Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы сахарный диабет (СД) по своей распространённости и социальной значимости занимает третье место после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний (Klein R., 1984). По данным International Diabetes Federation за 2012 год в мире более 371 млн. человек страдают СД, в России их количество превышает 47 млн.
Длительность и качество жизни больных СД в настоящее время определяются развитием и прогрессированием поздних сосудистых осложнений этого заболевания. Диабетическая ретинопатия (ДР) – глазное осложнение СД, в основе которого лежит поражение сосудов сетчатки. ДР развивается у 45% пациентов с СД 1 типа и у 17% - с СД 2 типа. Среди больных с длительностью СД свыше 20 лет ДР развивается в 90% и 60% случаев при 1 и 2 типе соответственно. По данным ВОЗ, при длительности СД более 15 лет примерно 2% пациентов являются слепыми и 10% - слабовидящими (Klein R., 1984).
Основное значение в прогрессировании ДР у больных СД, как известно, имеет гипергликемия (Bresnick G.H., 1980). При СД происходит нарушение целостности сосудистой стенки, и эндотелий становится основной клеточной мишенью гипергликемии. Он выполняет барьерную функцию и является гормонально активной тканью, вырабатывающей биологически активные вещества, которые усиливают повреждающее действие гипергликемии и приводят к нарушению внутриорганной и тканевой гемодинамики (Grunwald J.F. et al., 1996).
Многие исследователи полагают, что исследование кровотока в орбитальных сосудах: глазной артерии (ГА), центральной артерии сетчатки (ЦАС), центральной вене сетчатки (ЦВС), задних коротких цилиарных артериях (ЗКЦА) информативно для определения состояния глазного кровотока при СД (Erickson S.J., 1989; Gracner T., 2004; Lieb W.E., 1991). E.M. Kohner (1975) в своих исследованиях впервые выявила увеличение скорости ретинального кровотока у пациентов без ДР и с непролиферативной ДР (НПДР), в отличие от препролиферативной (ППДР) и пролиферативной стадий (ПДР), при которых происходило ее снижение. В последние годы результаты допплеровских методов исследований в большинстве представленных публикаций свидетельствуют о взаимосвязи между снижением показателей скорости кровотока в ЦАС и признаками прогрессирования ДР (Киселева Т.Н., 2004; Корзенкова Л.В., 2006; Gracner T., 2004; Kawagishi T. et al., 1995). Однако причина изменений показателей глазного кровотока на разных стадиях ДР до сих пор остается неясной, и данные ряда исследований противоречивы.
Учитывая тесное взаимодействие нейральной и сосудистой систем (Feit-Leichman R.A. et al., 2005), изменения гемодинамики глаза, а также ретинальная ишемия и гипоксия неизбежно вызывают изменение функциональной активности сетчатки (Нероев В.В., Зуева М.В., Каламкаров Г.Р., 2010; Barber A.J. et al, 2007; Barber A.J. et al., 2011; Fulton A.B. et al., 2009; Scott T.M. et al., 1986).
Общепринято, что доминирующую роль в патогенезе ДР играет ретинальная ишемия, которая может приводить к гибели нейронов и развитию неоваскуляризации сетчатки. К ишемии восприимчивы все нейроны сетчатки, но наиболее чувствительными являются ганглиозные клетки (ГК) (Osborne N.N. et al., 1999; Roberts A.I. et al., 2003). При ДР различные виды ЭРГ изменяются в зависимости от степени ретинальной ишемии, включения в патологический процесс наружных и внутренних отделов сетчатки, нейронов ее центральной зоны и периферии.
С другой стороны, на сегодняшний день доказана многофакторность влияния СД на функцию сетчатки и важная роль нейродегенерации, глиальной дисфункции и воспаления в патогенезе ДР, ведущих к снижению зрительных функций (Barber AJ., 2003; Limb G.A., Jayaram H., 2010; Yang Y. et al., 2012). При ДР описаны изменения практически во всех клеточных типах сетчатки. Уменьшение функциональной активности наружной сетчатки проявляется в замедлении темновой адаптации и снижении световой чувствительности, изменении осцилляторных потенциалов (ОП), a-волны общей ЭРГ, мультифокальной ЭРГ (мф-ЭРГ) (Bresnick G.H., 1986; Juen S, Kieselbach GF., 1990; Sakai H. et al., 1995; Shimada Y. Et al., 2001; Valada Y. et al., 2002). С дисфункцией внутренней сетчатки связаны изменения в поле зрения, нарушение контрастной чувствительности и цветового зрения. Доказана дегенерация клеток ретинального пигментного эпителия (РПЭ), атрофия слоя ГК, внутреннего ядерного и внутреннего плексиформного слоев сетчатки у больных СД (Lieth E. et al., 2000a; Kern T.S., Barber A.J., 2008).
До появления первых клинических признаков ДР развивается гиперплазия клеток Мюллера (МК), которой предшествует возрастание экспрессии глиального фибриллярного кислого белка (GFAP), происходит активация микроглии и регресс астроцитов (Rungger-Brndle E. et al., 2000). Полагают, что нарушения различных функций нейроглии в значительной степени способствуют развитию ДР (Feit-Leichman R.A. et al., 2005; Puro D.G., 2002). Отношения между нейронами и глиальными клетками в ткани мозга и в сетчатке представляют собой тесный функциональный симбиоз (Зуева М.В., 2006). Метаболическая поддержка, оказываемая МК и астроцитами в сетчатке, важна для обеспечения нормальной активности нейронов и является важным звеном в механизме васкуляризации сетчатки. При СД резко ослаблено преобразование глутамата в глутамин в МК (Lieth E. et al., 2000), поэтому глутамат, накапливаясь в межклеточном пространстве, приводит к поражению нейронов механизмом иксайтотоксичности и нарушению регуляции нормальной синаптической передачи.
Таким образом, получение данных о закономерностях взаимодействия нейронов и глиальных клеток, а также выявление взаимосвязи между изменениями функциональной активности сетчатки и гемодинамики глаза в физиологических условиях и при СД необходимо для более полного понимания функции здоровой сетчатки и механизмов ее нарушений при данном заболевании. Решение данной проблемы может способствовать повышению знаний о патогенезе ДР, ранней диагностики и прогнозированию поражений сетчатки при СД.
Цель исследования: изучить специфику и взаимосвязь изменений функциональной активности сетчатки и гемодинамики глаза у больных СД при различных клинических проявлениях ДР с помощью современных клинико-функциональных и допплеровских исследований.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Оценить изменения показателей кровотока в ГА, ЦАС, ЦВС и ЗКЦА у больных СД без ДР.
2. Определить характер изменений гемодинамики глаза у больных СД с различными клиническими проявлениями ДР: в стадиях НПДР, ППДР и ПДР.
3. Методами стандартной, ритмической (РЭРГ) и мф-ЭРГ выявить специфику изменений активности фоторецепторов, биполярных клеток и МК у больных СД без ДР и их ассоциацию с нарушениями глазной гемодинамики.
4. Определить признаки изменения биоэлектрической активности нейронов дистальной сетчатки при различных стадиях: НПДР, ППДР и ПДР в ассоциации с нарушениями гемодинамики глаза.
5. С помощью исследований паттерн ЭРГ (ПЭРГ) и фотопического негативного ответа (ФНО) изучить динамику активности ГК сетчатки на разных стадиях ДР для сравнения вовлечения в патологический процесс дистальной и проксимальной сетчатки.
Научная новизна
1. Впервые выявлено, что при СД без ДР происходит статистически достоверное повышение показателей кровотока в ЦАС.
2. При НПДР легкой стадии изменения показателей кровотока в ГА, ЦАС и ЗКЦА недостоверны; выявлено снижение показателей кровотока в системе ЦАС и ЗКЦА при среднетяжелой стадии НПДР, нарастающее при ППДР и ПДР.
3. При СД без признаков ДР обнаружены ранние альтерации функции наружной сетчатки и глио-нейрональных взаимодействий для палочковых биполяров, связанных с дефицитом хориоидального кровообращения. Установлена высокая корреляция нарушений показателей кровотока в системах ЦАС, ЗКЦА с дисфункцией палочек и нарушением функционально-метаболического симбиоза между МК и палочками.
4. Выявлена тесная взаимосвязь снижения показателей кровотока в ЦАС и ЗКЦА и возрастания вазорезистентности при прогрессировании ДР с угнетением функции фоторецепторов и биполярных клеток, по данным скотопических и фотопических РЭРГ.
5. Доказано, что прогрессирование ДР сопровождается нарастающим угнетением компонента Р1 мф-ЭРГ в зоне парафовеа и средней периферии, за исключением зоны фовеа.
6. Впервые доказано, что несмотря на раннее снижение активности ГК в развитии ДР, дисфункция нейронов проксимальной сетчатки превышает нарушение активности биполярных клеток и фоторецепторов только на стадиях ППДР и ПДР.
Практическая значимость результатов исследований
Выявленная взаимосвязь дефицита показателей кровотока в ЦАС и ЗКЦА при СД с конкретными признаками изменения ретинальной функции на разных стадиях заболевания имеет практическое значение:
1. Для ранней диагностики ДР (определение амплитуды b-волны палочковой ЭРГ, скотопической РЭРГ на 8,3-24 Гц, P1 мф-ЭРГ в фовеа, ФНО);
2. Для прогноза прогрессирования (определение амплитуды и латентности, a- и b-волны максимальной ЭРГ, магнитуда РЭРГ на низкие частоты, Р1 в перифовеа, ФНО, Р50 и N95 ПЭРГ);
3. Для определения объективных критериев мониторинга эффективности лечения (амплитуды волн скотопических ЭРГ и РЭРГ, ОП и N95 ПЭРГ).
У больных СД без клинических признаков ДР ранняя альтерация функции палочек и глиального индекса (Кг) для РЭРГ на 8,3 Гц, ассоциированная с повышением показателей кровотока в ЦАС, является критерием ишемии сетчатки и прогностическим критерием манифестации ДР.
Положения, выносимые на защиту
1. У больных СД без клинических признаков ДР достоверно повышаются показатели кровотока в ЦАС. Нарушения гемодинамики не выявляются при легкой стадии НПДР, значительно изменяются показатели кровотока в системе ЦАС и ЗКЦА с возрастанием индекса периферического сопротивления при среднетяжелой НПДР. При ППДР и ПДР происходит выраженное снижение показателей кровотока в ЦАС, ЗКЦА с увеличением вазорезистентности.
2. У больных СД без признаков ретинопатии увеличение показателей кровотока в ЦАС ассоциируется с угнетением функции палочек и нарушением взаимодействий между МК и палочками, с избирательным снижением амплитуды Р1 мф-ЭРГ в зоне фовеа. При НПДР и ППДР наиболее выраженные изменения показателей кровотока в системе ЗКЦА и ЦАС сопровождаются угнетением генерируемой фоторецепторами a-волны максимальной ЭРГ с удлинением ее латентности, снижением амплитуды фотопической и скотопической РЭРГ на низкие частоты и угнетением плотности и амплитуды Р1 мф-ЭРГ в парафовеа и на средней периферии сетчатки, а в более тяжелых стадиях ДР – значительным угнетением РЭРГ на всех частотах.
3. Снижение функции ГК по данным ПЭРГ и ФНО, как ранние признаки нейродегенерации сетчатки при СД, выявляются уже у больных без признаков ДР, но нарушение функции нейронов проксимальной сетчатки становится более выраженным по отношению к дистальной сетчатке на стадиях ППДР и ПДР.
4. Панретинальная лазерная коагуляция (ПЛК) сетчатки снижает функцию палочек и палочковых биполярных клеток и оказывает избирательно больший негативный эффект в зоне средней периферии сетчатки, оставляя сохранной функцию фовеа. В фотопической системе происходит нормализация глио-нейрональных взаимоотношений между МК, колбочковыми фоторецепторами и биполярными клетками.
Апробация работы. Материалы работы доложены на Школе клинической электрофизиологии зрения с международным участием в рамках V РООФ (2 октября 2012г., Москва), на Европейском Конгрессе EVER (8-13 октября 2012г., Ницца, Франция), на научно-практической конференции офтальмологов с международным участием «Филатовские чтения» (23 июня 2013г., Одесса), на VIII Всероссийской научной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы офтальмологии» (20 июня 2013г., Москва), на VI РООФ (1 октября 2013г., Москва), на межотделенческой конференции ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» Минздрава России (3 июля 2013г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 4 в журналах, рекомендуемых ВАК.
Внедрение результатов исследования. Результаты исследований включены в клиническую практику отдела патологии сетчатки и зрительного нерва (рук. – д.м.н., проф. В.В. Нероев), лаборатории клинической физиологии зрения им. С. В. Кравкова (рук. лаборатории – д.б.н., проф. М.В. Зуева) ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» Минздрава России.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 194 страницах машинописного текста. Содержит 96 таблиц, 51 рисунок. Работа состоит из введения, обзора литературы и двух глав, в которых представлены материал и методы исследования, результаты собственных исследований, заключение, выводы, практические рекомендации и список литературы. Указатель литературы включает 249 источника, в том числе 28 отечественных и 221 зарубежных.
