая биомеханика изучает влияние биомеханических свойств фиброзной оболочки на результаты методов диагностики, возникновение и лечение различных заболеваний глаза (Аветисов С.Э., 2008). Роговица и склера неоднородны по своему составу и функциям, но объединены в одну наружную фиброзную оболочку, являющуюся не статическим контейнером глаза, а динамичной тканью, способной благодаря своим вязко-эластическим свойствам в некоторой степени регулировать гомеостаз [4]. Состояние ткани роговицы определяется механическими свойствами волокнистых структур, их особой архитектоникой, внутри- и межмолекулярными связями, а также биохимическим составом. Кроме того, важную роль в формировании биомеханического статуса роговицы играют ее макропараметры (геометрическая форма и размеры, толщина, радиусы кривизны), характеризующиеся значительными колебаниями в зависимости от пола, возраста, общей преломляющей способности глаза (клинической рефракции) и т.п. Работы Е.Н. Иомдиной свидетельствуют о неоднородности и анизотропии этой ткани. По мнению ряда авторов, при глаукоме происходят процессы «корнеального ремоделирования» и снижение эластичности роговицы под воздействием повышенного внутриглазного давления (ВГД). Некоторые исследователи предположили, что патологии решетчатой пластинки (РП) сопутствуют изменения свойств роговицы. В результате была выдвинута гипотеза, что возможная корреляция между более тонкими роговыми оболочками и более тонкой РП может объяснить восприимчивость этих глаз к глаукоме и иметь значение в патогенезе глаукомного повреждения зрительного нерва. Распределение механических напряжений в роговице во многом определяется соотношением ее биомеханических параметров с соответствующими параметрами сопряженной с роговицей склеральной оболочки глаза. В отличие от роговицы, склера имеет хаотическое расположение фибрилл и волокон. Соотношение биомеханических показателей этих опорных оболочек до сих пор изучено недостаточно [5]. Основными структурными компонентами склеры, обеспечивающими ее опорную функцию, являются фибриллярные образования: коллаген, эластин и экстрацеллюлярный матрикс (ЭЦМ) – цементирующее вещество, в котором они расположены. Механическое напряжение, прочность и упругость, составляющие биомеханические свойства склеры, зависят от концентрации коллагена, плотности упаковки его волокон и их архитектоники: состава и структуры протеогликановых комплексов, способом их взаимосвязи с волокнами; наличия в этих биополимерах стабилизирующих внутри- и межмолекулярных связей. Дисбаланс соотношения этих компонентов приводит к изменению реологических свойств склеральной ткани, выражающихся в искажении биомеханического ответа. Основным производным склеральной оболочки является решетчатая пластинка диска зрительного нерва (ДЗН), играющая драматическую роль в развитии глаукомного процесса [4]. Решетчатая пластинка состоит из нескольких слоев соединительной ткани, представленной параллельно идущими эластическими и коллагеновыми волокнами. Каждый пучок окружен глиальной тканью, состоящей из клеток-астроцитов. При патологических состояниях, например, при ишемии, происходит активация глии, и тогда она может играть патологическую роль, стимулируя синтез чрезвычайно агрессивных субстанций (свободные радикалы, глутамат). Например, при глаукоме активация глии происходит как в зрительном нерве, так и в сетчатке. Сама глиальная ткань также страдает в ответ на ишемический стресс, что может приводить к потере нейронально-глиальных взаимосвязей [6]. В процессе развития глаукомы изменяются механические свойства как решетчатой пластинки, так и собственно склеры. Многочисленные исследования свидетельствуют, что начальным звеном в патогенезе первичной глаукомы является нарастающая дезорганизация, деструкция соединительной ткани как переднего, так и заднего отрезков глаза [4]. Проведенные исследования свидетельствуют, что начальным звеном в патогенезе первичной глаукомы является нарастающая дезорганизация, деструкция соединительной ткани как переднего, так и заднего отрезков глаза [5]. По данным некоторых авторов, ремоделирование ДЗН при глаукоме обусловлено реакцией астроцитов на стресс, проявляющийся изменениями ЭЦМ по составу и распределению. Эластические волокна ЭЦМ обеспечивают эластичность РП и адаптируют ее к колебаниям ВГД. При глаукомной оптикопатии синтез эластина продолжается и приводит к развитию эластоза, проявляющегося образованием больших аморфных агрегатов неправильной формы. Эти изменения эластических волокон нарушают податливость и эластичность РП, вовлеченной в глаукоматозный процесс [4]. При любом типе раздражения ЦНС, астроциты реагируют агрессивным ответом, специфичным для зоны или вида поражения. В ДЗН зрелые астроциты реагируют на повышение ВГД. При этом они проявляют свойства незрелых астроцитов и, помимо синтеза цитокинов и медиаторов, токсичных для ганглиозных клеток сетчатки (ГКС), ремоделируют РП. Таким образом, ее биомеханическая жесткость возрастает, а податливость снижается. РП становится более ригидной из-за стабилизации коллагена перекрестными связями, теряется эластичность ткани. Флюктуация ВГД приводит к пластической деформации ЭЦМ, что, в конечном счете, проявляется необратимой деформацией, экскавацией [4]. Из построенной I.A. Sigal с соавт. модели прогиба РП и развития глаукоматозной атрофии следует, что биомеханика ДЗН в первую очередь определяется именно механическими свойствами склеры и только во вторую очередь – размерами глаза и механическими свойствами РП. В связи с этим индивидуальные вариации механических свойств склеры могут быть факторами риска развития глаукомы [5]. Ряд авторов находят, что большее значение в развитии глаукоматозных изменений имеет не сама РП, а перипапиллярная склера (ППС). Downs J.C. с соавт. выявили, что ригидность (жесткость) ППС при глаукоме значительно превышает ригидность здоровых глаз. Zeimer R. предполагал, что неоднородность свойств РП и ППС является важным патофизиологическим фактором при глаукомном повреждении тканей ДЗН. При большей податливости соединительной ткани ДЗН и меньшей податливости ППС в глазах с глаукомой повышение ВГД, даже в виде суточной флюктуации, приводит к глаукоматозному повреждению ДЗН [4]. В.В. Волков считает изменение биомеханических свойств соединительнотканных структур глаза предрасполагающими для возникновения бета-зоны (перипапиллярный участок ДЗН) при глаукоме. Согласно исследованиям последних лет, размеры этой зоны закономерно увеличиваются по мере прогрессирования глаукомы, и прослеживается убедительная прямая корреляция параметров бета-зоны с размерами экскавации ДЗН и уровнем светочувствительности в центральном поле зрения. Все это может говорить о возможной диагностической значимости бета-зоны [5]. Клинически достоверно наблюдается значительное синхронное истончение склеры и накопление ее остаточной деформации при развитии первичной открытоугольной глаукомы. А.И. Симановский, сопоставив эти данные с данными В.В. Волкова по визуально наблюдаемому изменению экскавации ДЗН по мере развития глаукомы, заключает, что изменения биомеханических свойств склеры происходят синхронно с истончением РП склеры и увеличением экскавации ДЗН. Результаты недавних исследований показали усиление экспрессии металлопротеиназ при глаукоме и их участие в апоптозе ганглиозных клеток, в нарушении проницаемости гематоэнцефалического барьера, ремоделировании решетчатой мембраны, склеры и истончении роговицы при нормотензивной глаукоме [5, 6]. Таким образом, ригидность корнео-склеральной оболочки при глаукоме приводит к структурным изменениям, проявляющимся пластической деформацией решетчатой пластинки и перипапиллярной области [4]. Результаты комплексных клинико-генетических исследований показали, что близорукость является мультифакториальным заболеванием. Звенья патогенеза миопии сложно взаимодействуют между собой [2]. Важную роль в течении близорукости играют биомеханические, биохимические и морфологические свойства склеры (Иомдина Е.М., Винецкая Л.Д., 2001). Ослаблению каркасных свойств склеры в последнее время придается особо важное значение в патогенезе удлинения глазного яблока при миопии. В склере близоруких людей происходят дистрофические и структурные изменения [2]. Установлено, что растяжимость и остаточная деформация склеры глаз взрослых с высокой миопией заметно больше, чем при эмметропии, особенно в области заднего полюса. Неоднородность и анизометропия, свойственная нормальной склеральной ткани, становится при миопии еще более выраженными [7]. Электронно-микроскопические исследования выявляют изменения микроструктуры склеры при миопии [2]. Миопическая болезнь, начиная со слабой ее степени, сопровождается изменениями соединительной ткани склеральной оболочки: поражением коллагеновых волокон и экстрацеллюлярного матрикса, усугубляющимися с прогрессированием миопии (Андреева Л.Д., 1984, Бару Е.Ф., 1986, Ходжабекян Н.В., 1997). При близорукости высокой степени обнаруживается активация фиброкластов, резорбирующих обломки разрушенных фибрилл. Наблюдается преобразование части фибробластов в миофибробласты [2]. В отличие от глаукомы при миопии имеет место снижение прочностных свойств склеры. Обусловлено это фрагментацией и набуханием коллагеновых волокон, изменением их строения, менее отчетливой фибриллярностью, разволокнением коллагеновых пучков. При этом деструктивные изменения коллагенового каркаса склеры в виде расщепления фибрилл на субфибриллы выявляются уже при миопии слабой степени. При средней степени миопии обнаруживаются нарушения коллагеновых пучков, их диссоциация и разволокнение, а при высокой степени – глубокая дискомплексация элементов склеры с распадом расщепленных субфибрилл и изменением коллагеновых комплексов [2, 4]. Вместе с тем изменения именно экстрацеллюлярного матрикса составляют основу деструктивных изменений коллагенового каркаса склеры. Проявляются они выявлением свободных гликозаминогликанов (ГАГ) и уменьшением их содержания в склере с усилением рефракции, в то время как при глаукоме уровень ГАГ в склере повышается. Все это отражается на биомеханических свойствах миопической склеры, которая, теряя свою прочность, становится растяжимой за счет накопления остаточных микродеформаций вследствие периодических избыточных нагрузок, в частности, колебаний офтальмотонуса – суточных, ортоклиностатических, пульсовых, конвергентных, дыхательных, мышечных и других [4]. Растянутость склеры в сагиттальном направлении приводит к истончению склеры и слабости РП и других опорных структур ДЗН, чем объясняют подверженность ДЗН глаукоматозным изменениям при миопической болезни (Волков В.В.). Увеличение длины глаза при миопии в настоящее время рассматривается как следствие метаболических нарушений склеры, изменений регионарной гемодинамики (Аветисов Э.С., 2001) [2]. Необходимо подчеркнуть, что для близорукости высокой степени характерно расширение склерального канала из-за общего растяжения заднего отдела глаза и слабого развития опорной ткани ДЗН. Это приводит к выраженному уплощению ДЗН и развитию, в ряде случаев, мелкой и плоской экскавации. Установлено, что в глазах с высокой миопией ДЗН более уязвимы для глаукоматозных повреждений. Большие рефракционные изменения в сочетании с высоким соотношением основных параметров экскавации диска быстрее приводят к функциональным изменениям, в частности, к потере поля зрения у пациентов с начальной открытоугольной глаукомой [8]. Таким образом, по данным Акопян А.И. и соавт., 2008, у пациентов с миопией имеет место снижение ригидности корнео-склеральной оболочки, а у больных с глаукомой, наоборот, статистически значимое повышение. При этом повышенная ригидность при глаукоме, возможно, обусловлена изменениями склеральной ткани, а не воздействием ВГД. Развитие глаукомы в глазах с миопией, где ригидность обычно снижена, сопровождается ее повышением, то есть биомеханические изменения в корнеосклеральной оболочке при глаукоме и миопии разнонаправлены, однако при развитии сочетанной патологии проявляются биомеханические изменения, характерные для глаукомы. Анализ совокупности данных этих пациентов позволил сделать вывод, что потеря эластичности склеры в растянутом миопическом глазу может служить фактором риска для развития глаукомы. При сочетании миопии с глаукомой толщина хрусталика, глубина передней камеры и длина сагиттальной оси глаза превышают рефракционную норму (по данным эхобиометрии), что также связано с изменением биомеханических свойств склеры. По другим данным, при глаукоме на миопическом глазу имеет место общее растяжение заднего отдела глазного яблока и слабое развитие опорной ткани ДЗН, вследствие чего глаз может иметь увеличенные аксиальные размеры по сравнению с близорукостью без глаукомы. Расширение склерального канала обуславливает снижение глубины экскавации ДЗН [8]. Таким образом, при глаукоме в сочетании с миопией выявляются следующие особенности: вследствие расширения склерального канала из-за общего растяжения заднего отдела глаза и слабого развития опорной ткани ДЗН при миопии, в ряде случаев снижается глубина экскавации ДЗН и (формируется мелкая и плоская экскавация), увеличивается длина глаза по сравнению с близорукостью без глаукомы [8]. При сочетании миопии и глаукомы повышается соотношение вертикального и горизонтального диаметров, а также соотношение ширины перипапиллярной атрофии к вертикальному диаметру диска. При высокой миопии изменения проявляются наиболее ярко: ДЗН более косо ориентирован, наклонен, имеет значительно более овальную конфигурацию, часто – большой диаметр, плоскую экскавацию, края экскавации размыты, зона перипапиллярной хориоретинальной атрофии значительно шире. Кроме того, как при миопии, так и при глаукоме, могут иметь место дистрофические изменения сетчатки, что может быть вызвано нарушением кровотока в хориоидальных и перипапиллярных артериях, изменениями системного артериального давления, повышением внутриглазного давления и снижением перфузионного давления крови, а также механическим растяжением сетчатки при миопии [8].

Рассмотренные данные свидетельствуют о значительной роли биомеханических характеристик фиброзной оболочки глаза в развитии и течении глаукомы и миопии, а также при сочетании этих патологий. Понимание патогенетических механизмов нарушения зрительных функций при глаукоме и миопии остается одним из актуальных вопросов офтальмологии.

Литература
  1. Еремина M.В. Влияние центральной толщины роговицы на уровень внутриглазного давления в норме и при патологии / M. В. Еремина [и др.] // Вестник офтальмологии. – 2006. – №4. – С. 78-83.
  2. Кузнецова М.В. Причины развития близорукости и ее лечение / М.В. Кузнецова. – Москва. «МЕДпресс-информ», 2005. – 176 с.
  3. Нестеров А.П. Глаукома / А.П. Нестеров. – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2008. – 360 с.
  4. Ценность биомеханических параметров глаза в трактовке развития глаукомы, миопии и сочетанной патологии / А.И. Акопян [и др.]. // Глаукома. – 2008. – №1. – С. 9–14.
  5. Арутюнян Л.Л. Роль биомеханических свойств глаза в определении целевого давления / Л.Л. Арутюнян // Глаукома. – 2007. – №3. – С. 60-67.
  6. Курышева Н.И. Глаукомная оптическая нейропатия / Н.И. Курышева. – М.: «МЕДпресс-информ», 2006. – 136 с.
  7. The sclera and myopia / Rada J.A et al. // Exp. Eye Res. – 2006. – Vol.82. – No.2. – P. 185-20018.
  8. Особенности диска зрительного нерва при глаукоме и миопии / А.И. Акопян [и др.] // Глаукома. – 2005. – №4. – С. 57-62.