Ермолаев А.П.

ФГБУ "НИИ глазных болезней" РАМН, Москва

Новиков И.А.

Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия

Мельникова Л.И.

ФГБНУ «НИИ глазных болезней», ул. Россолимо, 11, А, Б, Москва, 119021, Российская Федерация

Котляр К.Е.

FH Aachen, Campus Julich, Heinrich-Mussmann Str. 1 52428 Julich, Germany

Сравнительная характеристика химического состава витреального содержимого кадаверных глаз и глаз с рефрактерной терминальной глаукомой

Журнал: Вестник офтальмологии. 2018;134(5): 195-201

Просмотров : 10

Загрузок :

Как цитировать

Ермолаев А. П., Новиков И. А., Мельникова Л. И., Котляр К. Е. Сравнительная характеристика химического состава витреального содержимого кадаверных глаз и глаз с рефрактерной терминальной глаукомой. Вестник офтальмологии. 2018;134(5):195-201. https://doi.org/10.17116/oftalma2018134051195

Авторы:

Ермолаев А.П.

ФГБУ "НИИ глазных болезней" РАМН, Москва

Все авторы (4)

Поддержание нормального уровня внутриглазного давления (ВГД) является результатом сбалансированности гидродинамических процессов, представляющих совокупность механизмов притока и оттока внутриглазной жидкости (ВГЖ), а также механизмов, удерживающих достаточное количество ВГЖ внутри глаза и противодействующих возникновению офтальмогипотонии. В основе гидродинамических процессов лежат осмотические и гидростатические закономерности, а точнее — разница (градиент) осмотического и гидростатического давлений по разные стороны полупроницаемых биологических мембран, создающие условия для перемещения необходимого количества жидкости внутрь и наружу глазного яблока и препятствующие перемещению ее избыточного количества. Градиент концентрации осмотически активных веществ создается благодаря их активному, энергозатратному трансмембранному переносу или самостоятельному синтезу по одну из сторон биологической мембраны [1, 2]. Данные о концентрациях осмотически активных веществ или элементов, которые могли бы входить в их состав, являются важной информацией для построения гидродинамической модели глазного яблока.

Витреальная полость составляет около 2/3 объема глазного яблока, в миопических глазах это соотношение может быть ощутимо больше [3]. Доминирование объема витреальной полости по отношению к размерам других структур глаза и наличие постоянного трансвитреального движения жидкости позволяют предположить существование значительного, но пока малоизученного, влияния витреального содержимого на химические и гидродинамические процессы в глазном яблоке [4].

Ключом для понимания воздействия осмотических факторов на гидродинамические процессы в глазном яблоке является информация о концентрациях осмотически активных веществ или составляющих их химических элементов в составе жидких сред глаза — в передней и задней камерах, в стекловидном теле (СТ) и в ретрогиалоидном пространстве. От разницы концентраций осмотически активных веществ между жидкими средами глаза и сывороткой крови зависят трансмембранные процессы перемещения жидкости из капиллярного русла цилиарных отростков внутрь глазного яблока, что играет роль в поддержании уровня ВГД и является важным для построения гидродинамической модели глаза [1, 2].

В литературе имеются многочисленные данные о химическом составе СТ и влаги передней камеры (ВПК) глаза [5—9]. Принципиальным различием опуб-ликованных данных по этим двум субстанциям является то, что образцы ВПК человека in vivo могут быть легко взяты для исследований в процессе любой полостной глазной операции, в то время как витреальное содержимое и ретрогиалоидная жидкость из глаз человека in vivo являются малодоступными. Это связано с тем, что и то и другое может быть взято только в случаях, когда инструментальное внедрение внутрь витреальной полости в процессе операции является обоснованным для проводимого хирургического вмешательства и не приносит вреда пациенту. По этой причине данные о химическом составе СТ in vivo единичны [7].

Из судебно-медицинской литературы известно, что, несмотря на замкнутый объем глазного яблока и изолированность его содержимого, в посмортальном периоде происходит изменение его химического состава [10]. Это связано с аутолитическими процессами, разрушением мембранных структур глаза и высвобождением внутриклеточного содержимого внутрь витреальной полости. По этой причине изменение химического состава СТ используется как один из критериев при определении давности наступления смерти в судебно-медицинской практике ряда стран [7, 8].

Необходимо уточнить различие между понятиями элементного и химического состава вещества: элементный состав отражает содержание в веществе однотипных атомов (Na, K, N, S и др.) вне зависимости от того, какие соединения эти атомы образуют в своих различных комбинациях. Понятие «химический состав» демонстрирует, из каких конкретных химических веществ состоит исследуемый объект (вода, глюкоза, мочевина и др.) [11].

При изучении элементного состава СТ через 6—48 ч после наступления смерти было выявлено, что концентрация натрия (Na) в СТ не меняется в зависимости от длительности постмортального периода и от других факторов [12].

По-другому ведет себя калий (K), концентрация которого по мере увеличения длительности постмортального периода нарастает в зависимости, близкой к линейной [12, 13]. На изменение концентрации K оказывают воздействие как внутренние (возраст, совокупность болезней при жизни, особенности агонального периода, наличие или отсутствие нарушений обмена азота — N), так и внешние (температура окружающей среды, техническая особенность изучения образца и др.) факторы [14]. Причиной этого является то, что в постмортальном периоде клеточные мембраны начинают разрушаться и становятся проницаемыми, а активный транспорт останавливается. В связи с этим начинается неконтролируемая диффузия К (основное количество которого in vivo сосредоточено внутри клетки) в межклеточное пространство, а Na наоборот, диффундирует в клетку, притягивая к себе воду [15].

Концентрация кальция (Са) и магния (Mg) в СТ в постмортальном периоде не меняется [16]. Стабильность показателей Ca связана с тем, что внутри клеток его содержится в 20 000 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости [17]. Учитывая, что Mg участвует во многих важных метаболических реакциях в организме человека, объяснение стабильности его концентрации в постмортальном периоде вызывает затруднения.

Концентрация фосфора (Р) в ВПК и СТ повышается по мере увеличения длительности постмортального периода и также зависит от температуры окружающей среды [18, 19]. Р является важнейшим универсальным участником энергетических процессов в живых клетках. В связи с тем что клеточные мембраны в постмортальном периоде разрушаются, происходит его активное высвобождение во внеклеточное пространство [15].

При построении модели гидродинамических процессов в глазу для понимания осмотической составляющей в процессе секреции и удерживания жидкости внутри глазного яблока необходима информация о химическом составе содержимого СТ как наибольшего объемного резервуара глазного яблока. Однако все вышесказанное ставит под сомнение возможность прямого обобщения данных о химическом составе витреального содержимого кадаверных глаз и глаз человека in vivo. Это делает необходимым изучение химического состава витреального содержимого, взятого из кадаверных глаз и глаз человека in vivo, и сравнительное исследование этих биологических жидкостей. Как говорилось выше, по этическим соображениям получить образец витреального содержимого человека in vivo возможно только в случаях, когда это диктуется хирургической целесообразностью и необходимостью. Одной из таких ситуаций является хирургическое лечение пациентов с болящей глаукомой в терминальной стадии заболевания. В таких глазах для устранения боли и сохранения глаза как органа одним из авторов проводилось дренирование витреальной полости с частичной эвакуацией витреального содержимого [20].

Изучение кадаверного СТ сопряжено с рядом особенностей. Дополнительным фактором, затрудняющим исследование в раннем постмортальном периоде [21], является очень высокая гидрофильность гиалуроновых соединений, преобладающих в составе СТ. В совокупности с особенностями микроанатомии СТ, разделенного в норме на множество цистерн [23], это затрудняет использование ряда химических аналитических методов (например, «сухой химии» из-за плохой смачиваемости индикаторных полосок) [23].

По мере увеличения продолжительности постмортального периода происходят фрагментация длинных гиалуроновых цепочек и разрушение внутренней архитектоники СТ, что проявляется как совокупность процессов витреосинерезиса (уплотнение вещества СТ с одновременным его подтягиванием кпереди, к зоне фиксации СТ у зубчатой линии) и витреосинхизиса (формирование множественных участков разрежения вещества СТ). При этом возникает задняя отслойка СТ (ЗОСТ) (если ее еще не было до этого момента), ретрогиалоидное пространство расширяется, приводя к прогрессирующему изменению соотношений между плотной и жидкой составляющими витреальной полости (рис. 1)

Рис. 1. Сагиттальный срез глаза в постмортальном периоде и терминальной стадии глаукомы (схема). Схема аспирации витреального содержимого: шприц, А — аспирация из области, локализованной сразу за плоской частью цилиарного тела, из слоев синерезисно-уплотненного СТ; шприц Б — аспирация из постцентральной зоны витреальной полости, из разрыхленных задних слоев СТ и ретрогиалоидного пространства.
[21]. Сходные процессы наблюдаются в глазах с терминальной глаукомой, независимо от возраста, что подтверждено гистологически, а клинически проявляется облигатным развитием эхографически диагностируемой ЗОСТ во всех глазах с терминальной стадией глаукомы (рис. 2)
Рис. 2. Эхографическая картина глаза с терминальной стадией глаукомы. Контур ЗОСТ выделен пунктиром и обозначен стрелками.
[24].

Исходя из того, что как в кадаверных глазах, так и в глазах с терминальной глаукомой наблюдается выраженная дезорганизация СТ, мы решили, что вместо привычного термина «стекловидное тело» более правомерно использовать термин «витреальное содержимое». Постмортальная дезорганизация СТ методически облегчает проведение химического анализа витреального содержимого, однако изменение химического элементного состава, возникшее в процессе постмортального катаболизма и деструкции клеточных мембран, увеличивает его отличие от прижизненного СТ.

Цель работы — сравнительное изучение химического элементного состава образцов содержимого витреальной полости, взятых из кадаверных глаз, и образцов аналогичной среды, взятых из витреальной полости глаз c рефрактерной глаукомой в терминальной стадии c декомпенсированным ВГД.

Материал и методы

Исследовано витреальное содержимое глаз из двух групп. В 1-ю группу вошли 15 кадаверных глаз, полученных в глазном банке ФГБНУ НИИ глазных болезней и по разным причинам не допущенных для кератопластики, со сроком 6—8 ч от момента наступления смерти; во 2-ю группу включены 15 глаз с рефрактерной глаукомой в терминальной стадии заболевания с декомпенсированным ВГД (Ро ≥40 мм рт.ст.) у пациентов с гипертензионным болевым синдромом. Витреальное содержимое брали в процессе антиглаукомной операции, направленной на сохранение глаза как органа и основанной на дренировании витреальной полости [20].

Учитывая выраженные изменения (витреосинерезис и витреосинхизис), имеющиеся в витреальной полости как в кадаверных глазах, так и в глазах с терминальной глаукомой, в исследовании использован термин «витреальное содержимое», поскольку изучаемый аспират представляет собой смесь фрагментированного СТ и ретрогиалоидной жидкости.

Из кадаверных глаз витреальное содержимое забирали в объеме 0,5 мл через иглу калибра 23 G сквозь плоскую часть цилиарного тела из постцентрального отдела витреального пространства.

У пациентов с глаукомой в терминальной стадии c декомпенсированным ВГД витреальное содержимое брали в процессе проведения вышеназванной антиглаукомной операции. В нормальный протокол такой операции входят дренирование витреальной полости и аспирация при этом некоторого количества витреального содержимого [20]. Аспирацию производили в процессе вмешательства через иглу калибра 23 G сквозь плоскую часть цилиарного тела из постцентрального отдела витреальной полости в объеме 0,5 мл.

Витреальное содержимое исследовали с помощью энергодисперсионного спектрометра Oxford X-Max50 («Oxford», Великобритания), интегрированного в сканирующий электронный микроскоп Zeiss EVO LS10 («Zeiss», Германия). Согласно методу подготовки и изучения проб биологических жидкостей, а также способу реконструкции расчетной концентрации, содержание химических элементов в исходной пробе вычисляли пропорционально молекулярному отношению концентрации исследуемого химического элемента к хлору (Cl), что описано ранее [25].

Поскольку при статистической обработке выб-ранные данные в обеих группах не согласовывались с нормальным распределением в соответствии с критерием Колмогорова—Смирнова, было принято решение проводить описание показателей групп на основе медианы и межквартильного размаха, а сравнение — с использованием непараметрического критерия Манна—Уитни. Для проверки статистических гипотез был принят критический уровень значимости меньше 0,05.

Результаты и обсуждение

Необходимо отметить, что процесс взятия витреального содержимого как из кадаверных глаз, так и из глаз с терминальной стадией глаукомы имел свои особенности. Попытки аспирации СТ через иглу калибра 23 G из областей, локализованных сразу за плоской частью цилиарного тела, были безуспешны из-за высокой плотности СТ в этой зоне. При попытке вытягивания поршня передние слои СТ блокировали просвет иглы, а в аспирирующем шприце формировалось разряжение без всасывания внутрь витреальной субстанции. После снятия тянущей нагрузки поршень под влиянием возникшего разряжения возвращался в исходное положение, а шприц ничего не засасывал. Ситуация резко и дискретно менялась при проникновении острия иглы глубже — в постцентральную зону витреальной полости. В какой-то момент процесс аспирации неожиданно качественным образом менялся, становился легким и в шприц начинало поступать разжиженное витреальное содержимое. Мы полагаем, что это происходило в момент прохождения иглы через толщу синерезисно-уплотненного СТ и входа острия иглы в разрыхленные зад-ние слои СТ и ретрогиалоидное пространство. С этого момента процесс аспирации уже не вызывал затруднений. Мы предполагаем, что полученный аспират представлял собой смесь ретровитреальной жидкости и коротких фрагментов гиалуроновых цепочек, отделившихся от СТ в процессе витреосинхисиса. Визуально аспират представлял собой слегка вязкую прозрачную жидкость, которая при форсированном всасывании в шприц незначительно вспенивалась (рис. 1).

Биологический материал, полученный при аспирации, эвапоризировали в беспылевом боксе в стандартизированных условиях (7 °C, атмосферное давление при относительной влажности 87%, >5 сут), после чего отправляли на анализ с использованием энергодисперсионного спектрометра.

Результаты спектрального анализа элементного состава витреального содержимого, аспирированного из кадаверных глаз и глаз с рефрактерной глаукомой в терминальной стадии с декомпенсированным ВГД, а также данные статистической обработки представлены в таблице.

Сравнительная характеристика химического элементного состава содержимого витреальной полости кадаверных глаз и глаз с рефрактерной глаукомой в терминальной стадии с декомпенсированным ВГД Примечание. * — данные приставлены в виде медианы/межквартильного диапазона; p<0,05 по критерию Манна—Уитни.

Примененный в работе метод анализа концентраций химических элементов предполагает исключение CI, так как его условная постоянная концентрация служила основой для вычисления содержания остальных химических элементов, что было описано ранее [25].

При исследовании выявлено, что концентрация Na в витреальном содержимом кадаверных глаз несколько больше, чем в глазах с терминальной глаукомой, однако расхождения показателей незначительны и недостоверны.

Концентрация K в витреальном содержимом кадаверных глаз была достоверно выше, чем в глазах с терминальной глаукомой in vivo. Это согласуется с имеющимися данными о постмортальном увеличении концентрации К внутри витреальной полости [12, 13]. Учитывая, что в живых тканях концентрация K внутри клеток существенно выше, чем в межклеточном пространстве, в постмортальном периоде под воздействием аутолитических процессов происходит разрушение клеточных мембран и высвобождение K в межклеточное пространство и соответственно в витреальное содержимое [15].

В витреальном содержимом кадаверных глаз отмечено достоверное превышение концентрации Р. Он участвует во многих биологических процессах в организме человека, входит в состав нуклеиновых кислот и структуру клеточных мембран в виде фосфолипидов и фосфопротеинов, а также является активным участником энергетических внутриклеточных процессов и метаболизма углеводов и белков [18, 19]. Под воздействием постмортальных аутолитических процессов Р также высвобождается в межклеточное пространство в значительных количествах [15].

Интересным, с нашей точки зрения, представляется достаточно значимое, но статистически недостоверное (а потому и дискуссионное) повышение концентрации N в витреальном содержимом в глазах с терминальной глаукомой с декомпенсированным ВГД по сравнению с аналогичным показателем витреального содержимого из кадаверных глаз (2,030/1,424 ммоль/л); возможно, статистическая недостоверность связана с малой выборкой. Выявленное увеличение концентрации N согласуется с ранее опубликованными нами результатами сравнения элементного состава ВПК глаз с нормальным уровнем ВГД и глаз с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ) с декомпенсированным ВГД [25]. Тогда было выявлено, что при ПОУГ с декомпенсированным ВГД концентрация N в ВПК была выше по сравнению с аналогичным показателем в глазах с нормальным уровнем ВГД (1,151/0,960 ммоль/л).

Ранее мы предположили, что азотсодержащие осмотически активные вещества могут участвовать в механизме патологической гиперсекреции внутриглазной жидкости и повышения уровня ВГД в глазах с ПОУГ с декомпенсированном ВГД [25]. Таким азотсодержащим веществом, в частности, по мнению одного из авторов, может быть мочевина, повышенная концентрация которой была обнаружена в витреальном содержимом глаз с терминальной декомпенсированной глаукомой при проведении анализа методами «сухой химии» [23].

Также вызвали интерес результаты по концентрации серы (S), количество которой было больше в витреальном содержимом глаз с терминальной глаукомой с декомпенсированным ВГД по сравнению с ее содержанием в кадаверных глазах (0,066/0,048 моль/л), но это разница статистически недостоверна, что, возможно, также связано с малой выборкой. В прошлом нашем исследовании было выявлено достоверное повышение содержания S в ВПК глаз с ПОУГ с декомпенсированным ВГД по сравнению с аналогичным параметром в глазах с нормальным уровнем ВГД (0,020/0,012 моль/л) [25].

Одной из возможных причин повышения концентрации N и S при глаукоме с повышенными значениями ВГД является то, что оба этих элемента входят в состав значительного количества гипотензивных капель, которые пациенты с глаукомой активно применяли перед операцией [26]. Данные результаты нуждаются в дальнейшем изучении.

При сравнении в витреальном содержимом обеих групп концентраций таких химических элементов, как кремний (Si), Mg и Ca, были выявлены небольшие и статистически незначимые различия между ними.

Выводы

1. В витреальном содержимом «условно нормальных» кадаверных глаз концентрация К и P достоверно выше по сравнению с таковой в витреальном содержимом глаз с терминальной глаукомой с декомпенсированным ВГД, взятом in vivo (К — 0,172/0,093; P — 0,045/0,025 ммоль/л). Это связано с постмортальными аутолитическими процессами и высвобождением внутриклеточного содержимого при разрушении клеточных мембран.

2. В витреальном содержимом глаз с терминальной стадией глаукомы с декомпенсированным ВГД концентрация N была выше по сравнению с его содержанием в кадаверных глазах (2,030/1,424 ммоль/л), однако с низкой степенью достоверности. Это может быть связано с присутствием в глазах с повышенным ВГД осмотически активных азотсодержащих соединений, а также с тем, что N входит в ряд гипотензивных капель, которые пациенты использовали перед операцией.

3. В витреальном содержимом глаз с терминальной стадией глаукомы с декомпенсированным ВГД концентрация S была недостоверно выше по сравнению с ее уровнем в кадаверных глазах (0,066/0,048 ммоль/л). Это может быть связано с тем, что S входит в гипотензивные капли, используемые пациентами перед операцией.

4. Различия между концентрациями Nа, Si, Mg и Ca в витреальном содержимом кадаверных глаз и глаз с терминальной глаукомой были незначительными и статистически недостоверными.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: A.Е., И.Н., Л.М.

Сбор и обработка материала: И.Н., Л.М.

Статистическая обработка: И.Н., Л.М.

Написание текста: А.Е., И.Н., Л.М.

Редактирование: А.Е., И.Н., К.К.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Ермолаев Алексей Павлович — д-р мед. наук, вед. науч. сотр. отдела глаукомы

e-mail: ermolaeff127@yandex.ru

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail