Роговицу принято рассматривать во взаимосвязи трех анатомически и функционально объединенных комплексов: эпителия и базальной мембраны, кератоцитов и межклеточного стромального вещества, заднего эпителия роговицы (ЗЭР) и десцеметовой мембраны [45].

Роговица покрыта 5-7-слойным неороговевающим плоским эпителием. Два поверхностных слоя эпителиальных клеток характеризуются наличием многочисленных межклеточных десмосом и образуют важный в функциональном отношении барьер проницаемости. Наличие множества ворсинок-микровиллей у поверхностных эпителиальных клеток значительно увеличивает поверхность роговицы, обеспечивая процессы диффузии и активного транспорта при взаимодействии с основными частями слезной пленки.

В цитоплазме полигональных клеток, расположенных под поверхностным эпителием в 2-3 слоя, содержится большое число митохондрий и гранул гликогена, что свидетельствует о высоком уровне метаболических процессов в них.

Базальный слой состоит из кубических эпителиальных клеток, обладающих высокой митотической активностью и ответственных за синтез компонентов базальной мембраны.

Базальная мембрана толщиной около 50 нм прочно соединена с базальным слоем эпителия и боуменовой мембраной посредством полудесмосом и скрепляющих фибрилл, т.е. опосредует прочную адгезию эпителия с подлежащей стромой.

Репаративная регенерация роговичного эпителия осуществляется путем уплощения, миграции, пролиферации с последующей адгезией клеток к строме.

Миграция уплощенных эпителиальных клеток в строму раны сопровождается снижением их нормальной митотической активности [32] с появлением первых митозов не ранее 24-36 ч с момента травмы. При полном закрытии дефекта наблюдается «контактная ингибиция» миграции, активация пролиферации роговичного эпителия с восстановлением морфологических признаков клеток базального и поверхностных слоев [32].

В течение 24-48 ч нейтрофилы исчезают, отмечается пик пролиферативной активности и формирование эпителиальной пробки. Как правило, линейная рана покрывается эпителием через 55 ч. В следующие 3-4 дня эпителиальная пробка подвергается регрессу, и к 5-14-му дню эпителий приобретает нормальную толщину. Установлено, что репарационные процессы в эпителии оказывают влияние на активацию нижележащих кератоцитов, которые в отсутствие эпителиального покрова теряют способность к синтезу коллагена. Следовательно, фибропластическая трансформация не может достичь максимума до тех пор, пока эпителий не покроет рану.

При повреждении базальной мембраны определяется утрата адгезии эпителия со стромой на срок, необходимый для ее полного восстановления (6-8 нед) путем секторальной активности базального эпителия. Скопление клеточного детрита на поверхности роговицы затрудняет адгезию эпителия.

За роговичным эпителием следует боуменова мембрана - ацеллюлярная зона толщиной приблизительно 10 мкм, состоящая из беспорядочно ориентированных коллагеновых фибрилл небольшого (16-22 нм) диаметра. Боуменова оболочка характеризуется большой сопротивляемостью при травме и более слабой - при инфекции.

Строма образована 200-250 стромальными пластинами, которые состоят из коллагеновых фибрилл диаметром 24-30 нм преимущественно из коллагена 1-го типа и частично 3-го типа, окруженных гликозаминогликанами [47]. Толщина стромы варьирует от 500 до 1000 мкм на периферии. Одинаковый диаметр коллагеновых фибрилл, строгий параллелизм в их расположении, относительно одинаковое расстояние между ними обусловливают прозрачность роговицы [32].

Основной клеточный состав стромы представлен кератоцитами - клетками мезенхимального происхождения, обладающими фибробластической способностью к синтезу и секреции коллагена и гликозаминогликанов [32]. Кератоциты - клетки веретенообразной формы с длинными цитоплазматическими отростками и узким ободком цитоплазмы вокруг ядра [32]. Кроме кератоцитов к нормальному клеточному составу стромы роговицы относят редкие полиморфно-ядерные лейкоциты, плазматические клетки, макрофаги [32]. При травме роговичной стромы отмечается гибель кератоцитов и формирование бесклеточной зоны в пределах 200 мкм по сторонам раневого канала, который тампонируется фибринным сгустком. Признаки активации кератобластов выявляются через 24 ч после травмы [5, 17, 32]. Миграция и пролиферация активизированных кератобластов к 7-му дню после травмы приводит к формированию клеточного пролиферата, состоящего из малодифференцированных и юных кератобластов. Резорбция фибрина за счет фагоцитарной активности макрофагов и заполнения раневого канала новообразованной тканью из коллагенобластов, активно продуцирующих коллаген, наблюдается к 15-му дню после травмы. Позже выявляется снижение синтетических процессов, резорбция избыточно образованных коллагеновых структур, трансформация кератобластов в кератоциты, уменьшение количества клеточных элементов в новообразованной ткани, фибриллярная организация коллагеновых волокон. В течение последующих 6 мес роговичный рубец полностью стабилизируется [4, 32].

При исследовании препаратов рубцовой роговицы энуклеированных по поводу субатрофии глаз выявлено, что молодая рубцовая ткань представлена коллагеном 3-го и 5-го типов в виде четких отграниченных структур, большим числом клеток с преобладанием фибробластов различной степени дифференцировки, значительным количеством фибронектина. Коллаген 3-го типа является центром фибриллогенеза. Зрелая рубцовая ткань представлена плотно упакованными в пучки фибриллами с превалированием коллагена 1-го типа и небольшим количеством клеток [49].

При небольших ранах роговицы процесс регенерации происходит за счет кератоцитов с формированием нежного, почти прозрачного рубца. В этом отношении представляет интерес концепция С.Н. Багрова [5], согласно которой регенерация стромы осуществляется за счет клеток различного происхождения: собственных клеток роговицы - кератоцитов и трансформирующихся в фибробласты мигрирующих клеток воспалительного характера (мононуклеары, лимфоциты). При тяжелых повреждениях, когда гибнет большое число кератоцитов, оставшихся клеток недостаточно для полноценной регенерации. Бурная воспалительная реакция, наблюдаемая в таких случаях, приводит к миграции в зону повреждения соединительнотканных клеток из склеры, эписклеры и других источников. Преимущественное участие чужеродных клеток в синтезе коллагена приводит к формированию плотного, грубого рубца.

Эндотелий и десцеметова мембрана - самый глубокий слой роговицы. Эндотелий состоит из клеток гексогональной формы, организованных в непрерывный монослой толщиной 4-6 мкм. Клетки содержат длинное продолговатое ядро и органеллы, необходимые для активного транспорта, синтеза и секреции протеинов. Десцеметова мембрана представляет собой базальную мембрану клеток эндотелия и состоит преимущественно из коллагена 4-го типа, включая фибронектин, который участвует в сохранении целостности межклеточных связей и нативной цитоструктурной организации клеток эндотелиального монослоя [50].

Одним из условий поддержания нормальной толщины и прозрачности роговицы является сохранность функций эндотелия (барьерная функция и активный ионный транспорт). Репаративная регенерация эндотелия у человека происходит за счет увеличения размера, миграции и реорганизации клеток, окружающих зону дефекта монослоя [17].

Возможность управления репаративными процессами с восстановлением целостности, прозрачности роговицы и образованием тонкого и нежного рубца является актуальным и перспективным направлением в офтальмотравматологии [9, 23].

Кроме влияния таких факторов, как характер и тяжесть повреждения, реактивность организма, состояние нейроэндокринной системы [3, 9, 15, 34], изучена возможность воздействия на репаративные процессы в роговице различными физическими [20, 44, 61], природными, биоактивными [7, 8, 44], фармакологическими средствами [7, 8, 15, 19, 21, 27, 35, 48, 54], факторами роста [18, 52].

При оценке эффективности воздействия различных средств на репаративную регенерацию роговицы необходимо учитывать сложность и многостадийность раневого процесса в поврежденных тканях [32].

В стадии травматического воспаления наиболее эффективным признано применение ферментных препаратов (гиалуронидаза, фибринолизин, трипсин и др.), ускоряющих рассасывание фибриновых пленок и лизис продуктов тканевого распада [21], что опосредованно стимулирует коллагеногенез [12, 62].

Стадия клеточной пролиферации характеризуется высоким уровнем энергетического обмена, активным синтезом ДНК и РНК, белков и гликозаминогликанов. Так, активизацией синтеза ДНК и РНК, а также стимуляцией коллагенеза обусловлен положительный эффект препаратов нуклеинового ряда и их предшественников метилурацила, пентоксила, цестеина, витасика [27, 32, 54]. Эффект индукции коллагенеза у фибробластов в присутствии продуктов распада белков положен в основу успешного использования коллагена, солкосерила, аминокислот в качестве стимуляторов репаративных процессов в роговице [12, 36, 37, 57].

В последнее время активно изучается возможность воздействия на пролиферативную стадию раневого процесса путем активизации митотической активности клеточных элементов роговичной ткани под действием различных факторов роста [64, 65].

Для коррекции нарушений кислородного обмена в роговице широко используют кислород в виде субконъюнктивальных инъекций, лечение в барокамерах, с помощью контактных линз [32].

Большое значение для воссоздания структуры роговичной стромы имеет ранняя эпителизация зоны ранения, с этой целью предложено применение препарата адгелона, способствующего адгезии эпителиальных клеток на боуменовой мембране [25].

Аутолимфокинотерапия (естественный комплекс цитокинов) может быть использована при ранении роговицы для активизации фагоцитоза, торможения воспалительных процессов, стимуляции миграции клеток, повышения активности фибробластов и кератобластов.

Получены данные о благоприятном воздействии на заживление ран роговицы аскорбиновой кислоты [33], α-токоферола, витамина А, комплекса аминокислот [71], гликозаминов [6], керакола [1], ретаболила [28], аренарина, тауфона [25,26], эмоксипина [22], ингибиторов плазминоподобных ферментов и аутофибронектина, фибронектина [14,29,30], янтарно-кислого натрия [31], 5% раствора кватерина [58], папаина, лекозима и хлорофилипта.

Из неспецифических средств воздействия на репарацию роговичной ткани известны различные физические методы: ультразвук [20], магнитные поля [44, 46, 54], ультразвуковое воздействие в комбинации с глазными лекарственными пленками, электростимуляция, низкоинтенсивное лазерное излучение, оказывающее противоотечное, аналгезирующее действие, стимулирующее пролиферацию эпителия и стромы, повышающее жизнеспособность эндотелия при отсутствии влияния на сетчатку. Широко используются в практике препараты растительного и животного происхождения: препараты на основе меда и продуктов пчеловодства [38, 49], апилак, глазные капли на основе фитопрепаратов.

В качестве одного из веществ, оказывающих полипотентное влияние на регенераторные процессы и одновременно обладающих антисептическими свойствами, можно рассматривать озон.

Озон - газ, обладающий специфическим запахом. Основная масса озона расположена в атмосфере в виде озоносферы на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации на высоте 20 км. Озон образуется под действием ультрафиолетовых лучей с длиной волны до 185 нм. Молекула озона полиатомная и состоит из трех атомов кислорода.

Озон является аллотропической модификацией кислорода и подобно кислороду обладает окислительными свойствами. Различие заключается в том, что озон как вещество с большим запасом внутренней энергии легко распадается и является более сильным окислителем.

В процессах окисления озон может отдавать атом кислорода или присоединяться целиком к двойным или тройным углерод-углеродным связям с образованием озонидов, перекисей и других веществ, также обладающих сильными окислительными свойствами [59].

Получают озон при действии на воздух электрического разряда или ультрафиолетового излучения.

В роли основной мишени действия озона на клетку выступают биологические мембраны. Нарушение физического и структурного состояния мембран связано с окислительной деструкцией липидов (накопление лизофосфатидов, окисленных стеринов и свободных жирных кислот, изменение фосфолипидного состава) и белков (образуются ковалентные межмембранные сшивки, происходит окисление тиоловых групп). По мере нарастания дозы озона в плазматической мембране модифицируются силы межмебранного взаимодействия, растет гидрофильность и изменяется вязкость бислоя липидов, а также распределение заряженных молекул на ее поверхности [40]. Проведено большое количество экспериментальных исследований in vitro и на зараженных животных, в которых изучали инактивацию озоном широкого спектра бактерий и вирусов, в частности резистентных к наиболее применяемым антибактериальным препаратам и дезинфекторам [10, 43, 56].

При прямом контакте с микроорганизмом, вирусом или спорой действие озона связано главным образом с окислительным разрушением их капсида и повреждением ДНК и РНК из-за воздействия на свободные электронные пары азота N-ацетилглюкозамина [40, 42]. Результаты исследований in vitro показали, что озон инактивирует вирус иммунодефицита [42].

Озон оказывает разностороннее влияние на различные органы и системы организма. Через окислительные процессы он индуцирует антиоксидантную защиту, стимулирует энергетический обмен путем оптимизации утилизации кислорода, повышает активность пентозофосфатного шунта, обеспечивая стимуляцию глутатион-глутатионредуктазной системы. Как высокоактивное вещество, озон уменьшает процессы перекисного окисления липидов, снижает содержание в плазме средних молекул, способствует лучшей оксигенации организма и нормализации кислотно-основного состояния. Таким образом, озон изменяет ориентацию метаболических процессов, обеспечивая широкий спектр лечебных эффектов [2, 39, 51, 63].

В экспериментах на белых крысах с внутрибрюшинным введением Proteus vulgaris установлено, что озон снижает обсемененность их внутренних органов и титр микроорганизма-возбудителя. Оказывая иммуномодулирующее воздействие, озон способствует мобилизации гуморального звена системы противоинфекционной защиты, активизирует фагоцитарную реакцию полинуклеаров, стимулирует регенерацию клеток крови. У озонированных животных активизируется микросомальная система печени, повышая ее дезинтоксикационную функцию [10, 43].

Изучение функционального состояния нейтрофильных лейкоцитов в условиях гнойной раны в процессе ее лечения зонированными антисептиками (фурагин, фурацилин) выявило выраженную нейтрофилстимулирующую активность озона [11].

Установлено, что озон при парентеральном введении улучшает микроциркуляцию и периферическое кровообращение, а также оксигенацию тканей за счет сосудорасширяющего эффекта и облегчения отдачи кислорода оксигемоглобином [13, 55].

В результате экспериментально-клинических исследований установлено, что при гипоксии основными моментами корригирующего действия озона являются: восстановление кислородтранспортной системы крови, выраженное влияние на метаболические параметры организма через озонолиз органических субстратов (реакция с аминокислотами, жирными кислотами, углеводами), умеренная инициация свободнорадикальных реакций перекисного окисления липидов с одновременным превалированием механизмов оксидантной защиты, оптимизация обменных процессов на уровне функционального элемента органов, активизация ферментных систем и восстановление энергетического потенциала клеток [41, 53].

При оценке биохимических данных, полученных в экспериментах на животных и в клинических условиях, выявлено, что при озонотерапии происходят следующие изменения показателей крови: повышение pO₂ при увеличении артериовенозной разности этого показателя, сдвиг pH в щелочную сторону, уменьшение дефицита буферных оснований, повышение уровней растворенного и связанного кислорода, образование свободных радикалов, пероксидов и озонидов. В эритроцитах активация кислородзависимых процессов проявляется повышением содержания АТФ, 2,3-ДФГ и НАДФ. Возрастает деформабельность эритроцитов, улучшаются реологические свойства крови. Озон влияет на недоокисленные продукты мета- и катаболизма с последующим восстановлением структурно-функциональной организации за счет активизации компенсаторно-приспособительных процессов на молекулярном, субклеточном, клеточном и тканевом уровнях.

Озон широко используют в медицине. Терапевтический эффект озонотерапии связан с озонидами сложных эфиров ненасыщенных жирных кислот, образующихся в организме при парентеральном введении озона.

Озон может применяться в виде кислородоозоновой смеси для ингаляций, обдуваний; озонированных растворов (дистиллированной воды, физиологического раствора, антисептиков) для орошений, внутривенного и внутриполостного введения; озонированных масляных растворов для орошения и введения в полостные органы [16].

Препараты озона нестабильны. Лучше всего концентрация озона сохраняется в масляных растворах. При озонировании растительных масел наряду с озонидами (перекисями ненасыщенных жирных кислот) могут образовываться побочные токсические продукты - карбонильные соединения (малондиальдегид), гидроперекиси и др., ухудшающие токсикологические характеристики препарата и снижающие его стабильность. Масло «Озонид», представляющее собой раствор озонидов ненасыщенных карбоновых кислот, лишено указанных недостатков [60].

Применение озонотерапии при инфекционных заболеваниях позволяет заметно снизить потребность в антибактериальных препаратах, что делает ее привлекательной из-за уменьшения частоты и тяжести возможных грозных осложнений антибактериальной терапии.

В последнее десятилетие появляются работы, посвященные применению озона в офтальмологии.

Проведено экспериментальное исследование по изучению влияния озона на активность ферментов антиоксидантной системы в стекловидном теле, во влаге передней камеры глаза и в хрусталике. Опубликованы данные о применении препарата озона в виде аппликаций при вирусном конъюнктивите и заболеваниях роговицы. Наблюдали ускорение репаративных процессов в острой фазе воспалительных заболеваний переднего отрезка глазного яблока. Однако в случаях стойкого помутнения роговицы эффекта не было [53, 66, 67].

Таким образом, учитывая, что ранения роговицы в 8-10% случаев сопровождаются присоединением инфекционных осложнений [24], утяжеляющих течение раневого процесса и приводящих к формированию грубого рубца и развитию грубых степеней астигматизма, раннее применение высокоэффективных дезинфицирующих препаратов с широким спектром действия, обладающих регенераторными свойствами, позволяет добиться высоких функциональных результатов.

В настоящее время наряду с хирургическими технологиями активно внедряются новые методики лечения патологии роговицы, одним из таких методов является метод роговичного коллагенового кросслинкинга, который представляет собой фотополимеризацию стромальных волокон, возникающих в результате комбинированного воздействия фотосенсибилизирующего вещества (рибофлавин или витамин В₂) и ультрафиолетового света.

Метод был предложен в 1999 г. проф. Теодором Зейлером и соавторами для лечения ряда глазных заболеваний. Основной целью применения метода является приостановка прогрессии кератоконуса. Однако в последнее время показания для применения кросслинкинга заметно расширились. Так, метод успешно используется для приостановки прогрессирования вторичного кератоконуса (ятрогенной кератоэктазии после LASIK), пеллюцидной маргинальной дистрофии, кератомаляции различного генеза, а также в лечении буллезной кератопатии с болевым синдромом. Имеются обнадеживающие данные, полученные при использовании кросслинкинга в лечении кератитов и язв роговицы. Ультрафиолетовые лучи и рибофлавин оказывают антибактериальное и противоотечное действие. В связи с этим метод роговичного кросслинкинга рекомендуется в лечении бактериальных язв роговицы, устойчивых к консервативной терапии [68-73].

Фотополимеризация усиливает прочностные свойства роговичного коллагена, а именно ригидность, и, таким образом, его сопротивляемость кератоэктазии. Между фибриллами коллагена начинают появляться новые поперечные сшивки, что меняет прочность материала роговицы в целом [68-73].

Показания к кросслинкингу расширяются год от года, появляются все новые и новые состояния, при которых метод эффективен. Это связано с относительной молодостью метода и постоянным развитием научной мысли.

В НИИ глазных болезней им. Гельмгольца с 2010 г. проводятся клинико-лабораторные исследования применения роговичного кросслинкинга при непроникающих центральных ранениях роговицы. Первые данные гистологического исследования говорят о благоприятной перспективе данного направления офтальмотравматологии.

Еще одним инновационным методом офтальмотравматологии, применяемым в НИИ глазных болезней им. Гельмгольца с 2011 г. для коррекции рубцового посттравматического астигматизма вследствие проникающих и непроникающих ранений роговицы, является имплантация интрастромальных колец (Keraring) для повышения некорригированной остроты зрения и как следствие улучшения качества жизни пациентов.