Автореферат и диссертация по медицине (14.03.03) на тему:Катарактогенез и старение хрусталика: коррекция нарушений

На правах рукописи

КУДРЯВЦЕВА ЮЛИЯ ВЛАДИМИРОВНА

КАТАРАКТОГЕНЕЗ И СТАРЕНИЕ ХРУСТАЛИКА: КОРРЕКЦИЯ

НАРУШЕНИЙ

14.03.03 патологическая физиология 14.01.07 глазные болезни

11 MAP Z015

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Н. Новгород 2015

005560297

005560297

Работа выполнена на базе отдела физико-химических исследований центральной научно-исследовательской лаборатории Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Нижегородская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации и Кировского областного государственного бюджетного учреждения здравоохранения «Кировская клиническая офтальмологическая больница»

Научные консультанты:

Иванова Ирина Павловна - доктор биологических наук, доцент, заведующий отделом физико-химических исследований Центральной научно-исследовательской лаборатории ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия» Минздрава Российской Федерации (г. Н.Новгород) Чупров Александр Дмитриевич - доктор медицинских наук, доцент, главный врач КОГБУЗ «Кировская клиническая офтальмологическая больница», заведующий кафедрой офтальмологии ГОУ ВПО «Кировская государственная медицинская академия» Минздрава Российской Федерации (г. Киров) Официальные оппоненты:

Перетяган Сергей Петрович - доктор медицинских наук, профессор, руководитель отделения экспериментальной медицины ФГБУ «ПФМИЦ» Минздрава Российской Федерации (г. Н.Новгород)

Оборин Виктор Афанасьевич - доктор медицинских наук, доцента кафедры медико-биологических дисциплин ФГБОУ ВПО «Вятский государственный гуманитарный университет» (г. Киров)

Бикбулатова Айгуль Ахтямовна - доктор медицинских наук, врач -офтальмолог, I микрохирургического отделения ГБУ «Уфимский научно-исследовательский институт глазных болезней Академии наук Республики Башкортостан» (г. Уфа)

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова Минздрава Российской Федерации (г. Москва)

Защита состоится 3 апреля 2015 г. в 11.00 часов на заседании Диссертационного совета Д 208.061.03 при ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации» по адресу: 603005, г. Нижний Новгород, пл. Минина, д. 10/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородской государственной медицинской академии По адресу: 603104, г.Нижний Новгород, ул. Медицинская, д.За.

Ученый секретарь диссертациони доктор медицинских наук, профе!

Автореферат разослан

Е.А. Дурново

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы:

Старение — процесс, сопровождающийся закономерно возникающими в организме возрастными изменениями, характеризующийся постепенностью, неравномерностью и неуклонным прогрессированием (Клаучек C.B. 2007). Катарактогенез можно считать естественным возрастным изменением. Согласно исследованиям, около 30% людей имеют признаки катаракты в одном или обоих глазах в возрасте 65 лет. С возрастом доля пациентов, страдающих катарактой, увеличивается, и уже в возрасте 85 лет 71% людей имеет помутнения хрусталика различной степени выраженности (Frost А.,2001, Evans J.R.,2004, Sparrow J.M., 2007). Возрастная катаракта является наиболее распространенной причиной обратимого ухудшения зрения в мире (Пучковская H.A., 1983, Муранов К.О., 2013). Хрусталик глаза является уникальным объектом для анализа патофизиологических механизмов старения, т.к. непрерывно растет в течение всей жизни человека и не имеет непосредственного контакта с кровотоком. Волокна ядра и внутренних слоев хрусталика по сути, того же возраста, что и организм в целом. Формально любая потеря нормальной прозрачности хрусталика, ограничивающая прохождение света, может рассматриваться как катаракта (Копаева В.Г., 2002). Однако, известно, что возрастные изменения хрусталика начинаются гораздо раньше (Веселовская З.Ф.,2002). Они возникают с потерей эластичности ядра хрусталика, что приводит к снижению объема аккомодации.

К настоящему времени доказано, что ультрафиолетовое излучение стимулирует накопление активных форм кислорода и образование ковалентно-связанных высокомолекулярных агрегатов. Появление таких крупных структур ведет к повышению светорассеяния, ухудшению оптических свойств хрусталика и развитию катаракты (Владимиров Ю.А., 1987, Островский М.А и др., 2013). Основным механизмом катарактогенеза признается активация процессов окислительной деградации белков и липидов (Асейчев A.B. 1997, Веселовская З.Ф. 2002, Bickol N. Mukesh, PhD, 2006, Островский М.А., Муранов К.О., 2013). Хрусталик примерно на 70% состоит из белков. Именно белкам хрусталика и посвящена большая часть научных работ в этом направлении (Clark L., 1994, Spector А, 1984, Sakthivel M, 2010, Островский М.А. и др., 2013). В то же время, целым рядом авторов отмечается исключительная важность липидов, как инициаторов процессов, ведущих к трансформации белков и, как следствие, к изменению оптических и механических свойств хрусталика (Яценко О.В., 1998, D. Borchman, 2010). Рассматривая изменения в хрусталике и в других тканях как частное в общей системе организма, можно предположить наличие системных маркеров катарактогенеза (Mirsamadi M, 2003). Консервативное лечение катаракты используется на этапе начальной катаракты и не является в полном смысле ее лечением. Считается, что использование специальных глазных капель может замедлить развитие катаракты и отдалить сроки хирургического лечения. Основная трудность консервативного лечения катаракт связана с неясностью этиологии возрастной катаракты (Деев, А.И. и др., 2003). Таким образом,

единственным методом радикального лечения катаракты является хирургический. С проблемой хирургического лечения катаракты тесно связана интраокулярная коррекция пресбиопии и других аметропий (Бикбов М.М., Бикбулатова А.А., 2013). Исследование катарактогенеза, анализ взаимосвязи деградационных процессов в липидах и белках хрусталика в процессе старения, а также поиск маркеров катарактогенеза является актуальной проблемой патофизиологии и медицины. Анализ изменений в хрусталике на молекулярном уровне вносит огромный вклад в понимание как патофизиологических механизмов катарактогенеза, так и старения организма в целом. Это способствует более точному прогнозированию изменений оптических и механических свойств хрусталика, что позволит не только улучшить диагностику на ранних этапах, но и адекватно оценивать состояние хрусталика при выборе метода коррекции процессов старения хрусталика и катарактогенеза и улучшить реабилитацию пациентов с катарактой.

Цель исследования - выявить закономерности патофизиологических изменений хрусталика в процессе катарактогенеза и старения, оптимизировать методы коррекции нарушений

Задачи исследования

1. Выявить закономерности деградационных процессов в прозрачном хрусталике и в плазме крови крыс в постнатальном онтогенезе.

2. Оценить общую патогенетическую направленность возрастных изменений хрусталика человека.

3. Установить основные механизмы катарактогенеза и старения хрусталика. Проанализировать влияние липидов на механические свойства ядра.

4. Установить маркеры катарактогенеза и возрастной деградации хрусталика человека в плазме крови.

5. Оптимизировать методы коррекции нарушений с использованием результатов исследования.

Научная новизна:

Получены приоритетные данные о роли липидов хрусталика в процессах его роста, старения и роли деградационных процессов липидов в модификации белков при старении хрусталика.

Впервые установлена связь между жирнокислотным составом хрусталика и его оптическими и механическими свойствами.

Впервые изучена динамика содержания белков и их деградационных модификаций в хрусталиках человека и крыс при старении: показано, что при физиологическом старении без развития катаракты повышается количество общего белка и снижается содержание их карбонильных производных.

Получены оригинальные данные при анализе маркеров старения хрусталика в крови человека и крыс: среди изученных в работе показателей (продукты окислительной деградации липидов, карбонильные производные

белков) отсутствуют специфические маркеры, характеризующие интенсивность и направленность свободно-радикальных процессов в ткани хрусталика.

Впервые разработан индивидуальный подход к хирургическому лечению катаракты: использование углубленного исследования механических характеристик ядра хрусталика перед операцией, физиологической коррекции афакии, использование специальных настроек ультразвука, с учетом полученных знаний о твердости ядра хрусталика, во время разрушения ядра хрусталика с целью улучшении результатов коррекции катаракты у пациентов.

Практическая значимость

Полученные результаты вносят существенный вклад в понимание молекулярных и физиологических механизмов катарактогенеза, старения хрусталика и поддержания его прозрачности.

Экспериментальные данные, полученные в настоящей работе, могут послужить основой при разработке новых подходов и методов профилактики и терапии возрастных нарушений физиологических функций хрусталика, таких как пресбиопия и катаракта.

Определены основные параметры индивидуального подхода в хирургической коррекции катаракты. Доказана эффективность данного подхода в улучшении результатов лечения пациентов.

Определена эффективность физиологической интраокулярной коррекции афакии.

Новые сведения о возрастной динамике структурно-функциональных характеристик липидов и белков хрусталика могут быть включены в учебные курсы по физиологии и биохимии при подготовке специалистов медицинских ВУЗов.

Положения, выносимые на защиту

1. Деградация липидов мембран волокон хрусталика является основным и пусковым фактором катарактогенеза. Механические характеристики хрусталика зависят от возраста и накопления молекулярных продуктов окислительной модификации липидов и не зависят от степени зрелости катаракты.

2. В процессе катарактогенеза повышается плотность вещества хрусталика. Ядерные катаракты с более сильным преломлением являются более твердыми. Молекулярные продукты окислительной деградации липидов и белков в плазме крови человека не являются достоверными маркерами катарактогенеза, физических характеристик хрусталика и старения.

3. Разработанный алгоритм восстановления зрительных функций у пациентов с катарактой улучшает результаты хирургии и повышает физиологичность их реабилитации.

Внедрение результатов исследования

Разработан неинвазивный метод дооперационного прогнозирования твердости ядра хрусталика, позволяющий улучшить диагностику состояния

хрусталика с целью улучшении результатов коррекции катаракты у пациентов. Метод определения ультразвуковой плотности хрусталика внедрен в практику предоперационного исследования пациентов в Кировской клинической офтальмологической больнице (акт о внедрении от 07.03.2014).

Предложен способ объективного определения объема аккомодации ультразвуковым методом (решение о выдаче патента на изобретение от 06.08.2010, заявка № 2009126124/12(036365).

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах офтальмологии Кировской государственной медицинской академии. Разработано учебное пособие для студентов медицинских вузов по теме «Патология хрусталика», утверждено ЦМС ГБОУ ВПО Кировская государственная медицинская академия (протокол № 7 от 17.05.2007).

Апробация диссертации

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на VIII - й итоговой научно - практической конференции молодых ученых (Киров, КГМА, 2003), на юбилейной научно - практической конференции офтальмологов (Томск, СибГМУ, 2004), на семинаре «Биомеханика глаза 2004» (НИИ ГБ им. Гельмгольца, Москва, 2004), Актуальные проблемы офтальмологии, Всероссийская конференция молодых ученых, 2006; Брошевские чтения-2007; VII съезд офтальмологов Республики Беларусь, 2007; VII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Федоровские чтения-2008»; IX Международная ежегодная научно-практическая конференция «Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2008»; EVER 2009, Словения; Актуальные вопросы офтальмологии 2011, Киров; EVER 2011, Крит; EVER 2012, Ницца, Научно -практическая конференция по офтальмохирургии с международным участием «Восток - Запад 2013», VI Российский общенациональный офтальмологический форум «РООФ — 2013», Научно — практическая конференция по офтальмологии «Невские горизонты — 2014». Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедрах офтальмологии, патологической физиологии Кировской государственной медицинской академии. Разработано учебное пособие для студентов медицинских вузов по теме «Патология хрусталика», утверждено ЦМС ГБОУ ВПО «Кировская государственная медицинская академия».

Личный вклад автора

Автором сформулированы цель и задачи исследования, проведена Работа по анализу отечественной и зарубежной литературы, отражающей современное состояние исследований по изучаемой проблеме, определен методологический подход к проблеме. Осуществлен забор материала для исследования, выполнен комплекс клинических, биофизических и биохимических исследований. Проведена статистическая обработка результатов, сформулированы выводы. Подготовлены основные публикации по материалам диссертационной работы.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 32 работа, из них 19 в рецензируемых, рекомендуемых ВАК журналах, получено 1 положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 244 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, 6 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы Работа иллюстрирована 34 таблицами, 56 рисунками, 12 схемами. Список литературы содержит 202 источника, из них 74 отечественных и 128 зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Лабораторные исследования проведены на базе 'Научно-исследовательского института прикладной и фундаментальной медицины в лаборатории физико-химических исследований НижГМА, 2Института физиологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, 3Кировской государственной медицинской академии (кафедра биохимии), 4лаборатория института микробиологии Красной Армии, Лаборатория кафедры биотехнологии Вятский государственный университет. Исследования были проведены в соавторстве с д.б.н., доцентом Ивановой И.П.1, Князевым Д.И.', д.м.н, профессором Цапок П.И.3, д.м.н., профессором Бойко Е.Р.2, Цибелем В.Б.2, Смирновым С.Г.4, Еременко Ю.Д.5.

Клинические исследования были проведены на базе КОГБУЗ «Кировская клиническая офтальмологическая больница» в соавторстве с д.м.н., доцентом Чупровым А.Д., Замыровым A.A., Ивониным К.С.

В соответствие с поставленной целью и задачами исследование было осуществлено в четыре этапа.

Учитывая, что для исследования в основном доступны хрусталики человека уже с катарактой различной степени интенсивности, то для эксперимента по исследованию биохимических изменений в процессе физиологического старения необходимы прозрачные хрусталики. В полном объеме это возможно на лабораторных животных. Эксперименты проведены на 25 крысах, самцах четырёх возрастных групп: 5 (п=6), 12 (п=7), 24 (п=6) и 36 (п=6) месяцев при продолжительности жизни крыс 30-40 месяцев. Материалом для лабораторных исследований служили: ткань прозрачного хрусталика, плазма крови крыс. Наркотизированных животных декапитировали, выделяли хрусталики и кровь. Плазму крови получали центрифугированием при 1500 об./мин. Хрусталики гомогенизировали в стерильном физиологическом растворе в соотношении 1:25 (масса к объему). Эксперименты проводились в соответствии с требованиями нормативных правовых актов «Об утверждении правил лабораторной практики» (приказ МЗ РФ №267 от 19.06.2003г). Животные содержались в условиях вивария и получали стандартный рацион.

В гомогенатах хрусталика и в плазме крови исследовали: интенсивность хемилюминесценции, измерения проводились на приборе БХЛ-06М г. Нижний Новгород (Кузьмина Е.И., 1983, Толстых П.И., 2002); определяли уровень общих липидов с помощью набора «Bio-Test Total Lipids» (PLIVA-Lachema, Чехия); выполняли экстракцию липидов методом Folch; ультрафиолетовую спектроскопию первичных и вторичных продуктов окислительной деградации липидов (диеновые и триеновые конъюгаты в единицах оптической плотности отнесенной к концентрации общих липидов в пробе); оценивали содержание малонового диальдегида на СФ-46, (ТБК - тест) (Smith J.B., 1976); определяли основания Шиффа на спектрофлюориметре Флюорат 02 Панорама С.Петербург 2009 год, (Fletcher D.L., 1973); оценивали уровень окислительной модификации белков (ОМБ) по уровню карбонильных производных, методом, основанном на реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков с 2,4-динитрофенилгидразоном (2,4-ДНФГ) с образованием производных 2,4-динитрофенилгидразона (Дубинина Е.Е., 1995); определяли уровень общего белка с помощью набора «общий белок-Витал». Данные по окислительным процессам липидов пересчитывали на количество липидов в каждом образце, а данные по окислительной модификации белков (ОМБ) пересчитывали на количество общего белка в каждом образце.

На втором этапе было проведено изучение общей патогенетической направленности возрастных изменений хрусталика человека, определение динамики окислительной деградации белков и липидов в хрусталике и выявление основных механизмов участия липидов хрусталика в катарактогенезе и их влияние на механические свойства ядра и катарактогенез. Обследованы пациенты с начальной ядерной катарактой (п=84), 4х возрастных групп (50,60,70,80 лет, в каждой группе 21 пациент), пациенты с прозрачными хрусталиками возраст от 20 до 57 лет, без сопутствующих глазных заболеваний (п=132), пациенты с катарактой различной степени зрелости в возрасте от 60 до 90 лет (п=256), прозрачные хрусталики (энуклеированные глаза) (п=10). Ядро хрусталика получали методами экстракапсулярной экстракции катаракты, УЗ факоэмульсификации катаракты по стандартной технологии. Оценивали физические параметры хрусталиков: биомикроскопия на щелевой лампе в условиях медикаментозного мидриаза (ЩЛЗГ, ЩЛ2Б, Karl Kaps и Karl Zeiss, Shin Nippon): стадия развития катаракты: начальная, незрелая, зрелая, перезрелая катаракта, тип катаракты: корковая, ядерная (Копаева В.Г., 2002); Цвет хрусталика: Японская классификация катаракт: I - бледно желтый, II -желтый, III - желто - коричневый, IV - коричневый, красно - коричневый, темно - коричневый (Sasaki К, 1990); Клиническая рефракция (авторефрактометрия, аппарат «CHAROPS» (auto-ref/keratometer MRK 3100)); масса ядра хрусталика (аналитические весы BJIP - 200); плотность ткани хрусталика (Прохоров A.M., 1984). Изучали механические параметры хрусталиков: УЗ (акустическая) твердость ядра хрусталика - <5, отн. ед. (оригинальный метод, ультразвуковой биопахиметр AL - 2000, Torney): интерпретация информации, получаемой при А-сканировании глаза: I - низкая твердость (S = 0,7 - 1,0); II - средняя твердость (<5 = 0,4 - 0,7); III - высокая

твердость ((5 < 0,4) (Чупров А.Д., Кудрявцева Ю.В., Кудрявцев В.А., 2006); объем аккомодации (прозрачные хрусталики): стандартная методика (Копаева В.Г., 2002), оригинальный метод объективного определения объема аккомодации (Чупров А.Д., Кудрявцева Ю.В. и др., 2014); Твердость ядра хрусталика, мН (оригинальное устройство): 1 степень (Н - до 62 мН) - низкая твердость, 2 степень (Н - от 62 до 72) - средняя твердость, 3 степень (Н -больше 72) - высокая твердость ядра хрусталика (Кудрявцева Ю.В., Чупров А.Д., Кудрявцев В.А., 2011). В гомогенатах хрусталиков, определяли: интенсивность хемилюминесценции, измерения проводились на приборе БХЛ-06М г. Нижний Новгород (Кузьмина Е.И., 1983, Толстых П.И., 2002); определяли уровень общих липидов с помощью набора «Bio-Test Total Lipids» (PLIVA-Lachema, Чехия); выполняли экстракцию липидов методом Folch; ультрафиолетовую спектроскопию первичных и вторичных продуктов окислительной деградации липидов (диеновые и триеновые конъюгаты в единицах оптической плотности отнесенной к концентрации общих липидов в пробе); оценивали содержание малонового диальдегида на СФ-46, (ТБК - тест) (Smith J.B., 1976); определяли основания Шиффа на спектрофлюориметре Флюорат 02 Панорама С.-Петербург 2009 год, (Fletcher D.L., 1973); оценивали уровень окислительной модификации белков (ОМБ) по уровню карбонильных производных, методом основанном на реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков с 2,4-динитрофенилгидразоном (2,4-ДНФГ) с образованием производных 2,4-динитрофенилгидразона (Дубинина Е.Е., 1995); определяли уровень общего белка с помощью набора «общий белок-Витал». Данные по окислительным процессам липидов пересчитывали на количество липидов в каждом образце, а данные по окислительной модификации белков (ОМБ) пересчитывали на количество общего белка в каждом образце; исследовали качественный и количественный состав высших жирных кислот хрусталика (газожидкостная хроматография, хроматограф фирмы "HEWLETT PACKARD" модель 5830 А).

На третьем этапе проводили исследование показателей плазмы крови как возможных биомаркеров физиологических и патологических признаков старения хрусталика и катарактогенеза. Обследованы пациенты с катарактой различной степени зрелости (п=134) в возрасте от 55 до 87 лет, пациенты с начальной ядерной катарактой (п=84), 4х возрастных групп (50,60,70,80 лет в каждой группе 21 пациент). Оценивали стадию зрелости катаракты, цвет хрусталика и твердость ядра хрусталика на оригинальном устройстве (методики соответствуют второму этапу исследований). Кровь из кубитальной вены пациентов забирали по стандартной технологии. До исследования кровь хранили в замороженном состоянии от 1 до 5 суток. Плазму крови получали центрифугированием при 1500 об./мин. Исследование крови включали: определение молекулярных продуктов окислительной деградации липидов и белков: первичные, вторичные, конечные продукты липидного и белкового генеза: диеновые и триеновые конъюгаты, ТБКап (малоновый диальдегид), основания Шиффа, окислительная модификация белков по уровню карбонильных производных, молекулы средней массы - прямая спектрометрии

депроитенизированной плазмы при длинах волн 254 нм и 280 нм (Габриэлян Н.И., 1981); активность антиоксидантных ферментов: глутатионпероксидазы -измерение экстинкции контрольной и опытной проб при 412 нм (Гапактионова Л.П., 1998), глутатионредуктазы - измерение скорости уменьшения оптической плотности, обусловленной окислением НАДФН2 и восстановлением окисленного глутатиона (Кондрахин И.П., 2004), супероксиддисмутазы -измерение экстинкции контрольной и опытной проб при 540 нм (Галактионова Л.П., 1998); липофильные антиоксиданты: ретинол — гексановый метод, спектрофлюориметрия с длиной оптического пути 1 см при длине волны возбуждения X = 335нм и регистрации X = 460нм (Чернулкенс Р.Ч., 1984), токоферол - гексановый метод, спектрофлюориметрия с длиной оптического пути 1 см при длине волны возбуждения X = 292 нм и регистрации X = 325 нм (Чернулкенс Р.Ч., 1984); витамины В1 и В2 - жидкостная хроматография, прибор фирмы Shimadzu (Lopez-Anaya А., 1987); уровень селена в крови -обработка проб смесью азотной и хлорной кислот при высокой температуре и последующей реакции селена с 2,3-диаминонафталином с образованием селенадиазолового комплекса при контролируемом значении рН с измерением флуоресценции на флуориметре при длине волны 525 нм (волна возбуждения 364 нм) (Лебедев П.А., 1996). Все показатели выражались в относительных единицах.

На четвертом этапе оптимизировали методы коррекции нарушений с использованием результатов исследования. Выполнено 180 оперативных вмешательств по поводу возрастной катаракты. Возраст пациентов 51 — 72 года (средний возраст 63 года). Пациенты с планируемой высокой остротой зрения после операции. В зависимости от степени акустической твердости ядра хрусталика (5) были выделены 3 группы: первая группа (60 глаз) с ядром низкой плотности, вторая группа (60 глаз) - средней, третья группа (60 глаз) -высокой. Определяли наиболее эффективные параметры импульсного режима программного обеспечения MICS для Millenium (Bausch & Lomb) при факоэмульсификации катаракт с различной твердостью ядра. В ходе исследования было выделено 2 этапа: на первом этапе был проведен поиск оптимальной для удаления различных по плотности катаракт частоты импульсов, второй этап заключался в определении значения дъюти цикла (процент работы ультразвука в одном импульсе) наиболее эффективного для разрушения катаракт различной плотности. На каждом этапе было прооперировано по 30 глаз (50%) из каждой выделенной группы. Для достижения физиологической коррекции афакии использовали отечественную трифокальную ИОЛ «МИОЛ 2 (ДЗ)». Для имплантации мультифокальной ИОЛ выбирали пациентов с планируемой высокой остротой зрения после операции. Стандартное послеоперационное ведение пациентов. Оценка эффективности лечения: острота зрения вдаль, на близком расстоянии (30см), среднее расстояние (50см); пространственно-контрастная чувствительность (ПКЧ) с использованием программы «Нейрокор 3,lv» с применением интегрированной компьютерной программы "Зебра" на расстоянии 25 см через 1 неделю, 1, 3, 6, 12 месяцев после операции.

Статистическая обработка данных выполнена с помощью программы Statistica 6.0. а также с использованием платформы Microsoft Excel. Данные приведены в виде «среднее ± ошибка среднего» (Гланц С., 1998). Статистическую значимость различий оценивали по критериям Стьюдента и Манна Уитни. Выборки считались принадлежащими к разным генеральным совокупностям при р<0,05. При оценке зависимостей определяли коэффициент корреляции R (SPSS Statistic).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Возрастная динамика деградации лнпидов и белков прозрачного хрусталика и плазмы крови лабораторных животных в постнатальном

онтогенезе

Основными задачами проведения эксперимента явились: изучить закономерности возрастной деградации липидов и белков прозрачного хрусталика крыс в постнатальном онтогенезе, изучить закономерности деградации липидов и белков в плазме крови крыс в постнатальном онтогенезе и определить возможные маркеры возрастной деградации хрусталика в плазме крови. Результаты показывают разноплановую динамику содержания общих липидов в хрусталиках крыс. Отмечается снижение концентрации липидов у животных в возрасте 1 года, увеличение содержания липидов у зрелых животных ко второму году жизни и, затем снова снижение. Содержание общих липидов в ткани хрусталика зависит от баланса между системами синтеза и расщепления липидов (Таблица 1). Биологическая роль наблюдаемого феномена в выделенных возрастных группах различна. В молодом возрасте на первый план выходят активные процессы пролиферации при которых велика роль свободнорадикальных процессов участвующих, в физиологических условиях, в обновлении липидного состава мембран, влияя на их проницаемость и активность мембрано — связанных ферментов. Низкое содержание общих липидов в хрусталиках «старых» крыс можно объяснить снижением их синтеза в условиях снижения активности синтетаз в эпителии с возрастом, а также повышением интенсивности окисления липидов. В отличие от липидов уровень общих белков хрусталика постепенно увеличивается и достигает максимума к 3 годам.

Таблица 1. Концентрация общего белка и лнпидов в хрусталиках

экспериментальных животных

5 мес. 12 мес. 24 мес. 36 мес.

Общий белок, м г/г ткани 407,57±61,14 634,61±78,29 673,18±56,68* 796,48±3 8,75

Общие липиды, мг/г ткани 7,42±2,00 6,79±1,63* 12,31±2,34* 7,24±1,06

Где, *- статистически значимые различия группы (р<0,05) по отношению к параметру предыдущего столбца.

Кристаллины являются долгоживущими белками, которые должны сохранять свои функции на протяжении всего функционирования хрусталика. В

условиях постоянного образования новых волокон, повышение количества общего белка хрусталика является закономерным.

Возрастная динамика окислительной деградации липидов в хрусталиках крыс отличалась от показателей содержания общих липидов (рисунок 1).

—Л! (свегосуммэ), мВ/г/л — УДА, от ед /г/л —ДК, от ед./г/л ОЩ от. ед /г/л

Рисунок 1. Динамика содержания продуктов окисления липидов в хрусталиках крыс

*- статистически значимые различия группы по отношению к предыдущему параметру (р<0,05). # - статистически значимые отличия ХЛ группы 5 мес. от групп 12, 24 и 36;

Где, ХЛ - хемилюминесценция (светосумма); МДА - малоновый диальдегид (ТБКап); ДК - диеновые конъюгаты; ОШ - основания Шиффа.

В хрусталиках животных в возрасте 12 мес. наблюдалось повышение уровня первичных и вторичных продуктов окислительной деградации липидов. В частности, содержание диеновых конъюгатов (ДК) статистически значимо увеличивалось в возрасте 12 месяцев. Возрастные изменения концентрации ТБК-активных комплексов (МДА - малоновый диальдегид) имели схожий характер с остальными продуктами липопероксидации. К возрасту 24 месяца наблюдалось снижение содержания продуктов окисления липидов и, затем к 36 месяцам, снова повышение. Как известно, у растущих животных имеет место высокая скорость окислительного или энергетического метаболизма, что закономерно сопровождается побочным дополнительным образованием активных форм кислорода. Повышение концентрации активных форм кислорода (АФК), и активация окисления играет значимую роль в процессах жизнедеятельности клеток, таких как дифференцировка, пролиферации. Данные процессы наиболее активны в период роста и созревания животных. Значения параметров индуцированной хемилюминесценции образцов ткани хрусталиков также приведены на рисунке 1.

Таблица 2. Уровень карбонильных производных белков хрусталика крыс

относительно концентрации белка в пробе (относительные единицы) в _зависимости от возраста__

аДНФГн, 356 нм, отн. ед./г/л аДНФГн 363 нм, отн. ед./г/л кДНФГо 370 нм, отн. ед./г/л аДНФГн 430 нм, отн. ед./г/л кДНФГо, 530 нм, отн. ед./г/л

5 мес. 0,86±0,01 0,88±0,01 0,87±0,01 0,49±0,01 0,1±0,002

12 мес. 0,78±0,01 0,81±0,01 0,79±0,01 0,42±0,01 0,05±0,001

24 мес. 0,64±0,02 0,64±0,01 0,63±0,01 0,33±0,01 0,04±0,001

36 мес. 0,55±0,01* 0,55±0,01* 0,54±0,01* 0,26±0,01* 0,03±0,001*

*- статистически значимые различия между группами 5 и 36 мес. (р<0,05). Где, аДНФГ, кДНФГ - альдегид- и кетондинитрофенилгидразоны соответственно. ДНФГн, ДНФГо - динитрофнилгидразоны нейтрального и основного характера соответственно.

Поскольку образование карбонильных производных белков идёт с участием молекулярного кислорода, то с учётом более низкого его содержания в хрусталике по сравнению с другими тканями, усиление с возрастом неокислительных механизмов модификации белков представляется вероятным. Предполагая факт физиологического старения хрусталика у исследованных животных (отсутствие признаков катаракты), данная тенденция свидетельствует о повышении активности протеаз, селективно расщепляющих окисленные формы белков. Анализ параметров липидов и белков хрусталика, а также из окислительных модификаций в постнатальном онтогенезе у крыс показал значительные колебания в содержании как липидов, так и их окислительных производных с возрастом, в то время как прослеживается четкая тенденция к увеличению общего белка и снижению его карбониловых производных в ткани хрусталика при старении крыс. Данные показатели свидетельствуют об активном участии липидов в пролиферации, дифференцировке и формировании новых хрусталиковых волокон в возрастном аспекте.

Для оценки общности процессов старения были исследованы биохимические параметры окисления липидов и белков в крови крыс разного возраста. Результаты исследования динамики содержания продуктов окислительной модификации липидов в плазме крови крыс в постнатальном онтогенезе показало разнонаправленные колебания параметров и отсутствие четкой связи с подобными показателями в хрусталике (Таблица 3).

Сравнивая динамику показателей липидного белкового обмена в хрусталике и в плазме крови экспериментальных животных можно предположить, что среди изученных в работе показателей окислительных процессов плазмы крови (продукты окислительной деградации липидов, карбонильные производные белков) отсутствуют маркеры, характеризующие интенсивность и направленность свободно-радикальных процессов в ткани хрусталика (Таблица 4).

Таблица 3. Параметры окислительной модификации липидов

(относительные еднннцы) в плазме крови крыс в зависимости от возраста

ХЛ, 8, мВг/л ДК, отн. ед./г/л ТК, отн. ед./г/л ТБКап, отн. ед./г/л ОШ, отн. ед./г/л

5 мес. 37,79±4,22** 5,77±0,94* 4,00±0,57 9,72±1,11* 5,19±0,88#

12 мес. 67,06±6,67 6,06±0,66 4,18±0,65 11,54±1,21 6,18±1,09

24 мес. 57,61±4,13 11,31±2,18 4,79±0,98 16,76±3,28 7,29±1,09

36 мес. 59,62±4,02 10,84±2,19 4,10±0,58 13,28±1,41 9,21±1,09

*- статистически значимые различия (р<0,05) группы 5 от групп 24 и 36 мес. # - статистически значимые отличия группы 5 от группы 36 мес. ** -статистически значимые различия группы 5 мес. от групп 12, 24,36 мес.

Где, ХЛ, Б - хемилюминесценция (светосумма); ТБКап - продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; ДК - диеновые конъюгаты; ТК -триеновые конъюгаты; ОШ - основания Шиффа.

Таблица 4. Параметры карбонильных производных белков (относительные единицы) в плазме крови крыс относительно концентрации белка в пробе в зависимости от возраста

аДНФГн, 356 нм, отн. ед./г/л аДНФГн, 363 нм, отн. ед./г/л кДНФГо, 370 нм, отн. ед./г/л аДНФГн, 430 нм, отн. ед./г/л кДНФГо, 530 нм, отн. ед./г/л

5 мес. 0,03±0,001* 0,03±0,001* 0,03±0,001* 0,01±0,001* 0,001±0,001

12 мес. 0,03±0,001 0,03±0,001 0,03±0,001 0,01±0,001 0,001±0,001

24 мес. 0,02±0,001 0,02±0,001 0,03±0,001 0,01±0,001 0,001±0,001

36 мес. 0,04±0,001 0,04±0,001 0,04±0,001 0,02±0,001 0,002±0,001

* - статистически значимые отличия группы 5 мес. от групп 24 и 36 мес. (р<0,05), Где, аДНФГ, кДНФГ - альдегид- и кетондинитрофенилгидразоны соответственно. ДНФГн, ДНФГо - динитрофенилгидразоны нейтрального и основного характера соответственно.

Таким образом, получены убедительные данные, что липиды хрусталика показывают себя как активные участники биохимических процессов и их содержание обладает значительной вариабельностью при старении.

В отличие от липидов, белки хрусталика имеют четкую тенденцию в постнатальном онтогенезе, направленную на сохранение структуры и снижению рисков повреждения с возрастом, (Схема 1).

Схема 1. Параметры липндов п белков в прозрачных хрусталика крыс в постнатальном онтогенезе

Физические и биохимические параметры хрусталика в процессе

старения

Многими авторами хрусталик рассматривается как маркер старения организма в целом. В работе мы оценивали физические свойства хрусталика как вероятные параметры, позволяющие более полно и общо оценить его механические свойства (Таблица 5).

Таблица 5. Основные физические показатели хрусталика в возрастном

аспекте

50 лет 60 лет 70 лет 80 лет

Плотность хрусталика, мг/мл 1309±3б,0 1310,2±39,9 1292,7±37,3 1327,5±27,5

Масса хрусталика, мг 98,1±10,2 98,2±2,9 96,9±2,8 99,6±27,4

УЗ-твердость хрусталика (5), отн. ед. 0,58±0,08 0,54±0,09 0,50±0,06 0,44±0,04**

Где, ** - статистически значимо при сравнении групп 50 и 80 лет р<0,01. УЗ - плотность хрусталика обратно пропорциональная его твердости.

Анализ данных показал, что плотность ткани хрусталика и масса ядра хрусталика с возрастом не изменяется. В то время как происходит увеличение твердости хрусталика, коэффициент корреляции 0,74 (р<0,001). Метод определения ультразвуковой твердости хрусталика основан на изменении скорости ультразвуковой волны при прохождении сред, различающихся механическими свойствами, отражает, в том числе и изменение упругих свойств хрусталика. Было сделано предположение, что ультразвуковое исследование хрусталика позволит оценить его способность к аккомодации. По результатам исследования выявлена значимая зависимость между объемом аккомодации и УЗ - твердостью хрусталика, коэффициент корреляции равен -0,63 (р < 0,01). Предложен способ определения объема аккомодации ультразвуковым методом (решение о выдаче патента на изобретение от 06.08.2010, заявка № 2009126124/12(036365)).

Известно, что старение хрусталика сопровождается изменением его цвета. Цвет хрусталика оценивали по Японской классификации в контексте зрелости катаракты. Набольшее количество пациентов имели II степень градации цвета ядра хрусталика (желтый цвет) - 40% и I степень (бледно - желтый цвет ядра) -30%. Выявлено, что с возрастом несколько усиливается коричневый цвет ядра хрусталика - коэффициент корреляции равен 0,4 (р < 0,05), однако эта зависимость средняя и данный параметр не может быть достоверным маркером возрастной деградации хрусталика. Полученные результаты согласуются с данными литературы.

В офтальмологии выделяют два основных типа катаракты по локализации помутнений в хрусталике. Это ядерные и корковые катаракты. Ядерные катаракты часто относятся к так называемым «цветным» катарактам, при которых помутнения локализуются в ядре хрусталика, при осмотре можно четко оценить все зоны хрусталика. Корковые катаракты характеризуются локализацией помутнений в корковых слоях хрусталика, как правило, при созревании катаракты кора хрусталика становится белого цвета, зонирование хрусталика на ядро и кору затруднено. У пациентов в более старшем возрасте чаще выявляли ядерную катаракту, в то время как короковая катаракта развивается в относительно молодом (Рисунок 2).

78 1----------------------------------------------—........................................................

1

76 .............................................................................—......................-.............................——

6-1

Корксшэн Ядерна»

Тип катаракты

Рисунок 2. Зависимость развития типа катаракты от возраста пациента

Где, * - статистически значимо по сравнению с корковой катарактой (Р <

0,05)

Результаты исследования физических параметров хрусталика при различных типах катаракты показали, что ядерные катаракты с более сильным преломлением являются более твердыми. Также они имеют более сильную рефракцию - появление «ложной» миопии, что является признаком развития ядерной катаракты (таблица 6).

Таким образом, выявлено, что возрастные химические изменения, которые происходят в ядре хрусталика ведут к усилению коричневого цвета и накоплению так назваемого «желтого белка», что приводит к усилению коэффициента преломления, развитию ядерной катаркты с твердым ядром. В отличии от ядерной катаракты, при корковой, твердость хрусталика невысокая, цвет ядра светло-желтый и коэфиициент преломления практически соотвествует тому, что был до развития катаракты. Можно предположить патогенетически разный механизм развития корковой и ядерной катаркты. Полученные данные возрастных изменений физических свойств хрусталика в процессе старения можно представить в виде схемы (Схема 2).

Таблица 6. Физические параметры хрусталика в зависимости от типа

катаракты

Ядерная катаракта Корковая катаракта

Усиление рефракции, Б 1,03±0,28 0,14±0,01**

УЗ — твердость, отн. ед 0,6±0,03 0,5±0,03*

Цвет хрусталика, отн. ед 2,3±0,2 1,7±0,2*

Возраст, лет 74,4±1,7 69,7±1,2*

Где, * - Р<0,05; ** - Р<0,01 - различия статистически значимы при сравнении групп ядерная и корковая катаракта. Цвет хрусталика: 1-4 усиление коричневого цвета.

Анализируя данные возрастных изменений физических свойств хрусталика в процессе старения можно заключить, что старение хрусталика сопровождается увеличением твердости ядра, возрастанием коричневого цвета, появлением помутнений в ядре хрусталика и, как следствие развитие ядерной катаракты с повышением преломляющей способности хрусталика и усилением рефракции. В то время как корковая катаракта не является прямым следствием возрастных изменений и старение не явлется ее основной причиной.

Схема 2. Схема изменений физических параметров хрусталика в процессе

старения

Твердость хрусталика является важным параметром старения. В предыдущем разделе было показано, что с возрастом происходит постепенное увеличение твердости ядра хрусталика. Данный факт является закономерным итогом постоянного, в течение всей жизни, образования хрусталиковых волокон. Учитывая, что размеры хрусталика при этом практически не меняются, то это приводит к значительному уплотнению центральных отделов и образованию плотного ядра. Механические свойства материала во многом зависят от химического состава. Произведённые исследования позволили выявить закономерности, устанавливающие степень и направленность влияния некоторых органических веществ на механическую твёрдость ядра хрусталика.

Жирные кислоты являются структурными элементами липвдов и их производных, участвуют практически во всех важнейших физиологических процессах, обеспечивая жизнедеятельность организма. Полиненасыщенные высшие жирные кислоты (ПНЖК) играют важнейшую роль в реакциях окисления. Эластичность, подвижность, а также основные функции клеточных мембран зависят от состава высших жирных кислот (ВЖК) (таблица 7).

Таблица 7. Процентное соотношение показателей содержания высших __жирных кислот в катарактальном хрусталике_

Условное Наименование Среднее содержание

№ обозначение высшей жирной высшей жирной кислоты в

пп высшей жирной кислоты катарактальном хрусталике,

кислоты %

1 13:1 Эруковая 4,37±0,12

2 14:0 Миристиновая 2,9 ± 0,2

3 14:1 Миристоолеиновая 1,47±0,1

4 16:0 Пальмитиновая 36,8 ±3,7

5 16:1 Пальмитоолеиновая 4,5±0,1

6 17:0 Маргариновая 1,63±0,1

7 18:0 Стеариновая 2,53 ± 0,43

8 18:1 Олеиновая 16,3 ±0,5

9 18:2 Линолевая 1,07 ±0,08

10 18:3 Линоленовая 0,6 ± 0,04

11 19:0 Арахиновая 2,63±0,12

12 20:3 Эйкозатриеновая 0,43±0,10

13 20:4 Арахидоновая 1,63±0,12

14 20:5 Эйкозапентоеновая 17,48±1,12

15 23:0 Трикозановая 0,96±0,10

16 24:0 Лигноцериновая 3,13±0,12

17 24:1 Нервоновая 1,57±0,13

18 Сумма ПНЖК 42,0±3,9

При анализе возрастной динамики содержания ВЖК в хрусталике показано, что содержание полиненасыщенных жирных кислот колеблется в пределах 20 - 50% от общего количества ВЖК. Рисунок 3 наглядно демонстрирует колебания содержания жирных кислот в хрусталике в зависимости от возраста. \Vada Е. в 1984 году в своих работах показал результаты содержания жирных кислот в хрусталике крыс в зависимости от возраста. По данным этого автора отношение насыщенных ненасыщенных ВЖК в хрусталике остается практически постоянным, а возрастным изменениям в наибольшей степени подвержена нервоновая кислота, достигая максимума в возрасте животных 29 месяцев. На рисунке 3 показаны подобные изменения в хрусталике человека: насыщенная пальмитиновая кислота, содержание которой в хрусталике достигает 40% от всех жирных кислот, имеет сходную динамику содержания с полиненасыщенными жирными кислотами, общее содержание которых в хрусталике сопоставимо с пальмитиновой кислотой. Содержание нервоновой кислоты достигает максимума к 80-летнему возрасту.

Рисунок 3. Процентное соотношение содержания пальмитиновой, нервонной и суммы полиненасыщенных жирных кислот в катарактальном хрусталике в зависимости от возраста

Где, * - статистически значимо по отношению к группам 60 и 70 лет.

Анализ результатов, полученных при оценке концентрации молекулярных продуктов деградации липидов при старении показал, что с возрастом содержание ТБКап увеличивается в 2 раза, а уровень ХЛ (светосуммы) снижается. У остальных параметров значимого изменения не обнаружено. При сравнении уровня ХЛ в ткани хрусталика крыс и человека с возрастом получены сходные показатели динамики (Таблица 8).

Таблица 8. Концентрация молекулярных продуктов деградации липидов, интенсивности ХЛ (относительно общей концентрации липидов в пробе) и содержание общих липидов в хрусталике человека в зависимости от _возраста____

ТБКап, отн. ед./г/л ТК, отн. ед./г/л ДК, отн. ед./г/л ОШ, отн. ед./г/л ХЛ, светосумма мВ/г/л

50 лет 0,06±0,007 0,34±0,01 0,73±0,17 1,08±0,09 2,98±0,22*#

60 лет 0,019±0,005 0,10±0,03 0,27±0,11 1,55±0,56 1,40±0,43*

70 лет 0,180±0,004* 0,05 8±0,009 0,16±0,02 1,08±0,19 0,73±0,08

80 лет 0,260±0,002 0,067±0,008 0,15±0,02 1,28±0,24 0,85±0,09*

* - статистически значимо по отношению к последующей строке; # -статистически значимо по отношению к 80 годам, где Р — критерий Манна-Уитни. Где, ХЛ - хемилюмивесненция (светосумма); ТБКап - продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; ДК - диеновые конъюгаты; ТК -триеновые конъюгаты; ОШ — основания Шиффа

Если проводить параллели между возрастными параметрами окислительной деградации липидов в хрусталиках человека и крыс, то прослеживается однонаправленность динамики процессов.

При исследовании влияния содержания отдельных ВЖК на механические свойства хрусталика также были выявлены определенные закономерности (Таблица 9).

Таблица 9. Процентное содержание высших жирных кислот в ядре _хрусталика в зависимости от его твердости1_

Наименование ВЖК Низкая Средняя Высокая

Лауриновая 0,21±0,05* 0,20±0,01 0,17±0,07

Миристиновая 2,10±0,22 2,57±0,30 2,13±0,15

Пальмитиновая 30,89±2,15 31,33±2,94 30,97±4,33

Стеариновая 2,03±0,36 4,53±0,57** 2,73±0,52

Олеиновая 4,17±0,99 2,47±0,29 3,07±0,27

Линолевая 0,49±0,07 1,23±0,38 1,03±0,27

Линоленовая 0,30±0,08 0,80±0,45 0,52±0,15

Сумма полиненасыщенных жирных кислот 51,6±4,17 46,6±5,04* 27,8±5,27

Где, - Низкая твердость - до 62 мН; Средняя - 62-74 мН; Высокая - более 72 мН, * - р< 0,01 при сравнении данных низкой и высокой твердости, ** - р< 0,05 при сравнении данных низкой и средней твердости; Р - критерий Манна -

Уитни, разность статистически значима при р < 0,05

Выявлена значимая отрицательная зависимость между содержанием полиненасыщенных жирных кислот и твердостью хрусталика. Коэффициент корреляции равен -0,7 (р<0,05). Пентадекановая и стеариновая - насыщенные жирные кислоты имеют среднюю корреляцию с твердостью ядра хрусталика -коэффициент корреляции соответственно равен -0,6 (р < 0,001) и -0,6 (р < 0,001). Пальмитиновая кислота содержится в катарактальном хрусталике в концентрации сопоставимой с уровнем ПНЖК, однако, какой — либо существенной корреляции с твердостью не имеет - коэффициент корреляции равен 0,29 (р < 0,001). Имеющие двойные связи в цепи олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты содержатся в катарактальном хрусталике в низкой концентрации и имеют среднюю (олеиновая и линолевая кислоты) -коэффициент корреляции соответственно равен -0,5 (р < 0,001) и -0,57 (р < 0,001) и слабую (линоленовая кислота) корреляцию с твердостью ядра хрусталика - коэффициент корреляции равен -0,22 (р > 0,05).

Биологическая мембрана является динамичной структурой, подвижность белковых молекул в мембране зависит от свойств липидов в мембране, более «жесткой» является мембрана, содержащая больше насыщенных высших жирных кислот, свойства фосфолипидов мембраны влияют на кинетику некоторых биохимических реакций. Изменение коэффициента насыщенности мембран значительным образом влияет на функциональное состояние клетки и является приспособительным механизмом в поддержании гомеостаза в неблагоприятных условиях (УФО, старение, общие заболевания). Таким образом, полиненасыщенные высшие жирные кислоты оказывают значительное

влияние на биохимические процессы в хрусталике при изменении его механических свойств. В то время как насыщенная пальмитиновая кислота на твердость хрусталика влияния не оказывает.

Оценка содержания в хрусталике продуктов окислительной деградации липидов в хрусталиках различной твердости показала, что диеновые и триеновые коньюгаты имеют слабую прямую корреляцию с механическими свойствами хрусталика. Тогда как твердость ядра хрусталика сильно зависит от накопления ТБКап - коэффициент корреляции равен 0,84 (р < 0,001). Также выявлена достоверная прямая зависимость твердости хрусталика от суммы ХЛ - коэффициент корреляции равен 0,8 (р < 0,001) (Таблица 10).

Таблица 10. Содержание продуктов окислительной деградации липидов в _ядре хрусталика в зависимости от его твердости1_

Низкая Средняя Высокая

ХЛ, Б, мВг/л 710,57±41,09* 1347,23±337,88 2253,57±334,17

ТБКап, отн. ед./г/л 0,57±0,02** 0,96±0,08* 1,32±0,12

ДК 233нм отн. ед./г/л. 5,74±0,96 11,85±2,06* 8,75±3,57

Где, '- Низкая твердость - до 62 мН; Средняя - 62-74 мН; Высокая - более 72 мН, Р - критерий Манна - Уитни, статистически значимо при р < 0,05

Где, * - статистически значимо при сравнении данных низкой и высокой твердости; * - статистически значимо при сравнении данных средней и высокой твердости: ** - статистически значимо при сравнении данных со средней и высокой твердостью; ## - статистически значимо при сравнении данных низкой и средней твердости. ХЛ - хемилюминесценция (светосумма); ТБКап -продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; ДК - диеновые коньюгаты.

Полученные данные свидетельствуют о том, что увеличение процессов интенсивности ХЛ, накопление в ткани хрусталика субстрата для перекисного окисления и снижение активности антиоксидантной системы сопровождается повышением твердости ядра хрусталика. Изменение механических свойств может быть связано с появлением крупных полимерных структур, образованием поперечных сшивок.

Учитывая значительное количество публикаций и хорошую изученность белков хрусталика, основной целью исследованию белков в нашей работе являлось исследовать взаимосвязь липидов и белков хрусталика, подтвердить предположение, что липиды и белки тесно связаны и патологические изменения липидов являются пусковым фактором деградации хрусталика.

В результате реакции окисления белков образуются альдегидные и кетонные группировки аминокислотных остатков, которые взаимодействуют с 2,4 ДНФГ. Уровень ОМБ с альдегидными и кетонными группировкам оптической плотностью с 270 нм до 430 нм постепенно уменьшается за период с 50 до 70 лет, затем к 80 годам уровень ОМБ снова достигает примерно тех же показателей, что и в 50 лет (Таблица 11).

Таблица 11. Параметры карбонильных производных белков (относительные единицы) в хрусталиках человека относительно концентрации белка в пробе в зависимости от возраста

Альдо-ДНФГо 270 нм, отн. ед./г/л Кето-ДНФГн 363 нм, отн. ед./г/л Альдо-ДНФГн 370 нм, отн. ед./г/л Кето-ДНФГо 430 нм, отн. ед./г/л АльдоДНФГо 530 нм, отн. ед./г/л

50 лет 0,38±0,01 0,36±0,02 0,37±0,01 0,25±0,01 0,020±0,001

60 лет 0,19±0,06* 0,17±0,04* 0,17±0,04* 0,13±0,03* 0,019±0,005

70 лет 0,075±0,002* 0,096±0,019* 0,01±0,02* 0,07±0,02* 0,016±0,003*

80 лет 0,12±0,03 0,21±0,06 0,24±0,06 0,16±0,04 0,012±0,003

Разница статистически значима при Р<0,05, где Р - критерий Манна-Уитни. * - статистически значимо по отношению к данным в последующей строке.

Где, аДНФГ, кДНФГ - альдегид- и кетондинитрофенилгидразоны соответственно. ДНФГн, ДНФГо - динитрофенилгидразоны нейтрального и основного характера соответственно.

Данные факты при согласовании с показателями деградации липидов свидетельствуют об истощении системы антиоксидантной защиты хрусталика после 70 лет. Также можно отметить тесную связь липидов и белков хрусталика. Полученные данные демонстрируют однонаправленность возрастных биохимических изменений липидов и белков в ткани хрусталика и можно предположить, что окислительные процессы липидов и белков в хрусталике глаза человека, взаимосвязаны. Можно предположить, что первично происходит деградация мембран, повреждение липидов, а затем изменение белков волокон приводят к появлению помутнений. Также при сравнении данных по окислению белков в ткани хрусталика крыс и человека с возрастом получены сходные показатели.

Физические и биохимические параметры хрусталика в процессе катарактогенеза

При исследовании плотности ткани хрусталика при созревании катаракты было выявлено повышение плотности во время катарактогенеза (Рисунок 4).

В офтальмологической практике распространена классификация твердости хрусталика, определяемая по оптическим признакам: зрелость катаракты, цвет хрусталика. Исследование механических характеристик ядра показало, что зрелая катаракта не всегда является твердой (коэффициент корреляции равен -0,3 (р<0,05)). Данный факт показывает, что значительное увеличение оптической плотности (созревание катаракты) не всегда приводит к аналогичному увеличению твёрдости исследуемого вещества. О прямой

зависимости здесь может идти речь, только если изменение оптической плотности вызвано накоплением вещества, способного повлиять на твёрдость.

Зрелость катаракты

Рисунок 4. Зависимость плотности вещества хрусталика от зрелости

катаракты

Где, * - статистически значимо по отношению к начальной катаракте.

1,2,3,4— начальная незрелая, зрелая и перезрелая катаракты.

Исследование динамики содержания белка в хрусталике крыс в зависимости от возраста показало повышение его концентрации при физиологическом старении, тогда как исследование содержания белка в катарактальном хрусталике показало снижение его концентрации при созревании катаракты (коэффициент корреляции равен - 0,91; р<0,01). Созревание катаракты также сопровождается снижением содержания общих липидов и уменьшением массы ядра (Таблица 12).

Таблица 12. Содержание общих липидов и белков липидов в хрусталиках с ___различной степенью зрелости катаракты____

Параметры Прозрачный хрусталик Катаракта

Начальная Незрелая Зрелая

Масса, мг 164 ±5 116 ±5 110,3 ± 14,2* 93 ± 8**

Общий белок, г/л 0,15 ± 0,02 0,16 ± 0,01 0,07 ± 0,04* 0,043 ± 0,006**

Общие липиды, г/л 0,013 ± 0,001 0,005 ± 0,001 0,03 ± 0,01 0,007 ± 0,003*

Где, * - статистически значимо по отношению к прозрачному хрусталику

Снижением концентрации белка в хрусталике при развитии катаракты связывают с повышением проницаемости капсулы хрусталика и потере белка путем просачивания, низкомолекулярных водорастворимых форм белка, а также его прогрессивной деградации при катарактогенезе.

Жирные кислоты, обеспечивают эластичность мембраны, ее вязкость и, соответственно влияют на течение биохимических реакций на мембране и

внутреннюю среду клетки (волокна хрусталика). Таким образом, изучение состава жирных кислот хрусталика при катарактогенезе позволяет улучшить знания о первопричинах повреждения белков хрусталика при развитии помутнений. Получены данные по изменению состава высших жирных кислот при развитии катаракты (Рисунок 5).

Рисунок 5. Зависимость содержания ВЖК от зрелости катаракты

Где, 1- начальная катаракта, 2- незрелая, 3- зрелая. * - статистически значимо (р < 0,05) по отношению к начальной катаракте; ** - статистически значимо (р <0,01) по отношению к начальной катаракте

Увеличивается содержание пальмитиновой кислоты (коэффициент корреляции равен 0,52 (р < 0,05)); уменьшается содержание линолевой кислоты (коэффициент корреляции равен -0,6 (р < 0,05)). Не изменяется содержание следующих ВЖК: линоленовой, олеиновой, лауриновой, пентадекановой, миристиновой и стеариновой и общего содержания полиненасыщенных жирных кислот. Пальмитиновая кислота является насыщенной и увеличение ее содержания приводит к повышению «жесткости» мембран. В «жестких» мембранах коэффициент диффузии снижен, подвижность реагентом уменьшена, происходит падение скорости биохимических процессов и нарушение функции мембран. Следствием такого процесса является повреждение внутренних структур клетки.

Исследование показателей интенсивности окислительной деградации липидов показало резкое повышение интенсивности свободнорадикального окисления при начале катарактогенеза и сохранение высокого их уровня при созревании катаракты (Таблица 13)

Системные маркеры старения хрусталика и катарактогенеза

Исследование витаминов в плазме крови у пациентов с катарактой различной степени зрелости показало разнонаправленную динамику параметров (Таблица 14).

Таблица 13. Состояние окислительной деградации липидов в хрусталиках _с различной степенью зрелости катаракты_

Параметры Прозрачный хрусталик Катаракта

Начальная Незрелая Зрелая

ХЛ, Б, мВг/л 323,2 ± 20,7 1535 ± 425 1561,5 ± 869,1* 1487± 634*

ТБКап, отн. ед./г/л 0,25 ± 0,08 1,11 ± 0,12 1,06 ± 0,2* 0,9 ± 0,2*

ДК 233нм отн. ед./г/л. - 3,0 ± 1,0 8,9 ± 3,1* 11,9± 6,0*

Где, * - статистически значимо по отношению к прозрачному хрусталику; ХЛ, Б - хемилюминесценция (светосумма); ТБКап - продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; ДК - диеновые конъюгаты. Таблица 14. Содержание витаминов (относительные единицы) в крови при созревании катаракты

Начальная Незрелая Зрелая

Витамин В1, отн. ед. 1,16±0,20* 1,14±0,23 1,16±0,20

Витамин В2, отн. ед. 1,13±0,20* 1,16±0,25 1,12±0,21

Витамин А, отн. ед. 43,31±20,95* 37,12±16,94 35,12±15,48

Витамин Е, отн. ед. 8,99±3,0* 8,16±2,89 7,54±2,6

Где, * - статистически значимо по отношению к зрелой катаракте (р<0,05)

Анализ данных таблицы 14 показал, что активность антиоксидантной системы крови, связанной с обменом витаминов, в том числе таких значимых для защиты от избыточного окисления токоферол и ретинол при катарактогенезе имеет разнонаправленную динамику. В то же время, изменение общего статуса липидной пероксидации является фоном для катарактогенеза (таблица 15). По мере развития возрастной катаракты (в разрезе общепринятой классификации «начальная — незрелая - зрелая») снижается уровень продуктов перекисного окисления липидов - диеновых конъюгатов, малонового диальдегида (ТБКап) и оснований Шиффа, а также происходит снижение концентрации молекул средней массы. Анализ динамики изменения уровня антиоксидантных ферментов: глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, супероксидцисмутаза в плазме крови показал отсутствие корреляционной связи между содержанием данных ферментов в крови и катарактогенезом.

Таким образом, при созревании катаракты прослеживается четкое снижение содержания в плазме крови продуктов перекисной деградации липидов, в то время как активность антиокислительных ферментов и концентрация витаминов не изменяется.

Таблица 15. Уровень молекулярных продуктов перекисного окисления и _селена в плазме крови при созревании катаракты_

Начальная Незрелая Зрелая

ДК 233нм, отн. ед./г/л 7,13±1,82 5,72±2,54 5,64±2,27*

ТБКап, отн. ед./г/л 3,75±1,10 2,87±1,14* 2,97±1,01*

МСМ (254нм), отн. ед./г/л 0,63±0,12 0,47±0,23* 0,50±0,29*

МСМ (280нм), отн. ед./г/л 0,22±0,11 0,18±0,12 0,18±0,10

ОШ, отн. ед./г/л 0,01±0,004 0,004±0,005* 0,004±0,005*

Селен, отн. ед./г/л 69,34±15,84 68,75±14,84 68,77±12,18

* - различия статистически значимы по отношению к начальной катаракте (р<0,05), где Р - критерий Манна-Уитни. ТБКап - продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; ДК — диеновые конъюгаты; МСМ - молекулы средней массы; ОШ - основания Шиффа.

Механические критерии ядра (твердость) являются маркером старения хрусталика. Исследование витаминов В1, В2, А и Е в плазме крови показало отсутствие корреляционной зависимости между содержанием витаминов и твердостью хрусталика. Изменение общего статуса пероксидации липидов не является фоном для усиления твердости ядра хрусталика (таблица 16). В то же время по мере увеличения твердости изменяется концентрация селена в крови.

Таблица 16. Уровень молекулярных продуктов окислительной деградации липидов и селена в плазме крови при увеличении твердости __хрусталика__

Низкая твердость Средняя твердость Высокая твердость

ДК 233нм, отн. ед./г/л 7,06±3,09 5,57±2,04 5,88±2,21

ТБКап, отн. ед./г/л 2,86±1,26 3,16±1,09 2,89±0,90

МСМ (254нм), отн. ед./г/л 0,56±0,24 0,50±0,27 0,51±0,23

МСМ (280нм), отн. ед./г/л 0,24±0,14 0,17±0.09 0,19±0,1

ОШ, отн. ед./г/л 0,003±0,004 0,005±0,004 0,005±0,006

Селен, отн. ед./г/л 73,47±9,15 66,69±13,57 * 72,45±15,32

Где, Низкая твердость - до 62 мН; Средняя - 62-74 мН; Высокая - более 72 мН, * - разность статистически значима при р < 0,05, Р - критерий Манна -Уитни. ДК - диеновые конъюгаты; ТБКап - продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; МСМ - молекулы средней массы; ОШ - основания Шиффа.

Анализ динамики изменения уровня антиоксидантных ферментов: глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, супероксиддисмутаза в плазме крови показал отсутствие корреляционной связи между содержанием данных ферментов в крови и изменением механических свойств ядра хрусталика.

Таким образом, при изменении механических свойств хрусталика общее содержание витаминов и активность антиоксидантных ферментов в плазме

крови не меняется. В то же время содержание селена теоретически может служить биомаркером твердости хрусталика.

Изменение цвета является признаком протекающих в субстрате процессов перекисной деградации липидов. И свидетельствуют об интенсификации этих процессов. Вывлено, что при усилении коричневого цвета хрусталика происходило колебание концентрации витаминов В2, А и Е в плазме крови (Таблица 17).

Таблица 17. Концентрация витаминов (относительные единицы) в крови при изменении цвета ядра хрусталика (Японская классификация)

I-II степень III степень IV степень

Витамин В1, отн. ед. 1,19±0,18 1,15±0,22 1,13±0,21

Витамин В2, отн. ед. 1,16±0,19 1,15±0,26* 1,06±0,11*

Витамин А, отн. ед. 46,07±20,34 35,31±15,45* 33,94±15,78*

Витамин Е, отн. ед. 9,16±2,64 7,82±2,66* 7,33±2,91

*- различия статистически значимы (р<0,05) по отношению данным предыдущего столбца, где р - критерий Манна-Уитни

Где, I - II степень - бледно - желтый, желтый цвет, III степень - желто коричневый, IV степень - коричневый, красно - коричневый, темно -коричневый цвет ядра.

С позиций цветовой классификации развития катаракт у пациентов получены убедительные данные о снижении содержания диеновых конъюгатов, повышения уровня малонового диальдегида и изменении концентрации оснований Шиффа в плазме крови (Таблица 18). Более выраженные изменения отмечались при переходе от стадии серой катаракты к желтой, т.е. при появлении и усилении желтой или коричневой окраски ядра хрусталика. Интересно, что усиление коричневого цвета хрусталика также сопровождалось колебанием содержания селена в крови, тогда как при созревании катаракты не было отмечено изменения его содержания. Анализ динамики изменения уровня антиоксидантных ферментов: глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, супероксиддисмутаза в плазме крови показал отсутствие корреляционной связи между содержанием данных ферментов в крови и изменением цвета ядра хрусталика.

Таким образом, полученные данные показывают, что, что при усилении коричневого оттенка ядра хрусталика в крови можно выявить изменения в уровне продуктов липидной пероксидации, а также содержании витаминов -антиоксидантов в плазме крови. Однако динамика разнонаправленная и неспецифичная. Все это позволяет сделать вывод, что исследованные параметры не могут являться маркерами изменения цвета ядра хрусталика.

Анализ возрастной динамики концентрации продуктов окислительной модификации липидов в плазме крови показал изменение первичных продуктов окислительной деградации липидов при старении: к 70 годам происходит резное снижение (практически в 2 раза) их концентрации в пробе (Таблица 19).

Данный факт можно объяснить истощением субстрата для окислительной деградации и активацией биоантиокислителей.

Таблица 18. Уровень молекулярных продуктов окислительной деградации липидов крови и селена при изменении цвета ядра хрусталика

(Японская классис Л1кация)

I-II степень III степень IV степень

ДК 233нм, отн. ед./г/л 6,97±2,70 5,46±2,10* 5,53±1,79

ТБКап, отн. ед./г/л 2,65±0,88 3,27±1,16* 2,99±0,94

МСМ (254нм), отн. ед./г/л 0,50±0,17 0,53±0,30 0,46±0,19

МСМ (280нм), отн. ед./г/л 0,22±0,13 0,17±0,09 0,18±0,08

ОШ, отн. ед./г/л 0,002±0,002 0,01 ±0,005* 0,005±0,004*

Селен, отн. ед./г/л 73,95±13,75 66,14±12,55 73,00±14,40*

*- различия статистически значимы (р<0,05) по отношению данным предыдущего столбца; Где, I - II степень - бледно - желтый, желтый цвет, III степень - желто - коричневый, IV степень - коричневый, красно - коричневый, темно - коричневый цвет ядра. ТБКап - продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; ДК - диеновые конъюгаты; МСМ - молекулы средней массы; ОШ — основания Шиффа.

Таблица 19. Уровень концентрация молекулярных продуктов деградации липидов (относительно общей концентрации липидов в пробе) в плазме _крови человека в зависимости от возраста_

ТБКап, отн. ед./г/л ТК, отн. ед./г/л ДК, отн. ед./г/л ОШ, отн. ед./г/л

50 лет 0,36±0,016 0,039±0,0045 0,1±0,01 0,002±0,00018

60 лет 0,43±0,043 0,03 8±0,0045 0,17±0,016* 0,001±0,0002

70 лет 0,44±0,06 0,027±0,0034* 0,075±0,0038* 0,0015±0,00015

80 лет 0,49±0,03 0,025±0,006 0,08±0,01 0,0016±0,00016

*- разность статистически значима (р<0,05) по отношению к данным предыдущей группы, где Р критерий Манна-Уитни;

Где, ТБКап — продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой; ДК -диеновые конъюгаты; ТК - триеновые конъюгаты; ОШ - основания Шиффа.

Исследование возрастной динамики концентрации карбонильных производных белков в плазме крови показало, что после 60 лет происходит резкое увеличение содержания окислительной модификации белков (ОМБ) в плазме крови, что свидетельствует об интенсификации, процессов окислительной деградации белков (Таблица 20).

Таблица 20. Уровень окислительной модификации белков (относительно

общей концентрации белков в пробе) в плазме крови человека в __зависимости от возраста (отн. ед.)__

Альдо-ДНФГо 270 нм, отн. ед./г/л Кето-ДНФГн 363 нм, отн. ед./г/л Альдо-ДНФГн 370 нм, отн. ед./г/л Кето-ДНФГо 430 нм, отн. ед./г/л АльдоДНФ Го 530 нм, отн. ед./г/л

50 лет 2,0±0,1 0,96±0,13 0,97±0,13 0,59±0,12 0,14±0,03

60 лет 1,54±0,12* 0,29±0,09* 0,25±0,098* 0,27±0,01 0,15±0,04

70 лет 1,93±0,07* 0,65±0,15* 0,65±0,17* 0,7±0,13 0,19±0,04

80 лет 1,92±0,08 0,71±0,14 0,67±0,17 0,57±0,1 0,16±0,042

Разница статистически значима при Р<0,05, где Р - критерий Манна-Уитни. * - статистически значимо по отношению к данным предыдущей строке.

Где, аДНФГ, кДНФГ — альдегид- и кетондинитрофенилгидразоны соответственно. ДНФГн, ДНФГо — динитрофенилгидразоны нейтрального и основного характера соответственно.

Полученные данные были объединены в общую схему, в которой были учтены только статистически достоверные изменения (Схема 4).

Полученные данные показывают, что, что при катарактальной и возрастной деградации хрусталика в крови можно выявить изменения в уровне продуктов липидной пероксидации, а также содержании витаминов -антиоксидантов и селена в плазме крови. Однако динамика разнонаправленная и неспецифичная и свидетельствует об общей активации процессов пероксидации и антиоксидантной системы. Все это позволяет сделать вывод, что исследованные параметры не могут являться маркерами патологии хрусталика. В то же время поиск достоверных маркеров катарактогенеза является весьма актуальной задачей и исследования в данном направлении должны быть продолжены. Также получены данные по уровню окислительной деградации липидов и белков в плазме крови при старении. Выявлены сходные динамические процессы по окислению липидов и белков в крови и хрусталике, однако, с запаздыванием во времени. Т.е. в плазме крови интенсификация данных процессов происходит на 10 лет раньше (60 лет), в то время как в хрусталике в 70 лет. Данный факт можно использовать при возможной профилактике возрастных изменений хрусталика, путем начала приема антиоксидантов с 60 лет.

Схема 4. Схема изменений крови при патологических процессах в

хрусталике

*- развитие катаракты не имеет прямой зависимости с увеличением твердости хрусталика

Коррекция возрастных изменений хрусталика с учетом его физических параметров. Физиологическая коррекция афакии

Знание о патогенетических механизмах старения хрусталика и определения параметров ядра хрусталика позволяет более точно подходить к лечению пациентов с катарактой. На сегодняшний день единственным радикальным методом коррекции катаракты является - хирургический. Золотой стандарт хирургии катаракты - ультразвуковая факоэмульсификация (УЗ -факоэмульсификация). Данный вид хирургии позволяет удалить катаракту и имплантировать интраокулярную линзу (ИОЛ) через малый разрез в фиброзной оболочке глаза. Современная хирургия катаракты предполагает факоэмульсификацию с низкой энергетической нагрузкой на ткани глаза. В ходе исследования было выделено 2 этапа: на первом этапе был проведен поиск оптимальной частоты импульсов для удаления различных по плотности катаракт, второй этап заключался в определении значения дьюти цикла (процент работы ультразвука в одном импульсе) наиболее эффективного для катаракт различной плотности. На каждом этапе было прооперировано по 30 глаз (50%) из каждой выделенной группы. На этапе определения оптимальной частоты, с учетом предварительного опыта работы с программой MICS, устанавливали следующие значения, указанные в таблице 21. Факоэмульсификация катаракты выполнялась по технологии stop and chop, во

время разрушения ядро разделялось на четыре фрагмента, которые последовательно разрушались. Была определена частота работы ультразвуковой иглы для каждого из четырех фрагментов разрушаемого ядра (Таблица 21).

На втором этапе факофрагментацию квадрантов ядра осуществляли с фиксированной оптимальной частотой, установленной на первом этапе, но с переменным значением «дъюти цикла».

Таблица 21. Выбор частоты импульсов (Гц) в зависимости от УЗ _ Твердости ядра хрусталика__

Низкая УЗ твердость ядра Средняя УЗ твердость ядра Высокая УЗ твердость ядра

Частота импульсов для I фрагмента (Гц) 20 50 90

Частота импульсов для II фрагмента 30 60 100

Частота импульсов для III фрагмента 40 70 110

Частота импульсов для IV фрагмента 50 80 120

После обработки результатов исследования мы пришли к следующему заключению: для ядер низкой плотности более эффективной оказалась частота 25 Гц и ДЦ 25 %, для ядер средней плотности - 60 Гц и ДЦ 45 %, для ядер высокой плотности - 120 Гц и ДЦ 75% (Таблица 22).

Таблица 22. Выбор значений дъюти цикла (%) в зависимости от УЗ __твердости ядра хрусталика _

Низкая УЗ твердость ядра Средняя УЗ твердость ядра Высокая УЗ твердость ядра

Значение ДЦ для I фрагмента 10 25 48

Значение ДЦ для II фрагмента 25 45 55

Значение ДЦ для III фрагмента 45 65 65

Значение ДЦ для IV фрагмента 70 84 75

Где, ДЦ - дъюти цикл (процент работы ультразвука в одном импульсе)

Определена прямо пропорциональная связь между твердостью ядра, длительностью ДЦ и частотой импульсов при использовании пульсового режима. В результате проведенного исследования были определены наиболее эффективные параметры импульсного режима. Важным критерием для выбора нужных параметром служило определение ультразвуковой плотности хрусталика. Это показывает тесную связь между теоретическими исследованиями и их практическим применением.

Хирургия катаракты всегда неразрывно связана с решением вопроса оптической коррекции оперированного глаза. Имплантация искусственного хрусталика стала традиционной операцией во всем мире. Большинство ИОЛ, выпускаемых в мире, - однофокусные. После их имплантации требуется дополнительная оптическая коррекция, так как пропадает главная функция здорового хрусталика - аккомодация. Поэтому восстановление аккомодации артифакичного глаза является одной из актуальных проблем в офтальмологии. Имплантация псевдоаккомодирующих ИОЛ является наиболее эффективным способом коррекции артифакической пресбиопии. В этом случае можно говорить о физиологической коррекции афакии у пациентов после удаления катаракты. Для достижения физиологической коррекции афакии использовали отечественную трифокальную рефракционно-дифракционную ИОЛ МИОЛ-2 (ДЗ). При оценке результатов исследования оценивали среднюю остроту зрения вдаль и вблизи, а также пространственно - контрастную чувствительность. Выявлено, что ПКЧ (пространственно-контрастная чувствительность) при имплантации снижается на всех частотах вне зависимости от типа ИОЛ Результаты исследовании ПКЧ у пациентов с имплантированной МИОЛ — 2 (ДЗ) не явились неожиданностью - ПКЧ была снижена в 1,5-2 раза на низких частотах по сравнению с нормой, что вполне характерно для всех интраокулярных линз.

Результаты использования псевдоаккомодирующей ИОЛ МИОЛ-2 (ДЗ) для физиологической коррекции афакии представлены в таблице 23.

Таблица 23. Результаты использования псевдоаккомодирующей ИОЛ

МИОЛ-2 (ДЗ)

До операции После операции

Острота зрения вдаль 0,20±0,12 0,72±0,10*

Острота зрения вблизи - 30 см (без коррекции) 0,10±0,12 0,52±0,12*

Острота зрения вблизи - 60 см (без коррекции) 0,20±0,10 0,58±0,14*

* - статистически значимые различия групп (р<0,05), где р - критерий Манна - Уитни.

Таким образом, исследование механизмов старения хрусталика, развития катаракты и изменений механических и оптических свойств хрусталика помогает разработке методов оценки этих параметров и внедрения их в практику. В итоге мы получаем улучшение результатов хирургии пациентов с катарактой, более быструю и физиологичную их реабилитацию.

Дальнейшая разработка ннтраокулярных линз с возможностью псевдоаккомодации позволит значительно улучшить реабилитацию пациентов после хирургии катаракты и достичь физиологической коррекции афакии. Физиологическое восстановление зрительных функций у пациентов с катарактой можно представить в виде схемы 4.

Схема 4. Восстановление зрительных функций у пациентов с катарактой

Заключение

Изучение литературы по теме катарактогенеза показывает многогранность данной проблемы. Особенное значение изучение хрусталика имеет в контексте рассмотрения проблем старения, т.к. хрусталик является «отражением» процессов старения в организме. С другой стороны растущая потребность в хирургии катаракты заставляет работать над проблемами быстрой реабилитации пациентов. Результаты настоящей работы основываются на изучении физиологических параметров хрусталика, таких как острота зрения, оптические свойства, объем аккомодации, ультразвуковых параметров и взаимосвязь их с катаракгогенезом, твердостью хрусталика молекулярными и биохимическими процессами. Установлены основные закономерности, патогенетически значимые периоды и особенности возрастной динамики деградации липидов и белков прозрачных хрусталиков крыс. Выявлено значительное влияние липидов хрусталика на процессы роста, старения и модификацию белков при физиологическом старении хрусталика. Маркеры, характеризующие процессы возрастной деградации хрусталика в плазме крови

экспериментальных животных, не установлены. В работе получены основные патогенетические закономерности старения хрусталика человека: увеличение твердости ядра, усиление коричневого цвета, появление помутнений в ядре хрусталика и, как следствие развитие ядерной катаракты с повышением преломляющей способности хрусталика и усилением рефракции. Установлено, что корковая катаракта не является прямым следствием возрастных изменений. Получены данные по зависимости между объемом аккомодации и УЗ -твердостью хрусталика, по результатам исследования разработан способ определения объема аккомодации ультразвуковым методом (решение о выдаче патента на изобретение от 06.08.2010, заявка № 2009126124/12(036365)). При исследовании состава высших жирных кислот в катарактальном хрусталике обнаружены: эруковая, миристиновая, миристоолеиновая, пальмитиновая, пальмитолеиновая, маргариновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, линоленовая, арахиновая, эйкозатриеновая, арахидоновая, эйкозапентаеновая, трикозановая, лигноцериновая, нервоновая кислоты. Наиболее содержание имеет пальмитиновая кислота - около половины от всех кислот. Олеиновая и эйкозапентоеновая кислоты содержатся в количестве около 16-17% от общего количества. Если оценивать жирнокислотный состав хрусталика в рамках насыщенных и ненасыщенных кислот, то их соотношение примерно одинаково.

В катарактогенезе значительная роль принадлежит пальмитиновой и линолевой жирным кислотам. Основные биохимические параметры, влияющие на механические свойства ядра хрусталика (твердость, упругость): содержание полиненасыщенных жирных кислот и малонового диапьдегида в ткани. Динамика содержания жирных кислот с возрастом показывает заметное увеличение содержания нервоновой кислоты: В период с 70 до 80 лет ее содержание увеличивается более чем в 3 раза. Кроме того, выявлено увеличение в 2 раза содержания МДА при старении, у остальных продуктов окислительной деградации липидов значимого изменения не обнаружено. Уровень ОМБ с альдегидными и кетонными группировкам оптической плотностью с 270 нм до 430 нм постепенно уменьшается за период с 50 до 70 лет, затем к 80 годам уровень ОМБ снова достигает примерно тех же показателей, что и в 50 лет. По мере развития возрастной катаракты (в разрезе общепринятой классификации «начальная — незрелая — зрелая») снижается уровень молекулярных продуктов деградации липидов - диеновых конъюгатов, малонового диальдегида и оснований Шиффа в плазме крови. С позиций цветовой классификации развития катаракт у пациентов получены данные о снижении содержания диеновых конъюгатов, нарастает уровень малонового диальдегида, изменяется концентрация оснований Шиффа. При повышении твердости ядра хрусталика выявлено отчетливое снижение уровня молекул средней массы на фоне нарастания концентрации оснований Шиффа и стабильного содержания малонового диальдегида. Таким образом, доказано, что существуют маркеры (витамины В2, А, продукты окислительной деградации липидов, селен) в крови пациентов с катарактой, которые изменяются при прогрессировании помутнений и усилении коричневого цвета ядра, изменении твердости. Однако изменения достаточно неспецифичны и

свидетельствуют об общей активации процессов пероксидации и антиоксидантной системы. Похожие результаты получены при изучении биохимических параметров в крови крыс в контексте старения хрусталика. В то же время получены сходные динамические процессы по окислению липидов и белков в крови и хрусталике, однако, с запаздыванием во времени. Т.е. в плазме крови интенсификация данных процессов происходит на 10 лет раньше (60 лет), в то время как в хрусталике в 70 лет. Данный факт можно использовать при возможной профилактике возрастных изменений хрусталика, путем начала приема антиоксидантов с 60 лет.

На четвертом этапе были определены наиболее эффективные параметры импульсного режима программного обеспечения MICS для Millenium (Bausch & Lomb) при факоэмульсификации катаракт с различной твердостью ядра и возможности физиологической коррекции афакии. Разработаны параметры работы ультразвука при факоэмульсификации катаракт различной плотности на основе классификации ультразвуковой плотности катаракт. После обработки результатов исследования мы пришли к следующему заключению: для ядер низкой плотности более эффективной оказалась частота 25 Гц и ДЦ 25 %, для ядер средней плотности - 60 Гц и ДЦ 45 %, для ядер высокой плотности - 120 Гц и ДЦ 75%. Дальнейшая разработка интраокулярных линз с возможностью псевдоаккомодации позволит значительно улучшить реабилитацию пациентов после хирургии катаракты и достичь физиологической коррекции афакии.

Выводы

1. Установлены основные закономерности деградационных процессов липидов хрусталиков крыс в зависимости от возраста: возрастание в 1,5 раза в период интенсивного роста, снижение в 1,5 раза на начальных этапах старения. При старении в прозрачных хрусталиках крыс увеличивается содержание общего белка и снижается уровень продуктов окислительной модификации белков. Маркеры, характеризующие процессы возрастной деградации хрусталика в плазме крови экспериментальных животных, не установлены.

2. Выявлены основные патогенетические закономерности старения хрусталика человека: увеличение твердости ядра, усиление коричневого цвета, появление помутнений в ядре хрусталика и, как следствие, развитие ядерной катаракты с повышением преломляющей способности хрусталика и усилением рефракции.

3. В процессе созревания катаракты твердость хрусталика не увеличивается. В катарактогенезе значительная роль принадлежит пальмитиновой (возрастает в 1,5 раза) и линолевой жирным кислотам (снижается в 2 раза). Основные биохимические параметры, влияющие на механические свойства ядра хрусталика (твердость, упругость): снижение содержания полиненасыщенных жирных кислот (в 2 раза) и возрастание концентрации малонового диальдегида (1,5 раза).

4. Доказано, что молекулярные продукты окислительной деградации липидов и белков в плазме крови человека не являются достоверными маркерами катарактогенеза, физических характеристик хрусталика и старения.

5. Разработанные критерии индивидуального подхода к хирургической коррекции катаракты: специальные настройки ультразвука во время разрушения ядра хрусталика с учетом механических параметров ядра хрусталика, физиологическая коррекции афакии улучшают результаты реабилитации пациентов.

Практические рекомендации

1. Для точного дооперационного прогнозирования механических характеристик ядра хрусталика возможно использование УЗ биометрии с расчетом параметра УЗ твердости ядра (5).

2. Для ядер низкой плотности более эффективно использовать частоту 25 Гц и ДЦ 25 %, для ядер средней плотности - 60 Гц и ДЦ 45 %, для ядер высокой плотности - 120 Гц и ДЦ 75%.

3. Имплантация псевдоаккомодирующих ИОЛ является наиболее физиологичным способом коррекции артифакической пресбиопии.

4. Учитывая изменения окислительного статуса плазмы крови после 60 лет и похожих изменений в хрусталике после 70 лет возможно использование антиоксидантов у людей старше 60 лет для профилактики возрастных изменений ткани хрусталика.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Чупров, А.Д. Сравнительный анализ информативности неинвазивных методов определения механической твердости хрусталика / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, В.А. Кудрявцев // Медицинская визуализация. — Москва, 2003. - №1. — с. 17-21.

2. Чупров, А.Д. Характеристика неинвазивного ультразвукового метода определения механической твердости хрусталика / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, В.А. Кудрявцев // Вестник офтальмологии. — Москва, 2006. - №

3.-с. 23-25.

3. Чупров, А.Д. Анализ некоторых биохимических факторов, влияющих на оптические свойства хрусталика / П.И. Цапок, Ю.В. Кудрявцева // Брошевские чтения: Труды Всероссийской конференции, посвященные 105-летию со дня рождения Героя Социалистического Труда, лауреата Государственной премии СССР, заслуженного деятеля науки РСФСР, члена-корреспондента АМН СССР, профессора Тихона Ивановича Брошевского / под ред. Г.П. Котельникова, Г.И. Гусаровой, В.М. Малова. - Самара, 2007. - с. 256-257.

4. Биохимические процессы, ведущие к увеличению твердости хрусталика / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, Д.К. Чупров, П.И. Цапок // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2007. - Л"» 78. — с. 177-179.

5. Чупров, А.Д. Кастомизированная хирургия катаракты - требования современной офтальмологии / А.Д. Чупров, А.А. Замыров, Ю.В. Кудрявцева // Рецепт. Научно-практический журнал для врачей: Материалы VII съезда офтальмологов Республики Беларусь. - Минск, 2007. - с. 622-623.

6. Чупров, А.Д., Определение механической твердости хрусталика ультразвуковым методом / А.Д. Чупров, В.А. Кудрявцев, Ю.В. Кудрявцева // Новые технологии в офтальмологии: Материалы Международной научно-практической конференции (7-8 февраля 2008 г.). - Казань, 2008. - с. 223-226.

7. Чупров, А.Д. Одна из причин увеличения твердости ядра хрусталика / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, Д.К. Чупров // VII Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Фёдоровские чтения -2008»: Сборник научных статей. - Москва, 2008. - с. 194.

8. Биохимические процессы, ведущие к изменению твердости хрусталика / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, Д.К. Чупров, П.И. Цапок // Российский общенациональный офтальмологический форум: Сборник трудов научно-практической конференции с международным участием. - Москва, 2008. — с. 597-600.

9. Чупров, Опыт использования отечественных мультифокальных ИОЛ / А.Д. Чупров, Ю.В Кудрявцева // Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2008: Сборник научных статей. - Москва, 2008. - с. 275-277.

10. Chuprov, A.D. Direct results of implantation of multifocal diffractive-refractive intraocular flexible acrylic lenses "MIOL 2-D-3"/ A.D. Chuprov, A.A. Zamyrov, J.V. Kudryavtseva, V.M. Treushnikov // XXVI Congress of the ESCRS: Book of Abstracts. - Berlin, 2008. - p. 29.

11. Чупров, А.Д., Кастомизированная хирургия катаракты / А.Д. Чупров, А.А. Замыров, Ю.В. Кудрявцева // Современные технологии катарактальной и рефракционной хирургии - 2008: Сборник научных статей. - Москва, 2008. - с. 272-274.

12. Влияние липидов хрусталика на его физические характеристики / Ю.В. Кудрявцева, А.Д. Чупров, В.М. Треушников [и др.] // Современные технологии в медицине. - 2009. — № 1. — с. 16-21.

13. Чупров, А.Д. Определение А-константы «МИОЛ РЕКОРД-3» (МИОЛ-2 (Д 3)) / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, К.С. Ивонин // Материалы V ЕвроАзиатской конференции по офтальмохирургии. - Екатеринбург, 2009. - с. 6869.

14. Kudryavtseva, Y. The lens higher fatty acids influence on the lens physical characteristics / Y. Kudryavtseva, A. Chuprov // Acta Ophthalmologica: Abstracts from the 2009 European Association for Vision and Eye Research Conference. -2009. - Volume 87, Issue s. 244.

15. Chuprov, A. Hardness of a crystalline lens and accommodation / A. Chuprov, Y. Kudryavtseva, V. Kudryavtsev // Acta Ophthalmologica: Abstracts from the 2009 European Association for Vision and Eye Research Conference. - 2009. - Volume 87, Issue s. 244.

16. Обоснование выбора параметров импульсного режима при факоэмульсификации катаракты с использованием программного обеспечения MICS (Bausch&Lomb) / А.А. Замыров, Н.С. Ходжаев, В.А. Сычников, Ю.В. Кудрявцева // Офтальмохирургия. - 2010. - №1. - с. 15-18.

17. Кудрявцева, Ю.В. Взаимосвязь липидов и белков хрусталика / Ю.В. Кудрявцева, А.Д. Чупров, И.П. Иванова // Вестник Оренбургского государственного университета. —2010. - №12. - с. 120-123.

18. Чупров, А.Д. Кастомизация в хирургии катаракты / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, A.A. Замыров // Казанский медицинский журнал. - 2010. - № 6. - с. 838-839.

19. Возрастные изменения физических свойств хрусталика / Ю.В. Кудрявцева, А.Д Чупров, В.А. Кудрявцев [и др.] // Современные технологии в медицине. — 2011. - № 2. - с. 100-102.

20. Кудрявцева, Ю.В. Оценка уровня окислительных процессов липидов и белков в хрусталике глаза в зависимости от возраста / Ю.В. Кудрявцева, А.Д. Чупров, И.П. Иванова // Кубанский научный медицинский вестник. -2011.-№ 1.-е. 179-182.

21. Окисление липидов и белков в хрусталике и плазме крови крыс в процессе старения / И.П. Иванова, Д.И. Князев, Ю.В. Кудрявцева [и др.] // Современные технологии в медицине. - 2011. - №3. - с. 16-20.

22. Кудрявцева, Ю.В. Определение твердости хрусталика / Ю.В. Кудрявцева, А.Д. Чупров, В.А. Кудрявцев // Российский журнал биомеханики. - 2011. - Т. 15, № 3 (53). - с. 93-98.

23. Чупров, А.Д. Сравнение оптических свойств интраокулярных линз «Миол-Рекорд 3» и «Миол-Аккорд» / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, К.С. Ивонин // Кубанский научный медицинский вестник. - 2011. - № 1. - с. 4144.

24. Липопероксидация в хрусталике крыс в процессе старения / Д.И. Князев, И.П. Иванова, Ю.В. Кудрявцева [и др.] // Вестник Оренбургского государственного университета. —2011. - № 14 (133)/ноябрь. - с. 190-193.

25. Выбор настроек микрохирургической системы «Миллениум» при проведении микрокоаксиальной факоэмульсификации катаракты с сублюксацией хрусталика первой степени / A.A. Замыров, А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева, В.Ю. Сычников // Вестник Оренбургского государственного университета. —2011. - № 14 (133)/ноябрь. - с. 141-143.

26. Обоснование выбора параметров импульсного режима при факоэмульсификации катаракты с использованием программного обеспечения MICS / A.A. Замыров, И.А. Маляцинский, В.Ю. Сычников, Ю.В. Кудрявцева // Катарактальная и рефракционная хирургия. - 2011. -Т. 11, № 4. - с. 29-31.

27. Чупров, А.Д. Липидный критерий твердости как вспомогательный параметр при исследовании ядра хрусталика / А.Д. Чупров, Ю.В. Кудрявцева // Казанский медицинский журнал. - 2012. - № 1. - с. 83-85.

28. Системные маркеры изменений в хрусталике при старении / Ю.В. Кудрявцева, А.Д. Чупров, И.П. Иванова [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. — 2012. - № 3. - с. 355-358.

29. Хирургическая коррекция пресбиопии с использованием трифокальной рефракционно-дифракционной ИОЛ «МИОЛ Рекорд-3»

(МИОЛ-2 (Д 3» / А.Д. Чупров, К.С. Ивонин, A.A. Замыров, Ю.В. Кудрявцева // Практическая медицина. - 2012. - № 4 (59). - с. 310-311. 30. Интраокулярная коррекция афакии мультифокальиой ИОЛ «МИОЛ Рекорд-3» (МИОЛ-2 (Д 3)) / А.Д. Чупров, К.С. Ивонин, A.A. Замыров, Ю.В. Кудрявцева // Практическая медицина. — 2012. - № 4 (59). - с. 312-314.

31. Кудрявцева. Ю.В. Удовлетворенность пациентов услугой в хирургии катаракты. Проблемы индивидуального подхода / Кудрявцева. Ю.В. // Актуальные проблемы общественного здоровья и здравоохранения: Материалы межрегиональной научно-практической конференции. - Киров, 2011. - с. 72-79. 32. Кудрявцева, Ю.В. Зависимость между объемом аккомодации и УЗ -твердостью хрусталика / Ю.В. Кудрявцева, А.Д. Чупров, Л.В. Демакова // Невские горизонты-2014: Материалы научной конференции офтальмологов / СПбГПМУ. - СПб.: Политехника-сервис, 2014. - с. 550-553.

Список изобретений по теме диссертации

1. Способ определения объема аккомодации ультразвуковым методом (решение о выдаче патента на изобретение от 06.08.2010, заявка № 2009126124/12(036365))

Список сокращений

аДНФГ, кДНФГ - альдегид- и кетондинитрофенилгидразоны соответственно

АОС - антиоксидантная система ВЖК - высшие жирные кислоты ДК - диеновые конъюгаты

ДЦ - «дьюти цикл» (процент работы ультразвука в одном импульсе)

ДНФГн, ДНФГо - динитрофенилгидразоны нейтрального и основного

характера

KT - кетотриены

МДА - малоновый диальдегид

НАДФН-оксидаза - никотинамидадениндинуклеотидфосфат - оксидаза ОМБ - окислительная модификация белков ОШ - основания Шиффа

ПНЖК - полиненасыщенные высшие жирные кислоты ПОЛ - перекисное окисление липидов

ТБКап - ассоциированные продукты с 2 - тиобарбитуровой кислотой

ТК -триеновые конъюгаты

УЗ — ультразвук

XJI - хемилюминесценция

Подписано в печать 18.12.2014 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,5. Тираж 120 экз. Заказ № 02.

Отпечатано в полиграфическом цехе издательства ООО «Радуга-ПРЕСС» т. (8332) 262-390 610044, г. Киров, ул. Лепсе 69-48.