Реферат RUS  Реферат ENG  Литература  Полный текст

Новые подходы к рефракционному кератомоделированию на основе модификации полимерно-коллоидной структуры роговицы


1Национальный медико-хирургический Центр им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения Российской Федерации

Возможность усиления или ослабления рефракции роговицы без разрезов, коагуляции или абляции ее стромы представляется чрезвычайно важной практической задачей в восстановительной коррекции первичных и вторичных индуцированных аметропий, а также сопутствующих им оптических аберраций [1-9].
Цель обоснование новых подходов к рефракционному кератомоделированию на основе модификации полимерно-коллоидной структуры стромы роговицы.
Материал и методы
Для обоснования новых подходов к рефракционному кератомоделированию были использованы данные литературы об анатомо-физиологических особенностях роговицы, изменения ее структур при температурных, компрессионных и лазерных воздействиях. Кроме того, были проанализированы собственные многолетние экспериментальные и клинические исследования после воздействия лазерным излучением различного спектрального диапазона, включая исследования других авторов по интрастромальному воздействию излучением фемтосекундного лазера. Кроме того, были проведены экспериментальные исследования in vitro и in vivo на роговицах кролика, свиньи и человека по лазерно-температурному воздействию без и в сочетании с дозированной компрессией.
Результаты
Основу новых подходов к рефракционному кератомоделированию составило предложенное нами рассмотрение роговицы как сложного биополимера со своеобразной гидроколлоидной структурой. Уникальность данной структуры заключается в способности изменять свои объемные характеристики в зависимости от соотношения свободной и связанной воды. Как известно, молекулы гликозаминогликанов (ГАГ) способны активно впитывать и удерживать воду. Содержание воды в строме роговицы колеблется от 75 до 80% и составляет в среднем 78%. Боковые цепи протеогликанов, состоящие из ГАГ, переплетаются с волокнами коллагена и создают плотную трехмерную сетку, которая обеспечивает как избирательный проход через нее различных макромолекул, так и прочную пространственную структуру. За счет своей высокой гидрофильности цепи ГАГ сорбируют воду, и внутри роговицы формируется герметизированная система. Необходимо отметить, что существует четкое соответствие между интенсивностью обмена ГАГ и коллагена, а синтез ГАГ и протеогликанов всегда предшествует синтезу коллагена. В состоянии гидратации активное участие принимает протеокератансульфат роговицы. Мы полагаем, что биомеханические свойства роговицы определяют перекрестно-сшитые структуры ее стромы. Причем, если уровень перекрестного сшивания определяется средней молекулярной массой коллагена, протеогликанов и гликопротеинов, то плотность поперечных сшивок предопределяет такие свойства роговицы, как степень набухания, проницаемость, диффузию и, в конечном итоге, механическую прочность и эластичность. Для многих гидрогелей эти качества могут быть высчитаны экспериментально или теоретически.
Таким образом, строму роговицы можно представить как гидрофильный поперечно-сшитый биополимер, который способен формировать нерастворимую объемную сеть. Объемная структура данной сети является результатом поперечных сшивок в коллагене, протеогликанах и гликопротеинах. В норме сеть остается в равновесии со свободной и связанной водой, и при этом наблюдается баланс эластичных сил поперечно-сшитых биополимеров стромы роговицы с осмотическими силами ее тканевой жидкости. Химический состав и молекулярный вес биополимеров роговицы определяют плотность поперечных сшивок, которая, в свою очередь, влияет на набухание и объем стромы роговицы. В зависимости от того, как изменятся данные характеристики в том или ином слое и участке стромы роговицы под влиянием облучения лазерными фотонами, температуры и дозированной компрессионной нагрузки будет наблюдаться пластическая деформация коллагеновых структур, увеличение или уменьшение связывания воды протеогликанами и гликопротеинами с соответствующими объемными изменениями. Это с учетом топографии воздействия может привести к изменению профиля кривизны передней поверхности роговицы, усилить или ослабить ее рефракцию. Заслуживает внимания тот факт, что передние слои стромы роговицы содержат больше связанной воды, чем задние. При изменении степени связывания воды в передних слоях стромы роговицы, возникающий отек и уменьшение или увеличение объема ее гидроколлоидных структур являются состоянием более постоянным. Это обусловлено особенностью распределения в ней специфических протеогликанов. Глубокие слои стромы роговицы обладают более выраженной способностью абсорбировать воду, однако большая ее часть не связана, и возникающий там при гидратации отек является не стабильным. Имеющиеся в литературе данные указывают на то, что при изменении состава межклеточного вещества появляется возможность воздействовать на форму и объем ткани [3-5].
Вышеизложенное позволяет наметить новые подходы к рефракционному кератомоделированию без разрезов, коагуляции и абляции ткани роговицы. На наш взгляд, наиболее перспективным в этом направлении является применение лазерного излучения различного спектрального диапазона в энергетических дозах, лежащих ниже порога коагуляции и абляции ткани роговицы. При таких воздействиях возможна полимеризация, агрегации (сшивки) макромолекул, а также деполимеризация, которая получила название лазерного свеллинга [9]. Так, например, при воздействии определенными режимами ультрафиолетового (УФ), видимого и инфракрасного (ИК) лазерного излучения можно вызвать как сшивки, так и разрывы пептидных связей без и с локальными оптомеханическими микроразрушениями. При этом увеличивается способность коллагена, протеогликанов и глипротеинов абсорбировать свободную воду в строме роговицы и изменять ее объем и биомеханические свойства. В данном случае все будет зависеть только от того, как будет изменена молекулярная масса в определенном ее участке под влиянием фотонов лазерного излучения.
При определенных режимах воздействия это сопровождается полимеризацией или деполимеризацией коллагена, протеогликанов, гликопротеинов и сопровождается увеличением или уменьшением их молекулярной массы. Так уменьшение или увеличение молекулярной массы сопровождается изменениями осмотического давления в облученном участке роговой оболочки. При повышении осмотического давления в эту зону устремляется тканевая жидкость. Давление набухания, возникающее в том или ином облученном участке роговицы, может преодолевать значительное сопротивление и вызывать соответствующие изменения в соседних участках необлученной роговицы. Это приводит к изменению объемных соотношений между коллагеновыми структурами, протеогликанами и гликопротеинами. Пространственная структура протеин-полисахаридных комплексов, а также характер их взаимодействия с коллагеновыми волокнами играют важную роль в обеспечении прочностных биомеханических свойств ткани роговицы. При этом образуется своеобразное молекулярное сито, регулирующее диффузию воды и низкомолекулярных продуктов питания и обмена. Таким образом, под влиянием определенных режимов лазерного излучения в зависимости от длительности воздействия и суммарной энергетической дозы облучения может происходить деполимеризация (разрывы) или полимеризация (сшивки) в коллагене, протеогликанах, гликопротеинах роговичной стромы. Это сопровождается изменениями молекулярной массы и соответственно осмотического давления, степени гидратации, объема и биомеханических свойств в облученном участке стромы роговицы. Данные изменения в зависимости от формы и места аппликаций на роговице приводят к увеличению или уменьшение кривизны ее передней поверхности и соответственно рефракции роговицы [4, 5, 8].
При сочетании лазерного облучения с дозированной компрессионной нагрузкой и температурными воздействиями, не вызывающем повреждения коллагена и основного вещества стромы роговицы, возможно достичь определенной пластической деформации с увеличением или уменьшением кривизны передней поверхности роговицы, от изменения состояния которой зависит ее преломляющая сила [9].
Общим для УФ лазерного излучений ниже порога абляции и ИК лазерного излучения ниже порога коагуляции является воздействие на гидроколлоидные структуры стромы роговицы и изменение их объемных характеристик. Это указывает на возможность применения для рефракционного кератомоделирования комбинированного УФ и ИК лазерного воздействия в определенном энергетическом диапазоне. Особый интерес для модификации полимерно-коллоидной структуры роговицы представляет применение видимого и ИК диапазона фемтосекундного лазерного излучения в пороговых и субпороговых энергетических режимах [9].
Изменение степени гидратации, особенно на уровне поверхностных слоев роговицы, может оказывать существенное влияние на рефракционные показатели. Данный факт получил объективное подтверждение в ходе динамической видеокератографии за пациентами с различной патологией роговицы, а также при воздействии на роговицу УФ излучение эксимерного лазера ниже порога абляции и ИК лазерного излучением в энергетических дозах ниже порога коагуляции ткани роговицы [5-7].
Выявленное нами в ходе экспериментов in vitro и in vivo усиление пластической деформации облученной ткани роговицы при компрессионном воздействии открыло еще один новый подход к рефракционному кератомоделированию. Суть данного подхода сводилась к комбинированному лазерно-компрессионному воздействию. Возможны самые разнообразные технические решения при лазерном, компрессионном и дозированном температурном воздействии на роговицу для рефракционной модификации полимерно-коллидной структуры ее стромы с целью изменения кривизны ее передней поверхности и получения определенного рефракционного эффекта [9]. Последующие исследования в этом направлении должны ответить на вопрос об эффективности каждого из вышеперечисленных подходов или их комбинаций в рефракционном кератомоделировании без разрезов, коагуляции и абляции cтромы роговицы.
Выводы
1. Модификацию коллоидно-полимерной структуры стромы роговицы можно рассматривать как основу для рефракционного кератомоделирования.
2. Лазерное излучение различного спектрального диапазона ниже порога коагуляции, абляции и интрастромальной фотодеструкции может быть использовано для модификации коллоидно-полимерной структуры стромы роговицы с целью рефракционного кератомоделитрования без коагуляции, абляции и разрезов стромы роговицы.
3. Для рефракционного кератомоделирования может быть применено сочетание щадящих режимов лазерного излучения различного спектрального диапазона с дозированными компрессионными и температурными воздействиями, не вызывающими повреждения коллагена, протеогликанов и гликопротеинов роговицы.


Белые ночи - 2019 Сателлитные симпозиумы в рамках XXV Международного офтальмологического конгрессаБелые ночи - 2019 Сателлитные симпозиумы в рамках XXV Междун...

Новые технологии в офтальмологии - 2019 Всероссийская научно-практическая конференцияНовые технологии в офтальмологии - 2019 Всероссийская научно...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии – 2019 ХVII Всероссийская научно-практическаяконференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии –...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2019»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

Роговица III. Инновации  лазерной коррекции зрения и кератопластикиРоговица III. Инновации лазерной коррекции зрения и кератоп...

ХVI Ежегодный конгресс Российского глаукомного общества «Вместе против слепоты»ХVI Ежегодный конгресс Российского глаукомного общества «Вме...

Сессии в рамках III Всероссийского конгресса «Аутоимунные и иммунодефицитные заболевания»Сессии в рамках III Всероссийского конгресса «Аутоимунные и ...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2018Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2018»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

«Живая» хирургия в рамках конференции  «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2018»«Живая» хирургия в рамках конференции «Современные технолог...

Сателлитные симпозиумы в рамках XI Российского общенационального офтальмологического форумаСателлитные симпозиумы в рамках XI Российского общенациональ...

Федоровские чтения - 2018 XV Всероссийская научно-практическая конференция с международным участиемФедоровские чтения - 2018 XV Всероссийская научно-практическ...

Актуальные проблемы офтальмологии XIII Всероссийская научная конференция молодых ученыхАктуальные проблемы офтальмологии XIII Всероссийская научная...

Восток – Запад 2018  Международная конференция по офтальмологииВосток – Запад 2018 Международная конференция по офтальмологии

«Живая хирургия» в рамках конференции «Белые ночи - 2018»«Живая хирургия» в рамках конференции «Белые ночи - 2018»

Белые ночи - 2018 Сателлитные симпозиумы в рамках XXIV Международного офтальмологического конгресса Белые ночи - 2018 Сателлитные симпозиумы в рамках XXIV Между...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Невские горизонты -  2018»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Невские горизон...

Сателлитные симпозиумы в рамках VIII ЕАКОСателлитные симпозиумы в рамках VIII ЕАКО

VIII Евро-Азиатская конференция по офтальмохирургии (ЕАКО)VIII Евро-Азиатская конференция по офтальмохирургии (ЕАКО)

XVII Всероссийская школа офтальмологаXVII Всероссийская школа офтальмолога

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2018»Сателлитные симпозиумы в рамках конференции «Современные тех...

Современные технологии лечения витреоретинальной патологии - 2018 ХVI Научно-практическая конференция с международным участиемСовременные технологии лечения витреоретинальной патологии -...

Роговица II. Топография роговицы. Аберрации глаза 2018 Научно-практическая конференция с международным участиемРоговица II. Топография роговицы. Аберрации глаза 2018 Научн...

 ХV Юбилейный конгресс Российского глаукомного общества ХV Юбилейный конгресс Российского глаукомного общества

Сателлитные симпозиумы в рамках ХV Юбилейного конгресса Российского глаукомного обществаСателлитные симпозиумы в рамках ХV Юбилейного конгресса Росс...

Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017Сателлитные симпозиумы в рамках конференции Современные техн...

Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017Современные технологии катарактальной и рефракционной хирург...

«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2017»«Живая хирургия» в рамках конференции «Современные технологи...

Эндокринная офтальмопатия Научно-практическая конференцияЭндокринная офтальмопатия Научно-практическая конференция

Top.Mail.Ru


Open Archives