Введение
Основная физиологическая функция эндотелиального слоя роговицы — сохранение постоянства содержания жидкости в строме, т. е. поддержание стромы в относительно дегидратированном состоянии, что обеспечивает прозрачность роговицы. Это достигается за счет эффективного эндотелиального барьера между стромой роговой оболочки и водянистой влагой передней камеры и нормального функционирования метаболических помп. Основой барьерной функции эндотелиального слоя является наличие плотных и щелевидных контактов между эндотелиальными клетками, но их небольшое количество позволяет жидкости относительно свободно проникать в строму из передней камеры [1].Насосная функция эндотелия осуществляется за счет метаболических помп, расположенных на латеральных мембранах клеток эндотелия роговицы. Их количество может достигать 3 млн на клетку [2]. Плотность помп эндотелиальных клеток в норме — 4,4×109 на мм2. При нормальном функционировании эндотелиальных помп поддерживается постоянное динамическое равновесие между притоком жидкости в строму через эндотелиальный барьер и поступлением воды обратно в переднюю камеру по градиенту осмотического давления. Диффузия воды из стромы во влагу передней камеры регулируется посредством активного метаболического перекачивания несвязанных ионов Na+ и НСО3– при помощи Na, K- АТФазы помп в обмен на К+ [3].
Существует обратная зависимость между возрастом и плотностью эндотелиальных клеток роговицы [4]. При рождении эндотелий человека представляет собой монослой, в котором количество клеток достигает 500 000. При этом их плотность может превышать 7500 клеток/мм2. В течение жизни происходит медленное снижение плотности клеток. Подсчитано, что в возрасте от 20 до 80 лет, когда роговица перестает увеличиваться в размере, снижение средней плотности клеток составляет 0,52–0,6% в год, что связано уже только с апоптозом отдельных клеток эндотелия [5]. Одновременно со снижением числа клеток наблюдается увеличение средней площади клетки (полимегатизм) из оставшейся живой популяции, повышается уровень неоднородности их размера (плеоморфизм) [4]. Это свидетельствует о том, что эндотелиальные клетки роговицы человека имеют ограниченное количество и не могут или резко ограничены в возможности размножаться в естественных условиях.
Эндотелиальные клетки не могут делиться по ряду причин. Во-первых, плотные межклеточные контакты обусловливают сильное торможение, активирующее белок p27kip1, ингибитор циклин-зависимой киназы, предотвращающий переход в S-фазу, останавливая клетки в фазе G1 клеточного цикла [6]. Во-вторых, положительные факторы роста, способствующие митозу, обнаруживаются в передней камере в очень низких концентрациях, тогда как отрицательные факторы роста, усиливающие клеточный стазис, например TGF-β, повышены [7]. В-третьих, высокий уровень клеточного метаболизма с постоянным воздействием ультрафиолетового излучения приводит к накоплению активных форм кислорода, которые способствуют развитию стрессового старения клеток [8].
Данные исследований показали, что плотность эндотелиальных клеток вблизи линии Швальбе выше на 20–30%, чем в центральной зоне роговицы. Предполагается, что там могут находиться периферические стволовые клетки, являющиеся активной восстановительной зоной для эндотелия роговицы и трабекулярной сети [9].
При снижении плотности эндотелия роговицы до 1700 клеток/мм2 плотность помп компенсаторно возрастает до 6,2×109 на мм2. Эндотелий роговицы практически не способен к митотическому делению, поэтому в нем существует механизм физиологической адаптации, когда повышенную проницаемость эндотелиального барьера компенсирует образование дополнительных эндотелиальных помп. При критической потере эндотелиальных клеток, когда их плотность снижается до 400–500 клеток в мм2 и менее, развивается необратимая декомпенсация роговицы с ее отеком. При таком низком количестве клеток эндотелия проницаемость роговицы увеличена значительно, а клетки распластаны и истончены настолько, что на их латеральных мембранах нет места для большого количества метаболических помп. Таким образом, метаболические помпы не могут компенсировать нарушение барьерных функций. Активность ионов Na+ в строме становится выше, чем в водянистой влаге. Вода диффундирует в строму из-за нарушения как барьерной, так и насосной функции эндотелия роговицы. При прогрессировании дисфункции эндотелиального слоя роговицы сначала развивается отек стромы, распространяющийся впоследствии до эпителиального слоя с развитием микрокист и пузырей — булл [10].
Наиболее частыми причинами декомпенсации эндотелия являются эндотелиальная дистрофия роговицы Фукса и вторичная буллезная кератопатия вследствие осложнений внутриглазных хирургических вмешательств.
Эндотелиальную дистрофию Фукса характеризует асимметричный, двусторонний, медленно прогрессирующий отек роговицы, встречающийся, как правило, у пожилых пациентов (поздняя форма). Первопричиной этого отека являются патологически измененные эндотелиальные клетки, вырабатывающие гиалиновые наросты на утолщенной десцеметовой мембране (гутты). Гутты погружаются в мембрану, сливаются между собой. Процесс начинается в центральных отделах роговицы, постепенно распространяясь к периферии. Часть эндотелиальных клеток гибнет, площадь оставшихся увеличивается, они теряют гексагональность. Из-за уменьшения количества эндотелиальных клеток и площади их латеральных поверхностей, на которых располагаются метаболические помпы, страдают барьерная и насосная функции эндотелиального слоя [11].
Вторая наиболее частая причина декомпенсации эндотелия — это вторичная буллезная кератопатия. Несмотря на значительные успехи в хирургии катаракты и глаукомы, оперативные вмешательства на переднем отрезке глаза могут повредить эндотелиальный слой и привести к хроническому отеку роговицы. В этих случаях повреждение эндотелия не ограничивается центральной зоной роговицы. Скорость снижения числа эндотелиальных клеток в этих случаях обычно выше, чем при эндотелиальной дистрофии Фукса, хотя в некоторых случаях декомпенсация может произойти через много лет после операции [12].
Консервативные методы лечения
Основная цель терапии состоит в попытке минимизировать хронический отек роговицы и связанные с ним симптомы дискомфорта и снижения остроты зрения. Эпителиальный отек можно уменьшить, особенно на ранних стадиях его появления, и несколько повысить остроту зрения, используя гипертонические вещества, такие как 20% раствор сульфацила натрия, 20–30% раствор глюкозы, мази или капли, содержащие 3–5% раствор хлорида натрия [13], а также контролируя уровень внутриглазного давления. С целью уменьшения болевого синдрома используются гидрофильные контактные линзы длительного ношения [14].Вышеперечисленные методы, как правило, не приводят к существенному повышению остроты зрения. В большинстве случаев их эффект временный.
Кератопластика
Более века при необходимости выполнения лечебно-оптической трансплантации роговицы операцией выбора независимо от глубины поражения считалась сквозная кератопластика. Она же была «золотым стандартом» хирургического лечения эндотелиальной дистрофии Фукса и вторичной буллезной кератопатии. Но, несмотря на ряд преимуществ перед традиционными послойными кератопластиками, она имела и определенные недостатки. К основным из них можно отнести обширное вскрытие глазного яблока при доступе «открытое небо», травмоопасность сквозного вертикального роговичного рубца, возможное развитие реакции отторжения после снятия швов, проблемы эпителизации сквозного кератотрансплантата при функционально-органических нарушениях лимбальной зоны и слезопродукции, отсутствие приемлемой технической возможности ранней рекератопластики при наличии очевидных данных о функциональной бесперспективности первичной кератопластики [15].История селективной трансплантации задних слоев роговицы начинается в 1951 г., когда J.I. Barraquer предложил замещать диск глубоких слоев роговицы реципиента на аналогичные слои донора после мануального формирования лоскута на ножке из передних слоев стромы [16]. Развитие данного направления привело к созданию ряда методик по задней кератопластике с формированием откидного клапана из передних слоев роговицы. Недостатками этих методик были высокие значения астигматизма, а также техническая сложность выполнения операции [2].
Появление идеи трансплантации задних слоев роговицы через склеро-лимбальный доступ связано с именем С. Tillett (1956) [17]. Собственный способ трансплантации задних слоев роговицы через 9,0 мм лимбальный разрез — Posterior Lamellar Keratoplasty — был разработан доктором G. Melles в 1997 г. Особенность метода заключалась в интактности передних слоев роговицы и бесшовной фиксации трансплантата задних слоев с помощью воздуха. Методика развивалась, постепенно уменьшался разрез, трансплантат стали складывать в дупликатуру [18]. Операция с мануальной резекцией задних слоев роговицы была достаточно сложной технически, с учетом этого G. Melles в 2004 г. предложил выполнять десцеметорексис [18]. Операция получила название Descemet Stripping Endothelial Keratoplasty (DSEK). Наряду с DSEK появилась методика DSAEK — автоматизированная эндокератопластика с использованием микрокератома для выкраивания трансплантата. В 2009 г. уже DSAEK считалась «золотым стандартом» лечения эндотелиальной дистрофии роговицы (Nuijts R., 2009) [19].
Этапом в эволюции способов хирургического лечения эндотелиальной дистрофии роговицы явилась трансплантация изолированной десцеметовой мембраны с эндотелием, впервые описанная в 1998 г. доктором G. Melles на модели кадаверного глаза [20]. Целенаправленная замена только патологически измененных слоев роговицы обладает рядом преимуществ: сохранение архитектоники роговицы, быстрое восстановление зрительных функций, закрытый характер операции через роговичный тоннельный разрез, отсутствие необходимости в дорогостоящей аппаратуре [21].
В настоящее время наиболее распространены две основные модификации эндотелиальной кератопластики: DSAEK и DMEK (Descemet's membrane endothelial keratoplasty). Основным отличием операций является толщина трансплантата. При DSAEK помимо десцеметовой мембраны и эндотелия донорский лоскут включает тонкие слои стромы, что существенно облегчает проведение операции, трансплантат расправляется практически самостоятельно в передней камере. Но считается, что при выполнении DMEK острота зрения может быть выше, нарушения рефракции — меньше, а период зрительной реабилитации — короче [10, 22].
Одним из преимуществ данных методов является бесшовная фиксация трансплантата с помощью пузыря воздуха. После полной резорбции воздуха в связи с отсутствием швов возможно формирование ложной камеры между задней поверхностью роговицы и трансплантатом, а также полное его отслоение, что требует дополнительного введения воздуха или газа. Частота дислокации трансплантата варьирует, но значительно выше при DMEK, чем при DSAEK [23, 24].
В связи с необходимостью уменьшить недостаток донорского материала разработаны модификации DMEK: hemi-DMEK и quarter-DMEK, при которых эндотелиальный трансплантат диаметром 11х12 мм используется для лечения 2 и 4 пациентов соответственно [25].
В 2012 г. разработан новый подход к лечению патологии эндотелия — Descemet Membrane Endothelial Transfer (DMET). При данной операции рулон десцеметовой мембраны с эндотелием вводится в переднюю камеру и краем фиксируется в зоне операционного доступа. Эта методика устраняет один из самых сложных этапов операции DMEK — расправление трансплантата в передней камере [26].
Многие авторы описывают эффективность изолированного десцеметорексиса без трансплантации эндотелиального донорского лоскута при эндотелиальной дистрофии роговицы Фукса [27]. Целью данного метода является удаление патологически измененного эндотелия и десцеметовой мембраны в центральной оптической зоне, характеризующейся высокой плотностью гутт [28]. Десцеметорексис, устраняя межклеточное торможение, стимулирует миграцию периферических здоровых клеток для восстановления эндотелиального барьера [29]. Анализ данных литературы и наш опыт в этом направлении позволяют предположить, что методика может давать положительный (возможно, временный) эффект у весьма ограниченного контингента больных на стадии перехода cornea guttata в центральный отек роговицы при достаточном количестве непораженных эндотелиальных клеток на ее периферии [10].
Группой авторов продолжается изучение трансплантации культивированных эндотелиальных клеток с помощью интракамеральной инъекции, а также с использованием биологического или синтетического каркаса [30]. Но широкого распространения в практике технология еще не получила.
Известен фармакологический подход к восстановлению эндотелия с использованием ингибитора Rho-ассоциированной киназы (ROCK) Y-27632 в виде инстилляций. Ингибитор ROCK участвует в регуляции цитоскелета и оказывает влияние на миграцию клеток, апоптоз и их пролиферацию. В исследованиях на моделях in vitro (иммуногистохимический и иммунофлюоресцентный анализ изолированных культур эндотелиальных клеток) и in vivo (глаза кролика, обезьяны и человека) Y-27632 способствовал миграции эндотелиальных клеток роговицы, хотя данные о стимуляции пролиферации остаются спорными. В настоящее время продолжается исследование эффективности ингибитора ROCK у больных с эндотелиальной дистрофией Фукса и вторичной буллезной кератопатией [31].
Заключение
Таким образом, несмотря на множество методик хирургического лечения, патогенетически ориентированным способом лечения патологии эндотелия является эндотелиальная кератопластика в модификациях DSAEK и DMEK. Выбор каждой из них определяется наличием сопутствующей патологии. При наличии стромальных помутнений роговицы по-прежнему операцией выбора считается сквозная кератопластика и ее виды со сложным профилем.Эффективность изолированного десцеметорексиса, трансплантации культивированных эндотелиальных клеток и ингибитора ROCK в лечении эндотелиальной патологии роговицы требует дальнейшего изучения.
Сведения об авторах:
Труфанов Сергей Владимирович — д.м.н., ведущий научный сотрудник, ORCID iD 0000-0003-4360-793Х;
Саловарова Елена Павловна — аспирант отдела патологии роговицы, ORCID iD 0000-0002-0624-8379.
ФГБНУ «НИИГБ». 119021, Россия, г. Москва, ул. Россолимо, д. 11а.
Контактная информация: Саловарова Елена Павловна, e-mail: sep1991@inbox.ru. Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует. Статья поступила 19.06.2018.
About the authors:
Sergey V. Trufanov — MD, PhD, Leading Researcher, ORCID iD 0000-0003-4360-793Х;
Elena P. Salovarova — postgraduate, ORCID iD 0000-0002-0624-8379.
Scientific Research Institute of Eye Diseases. 11а, Rossolimo str., Moscow, 119021, Russian Federation.
Contact information: Elena P. Salovarova, e-mail: sep1991@inbox.ru. Financial Disclosure: no author has a financial or property interest in any material or method mentioned. There is no conflict of interests. Received 19.06.2018.
