Применение лентикулярной ткани в рефракционной хирургии роговицы

    

    Актуальность

    В мировой практике наиболее часто для коррекции аметропии применяют технологию LASIK. Технический момент операции LASIK складывается из запланированных двух этапов операции. На первом этапе с помощью механического микрокератома происходят формирование и подъем клапана роговицы на ножке с возвращением его на прежнее место, после второго этапа операции – эксимерлазерная абляция стромы [1]. Технический прогресс в мире рефракционной хирургии привел к созданию операции под брендовым названием Relex Smile. В ходе данной операции формируется лентикула с помощью фемтосекундного лазера VisuMax (Carl Zeiss Meditec AG, Йена, Германия) и извлекается через малый разрез. Данная технология является полностью бесклапанной [2]. Данный вид лентикулы расценивается как истинный трансплантат, и в этой связи существует необходимость создания искусственных эквивалентов донорской роговицы человека [3, 4]. Основными недостатками при пересадке роговицы являются иммунологическое отторжение трансплантата и дефицит донорского материала.

    Тканевая инженерия на современном этапе позволяет создавать биоимплантаты из отдельных фрагментов собственных тканей донорской роговицы, тем самым решая проблему недостатка донорских роговиц, по крайней мере, для выполнения послойных и интерламеллярных кератопластик [5]. Метод децеллюляризации является перспективным направлением в тканевой инженерии, позволяющим на практике создавать трехмерный каркас, из которого максимально удаляются клетки, и тем самым снижается риск развития реакции трансплантационного иммунитета [6, 7]. В результате операции Relex Smile высвобождается и остается невостребованной стромальная лентикула, обладающая оптико-рефракционными свойствами и открывающая широкие возможности для ее дальнейшего применения в клинике. В связи с этим актуальной остается проблема заготовки и длительного хранения лентикулярного материала, а также возможности ее применения для коррекции аметропий и другой глазной патологии.

    Цель

    Выявить проблемы применения лентикулярной ткани, ее хранения, получения бесклеточных каркасов в тканевой инженерии роговицы, возможность прогнозирования рефракции.

    Хранение лентикулы

    K. Mohamed-Noriega и соавт. в своем исследовании использовали метод криоконсервации лентикулярного материала, в котором качестве криопротектора применялся раствор диметилсульфоксида. Авторы показали, что криоконсервированные лентикулы поддерживают жизнеспособность кератоцитов и общую структурную целостность коллагеновых волокон. В результате исследований авторами получены доказательства сохранности архитектоники и прозрачности лентикулы роговицы, прошедшей стадию криогенного хранения [8].

    Данный протокол хранения лентикулы, описанный ранее, нашел свое применение в работах других авторов [9–12].

    В дальнейшем индийские ученые модифицировали ранее существующий протокол криоконсервации лентикулы. Авторская методика – фемтосекундная интрастромальная имплантация криоконсервированной аллогенной лентикулы (Femtosecond Intrastromal Lenticular Implantation – FILI) – использовалась для коррекции 8 гиперметропических глаз и одного афакичного глаза [13].

    Сингапурские ученые проводили двухэтапное исследование по применению различных сред с разным температурным режимом со сроком хранения лентикулы 48 ч и 4 нед. соответственно. Результаты показали, что лентикулы, которые хранились в растворе глицерина при –80 °С и при комнатной температуре, имели более упорядоченную структуру коллагеновых фибрилл в сравнении с лентикулой, которая хранилась в жидком азоте. Однако данный факт не приводит к значительному изменению прозрачных свойств роговицы [14].

    Децеллюляризация лентикулы

    В работе G.H. Yam и соавт. дана оценка различных методов децеллюляризации аллогенной лентикулы. Так, по мнению авторов, использование 0,1% додецилсульфата натрия позволяет эффективно удалить клеточный детрит из стромальной лентикулы, при этом структура 3D биоинженерной конструкции остается сохранной [15].

    H. Yin и соавт. для децеллюляризации лентикулы использовали гипертонический раствор хлорида натрия и раствор ДНКазы и РНКазы. Затем две децеллюляризованные лентикулы склеивали между собой фибриновым клеем и применяли для передней послойной кератопластики [16].

    В 2018 г. M.I. Huh и соавт. в своей работе показали эффективность децеллюляризации лентикулы с различной концентрацией для таких растворов, как Triton X-100, додецил-сульфата натрия и трипсин-ЭДТА. Далее лентикулы промывали в гипертоническом трис-буфере, изотоническом трис-буфере и гипотоническом трис-буфере, с последующим добавлением ДНКазы и РНКазы. В результате из всех протоколов децеллюляризации растворы 0,25 и 0,5% трипсин-ЭДТА в гипотоническом трис-буфере показали самое низкое содержание ДНК, в то время как содержание гликозаминогликанов было самым высоким [17].

    Имплантация лентикулы в модельных экспериментах на животных

    Впервые в 2012 г. R.I. Angunawela и соавт. выполнили аутологичную трансплантацию криоконсервированной лентикулы в эксперименте на кроликах. Результаты показали, что прозрачность роговицы после повторной имплантации лентикулы постепенно улучшалась с 3-го по 28-й дни [9].

    H. Liu и соавт. в эксперименте на кроликах трансплантировали лентикулу. Авторы показали, что данная процедура является выполнимой, приживление лентикулы происходило без осложнений, а регенерация нервных волокон наблюдалась уже на первом месяце послеоперационного наблюдения [18].

    A. Riau и соавт. получили результаты, аналогичные исследованию R.I. Angunawela и соавт., в эксперименте на обезьянах. Авторы отмечают наступление прозрачности роговицы к 8-й неделе после операции. Кроме того, такие показатели, как толщина, рефракция и топография роговицы, были восстановлены до уровня дооперационных значений к 16-й неделе [10].

    C.H. Lim и соавт. не отмечали существенных различий в тканевой реакции роговицы в ответ на имплантацию лентикулы после выполнения LASIK на роговице, ранее перенесшей процедуру Relex Smile, по сравнению с роговицей, до этого не подвергавшейся хирургическим вмешательствам [11].

    Впервые имплантацию аллогенной лентикулы в эксперименте на обезьянах выполнили R. Liu и соавт. Авторы отметили, что преломляющая сила роговицы увеличилась к 6-му месяцу и составляла 82% от предполагаемой коррекции [19]. В 2017 г. J. Zhao и соавт. в эксперименте на кроликах успешно провели аллогенную трансплантацию лентикулы. По данным оптической когерентной томографии, лентикула интегрирована с окружающей тканью, а центральная толщина роговицы увеличилась на 58,75±21,58 мкм. В течение 6 мес. наблюдения отмечался стабильный процесс приживления лентикулы [20]

    H. Jin и соавт. в эксперименте на обезьянах обнаружили отсутствие отторжения при аутологичной и аллогенной трансплантации материала. В дальнейшем H. Jin и соавт. впервые использовали ксенотрансплантаты из лентикул, которые хранили в глицерине при +4 °С в течение 7 дней. В группе ксенотрансплантации отмечалось увеличение уровня воспалительных маркеров в слезной жидкости, в сравнении с группой аллотрансплантации, где отмечалось снижение большинства маркеров воспаления через 1 мес. после операции. Тем не менее за весь период наблюдения (6 мес.) реакции отторжения не отмечалось ни в одной из групп [21, 22]. M. He и соавт. считают, что методика фемтосекундной лазерной эндокератофакии малого разреза с использованием ксеногенной лентикулы может стать эффективным методом в лечении миопии и кератоконуса. С точки зрения биосовместимости, при имплантации ксеногенной лентикулы фемтосекундная интрастромальная кератопластика превосходит послойную кератопластику [23, 24]. В других работах китайские ученые анализируют результаты трансплантации ксеногенных и аллогенных лентикул с различной дозой облучения: 10, 20, 50 и 100 Гр. По мнению авторов, пороговой дозой, при которой происходит инициация апоптоза кератоцитов, является рентгеновское излучение 100 Гр [25].

    В другой работе, клинически ориентированной, изучались биологические свойства роговицы реципиента после интеграции лентикулы для коррекции пресбиопии в эксперименте на обезьянах. Авторы сравнивали три группы лентикул: аутологичные, децеллюляризированные ксеногенные и ксеногенные лентикулы. В качестве детергента в протоколе децеллюляризации использовали 0,1% додецилсульфат натрия. В результате было выявлено усиление центральный кривизны роговицы (значения кератометрии от 1,8 до 2,3 дптр), изменились значения Q-фактора (с –0,26 до –0,36), изменилась высота передней поверхности роговицы (с 7,7 до 9,3 мкм), существенных различий между тремя группами не отмечалось. Авторы подтвердили факт биологической совместимости аутологичных и децеллюляризированных ксеногенных групп. В одном случае отмечалось отторжение ксеногенной лентикулы [26].

    В эксперименте на обезьянах Y.C. Liu и соавт. сравнивали результаты операций LASIK, Relex Smile и повторной имплантации аутологичной лентикулы для коррекции гиперметропии +2,0 и +4,0 дптр. Авторы отмечают, что в группе с повторной имплантацией лентикулы для коррекции гиперметропии (+2,00 дптр) наблюдалась более высокая тенденция к регрессу. Авторы предполагают, что регресс связан с глубиной имплантации лентикулы 160 мкм. Кроме того, повторная имплантация аутологичной лентикулы для лечения гиперметропии может быть безопасной и жизнеспособной процедурой [27, 28].

    Успешные результаты опытов на животных позволили перейти с фазы доклинических экспериментов к пересадке аутологичных и аллогенных лентикул людям.

    Имплантация лентикулы у людей для коррекции аметропий

    Первый клинический случай имплантации нативной аллогенной лентикулы был описан K.R. Pradhan и соавт. Реципиент имел высокую степень гиперметропии из-за афакии правого глаза +12,0 sph –1,50 cyl 157 ax. Через год после операции рефракция правого глаза составила +7,5 sph –3,0 cyl 150 ax, сферэквивалент снизился до 5,52 дптр, что означало около 50% недокоррекции. Авторы связывают данный факт с изменением задней поверхности роговицы и ремоделированием эпителия роговицы после операции [29].

    L. Sun и соавт. в своем исследовании подтвердили стабильность, эффективность, безопасность и предсказуемость результатов трансплантации аутологичной лентикулы для лечения гиперметропии у пациентов с миопией на одном глазу и гиперметропией в контралатеральном глазу [30]. На 9-м и 12-м месяцах наблюдения отмечалась частичная регенерация суббазального нервного сплетения [31].

    L. Mastropasqua и соавт. имплантировали лентикулу в эксперименте ex vivo. Произошло значительное уплощение центральной зоны роговицы на 7,31±1,52 дптр (р=0,002). Было обнаружено, что площадь диаметра уплощения роговицы зависит от диаметра оптической зоны имплантированной лентикулы (р=0,006) [32].

    В 2017 г. S. Jacob и соавт. описали технику имплантации аллогенной лентикулы, полученной по методике Relex Smile для коррекции пресбиопии (PrEsbyopic Allogenic Refractive Lenticule Inlay – PEARL). Лентикула (толщиной 61,5±3,32 мкм) была трепанирована в центре диаметром 1,0 мм и вставлена в карман под роговичный лоскут (толщиной 120 мкм) в недоминантный глаз пациентам с пресбиопией. За 6 мес. наблюдения авторы не отмечали таких побочных явлений, как ночные блики и ореолы [33].

    M. Moshirfar и соавт. модифицировали способ лентикулярной интрастромальной кератопластики (Lenticule Intrastromal Keratoplasty – LIKE), при данном способе под лоскут (толщиной 110 мкм) трансплантируют лентикулу. И предложили новый способ коррекции гиперметропии – микроинвазивную лентикулярную интрастромальную кератопластику (Small-incision Lenticule Intrastromal Keratoplasty – sLIKE). При этом способе лентикула вводится в стромальный карман (на глубину 120 мкм) через небольшой разрез без формирования лоскута. Авторы предполагают, что это приведет к меньшему повреждению суббазального нервного сплетения и меньшим осложнениям, связанным с лоскутом. В случае же возникновения остаточных рефракционных ошибок авторы способов LIKE и sLIKE предлагают повторно поднять лоскут и произвести абляцию стромы роговицы [34].

    I.B. Damgaard и соавт. оценивали изменения роговицы в эксперименте ex vivo с учетом толщины лентикулы (95 мкм = 4,00 дптр, 150 мкм = 8,00 дптр) и глубины (110 и 160 мкм) имплантации лентикулы. Усиление передней кривизны было сопоставимо между группами 4,00 и 8,00 дптр (p>0,141), но более выражено при глубине имплантации 110 мкм (p<0,038). Более значительное уплощение задней кривизны наблюдалось после имплантации лентикулы 8,00 дптр (p<0,002). Кроме того, авторы обнаружили, что только 78 и 50% предполагаемой коррекции были достигнуты при глубине имплантации 110 и 160 мкм соответственно. Авторы пришли к выводу, что сила имплантированной лентикулы должна быть больше, чем предполагаемая коррекция, и должна соответствовать глубине имплантации лентикулы [35]. Однако авторы другого исследования предложили формулу для прогнозирования рефракционного результата, согласно которой мощность имплантированной лентикулы должна быть ниже, чем предполагаемая коррекция [36].

    Терапевтические возможности применения лентикулы

    В 2015 г. S. Ganesh и соавт. предоставили данные применения методики фемтосекундной интрастромальной имплантации лентикулы (Femtosecond Intrastromal Lenticular Implantation – FILI) в комбинации с методикой акселерированного кросслинкинга у пациентов с прогрессирующим кератоконусом и тонкой роговицей [37, 38]. M.S. Sachdev и соавт. в своем исследовании трансплантировали лентикулу на деэпителизированную роговицу и провели методику кросслинкинга роговицы по «Дрезденскому протоколу» [39].

    В 2018 г. Y. Zhou и соавт. модифицировали ранее описанную методику и подтвердили безопасность ее проведения [40]. Недавние исследования на кроликах продемонстрировали, что кросслинкинг-обработанная лентикула (ее диаметр составлял 2,5 мм) усиливает переднюю кривизну и стабилизирует рефракцию роговицы через 8 нед. [41]. Также имеются данные о применении лентикулы в случае для пост-LASIK-индуцированной гиперметропии и астигматизма высокой степени [42] в случае с рецидивирующим птеригиумом [43], при прогрессирующем кератоконусе [44– 46], для лечения лимбального дермоида [47, 48], микроперфорациях и макроперфорациях роговицы [49, 50], в случае кератэктазии после LASIK [51]. Есть сведения применения лентикулы в педиатрической практике для лечения перфорации роговицы как вторичного осложнения блефарокератоконъюнктивита, вызванного демодексом [52]. Описан случай успешной имплантации аутологичной лентикулы в сочетании с фоторефрактивной кератэктомией для лечения осложнений после LASIK [53]. Ряд исследователей сообщили о применении лентикулярного материала в качестве пластыря при буллезной кератопатии и при осложнениях, связанных с дренажной трубкой клапанного устройства Ахмеда, в хирургии глаукомы [54, 55]. J. Gu и соавт. в эксперименте на кроликах успешно трансплантировали децеллюляризированную лентикулу в субретинальное пространство [56].

    Заключение

    Таким образом, в литературе имеется достаточно данных о применении лентикулы, полученной по технологии Relex Smile, в офтальмологии. Тем не менее существующие протоколы хранения, децеллюляризации лентикулы, данные для прогнозирования рефракционного эффекта с целью коррекции аметропий не лишены недостатков и до конца не изучены. В связи с этим актуальной проблемой остается поиск эффективных методов и технологий заготовки, хранения аллогенных лентикул и прогнозирования клинического эффекта при их имплантации.

    

    Вклад авторов в работу:

    С.В. Костенев: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, написание текста, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    С.А. Борзенок: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, написание текста, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    В.Г. Ли: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, написание текста, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    П.О. Носиров: сбор, анализ и обработка материала, статистическая обработка данных, редактирование, окончательное утверждение материала, подлежащего публикации.

    

    Author's contribution:

    S.V. Kostenev: substantial contributions to the conception and design of the work, acquisition, analysis and processing of the material, writing text, editing, final approval of the version to be published.

    S.A. Borzenok: substantial contributions to the conception and design of the work, acquisition, analysis and processing of the material, writing text, editing, final approval of the version to be published.

    V.G. Lee: substantial contributions to the conception and design of the work, acquisition, analysis and processing of the material, writing text, editing, final approval of the version to be published.

    P.O. Nosirov: collection, analysis and processing of the material, statistical data processing, editing, final approval of the material to be published.

    

    Финансирование: Авторы не получали конкретный грант на это исследование от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом и некоммерческом секторах.

    Авторство: Все авторы подтверждают, что они соответствуют действующим критериям авторства ICMJE.

    Согласие пациента на публикацию: Письменного согласия на публикацию этого материала получено не было. Он не содержит никакой личной идентифицирующей информации.

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    ORCID ID: Ли В.Г. 0000-0002-7542-3126

    

    Funding: The authors have not declared a specific grant for this research from any funding agency in the public, commercial or not-for-profit sectors.

    Authorship: All authors confirm that they meet the current ICMJE authorship criteria.

    Patient consent for publication: No written consent was obtained for the publication of this material. It does not contain any personally identifying information.

    Conflict of interest: Тhere is no conflict of interest.

    ORCID ID:Lee V.G. 0000-0002-7542-3126