Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследования морфологических особенностей хрусталика глаза с диабетической и возрастной катарактами

ВАК РФ 03.01.02, Биофизика

Автореферат диссертации по теме "Исследования морфологических особенностей хрусталика глаза с диабетической и возрастной катарактами"

На правах рукописи

Тишкова Антонина Сергеевна

ИССЛЕДОВАНИЯ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ХРУСТАЛИКА ГЛАЗА С ДИАБЕТИЧЕСКОЙ И ВОЗРАСТНОЙ КАТАРАКТАМИ

03.01.02-биофизика 14.01.07 — глазные болезни

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 6 ОКТ 2014

Саратов 2014

005553353

005553353

Работа выполнена в ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России. Научные руководители: Каменских Татьяна Григорьевна

доктор медицинских наук, заведующая кафедрой глазных болезней

ГБОУ ВПО «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И.Разумовского» Минздрава России Скрипаль Анатолий Владимирович доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой медицинской физики ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» Официальные оппоненты: Рябцева Алла Алексеевна

доктор медицинских наук, профессор, Руководитель офтальмологического отделения ГБУ здравоохранения Московской области «Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского», главный внештатный офтальмолог Московской области

Ведущая организация:

ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.ИЛирогова Минздрава России

Защита состоится «2- <?> СЛхЛб^иЯ 2014 гв /^час.^^Рмин. на заседании диссертационного совета Д 212.243.05 при Саратовском государственном университете имени Н.Г.Чернышесвого по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, корпус 3, аудтория 34.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке им. В.А. Артисевич ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского» (г. Саратов, ул. Университетская, д. 42) и на сайте СГУ по адресу

Автореферат разослан «г?14 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.ф.-м.н., профессор

В .Л. Дербов

Общая характеристика работы

Актуальность исследования

По данным Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) в мире насчитывается более 40 млн. слепых людей, половина из которых слепы вследствие катаракты. В последние десятилетия катаракту относят к главным причинам устранимой слепоты в мире и рассматривают как «медико-социальную проблему государственной важности» (Либман Е.С. и др., 2010; Тахчиди Х.П. и др., 2010; Brian G„ Taylor Н„ 2001; Kanthan G.L. et al., 2008). Начальные признаки возрастной катаракты отмечаются у 64-68% пациентов в возрасте 60 лет и старше (Arnold J.,1998; Kanthan G.L. et al., 2008). У больных сахарным диабетом (СД) катаракта встречается более чем у 80% лиц старше 40 лет (Бессмертный A.M., 1990). Катаракта является многофакторным, полиэтиологичным заболеванием (Веселовская З.Ф. и др., 2002; Копаева В.Г., 2008; Hernandez С.М., 2010). Генерализованное поражение микрососудистого русла при СД приводит к клинико-функционапьным изменениям почти во всех структурах глазного яблока, что детерминирует повышенную чувствительность тканей глаза к оперативному вмешательству, длительный процесс репарации в тканях глаза и прогрессирование имеющихся диабетических изменений в глазу (Малюгин Б.Э., 2002; Балашевич Л.И., 2004; Тахчиди Х.П., Егорова Э.В., Толчинская А.И., 2004; Копаева В.Г., Пыцкая Н.В., 2008).

Стандартом хирургии катаракты в настоящее время признана ультразвуковая факоэмульсификация (Малюгин Б. Э., 2003; Азнабаев Б.М., 2005; Першин К.Б., 2007; Хисматуллин P.P., 2012; Learning D.V., 2003). В современных моделях факоэмульсификаторов имеется возможность использования различных методов ультразвукового воздействия на ядро хрусталика. Однако, несмотря на это, факт негативного воздействия ультразвуковой энергии на структуры глаза остается (Лифшиц С.А., 1998; Малюгин Б.Э., 2003; Азнабаев Б.М., 2005; Мухамадеев Т.Р., 2006; Topaz М. et al., 2002; Lobo С. et al., 2004; Sacharías J., 2008). Оперативное лечение катаракты у больных СД сопряжено с повышенным риском развития специфических интраоперационных и послеоперационных осложнений, прежде всего, воспалительных и геморрагических (Копаева В.Г., Пыцкая Н.В., 2008; Егоров В.В., Егорова A.B., Смолякова Г.П., Сорокин 2008).

Для определения оптимальных параметров механического воздействия ультразвуковой иглы необходимо учитывать механические свойства ядра хрусталика (Буратго Л., 1999). Плотное ядро является клинически значимым фактором риска для возникновения интра- и послеоперационных осложнений при факоэмульсификации (Краснов М.М., Макаров И.А., 2000; Czygan G., Härtung С., 1996; Lundstrom М., Stenevi U. 2000).

Для решения вопроса оптимизации факоэмульсификации (ФЭК) катаракты у больных СД необходимо располагать признаками структурных отклонений от нормы, т.к. любое из перечисленных звеньев патогенеза

катаракты может привести к риску возникновения интра- и послеоперационных осложнений (Schmier J.K., Halpem М.Т., Covert D.W., et al., 2007).

На основании вышеизложенного представляется перспективным проведение исследования морфологических, иммуногистохимических, иммуноцитохимических особенностей вещества хрусталика и его капсулы, сравнительного анализа экспрессии альфа-А-, альфа-B-, бета-, гамма-кристаллинов хрусталика, химического состава капсулы хрусталика, прочностных характеристик ядра хрусталика и его капсулы при диабетической, возрастной и возрастной у больных СД катарактах.

Цель работы: комплексное исследование морфологических особенностей капсулы и ядра хрусталика глаза с диабетической, возрастной и возрастной у больных сахарным диабетом катарактами и оценка эффективности различных методик факоэмульсификации катаракты.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Провести исследования (морфологические, иммуногистохимические, иммуноцитохимические) вещества и капсулы хрусталика у больных с диабетической и возрастной катарактами.

2. Исследовать прочностные характеристики ядра и капсулы хрусталика при возрастной и диабетической катарактах.

3. Исследовать химический состав капсулы хрусталика у больных с возрастной и диабетической катарактами.

4. Оценить эффективность применения различных методик и режимов факоэмульсификации у пациентов с диабетической и возрастной катарактами.

5. Разработать методы оптимизации факоэмульсификации диабетической и возрастной у больных СД катаракт.

Научная новизна

• Выявлена более выраженная экспрессия альфа-B- и бета-кристаллинов у больных с диабетической и возрастной катарактами на фоне СД по сравнению с возрастной катарактой.

• Установлена зависимость между морфологическими свойствами капсулы хрусталика и ее прочностными характеристиками при диабетической, возрастной и возрастной у больных СД катарактах;

• Проведен сравнительный анализ клинико-функциональных результатов использования различных методик ультразвукового дробления ядра хрусталика при диабетической, возрастной и возрастной у больных СД катарактах.

• Доказана эффективность методики внутрикапсульного ультразвукового дробления ядра хрусталика «Карусель» у больных с диабетической и возрастюй на фоне СД катарактами.

Практическая значимость

Полученные клинико-функциональные результаты методики внутрикапсульного дробления ядра «Карусель» ультразвуковой факоэмульсификации диабетической и возрастной катаракт у больных СД при I-III степенях плотности ядра хрусталика свидетельствуют об эффективности и безопасности данной методики, и целесообразности ее использования в

клинической практике у данной категории больных.

Впервые изучены прочностные характеристики капсулы и ядра хрусталика при диабетической, возрастной и возрастной у больных СД катарактах. Выявленные зависимости механических характеристик ядра и капсулы хрусталика от степени плотности ядра и наличия СД, позволили оптимизировать факоэмульсификацию катаракты у данной категории больных.

Определен кристаллиновый состав хрусталика у больных катарактой, выявлена более выраженная экспрессия альфа-В- и бета-кристаллннов у больных с диабетической и возрастной на фоне СД катарактами. Достоверность полученных результатов обеспечивается применением апробированных моделей и строгих математических методов при построении решения поставленных задач и их анализе, качественным и количественным согласованием полученных результатов с клиническими данными и результатами близких по тематике работ других авторов. Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на

• Научно - практических конференциях Клиники и кафедры глазных болезней СГМУ им. В.И. Разумовского;

• 70-й Межрегиональной научно - практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Саратов, 15-17 апреля 2009 г., Диплом I степени);

• Межрегиональной научно-практической конференции «Докторантские и аспирантские чтения: Инновации в медицинском образовании и науке» (Саратов, 8 февраля 2010 г.);

• Конкурсе научных работ в рамках Международной научной конференции для молодых ученых, студентов и школьников «Наноматериалы и нанотехнологии: проблемы и перспективы» (Саратов, 2011 год, Диплом I степени);

• Научно-практической конференции ученых с международным участием «IV Российский общенациональный офтальмологический форум» (Москва, 57 октября 2011 г., Диплом I степени);

• Международной конференции — семинаре Саратовского кластера Photonics 4 Life FP-7 с докладом «Immunohistologikal and immunohistohemikal investigations of human eye lens in différent of the cataract» (Саратов, 2011 г.);

• Юбилейной Всероссийской научно-практической конференции «Волжские горизонты», посвященной 100-летию кафедры глазных болезней СГМУ им. В.И. Разумовского (Саратов, 1 июля 2012 г.);

• Международной конференции International Conférence of information technologies - 2012 (ICIT-2012) (Саратов, 6-9 июня 2012 г.).

Грант

Часть работы выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Предупреждение и борьба с заболеваниями социального характера 2007-2011 годы». Проект 01200959764 «Гормонально - метаболические и

цитохимические факторы развития пролиферативной ретинопатии и катаракты на основе изучения интраоперационного материала у пациентов с сахарным диабетом 1 н 2 типа».

На защиту выносятся следующие результаты и положения:

1. Выявлена более выраженная экспрессия альфа-В- и бета-кристаллинов у больных с диабетической и возрастной катарактами на фоне СД по сравнению с возрастной катарактой.

2. Ядра хрусталиков при диабетической и возрастной катарактах у больных СД имеют более низкие значения модуля упругости по сравнению с возрастной катарактой.

3. Выявлены более низкие значения модуля упругости капсулы хрусталика при диабетической и возрастной катаракте у больных СД по сравнению с возрастной катарактой. Несмотря на значимо большую толщину передней капсулы хрусталика у больных с диабетической катарактой и возрастной катарактой на фоне СД, ее прочностные характеристики снижены по сравнению с аналогичными у пациентов с возрастной катарактой.

4. Химический анализ показал более высокое содержание ионов кальция и кислорода в передней капсуле хрусталика больных с диабетической катарактой по сравнению с возрастной катарактой.

5. Методика «Карусель» ультразвуковой факоэмульсификации при диабетической и возрастной катарактах у больных СД при 1-Ш степенях плотности ядра хрусталика является эффективной и безопасной.

Публикации

Материалы диссертации опубликованы в 12 печатных работах, из них 5 статьи в журналах из перечня рецензируемых научных журналов и изданий ВАК, 7 - в сборниках материалов конференций. Личный вклад автора состоит в:

• проведении анализа литературных данных по теме диссертации;

• выполнении исследовательской работы, связанной с проведением морфологических, иммуногистохимических, иммуноцитохимических исследований вещества хрусталика и его капсулы;

• проведении исследований прочностных характеристик ядра хрусталика и его капсулы;

• проведении химического анализа капсулы хрусталика;

• проведении микрохирургических операций по поводу катаракты;

• проведении статистической обработки и анализе полученных результатов;

• формулировании научных положений. Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитированной литературы. Материал работы изложен на 106 страницах, содержит 33 рисунка, 19 таблиц. Список цитированной литературы содержит 113 наименований.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель диссертационной работы, определена новизна исследований, описана практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, приведен список опубликованных работ по теме диссертации, изложено краткое содержание диссертации. В первой главе описаны морфологические особенности хрусталика у больных с диабетической и возрастной катарактами на фоне СД, проведен анализ различных методов хирургического лечения катаракты у больных на фоне СД, а именно их эффективности и возможности возникновения интра- и послеоперационных осложнений, обоснована необходимость определения наиболее эффективной и безопасной методики хирургического лечения больных с различными формами катаракты на фоне СД.

Во второй главе описываются материал и методы исследования ядра и капсулы хрусталика при диабетической, возрастной и возрастной у больных СД катарактах.

Работа выполнена на базе кафедры и Клиники глазных болезней СГМУ им. В. И. Разумовского совместно с кафедрой патологической анатомии СГМУ им. В.И. Разумовского, кафедрами физики твердого тела и медицинской физики факультета нано- и биомедицинских технологий ФГБОУ ВПО «СГМУ им. Н.Г. Чернышевского».

В основу работы положены результаты комплексного офтальмологического обследования и хирургического лечения катаракты 409 пациентов (409 глаз), которые находились на стационарном лечении в Клинике глазных болезней СГМУ за период с 2009 по 2013 год. Возраст пациентов доставил от 41 до 85 лет, из них женщин было 249 (61%), мужчин - 160 (39%). Согласно поставленным задачам пациенты были распределены по группам. Основную группу составили 220 больных (220 глаз), страдающих сахарным диабетом (СД) 2 типа, из них 95 пациентов (95 глаз) с диабетической катарактой (I группа), 125 больных (125 глаз) - с возрастной катарактой на фоне СД (И группа). Контрольную группу (III группа) составили 189 больных (189 глаз) с возрастной катарактой, не страдающих СД. Критериями включения в исследование являлось наличие СД 2 типа и возрастной катаракты, требующей хирургического лечения. Критериями исключения было наличие органической патологии органа зрения: помутнения роговицы, грубых изменений стекловидного тела, сетчатки, зрительного нерва, аномалий рефракции высокой степени, онкологических заболеваний.

Всем больным проводили комплексное обследование, включавшее визометрию, биомикроофтальмоскопию, тонометр!®), ультразвуковое исследование глаз («Voluson 730 Pro», General Electric, USA), лазерная конфокальная микроскопия роговицы для исследования динамики плотности клеток заднего эпителия роговицы проводилась с помощью роговичного модуля конфокального лазерного сканирующего томографа HRT-П («Heidelberg Engineering», Германия). Плотность катаракты оценивалась по классификации (Emery J., Little J., 1979), основанной на колориметрических характеристиках

s

хрусталика глаза (5 градаций плотности). Проводились морфологические, иммуноцитохимические и иммуногистохимические исследования капсулы и вещества хрусталика при использовании стандартных методик имму ноги сто химического и иммуноцитохимического окрашивания для определения экспрессии альфа-А- и альфа-В- , бета-, гамма- кристаллитов. Спектральный анализ мазков собственного вещества хрусталика, окрашенных иммуноцитохимическим методом, проводили с помощью спектрофотометра Lambda-950 (Perkin Elmer, USA). Морфометрическое исследование срезов хрусталика, окрашенных иммуноги сто химическим методом, проводили с использованием автоматизированной комбинированной системы для анализа цифровых изображений Ariol SL50 (Genetix, Великобритания). Изображения в автоматическом режиме были получены с применением микроскопа Olympus ВХ 61 с встроенной цифровой камерой U-CMAD3 с объективами PlanApo N 1.25х/0,04 и MPlanFL N 5х/0,15 для выбора рабочих областей, а также UPlanFL N 20х/0,5 для подсчета иммунопозитивных областей. Забор вещества хрусталика и его капсулы производился во время микрохирургических операций по поводу катаракты.

Для проведения химического анализа капсулы хрусталика использовали настольный сканирующий электронный микроскоп ASPEX EXpress (ASPEX Corporation, США). Исследование механических свойств ядра и капсулы хрусталика проводили с помощью испытательной электромеханической системы для низких нагрузок (Instron 3342, Россия). Для исследования твердости ядра хрусталика проводили испытание на сжатие. Для исследования механических свойств капсулы хрусталика проводили испытание на растяжение.

Всем больным проводилось микрохирургическое лечение катаракты: ультразвуковая микрокоаксиальная факоэмульсификация катаракты (ФЭК) выполнена 227 больным (227 глаз), экстракапсулярная экстракция катаракты (ЭЭК) - 164 больным (164 глаза), интракапсулярная экстракция катаракты (ИЭК) - 18 больным (18 глаз).

Для анализа данных нами был использован пакет программ статистической обработки результатов «Statistika 6.0».

В третьей главе представлены результаты морфологических и биохимических исследований хрусталиков больных СД и контрольной группы.

Морфология передней капсулы хрусталика при диабетической и возрастной катаракте

Проведены морфологические исследование 227 образцов передней капсулы хрусталика, полученных в ходе ФЭК. Из них 62 образца больных I группы, 68 образцов — II группы и 97 образцов - ГП группы.

В результате гистологического исследования препаратов передней капсулы хрусталика больных II и III групп, окрашенных гематоксилином и эозином, не было выявлено грубых структурных изменений. Во всех 68 образцах II группы толщина капсулы вместе с эпителием составляла 12-16 мкм, капсула была выстлана однорядным уплощенным эпителием с крупными ядрами (рис. 1). Капсула имела гомогенный вид и ровный наружный слой.

Рисунок 1. Гистологическая картина препарата передней капсулы хрусталика у пациента с возрастной катарактой II группы. Окраска гематоксилином и эозином.

Рисунок 2. Гистологическая картина препарата передней капсулы хрусталика у пациента с возрасгной катарактой контрольной группы. Окраска гематоксилином и эозином

В III группе больных во всех образцах фрагменты капсул представляли собой полоски розового цвета с однорядным уплощенным эпителием и крупными ядрами. Толщина капсулы вместе с эпителием составляла 12-16 мкм. Гистологическое исследование передней капсулы хрусталика у пациентов III группы представлено на рис. 2. На всех 62 образцах I группы с диабетической катарактой стенка капсулы была неравномерно утолщена, толщина ее составляла 17-20 мкм, эпителий капсулы увеличен в размерах и по форме приближался к кубическому, имел полигональный вид, в клетках эпителия наблюдалась выраженная вакуолизация (рис. 3).

Рисунок 3. Гистологическая картина препарата передней капсулы хрусталика у пациента с диабетической катарактой. Окраска гематоксилином и эозином.

Рисунок 4. ШИК-реакция. Гистологическая картина препарата передней капсулы хрусталика у пациента с диабетической катарактой.

При выполнении ШИК-реакции (гистохимическая окраска на гликопротеины) обнаружили более яркую окраску препаратов капсулы хрусталика больных СД как в препаратах всех 62 больных I группы с диабетической катарактой (рис. 4), так и большинства пациентов (58 из 68) II группы с возрастной катарактой на фоне СД (рис. 5), что свидетельствовало о повышенном накоплении в них углеводных соединений.

Рисунок 5. ШИК-реакция. Гистологическая Рисунок 6. ШИК-реакция. Гистологическая

картина препарата передней капсулы картина препарата передней капсулы

хрусталика у пациента с возрастной хрусталика у пациента контрольной группы, катарактой на фоне СД.

У пациентов контрольной группы при ШИК-реакции определялась менее интенсивная окраска препаратов капсулы хрусталика и сохраненный слой эпителия (рис. 6).

Таким образом, у больных с диабетической катарактой в капсуле хрусталика поисходят выраженные дегенеративные изменения (изменение структуры, увеличение толщины до 17-20 мкм), которые могут влиять на прочностные характеристики капсулы, что очень важно учитывать при выполнении переднего капсулорексиса во время микрохирургического лечения катаракты. Это требует дополнительного изучения капсулы хрусталика у больных с диабетической катарактой - исследования ее механических характеристик и химического состава.

Морфология хрусталика при диабетической и старческой катаракте

При световой микроскопии срезов катарактально измененных хрусталиков обнаруживались четкие морфологические отличия разных форм возрастной катаракты.

При корковой катаракте во всех группах больных в корковом веществе между набухающими клетками хрусталика определялись щели и клиновидные пространства, которые были заполнены единичными вакуолями. На границе коркового вещества и ядра просматривалась зона интенсивной вакуолизации, а ядро хрусталика было сдавлено оводненными корковыми массами.

При оценке иммуногистохимических реакций во всех срезах хрусталика больных I и II групп определялось интенсивное окрашивание в зоне выраженной экспрессии альфа-B- и бета-кристаллина по сравнению с образцами III группы. Оно имело внутриклеточную локализацию в виде мелких гранул, равномерно распределенных в цитоплазме отдельных клеток хрусталика.

У больных II группы при ядерной форме возрастной катаракты на фоне СД специфическое окрашивание обнаруживалось только в ядерном отделе хрусталика. При обзорной окраске гематоксилином и эозином наблюдалось увеличенное в объеме ядро хрусталика. При обзорной окраске гематоксилином

и эозином как в контрольной, так и во II группе расположение волокон в хрусталике было упорядоченным, толщина их была практически одинаковой. В I группе на отдельных участках хрусталика обнаруживались признаки гомогенизации волокон, проявляющиеся в уменьшении или исчезновении промежутков между ними. Экспрессия гамма-кристаллина во всех группах больных была значительно снижена по сравнению с другими кристаллинами.

Результаты спектрального анализа срезов ядра и мазков вещества хрусталика

В результате проведения спектрального анализа срезов ядра и мазков вещества хрусталика были выявлены достоверные отличия (р<0,05) в коэффициентах светопропускания между основной группой больных с СД и контрольной группой больных. У больных I и II групп была выявлена выраженная экспрессия бета- и альфа-В-кристаллинов по сравнению с контрольной группой.

При проведении морфометрического исследования срезов хрусталика, окрашенных иммуногистохимическим методом, было выявлено значимое увеличение площадей положительной экспрессии бета- и альфа-В-кристаллинов в группе больных с СД, по сравнению с контрольной группой.

Экспрессия бета-кристаллина у больных I группы составила 58%, у больных II группы - 51%, у больных III группы - 42%. Экспрессия альфа-В-кристаллина у больных I группы составила 29%, у больных II группы - 24%, у больных III группы - 13%. Экспрессия альфа-А-кристаллина была снижена по сравнению с контрольными данными (рис. 7) (по данным литературы соотношение альфа-А- к альфа-B- составляет в норме - 3:1. Экспрессия альфа-А-кристаллина у больных I группы составила 11%, у больных II группы - 20%, у больных III группы - 36%. У больных всех групп отмечалась отрицательная или очень слабая экспрессия гамма-кристаллина. Экспрессия гамма-кристаллина у больных I группы составила 2%, у больных II группы - 5%, у больных III группы - 7%.

ft

Ln

альфа Аальфа В бета гамма

Ol группа

(диабетическая катаракта)

□ II группа (возрастная катаракта на фоне сахарного диабета)

□ III группа (возрастная катаракта)

Рисункок 7. Соотношение площадей положительной экспрессии кристаллинов в группе больных с СД и больных контрольной группы по данным морфометрического исследования срезов хрусталика.

Такое соотношение кристаллинового состава, а именно, сниженная экспрессия альфа-А-кристаллина обусловливает его колориметрические особенности - более высокую колориметрическую плотность ядра хрусталика. Так как, известно, что альфа-А-кристаллин, обладаюший шаперонной активностью, обеспечивает прозрачность ядра хрусталика.

Результаты химического анализа капсулы хрусталика

Для химического анализа капсулы хрусталика было исследовано 227 образцов, забор которых проводился на этапе переднего капсулорексиса ФЭК: 62 образца больных I группы, 68 образцов — II группы, 97 образцов - III группы.

В результате проведенного исследования было обнаружено повышенное содержание ионов натрия и хлора в капсуле больных с возрастной катарактой (рис. 8); ионов кальция и кислорода - в капсуле больных с диабетической катарактой (рис. 9).

Рисунок 8. Химический анализ капсулы хрусталика при возрастной катаракте.

Рисунок 9. Химический анализ капсулы хрусталика при диабетической катаракте

Известно, что у больных СД основным путем развития катаракты, особенно диабетической, является образование полиолов. Мы обнаружили в капсуле хрусталика больных с диабетической катарактой повышенное содержание ионов кальция. Это объясняется тем, что накопившиеся в

хрусталике полиолы приводят к повышению осмотического давления и осмотическому повреждению мембран, нарастанию содержания в нем электролитов и воды, в том числе ионов кальция. Повышенное содержание ионов кальция в капсуле хрусталика активирует протеолиз растворимых белков кальпаином с образованием водонерастворимых фрагментов и помутнению хрусталика. Как известно, протеолиз бета-кристалинов кальпаином ведет к потере их растворимости и накоплению в ядре хрусталика именно этих белков, а ускорение этого процесса - патогенетический фактор катарактогенеза. Таким образом, гидролиз кристаппинов, активированный кальпаином, является дополнительным к основному (образование полиолов) путем развития диабетической катаракты.

Это объясняет более раннее развитие катаракты у пациентов, страдающих СД, по сравнению с пациентами, не страдающими СД.

Результаты исследование механических свойств ядра и капсулы хрусталика

При анализе механических характеристик ядра хрусталика выявлена зависимость модуля упругости ядра от степени плотности, колориметрических характеристик ядра и наличия СД (табл.1). Во всех группах больных с возрастом модуль упругости ядра хрусталика увеличивается. Также во всех группах больных, чем выше плотность ядра хрусталика (по Emery J., Little J.), определяемая визуально на основании колориметрических характеристик до операции, тем выше его модуль упругости. Однако ядра хрусталиков у больных СД как при диабетической, так и возрастной катарактах имеют более низкие значения модуля упругости по сравнению с больными контрольной группы.

Таблица 1.

Результаты испытания механических свойств ядра хрусталика (модуль упругости ядра хрусталика при различных степенях его плотности)

Степень плотности ядра хрусталика Модуль Юнга [МРа] (ядро хрусталика)

Группа I Группа II Группа III

2 1,26±0,59 0,98±0,85 1,78±0,15

3 3,02±0,28* 2,54±0,19* 3,75 ±0,35*

4 5,12±0,35* 4,17±0,23 * 5,62 ± 0,14*

5 6,79±0,43* 6,02±0,42 * 7,87 ± 0,93*

Примечание. * - р < 0,05 - различия между показателями модуля упругости ядра хрусталика у больных страдающих СД и у больных, не страдающих этим заболеванием значимы.

Следует отметить, что полученные данные об отличиях структуры и механических свойств капсулы и ядра хрусталика при возрастной и диабетической катарактах показали, что необходим дифференцированный

подход при хирургическом лечении этих видов патологии. Возможно, при проведении ФЭК следует использовать более низкие энергетические параметры, как правило, в основном торсионный ультразвук. Применение завышенных параметров ультразвука у этих пациентов может оказаться не только излишним, но и потенциально опасным в связи с его негативным действием на роговицу, сосудистую оболочку и сетчатку.

Определение прочности на разрыв капсулы хрусталика Во всех группах больных с увеличением степени плотности ядра хрусталика (по Emery J., Little J.), значения модуля упругости капсулы уменьшаются (табл. 2).

Таблица 2.

Результаты испытания механических свойств капсулы хрусталика (прочность передней капсулы хрусталика на разрыв).

Степень плотности ядра хрусталика Модуль Юнга [МРа] (капсула хрусталика)

Группа 1 Группа II Группа III

2 10,26±0,17* 14,07±0,63* 16,89±0,27*

3 7,24±0,64* 10,43±0,28* 13,42±0,16*

4 3,86±0,58* 7,49±0,23 7,65±0,35*

5 1,64±0,92* 3,54±0,19* 4,31±0,18*

Примечание. * - р < 0,05 -различия между показателями модуля упругости капсулы хрусталика у больных с диабетической и возрастной катарактами на фоне СД, а также у больных возрастной катарактой не страдающих СД значимы.

Выявлены более низкие значения модуля упругости капсулы хрусталика у больных СД по сравнению с больными III группы. Несмотря на значимо большую толщину передней капсулы хрусталика у больных с диабетической катарактой и возрастной катарактой на фоне СД, ее прочностные характеристики снижены по сравнению с аналогичными у больных с возрастной катарактой.

Таким образом, сопоставляя данные гистохимического анализа капсулы хрусталика (повышенное накопление в ней углеводных соединений у больных, страдающих СД), морфометрического исследования (у больных с диабетической катарактой капсула неравномерно утолщена до 17-20 мкм, в клетках эпителия вакуолизация), химического анализа (повышенное содержание кальция и кислорода в капсуле хрусталика больных с диабетической катарактой) и исследования механических свойств капсулы (значения модуля упругости ниже, чем при катаракте возрастной) можно сделать вывод о наличии значимых отличий ее свойств при диабетической и возрастной катарактах. Изученная совокупность факторов может влиять не

только на прозрачность капсулы, но также на ее эластичность и прочность, что мы учитывали при выполнении капсулорексиса во время операции.

Учитывая меньшую механическую прочность капсулы хрусталика при СД мы использовали на этапе переднего капсулорексиса высокомолекулярные вискоэластические препараты для поддержания большей глубины передней камеры и профилактики повреждения края капсулорексиса и образования радиальных разрывов передней капсулы хрусталика. Последующие этапы операции у пациентов с СД мы проводили на минимамально возможных энергетических и гидродинамических параметрах с целью поддержания максимально стабильной глубины передней камеры глаза и минимизации риска повреждения капсулярного мешка.

В четвертой главе проведена комплексная оценка данных, полученных в ходе проведения факоэмульсификации.

Мы проанализировали данные, полученные в ходе хирургического лечения 227 пациентов (227 глаз). Из них 62 больных (62 глаза) I группы, 68 больных (68 глаз) II группы, 97 больных III группы.

Мы использовали 2 методики дробления ядра хрусталика. Методика внутрикапсульного дробления ядра «Phaco Chop» по Nagahara (с модификациями) выполнялась с использованием линейного или комбинированного линейно-торсионного ультразвука у 104 больных (104 глаза). Дробление ядра хрусталика по методике «Карусель» выполнялась внутри капсульного мешка после выполненной гидродиссекции и гидроделинеации с использованием торсионного ультразвука у 123 больных (123 глаза).

В ходе операций мы регистрировали абсолютное и эквивалентное время ультразвука, затраченное на дробление хрусталика при различных формах катаракты и различных методиках дробления ядра. Эквивалентное время ультразвука - время, затраченное на дробление ядра, эквивалентное непрерывному ультразвуку 100 % мощности. Результаты этого представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Эквивалентное время ультразвука, использованного при факоэмульсификации, с

Эквивалентное время ультразвука, с Степень плотности ядра хрусталика

2 3 4. 5

I группа А 3,7±0,7*# 5,2±0,4*# - -

В 4,9±0,3*# 7,1 ±0,3* - -

II группа А 7,1±0,6*# 10,2±0,4*# 14,1±0,5*# 14,8±0,3*#

В 8,2±0,4*# 11,9±0,2* 15,3±0,4*# 16,2±0,2*#

III группа А 9,8±0,5# 12,4±0,3# 15,7±0,3# 24,7±0,4#

В 10,7±0,3# 13,8±0,5 16,8±0,2# 26,7±0,1#

а - методика «Карусель» б - методика «Phaco Chop» Примечание.

# - достоверное отличие между показателями эквивалентного времени ультразвука при использовании методики дробления ядра «Карусель» и «Phaco Chop у больных с диабетической и возрастной катарактами, в том числе на фоне СД при одной и той же степени плотности ядра хрусталика, р<0,05

* - достоверное отличие между показателями эквивалентного времени ультразвука при использовании методики дробления ядра «Карусель» и «Phaco Chop» в одной и той же группе больных, р<0,05

Из таблицы 3 следует, что чем выше степень плотности ядра хрусталика, тем больше времени ультразвука требуется затратить на его дробление, и! соответственно, больше мощности. Выявлено, что при использовании методики «Карусель» у больных СД потребовалось меньшее время воздействия ультразвука, а соответственно и его мощности, по сравнению с методикой «Phaco Chop».

Меньшая плотность ядра хрусталика у пациентов с катарактой на фоне СД может быть обусловлена особенностями кристаллинового состава хрусталика, что позволило нам проводить ФЭК с использованием более низких энергетических параметров, как правило, с использованием в основном торсионного ультразвука. Использование щадящих параметров ультразвука минимизировало его негативное действие на ткани глазного яблока и уменьшило риск осложнений в послеоперационном периоде. В связи с этим у пациентов с СД были получены более высокие функциональные результаты.

Мы проанализировали функциональные послеоперационные результаты в различных группах больных на основе данных, полученных при исследовании структурно-морфологических изменений заднего эпителия роговицы через 14 дней после ФЭК.

Проведен сравнительный анализ данных плотности заднего эпителия роговицы в зависимости от степени плотности ядра хрусталика при методиках дробления ядра «Phaco Chop» и «Карусель». Полученные данные представлены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4

Динамика плотности клеток заднего эпителия роговицы через 14 дней после факоэмульсификации с использованием методики дробления ядра и «Карусель» по сравнению с исходной пооперационной

Группа Степень плотности ядра хрусталика

2 3 4 5

I группа До операции 2376,6±25,6 2397,3±43,6 - -

На 14 сутки после операции 2332,9±44,3 2301,3±48.2 - -

II группа До операции 2380,5±24,8 2402,8±35,4 2348,4±43,7 2325,3±32,7

На 14 сутки после операции 2326,5±41,5 2320,6±26,7 2128,6±36,2 2107,4±56,8

III группа До операции - 2388,2±42,5 2321,3±58,3 2325,6±34,7

На 14 сутки после операции - 2298,7±39,3 2168,4±46,2 2157,2±52,9

Таблица 5.

Динамика плотности клеток заднего эпителия роговицы через 14 дней после факоэмульсификации с использованием методики дробления ядра и «Phaco Chop» по сравнению с исходной пооперационной

Группа Степень плотности ядра хрусталика

1 3 4 5

I группа До операции 2406,3±23,8 2397,3±32,6 - -

На 14 сутки после операции 2285Д±27,9 2272,4±51,7 - -

II группа До операции 2392,5±51,4 2386,5±29,5 2369,6±54,6 2332,4±26,9

На 14 сутки после операции 2274,5±37,2 2268,62±26,7 2096,5±54,7 2054,4±24,5

III группа До операции - 2392,82±53,6 2352,4±46Д 2328,7±22,8

На 14 сутки после операции - 2254,3±45,7 2067,6±28,3 2042,5±52,9

При сравнительном анализе плотности клеток заднего эпителия роговицы через 14 дней после операции при использовании методики дробления «Карусель» плотность клеток заднего эпителия была значимо больше по сравнению с аналогичными данными при использовании методики «Phaco Chop)? при одних и тех же значениях степени плотности ядра хрусталика.

Динамический мониторинг состояния заднего эпителия роговицы у больных основной группы свидетельствовал о большей потере клеток при методике дробления ядра «Phaco Chop» (таблица 6).

Таблица 6.

Потеря клеток заднего эпителия роговицы через 14 дней после факоэмульсификации с использованием методик дробления ядра «Phaco Chop» и «Карусель» по сравнению с исходной дооперационной, %

Группа Плотность ядра

2 3 4 5

Группа I методика «Phaco Chop» -6,3±0,7* -9,2±0,5* - -

методика «Карусель» -3,1±0,7* -5,3±0,5* - -

Группа II методика «Phaco Chop» -6,5±0,5* -9,4±0,6* -13,2±0,4 -15,1±0,5

методика «Карусель» -3,4±0,5* -6,2±0,6* -9,2±0,4 -11,1±0,5

Группа III методика «Phaco Chop» - 10,8±0,5* -14,4±0,3 -16,4±0,3

методика «Карусель» - -6,9±0,5 -10,4±0,3 -11,3±0,3

Примечание. *Различия между потерей клеток заднего эпителия роговицы при использовании методикам «Phaco Chop» и «Карусель» в одних и тех же группах, и при одинаковых значениях плотности ядра статистически значимы, р<0,05

Из вышеуказанных данных следует, что потеря клеток заднего эпителия роговицы напрямую зависит от степени плотности ядра хрусталика. Независимо от выбранной методики дробления ядра ультразвуковой ФЭК с увеличением степени плотности ядра увеличивается процент потери клеток заднего эпителия роговицы. Однако при сравнительном анализе выявлен меньший процент потери клеток заднего эпителия роговицы при использовании методики «Карусель» по сравнению с методикой «Phaco Chop», при одних и тех же значениях степени плотности ядра хрусталика.

У больных СД при идентичной плотности ядра, прогнозирируемой на основании колориметрических характеристик, потеря клеток заднего эпителия

роговицы менее выражена в связи с использованием методики дробления ядра «Карусель».

Степень ответной реакции глаза после ФЭК диабетической и возрастной катаракт у больных СД зависит от степени плотности ядра хрусталика и от выбранной методики дробления ядра. Данные сравнительного анализа результатов методик внутрикапсульного дробления «Карусель» и «Phaco Chop» ультразвуковой факоэмульсификации больных СД свидетельствуют о том, что методика «Карусель» является более щадящей технологией: меньше процент потери клеток заднего эпителия роговицы (I группа: при 2 степени - 3,1%, при 3 степени - 5,3%; П группа: при 2 степени - 3,43%, при 3 степени - 6,2%, при 4 степени - 9,2%, при 5 степени - 11,1%); менее выражен послеоперационный отек роговицы (I группа - 0,6% больных, II группа - 0,9% больных), иридоциклит (I группа - 0,6% больных, II группа - 0,32% больных).

Таким образом, использование методики внутрикапсульного дробления «Карусель» позволяет уменьшить используемую дозу ультразвука и минимизировать механические манипуляции в передней камере глаза за счет использования кинетической энергии вращения ядра хрусталика навстречу ультразвуковрму наконечнику, а также тем, что дробление ядра начинается с периферических более мягких слоев ядра, что облегчает погружение ультразвуковой иглы в толщу вещества ядра и повышает эффективность работы ультразвука. Кроме того, для методики дробления «Карусель» предпочтительным является использвание торсионного ультразвука, являющегося более щадящим режимом по сравнению с продольным за счет того, что при торсионных колебаниях ультразвуковой иглы формируется более широкая зона разрушения ядра при тех же энергетических параметрах, а также отсутствует эффект отталкивания ядра хрусталика, что позволяет уменьшить используемую дозу ультразвука. Методика внутрикапсульного дробления «Карусель» при диабетической и возрастной катарактах у больных СД при I-III степенях плотности ядра хрусталика является эффективной и безопасной.

Основные результаты и выводы:

1. При анализе клинико-лабораторных исследований (морфологических, иммуногисто- и иммуноцитохимических) вещества хрусталика выявлено: более выраженная экспрессия альфа-В и бета-кристаллинов у больных с диабетической катарактой и с возрастной катарактой на фоне СД по сравнению с контрольной группой.

2. Выявлены зависимости механических характеристик ядра и капсулы хрусталика от степени плотности ядра и наличия СД. У больных СД, как при диабетической, так и возрастной катарактах значения модуля упругости ядра хрусталика меньше по сравнению с больными контрольной группы.

3. Выявлены более низкие значения модуля упругости Капсулы хрусталика у больных СД по сравнению с больными контрольной группы. У больных с диабетической катарактой, по сравнению с возрастной катарактой на фоне СД, значения модуля упругости капсулы меньше. Это объясняется выраженными структурными изменениями капсулы хрусталика при диабетической катаракте.

Несмотря на значимо большую толщину передней капсулы хрусталика у больных с дшбетической катарактой и возрастной катарактой на фоне СД, ее прочностные характеристики снижены по сравнению с аналогичными у пациентов с во:растной катарактой.

3. Химичесшй анализ показал более высокое содержание ионов кальция и кислорода в пергдней капсуле хрусталика больных с диабетической катарактой по сравнению ; возрастной катарактой, приводящее к протеолизу бета-кристалинов калшаином и накоплению их в ядре хрусталика, что является дополнительным к основному (образование полиолов) путем развития диабетической катаракты.

4. Методика внутрикапсульного дробления «Карусель» ультразвуковой факоэмульсификации диабетической и возрастной катаракт у больных сахарным диабетом при I-HI степенях плотности ядра хрусталика является эффективной и безояасной. В ходе операций не было выявлено специфических для факоэмульсификшии катаракты осложнений.

5. Степень ответной реакции глаза после факоэмульсификации диабетической и возрастной катаракт у больных сахарным диабетом зависит от степени плотности ядра хрусталика и от выбранной методики дробления ядра. Данные сравнительною анализа результатов методик внутрикапсульного дробления «Карусель» ж «Phaco Chop» ультразвуковой факоэмульсификации больных сахарным диабетом свидетельствуют о том, что методика «Карусель» является более щадящей технологией: меньше процент потери клеток заднего эпителия роговицы (I группа: при 2 степени - 3,1%, при 3 степени - 5,3%; П группа: при 2 степени - 3,43%, при 3 степени - 6,2%, при 4 степени - 9,2%, при 5 степени - 11,1%); менее выражен отек роговицы (I группа - 0,6%, II группа -0,9%), иридоциклит (I группа - 0,6%, II группа - 0,32%).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

• Учитывая меньшую механическую прочность капсулы хрусталика при СД целесообразно использовать на этапе переднего капсулорексиса высокомолекулярные вискоэластические препараты для поддержания большей глубины передней камеры и профилактики повреждения края капсулорексиса и образования радиальных разрывов передней капсулы хрусталика. Проведение последующих этапов операции у больных СД желательно проводить на минимамально возможных энергетических и гидродинамических параметрах с целью поддержания максимально стабильной глубины передней камеры глаза и минимизации риска повреждения капсулярного мешка.

• Проводить факоэмульсификацию с использованием более низких энергетических параметров с использованием, в основном, торсионного ультразвука, так как у больных СД плотность ядра хрусталика меньше, что связано с особенностями кристаллинового состава у этих пациентов. Использование завышенных параметров ультразвука у этих пациентов было бы не только излишним, но и потенциально опасньм воздействием на структуры глаза, в том числе роговицу, сосудистую оболочку и сетчатку.

• Методика внутрикапсульного дробления «Карусель» у больных СД является более щадящей технологией: меньше процент потери клеток заднего эпителия роговицы, менее выражена ответная реакция со стороны роговицы, сосудов радужной оболочки. Целесообразно применять методику дробления ядра «Карусель» у больных СД при 1-Ш степенях плотности ядра хрусталика.

Список публикаций по теме диссертации

Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий, рекомендованных BÄK РФ:

1. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Галанжа В.А., Бучарская А.Б., Маслякова Г.Н., Башкатов А.Н., Генина ЭЛ., Кочубей В.И., Буров А.М., Туши В.В. Оптимизация факоэмульсификации различных форм катаракт у пациентов с сахарным диабетом // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. - 2014. - Т. 14, Вып. 1. -С. 20-24.

2. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Скрипаль A.B., Галанжа В.А., Ципящук А.Ф., Бучарская А.Б., Маслякова Г.Н., Буров A.M. Исследование структуры и механических свойств капсулы и ядра хрусталика у больных возрастной и диабетической катарактами // Офтальмология. - 2013. - № 3, М. - С. 26-32

3. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Галанжа В.А., Колбенев И.О., Бучарская А.Б., Маслякова Г.Н., Буров A.M., Башкатов А.Н., Генина Э.А. Иммуногисто- и цитохимические исследования хрусталика при различных формах катаракты // Вестник Саратовского государственного технического университета. -2011. №. 1 (53), Вып. 2. - С. 191-196.

4. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Галанжа В.А., Колбенев И.О., Дубинина Ю.А. Физиотерапевтическая коррекция зрительных функций в реабилитации больных после факоэмульсификации катаракты при наличии сопутствующей офтальмопатологии // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры,- 2009. - №1. - С. 31-34.

5. Тишкова A.C., Камепских Т. Г., Галанжа В.А., Бучарская А.Б., Башкатов А.Н., Одинакова Е.Я., Горшкова A.A. Исследование хрусталика с помощью иммуногисто- и цитохимических методов при возрастной и диабетической катаракте // Саратовский научно-медицинский журнал. - 2010. - № 1. -С. 31-34.

Публикации в других изданиях, в том числе материалы в трудах российских и международных конференций:

6. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Галанжа В.А., Маслякова Г.Н., Бучарская А.Б., Башкатов А.Н., Генина Э.А., Тучин В.В. Клинико-гистохимические изменения хрусталика у пациентов с возрастпой катарактой на фоне сахарного диабета 2 // Волжские горизонты: Сб. науч. тр. Саратов: Изд - во Сарат. мед. ун-та, 2012. С -. 190-194.

7. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Галанжа В.А., Маслякова Г.Н., Бучарская А.Б., Башкатов А.Н., Генина Э.А., Буров АН. Оптимизация факоэмульсификации различных форм катаракт у больных сахарным диабетом // Волжские горизонты: Сб. науч. тр. - Саратов: Изд - во Сарат. мед. уп-та, 2012. - С. 131-135.

8. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Ципящук А.Ф., Галанжа В.А., Радченко Е.Ю. Опыт использования менисковых Add-On ИОЛ для коррекции аметропии при артифакии // Волжские горизонты: Сб. науч. тр. Саратов: Изд - во Сарат. мед. -ун-та, 2012. С. 41-42.

9. Тишкова A.C., Каменских Т.Г. Клинико-гистохимические изменения хрусталика у пациентов с возрастной катарактой на фоне сахарного диабета. // VIII Всероссийской школы офтальмолога: Сб. науч. тр. -М„ 2009. - С. 396-400.

10. Тишкова A.C. Клинико-морфологические особенности ядра и капсулы хрусталика у больных сахарным диабетом // Материалы 70-й межрегиональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых Саратовского государственного медицинского

университета: «Молодые ученые - здравоохранению региона». Саратов: Изд - во Сарат. мед. ун-та, 2009. -С.306-307.

11. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Галанжа В.А. Оптимизация факоэмульсификации катаракты у Сольных сахарным диабетом на основе клинико-морфологического исследования яд{а и капсулы хрусталика у больных сахарным диабетом // Материалыы научно-практичеиой конференции ученых с международным участием: «IV Российский общенациональный офтальмологический форум» (РООФ). Москва. 2011

12. Тишкова A.C., Каменских Т.Г., Ципящук А.Ф., Галанжа В.А., Радченко Е.Ю. Опыт имплантации добаючных менисковых Add-On ИОЛ для коррекции аметропии при артифакии // Материалы научно-практической конференции ученых с международным участием: «IV Российский общенациональный офтальмологический форум» (РООФ). Москва. 2012

Тишкова Антонина Сергеевна ИССЛЕДОВАНИЯ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ХРУСТАЛИКА ГЛАЗА С ДИАБЕТИЧЕСКОЙ И ВОЗРАСТНОЙ КАТАРАКТАМИ

Подписано в печать . ,14 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. - печ. л. 1.45 Тираж экз. Заказ №

Отпечатано в типографии «Скайрей» 410012, г. Саратов, ул. Политехническая 122 Тел.: (8452)520-992