Корреляции функциональной активности сетчатки и ретинального кровотока у пациентов с диабетической ретинопатией
На правах рукописи
КОЛЧИН
Антон Алексеевич
Корреляции функциональной активности сетчатки и ретинального кровотока у пациентов
с диабетической ретинопатией
14.01.07 - глазные болезни
14.03.03 – патологическая физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата медицинских наук
Москва - 2013 г.
Работа выполнена на кафедре глазных болезней факультета последипломного образования ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России
и ФГБУ «Московский научно-исследовательский институт глазных болезней им. Гельмгольца» Министерства здравоохранения РФ (директор – Заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Нероев В.В.)
Научные руководители:
доктор медицинских наук, профессор Нероев Владимир Владимирович
доктор биологических наук, профессор Зуева Марина Владимировна
Официальные оппоненты:
Соков Сергей Леонидович – доктор медицинских наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов» заведующий кафедрой медицины катастроф.
Щербатова Ольга Ивановна – доктор медицинских наук, зав. кабинетом биофизики зрения ГБУЗ МО «Московский областной научно-исследовательский институт им. М.Ф. Владимирского»
Ведущая организация:
ФГБУ «Научно-исследовательский институт глазных болезней» РАМН
Защита состоится «12» ноября 2013 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.042.01. при ФГБУ «Московский научно-исследовательский институт глазных болезней им. Гельмгольца» Министерства здравоохранения РФ (105062, Москва, Садовая-Черногрязская, д. 14/19).
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБУ «Московский научно-исследовательский институт глазных болезней им. Гельмгольца» Министерства здравоохранения РФ (105062, Москва, Садовая-Черногрязская, д. 14/19).
Автореферат разослан «11» октября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор медицинских наук, профессор Киселёва Т.Н.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
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.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Клинический материал и методы исследований
Работа проводилась в отделе патологии сетчатки и зрительного нерва (рук. отдела – д.м.н., проф. В.В. Нероев), в лаборатории клинической физиологии зрения им. С. В. Кравкова (рук. лаборатории – д.б.н., проф. М.В. Зуева) и в отделении ультразвука (рук. отделения – д.м.н., проф. Т.Н. Киселева) ФГБУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» Минздрава России.
Для получения детальной характеристики изменений гемодинамики и функциональной активности сетчатки при различном характере изменений на глазном дне клинико-функциональные исследования выполнены у 72 больных (110 глаз) СД 2 типа. Из них результаты исследований 3 глаз не включены в работу по причине обнаружения у них ВМД (AREDS 3 и 4), являющейся причиной снижения остроты зрения. Сахароснижающие препараты принимали 54 пациента, 18 – получали инсулинотерапию. Гликированный гемоглобин, свидетельствующий о степени компенсации СД, составлял в среднем 8,1%.
Средняя длительность СД составляла 12,16±4,03 лет, средний возраст обследованных пациентов - 63,26±3,37 года. Средняя максимально корригированная острота зрения (МКОЗ) составляла 0,77±0,13.
Критерии включения в исследование были следующие: СД без клинических признаков ДР, ДР на разных стадиях (НПДР, ППДР и ПДР), а также ППДР и ПДР после проведенной ПЛК больше 6 месяцев, факоэмульсификация катаракты больше 6 месяцев. Критерии исключения: помутнения преломляющих сред, препятствующие осмотру и фотографированию глазного дна, факоэмульсификация катаракты и ПЛК, проведенные менее 6 месяцев, витрэктомия в анамнезе, глаукома и глазная гипертензия, аметропия средней и высокой степени, другие глазные заболевания, являющиеся причиной снижения остроты зрения, декомпенсация СД (уровень гликированного гемоглобина > 10 %), тяжелая сердечно-сосудистая патология (инфаркт миокарда в анамнезе, артериальная гипертония 3-4 степени).
В 1 группу было включено 34 пациента (34 глаза) с СД без клинических признаков развития ДР. Во 2 группу вошли 18 больных (35 глаз) СД с клиническими признаками НПДР, которые были разделены на 2 подгруппы, из них на 13 глазах имелись изменения, соответствующие легкой стадии (2а) и на 22 глазах – среднетяжелой стадии НПДР (2б). В 3 группу были включены 20 пациентов (38 глаз) с клиническими признаками ППДР и ПДР. Основанием для этого послужили схожие изменения электрогенеза сетчатки и глазного кровотока, свидетельствующие о глубоких, распространенных ишемических поражениях, а также единая тактика лечения этих стадий ДР – проведение ПЛК. Из них 10 пациентов (18 глаз) обследовались до проведения ПЛК (3а), 10 пациентов (20 глаз) – после проведения адекватной ПЛК (3б).
Контрольную группу составили 35 человек, сопоставимого возраста (средний возраст 57±6,2 года) без СД и сопутствующих заболеваний.
Клинические исследования включали определение максимально корригированной остроты зрения вдаль, поля зрения при помощи кинетического периметра Гольдмана «Topcon» (Япония) и полусферического периметра фирмы «Carl-Zeiss-Iena» (Германия). Для обработки данных периметрии использовалась сумма в градусах по 8 меридианам (норма - 530 суммарных градусов). Ретинофотография проводилась на приборе фирмы «Topcon». Тонометрия осуществлялась с помощью пневмотонометра фирмы «Rodenstok 800» и по методике Маклакова. Биомикроскопия проводилась при помощи щелевой лампы фирмы «Carl-Zeiss-Iena» с использованием бесконтактных линз фирмы «Opton» (Германия), «Volk» (США) с увеличением 60, 78 и 90 Д и 3-х зеркальной линзы Гольдмана. Флюоресцентная ангиография глазного дна выполнялась на ретиноангиографе (HRA-2) фирмы «Heidelberg» (Австрия).
Электроретинографические исследования проводились на диагностических системах EP1000 (TOMEY, Япония) и RETIport/scan21 (Roland Consult, Германия). Выполняли регистрацию ЭРГ по протоколам международного общества клинической электрофизиологии зрения (ISCEV), включая: скотопический (палочковый) ответ, скотопическую максимальную ЭРГ (смешанный палочко-колбочковый ответ), ОП, фотопическую (колбочковую) ЭРГ и РЭРГ на 30 Гц. Регистрировали ПЭРГ, ФНО и РЭРГ в широком спектре частот на 8,3, 10, 12, 24, 30, 40 Гц в фотопических и скотопических условиях стимуляции по оригинальным протоколам (Зуева М.В. и соавт., 2008). Регистрировали мф-ЭРГ по международным Стандартам (Hood D.C. et al., 2008).
Всего выполнено более 8000 исследований у 72 больных СД и 35 здоровых лиц контрольной группы и проанализировано более 20000 параметров биопотенциалов сетчатки при ганцфельд и мф-ЭРГ.
Оптическая когерентная томография проводилась однократно с использованием приборов «Stratus 3000» (Carl-Zeiss) и «Spectralis HRA+OCT Heidelberg Engineering». Исследование позволяло выявить особенности витреоретинального интерфейса, повреждения наружных слоев сетчатки и РПЭ, качественно и количественно оценить диабетический макулярный отек и т.д.
Ультразвуковое исследование кровотока дуплексное сканирование с использованием цветового допплеровского картирования (ЦДК) и импульсной допплерографии на многофункциональном ультразвуковом диагностическом приборе VOLUSON 730 Pro фирмы «Kretz» с использованием линейного датчика частотой от 10 до 16 МГц контактным транспальпебральным методом в положении больного лежа на спине. После проведения идентификации орбитальных сосудов в ГА, ЦАС, ЦВС и в ЗКЦА переходили к выполнению импульсной допплерографии с количественной оценкой спектра допплеровского сдвига частот кровотока по следующим показателям: максимальной систолической скорости (Vsyst), конечной диастолической скорости (Vdiast), индекса резистентности или периферического сопротивления (RI).
Статистическая обработка. При анализе полученных результатов количественные переменные описывались числом глаз пациентов (n), средним арифметическим значением (M), стандартным отклонением от среднего арифметического значения (), минимальным и максимальным значением. Качественные переменные описывались абсолютными и относительными частотами (процентами). Для количественных переменных проводился тест на нормальность распределения при помощи критерия Шапиро-Уилка. Для сравнения двух независимых групп нормально распределенных данных использовали t-критерий Стьюдента. При сравнении двух групп данных, распределение которых отличалось от нормального, применяли критерий Манна-Уитни в случае независимых признаков. Взаимосвязь таких количественных признаков анализировали методом ранговой корреляции Спирмана. Различия считались статистически значимыми при уровне значимости p<0,05.
Гемодинамические исследования в разных стадиях ДР
Анализ результатов допплеровских методов исследования показал, что у пациентов без ДР отмечалось недостоверное увеличение показателей Vsyst и Vdiast кровотока в ГА по сравнению с нормой. Наиболее значительные изменения показателей кровотока отмечены в ретинальных сосудах. В ЦАС имело место статистически достоверное повышение Vsyst (p<0,05) и увеличение RI до 0,78±0,04 (p<0,05). В системе латеральных и медиальных ЗКЦА выявлено статистически недостоверное снижение показателей кровотока. Регистрировали умеренное увеличение RI.
У пациентов с НПДР легкой стадии выявлено незначительное снижение Vsyst кровотока в ГА по сравнению с контрольной группой. Наблюдалось недостоверное снижение Vsyst кровотока в ЦАС и ЗКЦА по сравнению с контрольной группой при нормальных значениях Vdiast.
В глазах со среднетяжелой стадией НПДР отмечено снижение Vsyst и Vdiast в ГА при нормальных значениях RI. Наиболее значительные изменения показателей кровотока имели место в системе ЗКЦА и ЦАС. В ЦАС регистрировали достоверное снижение Vsyst кровотока и увеличение RI по сравнению с контрольной группой (p<0,05). Выявлено увеличение разницы между средними показателями Vsyst и Vdiast кровотока, что отразилось в повышении RI. В системе ЗКЦА выявлено достоверное снижение показателей V syst по сравнению с контролем, что свидетельствовало о дефиците кровообращения в системе хориоидальных сосудов. Выявлено также значительное увеличение разницы между средними показателями Vsyst и Vdiast кровотока, которое определяло повышение RI в ЗКЦА в среднем до 0,77±0,03.
У пациентов с ППДР и ПДР без ПЛК регистрировали наиболее выраженные изменения ретинального и хориоидального кровообращения: снижение Vsyst в ЦАС до 50%, снижение Vsyst в ЗКЦА до 22% по сравнению с контролем. В глазах пациентов с ППДР и ПДР после ПЛК отмечалось снижение Vsyst, Vdiast кровотока и выраженное увеличение RI (p<0,05). Анализ показателей венозного кровотока выявил недостоверное увеличение Vsyst в ЦВС при среднетяжелой НПДР, ППДР и ПДР.
Таким образом, с помощью допплеровских методов исследования установлены наиболее значимые изменения ретинального кровообращения у больных с СД. Выраженное снижение показателей кровотока отмечалось при среднетяжелой стадии НПДР, ППДР и ПДР. У этих больных регистрировали также достоверные изменения показателей в системе ЗКЦА (снижение Vsyst, увеличение RI), что свидетельствует о дефиците кровотока глаза при более тяжелых формах ДР.
В сводной таблице 1 представлены результаты исследований показателей кровотока в ГА, ЦАС, ЗКЦА и ЦВС у больных СД с разными стадиями ДР.
Таблица 1
Показатели кровотока у пациентов с СД без ДР, при различных стадиях ДР(M±)
| Показатели кровотока | без ДР (n=30) | легкая НПДР (n=13) | среднетяже-лая НПДР (n=16) | ППДР, ПДР до ПЛК (n=16) | ППДР, ПДР после ПЛК (n=12) | Контроль (n=35) |
| Глазная артерия | ||||||
| V syst, см/c | 40,22±7,0 | 32,06±5,93 | 32,35±4,72 | 34,52±4,62 | 35,70±8,06 | 37,86±2,6 |
| V diast, см/c | 10,84±3,4 | 7,35±1,24 | 6,96±1,76 | 7,60±1,53 | 7,90±2 | 8,6±0,53 |
| RI | 0,73±0,05 | 0,77±0,07 | 0,78±0,06 | 0,78±0,09 | 0,78±0,05 | 0,77±0,04 |
| Центральная артерия сетчатки | ||||||
| V syst, см/c | 18,06±1,8* | 12,16±1,16 | 10,39±1,14* | 7,61±1,11* | 8,82±0,55* | 14,19±0,58 |
| V diast, см/c | 3,70±1,7 | 3,69±1,12 | 1,79±0,64* | 2,27±0,45* | 1,87±0,72* | 3,95±0,19 |
| RI | 0,78±0,04* | 0,70±0,09 | 0,83±0,03* | 0,70±0,08 | 0,79±0,04* | 0,69±0,03 |
| Задние короткие цилиарные артерии | ||||||
| V syst, см/c | 12,58±2,6 | 12,62±1,72 | 11,79±0,95* | 10,44±0,93* | 11,81±0,89* | 13,45±0,43 |
| V diast, см/c | 4,05±1,7 | 4,47±0,57 | 2,76±0,64* | 4,13±0,48 | 2,36±1,11* | 4,58±0,28 |
| RI | 0,68±0,05 | 0,65±0,08 | 0,77±0,03* | 0,60±0,07 | 0,80±0,05* | 0,64±0,04 |
| Центральная вена сетчатки | ||||||
| V syst, см/c | 7,12±1,2 | 6,17±0,30 | 9,48±2,19 | 8,93±1,99 | 8,77±2,04 | 6,56±0,41 |
* p<0,05 – достоверно относительно показателей кровотока в контрольной группе.
Изменения мф-ЭРГ при различных стадиях ДР
В каждой группе больных СД без ретинопатии и при ДР различных стадий проводились исследования топографии нарушения ретинальной активности, картирование которого выполнялось с помощью методики мф электроретинографии. Мф-ЭРГ регистрировали по стандартному протоколу ISCEV (Hood D.C. et al., 2008, 2012) при стимуляции сетчатки матрицей с 61 гексагональными элементами с помощью электрофизиологической системы RETIport/scan21 (Roland Consult, Германия). Исследование выполняли монокулярно, в условиях световой адаптации, интенсивность фона - 94-96 люкс. По стандартному протоколу анализ мф-ЭРГ проводили по 5 кольцам от центральной зоны (фовеа, R1) к периферии. Кольцо R1 с радиусом 1,86° соответствует центральному гексагону с общим угловым размером (диаметр) 3,72°. Последующие кольца R2-R5 имеют усредненные внутренние и наружные радиусы соответственно 1,86-6,3°, 6,3-11,56°, 11,56-17,82° и 17,82-25,04° эксцентричнее фовеа. У всех больных СД без клинических признаков макулярного отека на мф-ЭРГ наблюдалось снижение плотности ответа, усредненного от всех колец центральной сетчатки: в фовеа, парафовеа и средней периферии. Плотность Р1 даже в группе без ДР была в 2 раза и более уменьшена по сравнению с группой контроля. Компонент Р1 у этих больных наиболее значительно редуцировался в перифовеальных кольцах R3 и R4 (до 43,9% и 41,4% от группы контроля).
При прогрессировании ДР происходило нарастающее угнетение плотности компонента Р1 мф-ЭРГ (рис. 1), причем в подгруппе ППДР и ПДР после проведения ПЛК сетчатки (по сравнению с теми же стадиями ДР, но без ПЛК) наиболее резко угнетался ответ от средней периферии от 11,5° до 25° эксцентричнее фовеа, в то время как ответ от фовеа в центральном гексагоне после ПЛК практически не изменялся. В группе без ДР усредненная по кольцам амплитуда компонента Р1, не нормализованная по площади стимуляции, изменялась в меньшей степени, чем плотность ответа. Относительно большее угнетение амплитуды ответа обнаружено в фовеа и в периферическом кольце R5 (18-25°). От стадии к стадии ДР отмечалось все более значительное снижение амплитуды Р1 в кольцах R2-R5, в то время как ответ от центрального гексагона R1 в фовеа прогрессивно снижался только до стадии среднетяжелой НПДР, и затем (в глазах с ППДР и ПДР) оставался на том же уровне (рис. 1).
Более того, ПЛК сетчатки также почти не оказывала влияния на амплитуду Р1 компонента мф-ЭРГ в зоне фовеа (R1), которая составляла почти 90% от амплитуды Р1 в подгруппе без ПЛК. Однако проведение ПЛК ассоциировалась со значительным угнетением P1 в кольцах R2, R4 и R5 (на 26, 35 и 46%, p<0,05) по сравнению с ППДР и ПДР без ПЛК при максимальном снижении амплитуды ответа в кольце R5. Таким образом, ПЛК оказывает больший негативный эффект в зоне средней периферии, но оставляет сохранной зону фовеа.
Рис. 1 Амплитуда компонента Р1 (мкВ) мф-ЭРГ в различных ретинальных зонах
Изменения стандартных и специальных видов ЭРГ при разных стадиях ДР
В группе без ДР и в фотопических, и в скотопических условиях существенно снижалась амплитуда низкочастотной РЭРГ (8.3-12 Гц), источником которой в значительной степени являются фоторецепторы (колбочки и палочки). Изменение высокочастотной РЭРГ на 24 и 30 Гц не было однозначным: в то время как фотопическая РЭРГ соответствовала норме, амплитуда скотопической РЭРГ резко возрастала. Однако выявлена достоверная корреляция между Vdiast в ЦАС и ЗКЦА и амплитудой РЭРГ на 10 Гц, генерируемой фоторецепторами, но не для РЭРГ на 24 Гц, отражающей активность биполярных клеток. Показана также достоверная корреляционная взаимосвязь между Vdiast и RI в ЗКЦА и Кг для низкочастотной РЭРГ на 8.3 Гц.
Таким образом, установлено, что у больных СД без ДР нарушения показателей кровотока в системе ЦАС и ЗКЦА коррелируют с функцией палочек и альтерацией взаимоотношений МК и палочек, несмотря на то, что глио-нейрональные взаимодействия для палочковых биполяров в сетчатке больных без ДР изменялись гораздо значительнее. Для практической офтальмологии важно, что признаки повышения показателей кровотока в ЦАС при СД без ДР взаимосвязаны с ранней альтерацией функции палочек и Кг для РЭРГ 8.3 Гц, являющегося критерием гиперреакции МК и ишемии сетчатки.
Амплитуда b-волны палочкового ответа и максимальной ЭРГ существенно снижается у больных без ДР и является одним из самых характерных признаков в данной группе пациентов. Латентность b-волны палочковой ЭРГ возрастала от стадии к стадии ДР, однако после ПЛК она достоверно укорачивалась одновременно с резким снижением амплитуды b-волны. В группе без ДР в максимальной ЭРГ обнаружено достоверное снижение амплитуды a-волны, которая на стадии легкой НПДР соответствовала норме и затем резко снижалась при прогрессировании ДР, особенно значительно в подгруппе ППДР и ПДР после ПЛК. ОП наименее сниженными были в стадии легкой НПДР, а наиболее редуцированными – в глазах с ППДР и ПДР. Характерно, что ПЛК не отражалась негативно на индексе ОП и по сравнению с подгруппой ППДР и ПДР без ПЛК осцилляции О1-О4 даже имели несколько большую амплитуду. В отличие от скотопической ЭРГ, в колбочковой ЭРГ амплитуда a-волны не снижается в ранних стадиях ДР и после ПЛК. Амплитуда b-волны незначительно редуцируется в группе без ДР и почти вдвое ниже нормы у больных при ППДР и ПДР. ПЛК не вызывала дальнейшее угнетение и сокращение латентности b-волны колбочковой ЭРГ.
Амплитуда фотопических РЭРГ у пациентов без ДР и НПДР умеренно угнеталась только на низких частотах (8.3-12 Гц), при которых доминирует вклад в РЭРГ активности колбочковых фоторецепторов. Группы ППДР и ПДР резко отличались от НПДР значительным угнетением ритмических ответов во всем спектре частот от 8.3 до 40 Гц, которое еще более усугублялось после ПЛК. Амплитуда скотопических РЭРГ достоверно снижалась уже в группе без ДР, продолжая снижение в тяжелых стадиях ДР.
Однако высокочастотная скотопическая РЭРГ, источником которой преимущественно является активность палочковых биполярных клеток, не только не снижалась по сравнению с нормой, но в некоторых глазах даже ее превышала. Особенно характерным возрастание амплитуды РЭРГ на частоте 24 и 30 Гц было в стадии без ДР. Низкочастотные фотопические Кг не изменялись в ранних стадиях ДР и возрастали в стадиях ППДР и ПДР. Кг для высокочастотных РЭРГ достоверно снижались в группе без ДР и подгруппе легкой стадии НПДР, превышали норму при ППДР и ПДР.
Для всех частот отмечалось снижение фотопических Кг после ПЛК, что свидетельствовало о нормализации взаимодействий между МК, колбочковыми фоторецепторами и биполярными клетками. Для скотопических Кг обнаружена такая же тенденция изменений на низких частотах и более выраженная полифазность их динамики для частот 24 и 30 Гц. В группе НПДР наблюдалось превышение Кг нормальных значений (гиперреакция МК), а для 1 и 3 групп характерным было резкое снижение Кг.
Исследования ФНО и ПЭРГ были проведены для оценки функции ГК сетчатки на разных стадиях ДР. Компонент N95 ПЭРГ в группе без ДР и подгруппе легкой стадии НПДР изменялся параллельно угнетению Р50, что свидетельствовало о равном вовлечении дистальной и проксимальной сетчатки в патологический процесс на ранних стадиях ДР. Однако в глазах при средне-тяжелой стадии НПДР, ППДР и ПДР наблюдалось преимущественное угнетение компонента N95, отражающего функцию ГК по сравнению с Р50, генераторы которого в сетчатке локализованы дистальнее ГК.
Результаты работы говорят о том, что изменения спайковой активности ГК, являясь характерными ранними признаками нейродегенерации сетчатки при СД, не доминируют среди других признаков нарушения ретинальной функции вплоть до стадии ПДР, где они превышают дисфункцию дистальной сетчатки. Обращает на себя внимание более резкое (во всех стадиях ДР) угнетение ФНО в ЭРГ на вспышки максимальной, а не минимальной яркости (рис. 2). В наших исследованиях выявлено, что происходит значительное снижение амплитуды ФНО у больных без ДР и в подгруппе ППДР и ПДР после ПЛК: до 62% и 16,5% от контроля соответственно (рис. 2). Несмотря на то, что ФНО у пациентов 3 группы резко снижался (до 58% от контроля), значения ФНО в двух подгруппах различались в 3,5 раза.
Рис. 2 Амплитуда ФНО в группах пациентов с СД
Таким образом, ПЛК сетчатки, выполненная в глазах с ППДР и ПДР, вызывает резкое снижение функции палочек, ГК сетчатки и ослабление глио-нейрональных взаимоотношений между МК, колбочковыми фоторецепторами и биполярными клетками. У больных среднетяжелой стадии НПДР, ППДР и ПДР значительное снижение Vsyst и Vdiast в ГА и изменения показателей кровотока в системе ЗКЦА и ЦАС ассоциировались с угнетением генерируемой фоторецепторами a-волны максимальной ЭРГ с удлинением ее латентности. В подгруппе больных ППДР и ПДР после ПЛК развивается резкое возрастание индекса b/a в максимальной ЭРГ. По сравнению с подгруппой ППДР и ПДР до ПЛК амплитуды a- и b-волн были снижены ~ в 7 и 2 раза соответственно. Учитывая также динамику скотопической РЭРГ у этих больных, результаты наших исследований свидетельствуют, что ПЛК негативно влияет на функцию палочек и палочковых биполярных клеток. Индекс b/a в группе без ДР, напротив, достоверно снижался за счет селективного угнетения b-волны колбочковой ЭРГ и отсутствия изменений со стороны а-волны. При этом избирательное угнетение Кг для низкочастотных РЭРГ на 8.3 – 12 Гц подтверждает ослабление глио-нейрональных взаимодействий колбочковых фоторецепторов и МК, что может являться одной из причин нарушения передачи информации на колбочковые биполярные клетки.
Суммируя результаты исследований, следует отметить признаки, селективно отличающие динамику электрогенеза сетчатки у больных ПДР после ПЛК. В стандартной палочковой ЭРГ амплитуда b-волны резко редуцировалась с сокращением латентности, что, наиболее вероятно, связано с потерей значительного количества палочек. Уменьшение латентности, вместо ее удлинения, было обнаружено также для a- и b-волн максимальной ЭРГ. Амплитуда a-волны максимальной ЭРГ после ПЛК составляла лишь 8% по сравнению с таковыми показателями в группе контроля, амплитуда b-волны – 37,16%. Индекс b/a увеличивался в 4,7 раза от значений в группе контроля. Эти данные резко отличаются от результатов пациентов тех же стадий ДР без ПЛК, что следует учитывать в диагностике и мониторинге течения нейродегенеративного и пролиферативного процесса у больных СД. В колбочковой ЭРГ латентность a- и b-волн после ПЛК резко превышала норму в отличие от волн скотопической ЭРГ. Амплитуда a-волны колбочковой ЭРГ даже имела тенденцию к восстановлению после ПЛК, но на амплитуду b-волны в отличие от скотопических ЭРГ ПЛК не оказывала значимого влияния. Эти результаты могут свидетельствовать о том, что ПЛК сетчатки селективно повреждает палочки, относительно сохраняя колбочки. Частичная потеря палочковых фоторецепторов и биполярных клеток снижает потребность сетчатки в кислороде. На снижение ишемии внутренней сетчатки косвенно указывает динамика ОП, амплитуда которых была более высокой в подгруппе с ПЛК по сравнению с подгруппой без ПЛК для всех осцилляций.
Амплитуда фотопической и скотопической РЭРГ во всем спектре частот после ПЛК не ухудшалась. По сравнению с подгруппой ПДР без ПЛК менее выражена гиперреакция фотопических Кг. Отмечалось резкое снижение скотопического Кг для 8.3 Гц, супернормального в подгруппе без ПЛК. С другой стороны, отмечалось снижение Кг для частот 12 и 24 Гц, отражающих взаимодействие МК и биполярных клеток палочковой системы. В подгруппе после ПЛК возрастала амплитуда Р50 ПЭРГ, в то время как амплитуда компонента N95 резко снижалась. Амплитуда ФНО была также значительно редуцирована у больных ППДР и ПДР после ПЛК.
Результаты наших исследований показали, что, несмотря на относительную сохранность функции колбочковой системы и снижение ишемии, свидетельствующее об уменьшении риска неоваскуляризации и глиальной пролиферации, ПЛК оказывает выраженный негативный эффект на ГК сетчатки.
Выводы
1. У больных СД без ДР обнаружено статистически значимое возрастание показателей кровотока в системе ЦАС с увеличением RI. При легкой стадии НПДР изменения показателей кровотока в ГА, ЦАС и ЗКЦА недостоверны, при среднетяжелой НПДР происходит значительное снижение показателей кровотока в ЦАС и ЗКЦА, нарастающее при ППДР, ПДР с увеличением вазорезистентности.
2. При СД без ДР повышение показателей кровотока в системе ЦАС достоверно коррелирует с угнетением функции палочек, изменением взаимодействий МК, палочек и снижением активности ГК.
3. При НПДР изменения показателей кровотока в системе ЗКЦА и ЦАС ассоциируются со снижением функции фоторецепторов (амплитудой a-волны максимальной ЭРГ, фотопической и скотопической РЭРГ для 8.3-12Гц); ППДР и ПДР резко отличаются от НПДР значительным угнетением РЭРГ на всех частотах от 8.3 до 40 Гц, отражающим прогрессирующую дисфункцию фоторецепторов и биполярных клеток.
4. Плотность компонента Р1 мф-ЭРГ при СД без ДР в 2 раза и более ниже возрастной нормы; прогрессирование ДР ассоциируется с нарастающим снижением магнитуды Р1 в зоне парафовеа и средней периферии (кольца R2-R5), коррелирующим с изменениями показателей кровотока в ЦАС и ЗКЦА.
5. У пациентов без ДР снижается активность и проксимальной, и дистальной сетчатки по данным ПЭРГ и ФНО, что является ранним признаком нейродегенерации при СД. Начиная со стадии ППДР, снижение активности проксимальной сетчатки начинает доминировать по отношению к дистальной.
6. По результатам стандартной, ритмической и мф-ЭРГ ПЛК снижает функцию палочек, палочковых биполярных клеток и оказывает избирательно больший негативный эффект в зоне средней периферии сетчатки, оставляя сохранной функцию фовеа. В фотопической системе происходит нормализация взаимодействий между МК, колбочковыми фоторецепторами и биполярными клетками.
Практические рекомендации
1. Поскольку признаки увеличения показателей кровотока в ЦАС при СД без ДР взаимосвязаны с ранней альтерацией функции палочек и их взаимодействиями с МК, целесообразно использовать РЭРГ на 8.3-10 Гц и Кг на 8.3 Гц для оценки тяжести функциональных изменений в сетчатке и прогноза манифестации ДР.
2. У больных СД без клинических признаков ДР одним из ранних доклинических признаков ретинальной дисфункции является значительное угнетение Р1 во всех кольцах мф-ЭРГ и, начиная со среднетяжелой стадии НПДР, Р1 избирательно угнетается в зонах эксцентричнее фовеа. Учитывая эти особенности топографии ретинальной дисфункции, мф-ЭРГ рекомендуется регистрировать у больных с длительностью СД 3 и более лет для ранней диагностики и прогноза прогрессирования ДР.
3. Обнаруженные в работе закономерности изменения маркеров ГК – компонентов N95 ПЭРГ и ФНО позволяют использовать их в качестве функциональных предикторов пролиферативных изменений у больных СД.
4. Принимая во внимание, что ПЛК избирательно снижает функцию палочек и палочковых биполярных клеток, целесообразно применение стандартной ЭРГ и скотопической РЭРГ в спектре частот для оценки реакции сетчатки на лазерное лечение у больных ППДР и ПДР.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Колчин А.А., Киселева Т.Н., Зуева М.В., Рябина М.В. Глазной кровоток и его изменения у больных сахарным диабетом // Вестник офтальмологии. - 2012. - Т. 128, № 2. - С. 60-65.
2. Нероев В.В., Колчин А.А., Зуева М.В., Киселева Т.Н., Лесенко М.А., Цапенко И.В., Рябина М.В., Кравцова Т.В. Ассоциации нарушений функциональной активности сетчатки, метаболических и гемодинамических изменений у больных сахарным диабетом без признаков ретинопатии // Российский офтальмологический журнал. - 2013. - Т.6, № 1. - С. 20-25.
3. Нероев В.В., Колчин А.А., Киселева Т.Н., Зуева М.В., Цапенко И.В., Рябина М.В., Гринченко М.И. Изменение гемодинамики глаза и функциональной активности сетчатки у пациентов с непролиферативной диабетической ретинопатией // Российский офтальмологический журнал. - 2013. - Т.6, № 2. С. 58-64.
4. Zueva M, Kolchin A, Kiseleva T, Lesenko M, Tsapenko I, Ryabina M. The flicker ERG and retinal blood flow relationship in diabetic patients without retinopathy // Acta Ophthalmologica. - 2012. - V. 90, Is. Suppl. 249. - P. 50 (2421).
5. Нероев В.В., Колчин А.А., Киселева Т.Н., Зуева М.В., Цапенко И.В., Рябина М.В. Изменение гемодинамики глаза и функциональной активности сетчатки у пациентов с непролиферативной диабетической ретинопатией // Сб. науч. тр. IV Российского общенационального офтальмологического форума с междунар. участием. - M., 2011. - Т.1, С. 430-435.
6. Колчин А.А., Зуева М.В., Киселева Т.Н., Лесенко М.А., Цапенко И.В., Рябина М.В., Кравцова Т.В. Корреляция функциональных метаболических и гемодинамических альтераций у больных сахарным диабетом без признаков ретинопатии // Труды Всероссийской конференции, посвященной 110-летию со дня рождения Т.И. Ерошевского. - Самара, 2012. - С. 307-310.
7. Нероев В.В., Колчин А.А., Зуева М.В., Киселева Т.Н., Лесенко М.А., Цапенко И.В., Рябина М.В. Функция нейронов сетчатки и клеток Мюллера у больных сахарным диабетом без диабетической ретинопатии // Сб. науч. тр. V Российского общенационального офтальмологического форума с междунар. участием. - M., 2012. - С. 377-382.
8. Нероев В.В., Колчин А.А., Зуева М.В., Цапенко И.В. Изменение функциональной активности сетчатки и гемодинамики в сосудах глаза у больных сахарным диабетом без признаков ретинопатии // Материалы научно-практической конференции офтальмологов с междунар. участием «Филатовские чтения». - Одесса, 2013. - С. 278-279.
9. Колчин А.А., Зуева М.В., Цапенко И.В. Электроретинография в оценке функции ганглиозных клеток сетчатки у больных диабетом без ретинопатии // Материалы конференции молодых ученых «Актуальные проблемы офтальмологии». – М., 2013. - С. 124-125.
10. Нероев В.В., Зуева М.В., Колчин А.А., Цапенко И.В., Киселева Т.Н., Семенова Н.А. Изменения функциональной активности и гемодинамики сетчатки у больных тяжелыми стадиями диабетической ретинопатии до и после лазерной коагуляции сетчатки // Сб. науч. тр. VI Российского общенационального офтальмологического форума с междунар. участием. - M., 2013. - Т.1, С. 68-72.
Список сокращений
ГА – глазная артерия
ГК – ганглиозные клетки сетчатки
ДР – диабетическая ретинопатия
ЗКЦА – задние короткие цилиарные артерии
Кг – глиальный индекс
МК – клетки Мюллера
мф-ЭРГ – мультифокальная электроретинограмма
НПДР – непролиферативная диабетическая ретинопатия
ОП – осцилляторные потенциалы
ПДР – пролиферативная диабетическая ретинопатия
ПЛК – панретинальная лазерная коагуляция
ППДР – препролиферативная диабетическая ретинопатия
ПЭРГ – паттерн электроретинограмма
РЭРГ – ритмическая электроретинограмма
СД – сахарный диабет
ФНО – фотопический негативный ответ
ЦАС – центральная артерия сетчатки
ЦВС – центральная вена сетчатки
ЭРГ – электроретинограмма
