[Чёрный Дембель]

В центральных клиниках РФ активно осваивается новая методика лечения кератоконуса - кросслинкинг
http://oko.spbmapo.ru/viewpage.php?page_id=103
И статьи:

Кросслинкинг роговичного коллагена – новый способ
лечения кератоконуса.

Обзор литературы.

В человеческой роговице коллагеновые волокна ориентированы преимущественно горизонтально и вертикально (под углом 90° и 180°), параллельно друг другу и поверхности роговицы, что определяет ее кривизну и прозрачность. Подобная закономерность имеет место на большей части роговицы, за исключением полосы шириной 2 мм вдоль лимба. Коллагеновые волокна, идущие от лимба до лимба, связаны между собой в передне-заднем направлении с помощью матриксных белков (протеогликаны и др.), а также коллагена VI типа, являющегося своеобразным «мостом» между коллагеновыми фибриллами I типа. Кератоциты, благодаря наличию отростков, также участвуют в образовании поперечных связей, взаимодействуя друг с другом и коллагеновыми фибриллами (11,13).
Известно, что биомеханические свойства роговицы зависят от состояния волокон коллагена (4,22), межколлагеновых связей (8) и их структурной организации (15).
Кератоконус – дегенеративное невоспалительное заболевание роговицы, характеризующееся прогрессирующим истончением роговицы с выпячиванием ее центральных отделов, формированием миопической рефракции и нерегулярного астигматизма. В общей популяции частота кератоконуса составляет 1/2000 (1), однако, в последнее время с повышением диагностических возможностей, частота обнаружения этой патологии возрастает до 1/400 – 1/600 (3).
Активное прогрессирование кератоконуса происходит в 20% случаев и, как правило, начинается в пубертатный период (16). Прогрессирование заболевания приводит к значительному снижению остроты зрения и неэффективности способов ее коррекции. Основным методом лечения кератоконуса в настоящее время остается послойная или сквозная кератопластика, сопряженная с крайне высоким риском осложнений.
Этиология кератоконуса и других видов кератоэктазий в настоящее время неизвестна. Обсуждаются генетические аномалии коллагена и межколлагеновых связей, секреции матриксных металлопротеиназ и других ферментов, иные факторы (7,14).
Различие биомеханических свойств роговиц больных кератоконусом и здоровых людей было подтверждено серией экспериментальных работ, в то время как морфологические и биохимические особенности данного заболевания остаются до конца неизученными. По сравнению с нормальной роговицей биомеханическая резистентность роговицы с кератоконусом снижена вдвое. Многочисленные исследования показали, что при кератоконусе изменения в структуре и организации роговичного коллагена (4,15,22) и экстрацеллюлярного матрикса приводят к полному апоптозу (23) и некрозу (30) кератоцитов, затрагивая, в основном, центральную строму и Боуменову мембрану (17).
Обнаружено, что у пациентов с кератоконусом в ткани роговицы значительно снижена антиоксидантная активность ферментов, призванных инактивировать свободные радикалы, образующиеся в результате роговичного метаболизма (2). Кроме того, было обнаружено повышение активности катепсина B и G, желатиназы, дефект синтеза гликопротеинов, а также различные нарушения в регуляции синтеза протеогликанов (11). Повышенная коллагеназная активность также может играть роль в патогенезе заболевания. Подтверждением этому служит 2,5-кратное увеличение в слезе больных коллагеназа-индуцированных продуктов биодеградации, так называмых телопептидов (21).
В результате воздействия комплекса факторов происходит нарушение структуры экстрацеллюлярного матрикса, ослабление связей между фибриллами и матриксом, разделение и смещение коллагеновых волокон в результате ослабления поперечных межколлагенновых связей, что приводит к деформации и удлинению волокон (11,14). С помощью X-ray scattering было доказано, что при кератоконусе в центральной зоне роговицы нарушается регулярность расположения волокон, многие из них оказываются ориентированы косо, под углом 60° и 120°, а также тангенциально и циркулярно. Первоочередное повреждение центральных отделов роговицы обусловлено анатомической особенностью – наименьшей выраженностью поперечных связей между коллагеновыми волокнами в этой области (11).
Идея использования консервативного метода лечения кератоконуса родилась в Германии у группы исследователей Дрезденского Технического Университета. Перед учеными встала задача достичь стабилизации процесса с целью максимальной отсрочки сквозной кератопластики.
Основанием для проведения исследований в этой области послужила серия работ, посвященных эффекту «склеивания» фибрилл коллагена с образованием димеров из двух ***945;-цепей под влиянием различных внешних факторов: ферментов, озона, ультрафиолетового излучения и т.д.
Данный эффект является результатом окислительного механизма, сопровождающегося высвобождением различных свободных радикалов. Оказалось, что в отличие от других способов индукции «склеивания», ультрафиолетовое излучение стимулирует образование синглетного кислорода, не вызывающего, в отличие от гидроксильного радикала, сопутствующей деградации CNBr белков коллагена (6). Кроме того, была подтверждена способность ультрафиолетового излучения стимулировать продукцию матриксных металлопротеиназ (12). В эксперименте было выявлено, что в присутствии рибофлавина степень абсорбции ультрафиолетового излучения в ткани роговицы повышалась с 32% до 95%, а повреждение коллагеновых белков под воздействием ультрафиолетового облучения сводилось к минимуму (12).
Первые исследования в офтальмологии были начаты в 1990 году попыткой оценить возможность биологического окислительного «склеивания» роговичного коллагена под воздействием энзимов, тепла или излучения определенной длины волны, что приводило бы к повышению резистентности стромального коллагена (9). Известно, что похожий механизм уплотнения и утолщения приблизительно на 4,5% коллагеновых волокон сопровождает «старение» роговицы, а также имеет место при сахарном диабете и связан с активацией гликозилирования в молекулах тропоколлагена (5,6). Механизм индукции «склеивания» коллагена при сахарном диабете включает каскад биохимических окислительных реакций, отражающих неферментативное гликозилирование (18). Феномен повышения диаметра волокон коллагена может быть продемонстрирован с помощью сканирующей электронной микроскопии в стекловидном теле у больных сахарным диабетом (29). Подобный процесс лежит в основе снижения эластичности стенок сосудов и развития микроангиопатии у этих больных (18).
В результате серии работ была разработана наиболее эффективная и безопасная техника кросслинкинга (поперечного «склеивания») роговичного коллагена, основанная на эффекте фотополимеризации стромальных волокон под воздействием фоточувствительной субстанции (раствор рибофлавина) и низких доз ультрафиолетового излучения твердотельного UVA – источника (24,25). Было доказано, что под влиянием ультрафиолетового излучения и рибофлавина происходит усиление поперечных внутримолекулярных связей роговичного коллагена с образованием димеров из двух ***945;-цепей без деградации коллагеновых белков (6).
Идея разработки клинического метода заключалась во временном приостановлении прогрессирования кератоконуса в рефракционной фазе за счет «склеивания» коллагеновых фибрилл и повышения биомеханической стабильности роговицы. Для использования в клинической практике был разработан прибор с твердотельным ультрафиолетовым источником, имеющий два наконечника и кнопку регулировки мощности.
Описание процедуры кросслинкинга роговичного коллагена. Перед процедурой кросслинкинга проводится местная анестезия. Шпателем удаляется роговичный эпителий в пределах предварительно отмеченной окружности диаметром 7 мм. Затем пациенту закапывают 2-4 капли раствора, содержащего 0,1% рибофлавин, 20% декстран и анестетик. Луч ультрафиолетового излучения с длиной волны 365 нм фокусируется на вершине роговице, расстояние от источника до роговицы - 10-12 мм. Воздействие производится в течение 5 минут, мощность излучения на поверхности роговицы - 3 МВт/см***178; (5,4 Дж/ см***178. Инстилляции раствора рибофлавина с последующим воздействием ультрафиолетового излучения повторяют 5 раз (общее время экспозиции - 25 минут, время процедуры в целом - 30 минут), после чего роговицу промывают физиологическим раствором, закапывают офлоксацин, циклопентонат и надевают мягкую контактную линзу. В послеоперационном периоде больному назначают парацетамол с кодеином в течение 4 дней. На 5 день после полной эпителизации роговицы снимают контактную линзу и назначают инстилляции кортикостероидов и антибиотиков в течение 20 дней.
Результаты.
До внедрения новой методики в клиническую практику было проведено множество экспериментальных работ, доказавших ее эффективность и безопасность.
Wollensak и соавт. с помощью электронной микроскопии подтвердили факт «склеивания» фибрилл и утолщения коллагеновых волокон в роговице под воздействием рибофлавина и ультрафиолетового излучения, что приводило к повышению биомеханической устойчивости ткани. В передних отделах стромы диаметр коллагеновых волокон достоверно повышался на 12,2% (3,64 нм), в задних отделах стромы диаметр волокон увеличивался лишь на 4,6% (1,63 нм). Выявленные изменения оказываются значительно ниже критического порога толщины волокон, приводящего к помутнению роговицы (29).
В экспериментах было доказано значительное повышение устойчивости ткани роговицы кроликов к механическому воздействию после процедуры кросслинкинга (19). В другой серии работ в результате экспериментально индуцированного кросслинкинга роговичного коллагена ригидность человеческой роговицы возросла приблизительно на 300%, роговицы свиней – на 75% (25). Повышение биомеханической ригидности ткани авторы связывают с фактом «склеивания» фибрилл и увеличения толщины коллагеновых волокон.
Экспериментальные исследования подтвердили двукратное повышение устойчивости роговицы после комбинированного воздействия рибофлавина и ультрафиолетового излучения к действию ферментов: пепсина, трипсина и колагеназы. Стабилизирующий биохимический эффект кросслинкинга может быть объяснен изменением третичной структуры коллагеновых фибрилл и блокированием специфических участков, взаимодействующих с ферментами. Данный факт объясняет эффективность метода в лечении язвы роговицы, а также частично обуславливает остановку прогрессирования кератоконуса, в патогенезе которого также играет роль повышенная активность коллагеназы. Подобный эффект повышения устойчивости ткани к коллагеназной биодеградации в результате процедуры кросслинкинга широко используется в современных биотехнологиях изготовления различных имплантов на основе коллагена (21).
Помимо биомеханического и биохимического эффекта, процедура кросслинкинга роговичного коллагена ведет к формированию повышенной устойчивости роговицы к термическому воздействию. Денатурация коллагена с разрушением ковалентных связей между молекулами в роговицах, подвергшихся комбинированному воздействию UVA и рибофлавина, происходила при более высокой температуре, чем в контроле (20).
Во всех проведенных исследованиях эффект кросслинкинга оказался максимальным в передних отделах стромы толщиной не более 300 мкм. Это связано с высокой степенью абсорбции излучения в присутствии рибофлавина и поглощением до 95% излучения на уровне передних и средних слоев стромы. Данный факт объясняет преимущественно переднюю локализацию зоны утолщения коллагеновых волокон, асимметрию между передними и задними отделами стромы относительно устойчивости к ферментному, механическому и термическому воздействию, а также обуславливает минимальную степень воздействия ультрафиолетового излучения на эндотелий роговицы, хрусталик и другие структуры глаза (20,29). Следует учитывать, что именно передние отделы стромы роговицы наиболее важны для поддержания кривизны роговицы и формирования оптического эффекта процедуры (13).
Для подтверждения безопасности процедуры была проведена дополнительная серия экспериментальных работ. Специфический цитотоксический эффект на эндотелий роговицы отмечался при интенсивности ультрафиолетового излучения на уровне эндотелия 0,65 Дж/см***178; (0,36 МВт/см***178, что вдвое превышает мощность при терапевтических параметрах излучения (0,32 Дж/см***178;; 0,18 МВт/см***178. Зная коэффициент абсорбции излучения в ткани человеческой роговицы в присутствии рибофлавина, было рассчитано, что при стандартной терапевтической мощности излучения (3 МВт/см***178 на поверхности роговицы толщиной более 400 мкм, энергия на уровне глубоких слоев роговицы безопасна для эндотелия. Однако, в случаях язвы роговицы, развитого кератоконуса с выраженным истончением роговицы стандартная доза воздействия оказывается токсичной для эндотелиальных клеток. В таких случаях рекомендуется использовать альтернативные способы лечения или снижать мощность излучения. Однако, по мнению исследователей, у пациентов с кератоконусом и локальным истончением роговицы на ограниченном участке возможно использование стандартных доз излучения, так как локальная потеря эндотелиальных клеток компенсируется путем миграции с соседних участков (26).
С помощью конфокальной биомикроскопии было выявлено разрежение кератоцитов в передних отделах стромы роговицы, что свидетельствует об их апоптозе и последующем некрозе под воздействием ультрафиолетового излучения заданной мощности. Степень гибели кератоцитов зависела от интенсивности ультрафиолетового излучения. При стандартных терапевтических дозах облучения в роговице человека гибель кератоцитов отмечалась в пределах передних отделов стромы толщиной около 300 мкм. Постепенное восстановление популяции клеток происходило в течение 3 месяцев за счет миграции из зоны неповрежденной роговицы (28).
Кроме того, в первые дни после процедуры было обнаружено исчезновение субэпителиальных нервов. Однако полная реиннервация роговицы с восстановлением ее чувствительности отмечалась уже через 1 месяц (28).
Ни в одном эксперименте не было выявлено помутнения роговицы, хрусталика или признаков воспалительной реакции в глазах животных после комбинированного воздействия рибофлавина и ультрафиолетового облучения (19,21,25,29). Дегенеративный эффект излучения подтверждается отсутствие воспалительной реакции в ткани роговицы (28).
К настоящему времени в мировой практике накоплен достаточно большой опыт клинического применения метода кросслинкинга роговичного коллагена, подтверждающий эффективность и безопасность процедуры для приостановления прогрессирования кератоконуса и повышения остроты зрения. Показаниями для проведения процедуры является наличие у пациентов прогрессирующего кератоконуса II – IV стадии и непереносимость контактных линз.
Срок наблюдения за пациентами по данным различных авторов составляет от нескольких месяцев до 4 лет (1,2,3,16,24,26). В течение этого периода практически на всех пролеченных глазах была обнаружена стабилизация показателей офтальмометрии. Кроме того, во многих случаях (51,7% - 70% глаз) отмечалось уплощение роговицы со снижением среднего сферического коэффициента рефракции по данным различных авторов в среднем на 2,87 - 3,01 D (кол****ия индивидуальных показателей от 0,18 D до 9,97 D) (1,2,3,16,24,26). Процесс уплощения роговицы начинался в ближайшие дни после проведения процедуры.
Снижение цилиндрического компонента отмечалось в среднем на 1,2 D, среднего значения сфероэквивалента – на 2,2 D (3).
Измерение показателя эластичности роговицы выявило его снижение в среднем от 1,9 (кол****ия в пределах 1,6 - 2,5) до процедуры до 1,2 (кол****ия от 0,8 до 1,8) после воздействия (1). Анализ корнеальной симметрии, основанный на автоматическом расчете индекса симметрии, показал повышение степени симметрии роговицы со снижением среднего значения индекса от 6,263 до лечения до 4,25 после лечения (1,3).
Похожие результаты были получены при анализе полумеридианов. В течение 3 месяцев наблюдалось уменьшение асимметрии между вертикальными полумеридианами, уменьшение разницы между горизонтальными полумеридианами, а также понижение элевации вершины роговицы по отношению к опорной сфере (3).
Аберрометрический анализ волнового фронта показал значимое снижение RMS в течение 3 месяцев. Анализ сферических аберраций и аберраций высшего порядка не показал статистически значимых изменений до и после лечения, в то время как компонент комы значительно снизился. Депрессия горизонтальной комы была достоверна уже через 1 месяц после процедуры (3).
Функциональные результаты оценивались на основании динамики изменения некорригированной (UCVA) и максимально корригированной (BCVA) остроты зрения. Значимое улучшение зрения отмечалось у 50-65% пациентов (1,16,24,26). Статистически достоверное повышение UCVA в среднем на 3 линии по таблице Снеллена и BCVA на 1,2 линии наблюдалось уже через 1 месяц после лечения (30). Через 3 месяца по данным различных авторов повышение UCVA отмечалось в пределах 2,4-3,6 линии, BCVA улучшилась в среднем на 1,4-2,0 линии (1,3,16,24,26).
Единственным побочным эффектом процедуры явился кратковременный отек ткани роговицы. Данный эффект отмечался приблизительно в 40% случаев, сопровождаясь транзиторным повышением среднего сферического коэффициента рефракции (3,16).
В течение 4-летнего периода наблюдения за пролеченными пациентами не было отмечено изменения прозрачности роговицы и хрусталика, плотности эндотелиальных клеток, изменений внутриглазного давления, поражения сетчатки по данным оптической когерентной томографии. В большинстве случаев не потребовалось проведения повторных процедур (1,2,16,24).
Таким образом, многочисленные экспериментальные и клинические исследования показали эффективность и безопасность процедуры рибофлавин-UVA-индуцированного кросслинкинга роговичного коллагена для лечения прогрессирующего кератоконуса. Снижение показателей офтальмометрии, горизонтальной комы, повышение симметричности и ригидности роговицы свидетельствуют об улучшении оптических свойств роговиц пациентов и приостановлении патологического процесса.
В большинстве случаев процедура кросслинкинга роговичного коллагена приводила к повышению переносимости контактных линз и улучшению качества жизни пациентов (1,2,16,24).
Другие возможные сферы клинического применения процедуры кросслинкинга роговичного коллагена касаются профилактики регрессии миопии и развития ятрогенной кератэктазии после рефракционной хирургии. Имеются сообщения об успешном использовании процедуры кросслинкинга у пациентов с ятрогенной кератэктазией после операции ЛАСИК. С помощью данной методики удалось повысить биомеханическую прочность роговицы и остановить прогрессирование данного осложнения (10).
В последнее время появились сообщения об успешном использовании метода в клинике при лечении больных с язвой роговицы (21). Не исключено, что кросслинкинг склерального коллагена станет эффективной методикой повышения ригидности склеры с целью лечения прогрессирующей миопии.
Таким образом, кросслинкинг роговичного коллагена является технически несложным, относительно дешевым и гораздо менее инвазивным способом лечения кератоконуса и ятрогенной кератэктазии, чем имплантация интрастромальных колец и эксимерлазерная хирургия, которые не приостанавливают прогрессирование заболевания, а только влияют на его рефракционный компонент.
Список литературы.
1.Braun E., Kanellopoulos J., Pe L., Jankov M. Riboflavin/Ultraviolet-A-Induced Collagen Crosslinking in the Management of Keratoconus // ARVO 2005; www.iovs.org 4964/B167.
2.Brian S. Boxer Wachler. Corneal Collagen Crosslinking with Riboflavin // Cataract and Refract. Surg. Today, Jan. 2005; 73-74.
3.Caporossi A., Baiocchi S., Mazzotta C., Traversi C. Parasurgical Therapy of Keratoconus by Riboflavin–UVA–Induced Crosslinking of Corneal Collagen: Preliminary Refractive Results in Italian Study //
4.Cheng E.L., Maruyama I., Sundar Raj N., Sugar J., Feder R.S., Yue B.Y.J.T. Expression of Type XII Collagen and Hemidesmosomeassociated Proteins in Keratoconus Corneas // Curr. Eye Res. 2001; 22; 333-340.
5.Doxer A., Misof K., Grabner B., Etti A., Fratzi P. Collagen Fibrils in the Human Corneal Stroma: Structure and Aging // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1998; Vol. 39; 644-648.
6.Fujimori E. Cross-linking and Fluorescence Changes of Collagen by Glycation and Oxidation // Biochimica et Biophisica Acta, 998 (1989); 105-110.
7.Kaufman H.E. Strengthening the Cornea // Cornea, Jul.2004: Vol. 23; N.5; 432.
8.Kenney M.C., Nesburn A.B., Burgeson R.E., Butkowski R.J., Ljubimov A.V. Abnormalities of the Extracellular Matrix in Keratoconus Corneas // Cornea 1997; 16(3); 345-351.
9.Khaderm J., Truong T., Ernest J.T. Photodynamic Biologic Tissue Glue // Cornea 1994; 13; 406-410.
10.Kohlhaas M., Spoerl E., Speck A., Schilde T., Sander D., Pillunat L.E. A New Treatment of Keratectasia after LASIK by Using Collagen with Riboflavin/UVA Light Crosslinking // Klin. Monatsbl. Augenheilkd. 2005, May; 222(5); 430-436.
11.Meek K.M., Tuft S.J., Huang Y. et al. Changes in Collagen Orientation and Distribution in Keratoconus Corneas // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2005; Vol. 46; N.6; 1948-1956.
12.Menter J.M., Patta A.M., Sayre R.M., Dowdy J., Willis I. Effect of UV Irradiation on Tipe I Collagen Fibril Formation in Neural Collagen Solutions // Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 2001; Vol. 17; 114-120.
13.Muller L.J., Pels E., Vrensen G.F. The Specific Architecture of the Anterior Stroma Accounts for Maintenance of Corneal Curvature // Br. J. Ophthalmol. 2001; Vol. 85; 437-443.
14.Rabinowitz Y.S. Major Review Keratoconus // Surv. Ophthalmol., Jan-Feb 1998; Vol. 42, N.4; 297-319.
15.Radner W., Zehemayer M., Skorpik Ch., Mallinger R. Altered Organization of Collagen in Apex of Keratoconus Corneas // Ophthalmic Res. 1998; 30; 327-332.
16.Sanders D., Spoerl E., Kohlhaas M., Unger G., Pillunat L.E. Collagen Crosslinking by Combined Riboflavin/Ultraviolet-A (UVA) Treatment Stop Progression of Keratoconus // ARVO 2006; www.iovs.org 2887/B522.
17.Scroggs M.W., Proia A.D. Histopathological Variation in Keratoconus // Cornea 1992; 11; 553-559.
18.Seiler T., Huhle S., Spoerl E., Kunath H. Manifest Diabetes and Keratoconus: a Retrospective Case-Control Study // Graefe’s Arch. Clin. Exp. Ophthalmol., 2000; Vol. 238; 822-825.
19.Spoerl E., Schreiber J., Hellmund K., Seiler T., Knuschke P. Crosslinking Effects in the Cornea of Rabbits // Ophthalmologe 2000; Vol. 97; 203-206.
20.Spoerl E., Wollensak G., Dittert D., Seiler T. Thermomechanical Behavior of Collagen-Cross-Linked Porcine Cornea // Ophthalmologica 2004; Vol. 218; 136-140.
21.Spoerl E., Wollensak G., Seiler T. Increased Resistance of Crosslinked Cornea against Enzymatic Digestion // Current Eye Research, 2004; Vol. 29; N. 1; 35-40.
22.Tuori A.J., Virtanen I., Aine E., Kalluri R., Miner J.H., Uusitalo H.M. The Immunohistochemical Composition of Corneal Basement membrane in Keratoconus // Curr. Eye Res. 1997; 16; 792-801.
23.Wilson S.E., Kim W.G. Keratocyte Apoptosis: Implication on Corneal Wound Healing, Tissue Organization and Disease // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1998; 39; 220-226.
24.Wollensak G., Spoerl E., Seiler Th. Riboflavin/Ultraviolet-A Induced Collagen Crosslinking for the Treatment of Keratoconus // Am. J. Ophthalmol. 2003; Vol. 135; 620-627.
25.Wollensak G., Spoerl E., Seiler Th. Stress Strain Measurements of Human and Porcine Corneas after Riboflavin/Ultraviolet-A Induced Crosslinking // J. Cataract Refract. Surg.; Sep. 2003; Vol. 29; 1780-1785.
26.Wollensak G., Spoerl E., Seiler T. Behandlung von Keratokonus Durch Kollagenvernetzung // Ophthalmologe 2003; 100; 44-49.
27.Wollensak G., Spoerl E., Wilsh M., Seiler Th. Endothelial Cell Damage after Riboflavin–Ultraviolet–A Treatment in the Rabbit // J. Cataract Refract. Surg.; Sep. 2003; Vol. 29; 1786-1790.
28.Wollensak G., Spoerl E., Wilsch M., Seiler Th. Keratocyte Apoptosis after Corneal Collagen Crosslinking Using Riboflavin/UVA Treatment // Cornea 2004; Vol. 23; 43-49.
29.Wollensak G., Wilsch M., Spoerl E., Seiler T. Collagen Fiber Diameter in the Rabbit Cornea after Collagen Crosslinking by Riboflavin/UVA // Cornea, Jul 2004; Vol. 23; N.5; 503-507.
30.Zaldaway R.M., Wagner J., Ching S., Seigel G.M. Evidence of Apoptotic Cell Death in Keratoconus // Cornea 2002; 21; 206-209.

Методика пока новая, поток пациентов небольшой. Подождём результатов.