Раздел сайта
Механическое взаимодействие контактных линз и тканей глазной поверхности
31 января 2023
Структура и функция слезной пленки в зоне контакта роговица-веко
Основная идея, которая лежит в основе исследований и разработок Alcon в последнее десятилетие, — создание контактных линз (КЛ), способных обеспечить максимально бережное отношение к глазной поверхности. Это невозможно без понимания того, как именно влияют мягкие контактные линзы (МКЛ) на ткани глазной поверхности и как они реагируют на это воздействие.
Слезная пленка представляет собой сложную гелеобразную сеть муцинов толщиной 5-7 мкм, на границе раздела с воздухом покрытую очень тонким слоем липидов толщиной 50-100 нм. Микроворсинки роговичного эпителия увеличивают площадь поверхности и являются местом прикрепления связанных с мембраной муцинов, к которым в свою очередь прикрепляется сеть из секретируемых и растворимых муцинов, формирующая вязкий, скользкий, гидрофильный гель — гликокаликс1.
Рис.1. Структура слезной плёнки. Изображение @W.G.Sawyer
Такое сложное строение слезная пленка имеет неспроста — одна из важнейших ее задач — защитить ткани глазной поверхности, эпителий роговицы и конъюнктивы, от нежелательного механического контакта друг с другом при моргании.
Зона контакта эпителия роговицы и конъюнктивы, или, точнее, граница раздела роговица-веко подвергается постоянному механическому воздействию при моргании. Во время бодрствования человек совершает 10 000-20 000 морганий в течение дня, контактное давление, которому подвергается эпителий при моргании, может достигать нескольких кПа. При этом толщина слезной пленки в зоне контакта составляет
Рис. 2. Зона контакта роговица-веко.
В таких непростых условиях наиболее важной функцией слезной пленки является способность обеспечивать надежный барьер между тканями века и роговицы во время моргания, уменьшать давление и трение, которые в противном случае могли бы вызвать повреждение клеток эпителия.
При моргании водно-муциновый гель (гликокаликс), покрывающий конъюнктиву века, скользит по водно-муциновому гелю, покрывающему роговицу. При увеличении давления эти два геля могут сжиматься, увеличивая площадь контакта, что приводит к снижению давления на клетки эпителия2. Таким образом ткани поверхности века и роговицы надежно защищены от нежелательного контакта.
Рис.3. Зона контакта роговица-веко: барьерная функция гликокаликса
МКЛ и глазная поверхность: нежелательный контакт
Введение контактной линзы в эту сложную систему способно разрушить этот хрупкий баланс:
Во-первых, МКЛ примерно в 20-50 раз толще самой слезной пленки, что противоречит широко распространенному мнению о том, что контактная линза «плавает» в толще слезы
Во-вторых, контактная линза создает на поверхности глаза две совершенно разных границы раздела: веко/контактная линза и контактная линза/роговица. При этом свойства поверхности линзы очень сильно отличаются от вязкого и скользкого гликокаликса (Рис.3).
Рис.4. МКЛ и зоны контакта с тканями глаза
На границе раздела веко-контактная линза скорость скольжения имеет больший диапазон (до 100 мм / с), давление в этой зоне достигает 10 кПа. В то время как на границе контактная линза-роговица скорость скольжения ниже (обычно менее 10 мм / с). Эта низкая скорость увеличивает вероятность прямого контакта с эпителиальными клетками роговицы.
При прямом контакте клетка эпителия соприкасается не с мягким податливым гликокаликсом, а с относительно жесткой поверхностью контактной линзы, что создает высокий уровень давления. Эпителий роговицы — это самая чувствительная ткань нашего тела — в 300 раз более чувствительная, чем наша кожа. Прямой контакт, давление, напряжение сдвига ведут к раздражению чувствительных нервных окончаний и дискомфорту2.
Реакция клеток на механическое воздействие
Для того, чтобы определить, как именно клетки глазной поверхности реагируют на механическое воздействие, Алкон в сотрудничестве с Университетом Флориды провели серию исследований с использованием модели клеток роговицы, благодаря которой можно в реальном времени оценивать последствия механического воздействия на клетки1-4. Оценивать реакцию клеток можно с помощью красителей, визуально оценивая их выживаемость, или исследуя высвобождение маркеров воспаления (Рис. 5)
Рис.5. Оценка реакции клеток на механическое воздействие
Исследования показали очень интересный результат: если взять несколько живых клеток и подвергнуть их достаточно большому прямому давлению, клетки хорошо выдерживают такое воздействие. Но если при этом начать двигаться в сторону, добавив к давлению трение, клетки отреагируют очень быстро. При этом можно наблюдать почти мгновенное повышение уровня маркеров воспаления, а затем увеличение скорости апоптоза — запрограммированной гибели клеток. При таком «скользящем» воздействии на клетки действует напряжение сдвига, или касательное напряжение (Рис.6).
Рис.6. Виды механического воздействия: прямое давление и напряжение сдвига
Напряжение сдвига тем выше, чем больше трение и чем сильнее давление. Данные исследования позволили сделать вывод: залог сохранности клеток глазной поверхности — уменьшение напряжения сдвига в зоне контакта линзы и тканей глаза1-4.
Клинические признаки нежелательного механического воздействия контактных линз
Существует ряд клинических признаков, ассоциированных с механическим воздействием контактных линз. Данные осложнения связывают не только с неподходящим дизайном или посадкой контактной линзы, но и с более высоким модулем упругости полимера. С момента появления силикон-гидрогелевых МКЛ эти осложнения широко обсуждались в опубликованных обзорных статьях. Муциновые шарики, верхнее дугообразное эпителиальное прокрашивание, эрозии роговицы и папиллярный конъюнктивит являются некоторыми примерами осложнений, ассоциируемых с механическим воздействием КЛ5.
Муциновые шарики
Сферические полупрозрачные образования под контактной линзой, которые можно наблюдать через нескольких минут после надевания линзы. Могут оставлять «вмятины» на эпителии роговицы после снятия линз. Эти углубления хорошо видны при использовании флуоресцеина, который скапливается в отпечатанных областях, картина обычно разрешается в течение 24 часов. Муциновые шарики и вдавления эпителия, вызванные муциновыми шариками, не связаны с ухудшением комфорта ношения линз или ухудшением зрения, и обычно протекают бессимптомно.
Считается, что муциновые шарики образуются в результате механического взаимодействия линзы с муцинами слезной пленки при действии напряжения сдвига со стороны верхнего века во время моргания. Клиническое значение остается неясным.
Описываемые в литературе стратегии ведения:
-
Смена материала линз (меньший модуль упругости, переход
с силикон-гидрогелей на гидрогелевые МКЛ) - Подбор линз с менее подвижной посадкой
Рис.7 Муциновые шарики: «отпечатки» на эпителии роговицы, заполненные флуоресцеином.
Верхнее дугообразное прокрашивание эпителия (SEAL)
Наиболее популярна теория механического происхождения: при несоответствии профиля КЛ и верхнего сегмента глазной поверхности напряжение сдвига, вызванное верхним веком, приводит к «натиранию» лимбальной области.
Факторы риска:
- Факторы со стороны пациента (крутая роговица, плотное верхнее веко, мужской пол, пресбиопия)
- Характеристики линз (гидрогелевые линзы произведенные методом точения, жесткие материалы, толстый профиль КЛ, низкая смачиваемость, плюсовые линзы)
Для паралимбальных SEAL характерны жалобы на дискомфорт, лимбальные SEAL могут протекать бессимптомно.
Стратегии ведения:
- Прекращение ношения линз до исчезновения прокрашивания и инфильтрации (от 1 до 7 дней)
- Для предотвращения рецидива перевод на линзы другого типа (материала или дизайна) и дневной режим ношения, наблюдение в динамике.
Рис.8 Верхнее дугообразное прокрашивание эпителия (SEAL)
Эпителиальные эрозии роговицы, связанные с ношением КЛ:
Дефекты эпителия с широким спектром клинических проявлений. Локализованные, четко очерченные поражения, от 0,1 мм и более в диаметре. Чаще (87,5% случаев) обнаруживаются в нижней части роговицы, обычно по средней линии чуть ниже зрачка. Чаще сопровождаются дискомфортом и болью, особенно при пробуждении в линзах, при снятии линз, но могут протекать и бессимптомно.
Считается, что причина может быть чисто механической, эрозия может возникать внезапно при снятии круто сидящей КЛ, или это может быть комбинация механических и физиологических факторов, которые приводят к ослаблению адгезионных свойств и отслоению эпителия роговицы при снятии КЛ.
Цель лечения — уменьшить боль, предотвратить инфекцию и способствовать реэпителизации.
Рис.9 Эпителиальная эрозия роговицы, связанная с ношением КЛ
Папиллярный конъюнктивит, связанный с ношением контактных линз (CLPC)
Является одной из основных причин отказов от ношения КЛ. Характерны увеличенные сосочки (> 0,3 мм), гиперемия и слизистое отделяемое. Может протекать бессимптомно или сопровождаться выраженным дискомфортом с жалобами на зуд, слизистое отделяемое, ощущение линзы и нечеткое зрение, которые являются результатом увеличения отложений на передней поверхности линзы и её чрезмерной подвижности.
Причина CLPC до сих пор не вполне ясна, но в качестве возможных причин рассматриваются иммунологическая реакция на белковые отложения КЛ, механическая травма, гиперчувствительность I и IV типов, дисфункция мейбомиевых желез, реакция на средства ухода.
Рекомендации по ведению включают:
- Более частую замену линз
- Сокращение времени ношения
- Переход на линзы другого типа или материала (более мягкий материал, лучшая смачиваемость)
Рис.10 Папиллярный конъюнктивит, связанный с ношением контактных линз
Заключение
Как следует из публикаций, многие из этих нежелательных явлений не сопровождаются ухудшением зрения или значительным дискомфортом, которые могли бы вызвать беспокойство у пациентов или врачей. Ранние признаки данных состояний могут остаться без внимания из-за отсутствия понимания их потенциальных долгосрочных эффектов. Внимание специалиста и проактивное выявление клинических признаков нежелательного механического воздействия поможет обеспечить оптимальный опыт ношения контактных линз.
«Чтобы свести к минимуму эти механические побочные эффекты, индустрия должна стремиться к разработке контактных линз, которые минимально нарушат систему поверхности глаз (роговицу, конъюнктиву и веки)»
Lin, M. & Yeh, T. (2013). Механические осложнения. вызванные силикон-гидрогелевыми контактными линзами. Eye & Contact Lens: Science & Clinical Practice, 39 (1), 115-124.
Выводы для практики
- Проактивное выявление дискомфорта, связанного с механическим воздействием МКЛ на глазную поверхность, позволит своевременно выбрать оптимальную стратегию ведения пациента
- Механическое воздействие (напряжение сдвига) в зоне контакта линзы и тканей глаза можно уменьшить за счет снижения трения (более скользкий, более смачиваемый материал) и давления (меньший модуль упругости материала в зоне контакта).
- Располагая информацией о современных технологиях контактной коррекции, специалист сможет выбрать продукт, наилучшим образом соответствующий потребностям пользователя, повысив его удовлетворенность коррекцией зрения
Ссылки
- Urueña, Juan & Hart, Samuel & Hood, Derek & Mcghee, Eric & Niemi, Sean & Schulze, Kyle & Levings, Padraic & Pitenis, Angela. (2018). Considerations for Biotribometers: Cells, Gels, and Tissues. Tribology Letters. 66. 10.1007/s11249-018-1094-y.
- Hart, S.M., McGhee, E.O., Urueña, J.M. et al. Surface Gel Layers Reduce Shear Stress and Damage of Corneal Epithelial Cells. Tribol Lett 68, 106 (2020). https://doi.org/10.1007/s11249-020-01344-3
- Pitenis, A A et al. Corneal cell friction: Survival, lubricity, tear films, and mucin production over extended duration in vitro studies. Biotribology (2017). 2. Pitenis, A A et al. Friction-Induced Inflammation. Tribol. Lett. (2018).
- Urueña, J M et al. Normal Load Scaling of Friction in Gemini Hydrogels. Biotribology (2018). 4. Hart, S M et al. Friction-Induced Apoptosis. Tribol. Lett. (2019).
- Lin, M. & Yeh, T. (2013). Mechanical Complications Induced by Silicone Hydrogel Contact Lenses. Eye & Contact Lens: Science & Clinical Practice, 39 (1), 115-124. doi: 10.1097/ICL.0b013e31827c77fd.
ИНФОРМАЦИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ РАБОТНИКОВ
Материалы Клуба PROфессионалов предназначены только для медицинских работников. Если вы являетесь медицинским работником, то для регистрации вам необходимо перейти в личный кабинет и заполнить данные о специалисте
Материалы Клуба PROфессионалов предназначены только для медицинских работников.
Для получения доступа — авторизуйтесь.
Войти
Зарегистрироваться
Раздел только
для специалистов
Внимание!
Данный раздел сайта содержит информацию, предназначенную только для медицинских и фармацевтических работников.
Вы являетесь медицинским или фармацевтическим работником?
Соединение с интернетом отсутствует