Возрастающий интерес к особенностям строения роговицы (в частности, структуре ее нервного волокна), а также развитие и интеграция современной конфокальной микроскопии роговицы (КМР) in vivo позволило внедрить метод КМР в практику врача-офтальмолога [1]. КМР, не требуя предварительной подготовки, позволяет в режиме реального времени, неинвазивно и безболезненно производить анализ состояния всех слоев роговицы на уровне, приближенном к гистологическому [2—6].

Роговицу человека можно отнести к наиболее иннервируемым тканям организма: на 1 мм² в ней приходится порядка 7 тыс. ноцицепторов [7—9]. Изучение структурных компонентов роговицы, в силу ее прозрачности, является доступным и перспективным, при этом нервные волокна роговицы (HBP) можно рассматривать в качестве маркера системных заболеваний, что, в свою очередь, позволяет решать задачи междисциплинарного характера.

В 1957 г. S. Kitano [10] продемонстрировал первое появление эпителиальных клеток роговицы на 5-м месяце гестации, в то время как у куриного эмбриона иннервация роговичного эпителия была обнаружена на 11-е сутки гестационного периода [11]. Также учеными выявлено, что уже к 3-му дню эмбрионального развития нервные волокна обнаруживаются в зоне лимба, к 11-му — проникают в слои роговицы, а уже к 13-му дню гестации — под поверхностный эпителий. На курином эмбрионе исследователями было продемонстрировано влияние формирующегося HBP на степень ее прозрачности: вследствие дегидратации на этом этапе роговица приобретает прозрачность [12].

Процесс дифференцировки клеток нервного гребня из латеральной части нервной (медуллярной) пластинки запускается костными морфогенными белками (bone morphogenetic proteins, BMPs) — BMP-4 и BMP-7 [13]. Иннервация роговицы в значительной степени сенсорная и осуществляется посредством цилиарного ганглия глазной ветви тройничного нерва, формирующегося из нервного гребня [14], однако имеются данные об участии и верхнечелюстного нерва (вторая ветвь тройничного нерва) [15]. Во время дальнейшего эмбрионального развития управление ростом аксонов и нейронов обеспечивается нейротрофинами, которые привлекают аксоны в роговицу и способствуют поддержанию ее постоянного состава [16—19]. Исследователями, изучающими строение роговицы различных млекопитающих, высказано предположение об участии в иннервации роговицы автономной симпатической нервной системы, а именно — верхнего шейного ганглия [20—24]. До сих пор не оценен вклад парасимпатической нервной системы в иннервацию человеческой роговицы [8].

Являясь частью глазной ветви тройничного нерва, HBP проникают через боуменову мембрану в области лимба, теряя при этом миелиновую оболочку и периневрий [6—8, 25]. Аксоны нервов лишаются шванновских клеток на глубине порядка 293±106 нм, далее за счет вертикального и горизонтального ветвления образуются суббазальные и интраэпителиальные нервные сплетения [6, 9], HBP при этом имеют преимущественно параллельную ориентацию, соответствующую строению коллагеновых фибрилл стромы роговицы.

Нервные волокна дифференцируют в зависимости от их химического состава, электрофизиологических свойств, а также ответа на предъявляемый стимул. В соответствии со скоростью проведения возбуждения и наличия миелиновой оболочки выделяют следующие типы HBP: Aδ-волокна (толстые, миелиновые, скорость проведения возбуждения — 6 м/с) и C-волокна (тонкие, безмиелиновые, скорость проведения возбуждения — 2 м/с) [26—29]. Более толстые миелиновые волокна нередко удается визуализировать при обычной биомикроскопии, HBP имеют вид тонких ветвящихся белесоватых нитей, по мере удаления от лимба нервные стволы постепенно истончаются. Нередкой является находка нервного вещества в виде узелков или нежных перепонок на месте разветвления некоторых миелиновых HBP [30].

Также выделяют механоноцицепторы (преимущественно Аδ-волокна), восприимчивые к механическому воздействию на поверхность роговицы [26—29], полимодальные ноцицепторы (в основном С-волокна) [27, 31, 32], реагирующие на высокие температуры и на экзогенные химические агенты, а также холодовые рецепторы (смешанный тип волокон), восприимчивые к действию холодного воздуха и реагирующие на испарение слезной пленки [33].

Одной из основных функций HBP является преобразование температурных, механических и химических стимулов в воспринимаемый болевой рефлекс [34]. Учеными отмечены выраженная гетерогенность нервов роговицы и наличие значимого количества рецептивных полей, что можно объяснить высокой плотностью HBP [26]. Также выявлено, что размеры рецептивных полей вариабельны и зависят от функционального класса нервов [35, 36]. Рецептивные поля холодовых рецепторов представлены преимущественно в зоне лимба, в то время как полимодальные и механоноцицепторы образуют обширные поля на всей территории роговицы. Повышенная восприимчивость в ответ даже на незначительный внешний стимул в первую очередь продиктована возможностью перекрытия соседних рецептивных полей.

По данным иммунохимических исследований, биохимический состав роговицы весьма разнообразен и представлен различными нейротрансмиттерами, в состав которых входят субстанция Р (SP), кальцитонин ген-связанный пептид (CGRP), нейропептид Y (NPY), вазоактивный интестинальный пептид (VIP), галанин, метионин-энкефалин, катехоламины и ацетилхолин [37]. В состав большинства HBP, обладающих симпатической иннервацией, входят серотонин и NPY, в то время как биохимический состав парасимпатических HBP представлен VIP, NPY, а также галанином [38]. Роговица экспрессирует четыре основных класса нейротрофинов: фактор роста нервов (NGF), мозговой нейротрофический фактор (BDNF) и нейротрофины (NT-3 и -4) [39]. Кроме того, в последнее время интерес представляют факторы, которые также служат для регулирования роста нервов роговицы и их направленности, а именно: семафорины (Sema-3A, -3F, -7), слит-белки (Slit-1, -2, -3), нетрины (netrin-2) и эфрины (ephrin-B2) вместе с их соответствующими рецепторами — нейропилинами (Nrp) и Robo-рецепторами [40].

Учитывая влияние на способность к заживлению роговицы, все больший интерес уделяется SP, экспрессируемой HBP [37]. Совместно с инсулиноподобным фактором роста-1 (IGF-1) SP используется в современных глазных каплях, применяемых для лечения дефектов эпителия при нейротрофической кератопатии [41, 42]. Таким образом, состав HBP разнообразен и представлен пептидергическими, симпатическими и парасимпатическими нервными волокнами [43]. Однако до сих пор не выяснено, влияет ли наличие пептидергичеческих свойств HBP (способности экспрессировать нейропептиды) на трофические функции чувствительных нервов, а также на их электрофизиологические характеристики, такие как проведение возбуждения.

Впервые нервные волокна роговицы были описаны еще в 1831 г. Фридрихом Шлеммом [44], который обнаружил их в области лимба. Имеющиеся на сегодняшний день представления о структуре и строении HBP основываются преимущественно на данных световой биомикроскопии. В 1867 г. немецким патофизиологом Юлиусом Конгеймом (J. Cohnheim) были обнаружены субэпителиальные нервные волокна роговицы, затем, в 1912 г., ученому Густаву Аттиасу (G. Attias) удалось на роговичных трупных препаратах визуализировать HBP, используя «золотой хлорид» и ацетилхолинэстеразу [45, 46]. Однако стоит отметить, что быстрое развитие дегенеративных процессов в структуре нервного волокна с выраженным изменением его биохимического состава требует наличие свежей роговицы, что, в свою очередь, вызывает определенные трудности с поиском подходящего материала [47].

Подходы к изучению HBP можно условно разделить на функциональные и структурно-морфологические: в первом случае оценивают степень функциональных изменений, которые индуцированы патологическим процессом, во втором — анатомическое и гистологическое строение роговичного нервного волокна. В последнее время для анализа анатомической структуры HBP используются различные варианты конфокальных микроскопов (световые и лазерные). Основы конфокальной микроскопии были заложены еще Марвином Мински (M. Minsky) в 1955 г., когда, являясь аспирантом Гарвардского университета, будущий Нобелевский лауреат смоделировал и опробовал первый конфокальный микроскоп [48].

Конфокальный микроскоп во многом устроен по принципам обычной микроскопии, однако в приборе имеются условия для совпадения апертуры осветителя и апертуры самого микроскопа, что отражено в названии «конфокальный», или «софокусный». Имеющиеся методы конфокальной микроскопии позволяют получать объективные сведения об анатомо-морфологических характеристиках роговицы.

Световой конфокальный микроскоп (Confoscan 4; Nidec, Япония) отличается от обычного микроскопа более выраженным контрастом и пространственным разрешением, что связано с возможностью отсекать прибором потоки фонового рассеянного света [49]. К более современным методам КМР относится лазерная сканирующая конфокальная микроскопия, выполняемая на приборе HRT (Heidelberg Retina Tomograph) со специальным роговичным модулем Rostock Cornea Module. В таком типе микроскопа в качестве источника света используется специально сфокусированный лазерный луч. В отличие от световой микроскопии, лазерная КМР обладает более высокой визуализирующей способностью, что позволяет изучать структуры роговицы in vivo с максимально высоким разрешением [50, 51].

КМР является высокоинформативным методом диагностики, позволяющим в режиме реального времени оценивать структурно-морфологические характеристики ткани роговицы. Особый интерес к КМР вызван возможностью визуализации нервных сплетений роговицы, представляющих собой длинные белые параллельные пучки или тяжи нервов. К используемым на сегодняшний день критериям оценки состояния HBP можно отнести следующие: длина HBP (corneal nerve fiber length, CNFL, мм/мм²), плотность волокон и их ветвей (corneal nerve fiber density, CNFD, на 1 мм²), извитость нервных волокон (corneal nerve branch density, CNBD, на 1 мм²), коэффициенты анизотропии и симметричности направленности HBP [52, 53]. Однако большая часть данных критериев не лишены доли субъективного компонента и требуют обязательного участия оператора для оценки структуры нервного волокна. Примечательно, что в случае нарушения структуры HBP удается обнаружить повышение количества дендритных клеток (клеток Лангерганса), изменение их размера и формы. Ученые предполагают возможный общий патогенез изменений в структуре HBP и клеток Лангерганса, объединяя нарушения их адекватного функционирования в одну общую проблему [54].

Необходимость внедрения в клиническую практику методов, обладающих высокой точностью анализа структуры HBP, продиктована в первую очередь потребностью в своевременной диагностике и мониторинге не только нарушений структуры роговицы, но и различных системных полиневропатий. Современные конфокальные микроскопы позволяют на высоком техническом уровне оценивать анатомо-гистологические особенности структуры нервного волокна роговицы, получая при этом объективные данные об изменении хода и структуры HBP.

Для изучения функционального состояния HBP используют различные виды эстезиометрии, в частности, альгезиметрии (от греч. algos — боль), позволяющие оценить субъективную реакцию испытуемого на предъявляемый стимул. Нарушение чувствительной функции HBP выявляется не только при различных заболеваниях органа зрения, но и при системных патологиях, сопровождаемых полиневропатией. Чувствительность роговицы страдает также после оперативных вмешательств на переднем отрезке глаза [55] и у использующих контактные линзы [56]. Учеными описаны суточные колебания чувствительности роговицы, а также выявлена корреляция между цветом радужки и роговичной чувствительностью [57].

Попытки анализа чувствительности роговицы начались еще в XIX в., когда известный ученый Макс фон Фрей (M. von Frey) предложил использовать фрагменты конского волоса разных длины и диаметра. В 1960 г. учеными P. Cochet и R. Bonnet был разработан один из первых приборов — эстезиометр Cochet—Bonnet, нашедший широкое применение в практике врача-офтальмолога. Прибор состоит из рукоятки и набора нейлоновых нитей разной длины, во время измерения врач последовательно меняет нити, имеющиеся в наборе, и аккуратно касается поверхности роговицы, наблюдая при этом за реакцией пациента. Естественно, метод основан на субъективной восприимчивости испытуемого и во многом зависит от наличия патологии органа зрения (в первую очередь наличие оперативных вмешательств на перднем отрезке глаза в течение последних нескольких месяцев) и сопутствующей системной патологии, сопровождаемой полиневропатией, при которой из-за нарушения нервной проводимости снижается чувствительность. Также данная методика инвазивна, для исследования характерна отрицательная психологическая восприимчивость пациентами, форма нейлоновой нити не имеет официальных стандартов, что приводит к ошибкам при измерении. Однако метод прост в исполнении, доступен и не требует предварительной подготовки пациента к исследованию [58].

В 1951 г. нашим соотечественником А.Я. Самойловым был разработан метод оценки чувствительности роговицы при помощи специальных волосков. Исследователь касался роговицы в 13 точках несколькими волосками, используя различную силу давления, при этом чувствительность роговицы определялась по тому волоску, который вызывал ощущения при касании [59]. Подобным образом устроены и другие отечественные эстезиометры: Б.Л. Радзиховского (1960), А.М. Добромыслова и В.А. Ромашевского (1970), — однако, как и при других способах контактной эстезиометрии, методы не лишены недостатков. Прежде всего можно говорить об отрицательной психологической восприимчивости исследования испытуемыми и невозможности исключения субъективной оценки пациентом своих ощущений.

Широко возросла потребность в более современных и совершенных приборах, используемых для оценки чувствительной функции роговицы, что подтолкнуло исследователей к созданию новых приборов бесконтактной эстезиометрии. В 1979 г. в работе J. Draeger [60] был впервые описан электронно-оптический эстезиометр, который, однако, не нашел широкого применения в практике. Затем учеными был разработан пневматический эстезиометр, в котором в качестве раздражителя использовали воздушный импульс, что обеспечило уменьшение уровня механического воздействия на поверхность роговицы.

Пневматический эстезиометр, в отличие от аналогов, не имеет контакта с поверхностью роговицы, механизм работы этого устройства основан на оценке локализованного охлаждения глазной поверхности, которое появляется в ответ на испарение прекорнеальной слезной пленки во время подачи прибором воздушного импульса. Для пациента такое воздействие совершенно безболезненно и воспринимается как «чувство легкого дуновения». Пороговая величина ощущения охлаждения поверхности роговицы определяется путем подачи воздушных стимулов различной интенсивности. Точность воздействия на зоны роговицы, а также сила воздушного потока, направляемого на поверхность роговицы, контролируется с помощью шлирен-интерферометра. К преимуществам этого вида эстезиометрии можно отнести следующие: исключение повреждения поверхности роговицы (отсутствие сверхпорогового уровня раздражения), относительная объективность получаемых результатов, а также простота выполнения манипуляции. Бесконтактный пневматический эстезиометр не вызывает повреждения эпителия роговицы, врачами показано его широкое применение у пациентов, перенесших различные кераторефракционные вмешательства, и у пользующихся контактными линзами [61].

Однако стоит отметить, что потенциальное раздражение HBP (независимо от типа эстезиометрии) происходит не только трансэпителиально, но и путем прохождения через слезную пленку, являющуюся, согласно современным представлениям об анатомии органа зрения, неотъемлемой частью роговицы. Учитывая состав слезной пленки (липидный, водный и муциновый слои), нельзя исключать возможность ее участия в формировании ответной реакции нервных волокон на предъявляемые стимулы различной модальности [62].

К интересному заключению пришли ученые, оценивая возможности пневматического эстезиометра и эстезиометра по типу Cohnet—Bonnet, исследователи утверждают, что эти приборы воздействуют на разные типы нервных волокон. Определено, что к изменению температуры (во время раздражения поверхности роговицы воздушным импульсом при пневмоэстезиометрии) наиболее восприимчивы немиелинизорованные С-волокна, в то время как на давление нейлоновой нити сначала реагируют толстые миелиновые Аδ-волокна. Возможно, различие в реакции разных типов нервных волокон на стимулы разной модальности связано с расположением HBP в разных участках эпителия роговицы [63].

Учитывая актуальность и важность анализа состояния HBP, необходимо дальнейшее изучение и развитие методов их диагностики, а полученные данные нуждаются в детальном исследовании. HBP играют роль в поддержании и защите целостности эпителия роговицы, а следовательно, и ее прозрачности, что обусловливает интерес к разработке и применению методов диагностики, позволяющих визуализировать и анализировать состояние нервных волокон роговицы. Применение метода лазерной конфокальной микроскопии роговицы позволяет определить нарушение структуры нервного волокна еще на доклинической стадии, что является крайне актуальным, так как эффективность лечения напрямую связана со своевременным его началом.

Имеющиеся на сегодняшний день методики по оценке чувствительности роговицы нуждаются в дальнейшей разработке, в связи с чем пока невозможно их широкое и повсеместное применение. Интеграция методов анатомо-гистологического (лазерная КМР) и функционального анализа (различные виды бесконтактной эстезиометрии) предполагает более детальную и объективную оценку структуры HBP, позволяющую проводить дифференциальную диагностику, отслеживать динамику заболевания и своевременно назначать лечение.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

The author declares no conflicts of interest.