Биохимия липидного слоя слёзной плёнки: норма и патология

22 июля 2022

Ключевые тезисы

Липидный слой слёзной плёнки играет важную роль в поддержании гомеостаза глазной поверхности. Он состоит из толстого наружного слоя неполярных липидов и тонкого внутреннего слоя полярных липидов. Неполярные липиды не имеют заряда, распределённого внутри молекулы, а полярные липиды имеют на концах положительный и отрицательный заряды. Все эти липиды синтезируются преимущественно в мейбомиевых железах (МЖ) и обеспечивают стабильность слёзной плёнки
У пациентов с дисфункцией мейбомиевых желез (ДМЖ) меняются состав и физические свойства липидов, что приводит к патологическим изменениям как в самих МЖ, так и в слёзной плёнке. При ДМЖ мейбум становится более плотным и имеет более высокую, чем в норме, температуру плавления. Для перехода густого секрета МЖ в жидкое состояние требуется дополнительная тепловая энергия (прогревание). Более того, как в секрете МЖ, так и в слёзной плёнке в целом уменьшается количество неполярных липидов (например, эфиров холестерина и воска) и амфифильных липидов, имеющих полярную головку и неполярный хвост (например, фосфолипидов и сфингомиелинов), что ухудшает защитное действие липидного слоя, снижает стабильность слёзной плёнки.
Терапия ДМЖ направлена на разжижение мейбума и устранение закупорки МЖ, а также на восполнение липидов слёзной плёнки.

Введение

ДМЖ всегда сопровождается изменением химического состава и физических свойств мейбума, что приводит к обструкции желёз и значительному снижению поступления их секрета на глазную поверхность.

Прогревание и массаж век долгое время оставались основными методами лечения ДМЖ, способствующими уменьшению обструкции и улучшению доставки важных липидов к слёзной плёнке². Хотя искусственные слезы считаются препаратами первого выбора для лечения ССГ, они не всегда демонстрируют высокую эффективность³. При ДМЖ уменьшается концентрация липидов в слёзной плёнке, и до недавнего времени слезозаменители не могли компенсировать этот дефицит.

Первые препараты искусственной слезы имели простой состав на основе физиологического раствора. Затем в результате их постоянного усовершенствования появились сложные липидосодержащие слезозаменители, способные имитировать состав и свойства естественной слезной пленки. В последние годы они успешно применяются при ДМЖ.

ДИСФУНКЦИЯ МЕЙБОМИЕВЫХ ЖЕЛЕЗ
СИМПТОМЫ	КЛИНИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ
светочувствительность	изменения секрета МЖ
чувство «песка»	изменения краев век (утолщение, васкуляризация, неровный контур)
раздражение, жжение	гиперемия конъюнктивы
затуманивание	прокрашивание конъюнктивы и/или роговицы
снижение зрения
затруднение зрительной работы при чтении, вождении в ночное время, работе с компьютером, просмотре телевизора
дискомфорт при ветре, пониженной влажности и при работе кондиционера

По данным исследований, чаще встречается асимптоматическая форма ДМЖ: более 50% пациентов с клиническими признаками не имеют субъективных симптомов¹

Липиды слёзной плёнки

Слёзная плёнка имеет сложный состав, и каждый из её компонентов играет важную роль в нормальной физиологии глазной поверхности. Традиционно в ней выделяют два слоя - липидный и водно-муциновый (рис. 1, слева и внизу)⁴. С внутренней стороны водно-муциновый слой адгезирован с эпителием роговицы и конъюнктивы через гликокаликс, который состоит из муцинов, ассоциированных с клеточными мембранами, и является барьером, защищающим и повышающим смачиваемость глазной поверхности. Белки водного слоя взаимодействуют с подслоем полярных липидов, снаружи от которого расположен неполярный липидный слой (рис 1, справа). Считается, что наружный липидный слой предотвращает испарение влаги и дегидратацию глазной поверхности, а также обеспечивает гладкую оптическую поверхность роговицы⁵. Основные липиды слёзной плёнки имеют важное значение для исследований патогенеза ССГ и разработки методов его лечения.

Рисунок 1. Двухфазная модель слёзной плёнки - слева, и структура липидного слоя - справа. (Cwiklik, 2016 - адаптированное изображение)⁴

Неполярные липиды

Неполярные липиды, в частности эфиры воска (wax esters - WE) и холестерина (cholesterol esters - CE), (табл. 1) - это основные липиды слёзной плёнки. Известно, что они преимущественно синтезируются в МЖ и составляют около 70% всех липидов мейбума6. В природе эфиры воска также встречаются, помимо человеческого организма, у насекомых и некоторых животных. Они находятся в основном на внешних поверхностях и создают наружный барьер для защиты от вредного воздействия окружающей среды, а также от высыхания. Основная функция WE в слёзной плёнке человека - уменьшать испарение. Что касается CE, содержание его в большинстве биологических тканей очень низкое, но он присутствует в большом количестве в мейбуме и кожном сале7. Углеводородные цепочки CE очень длинные и расположены параллельно друг другу - это усиливает межмолекулярное взаимодействие, способствует повышению температуры плавления при переходе из твёрдого в жидкокристаллическое состояние и обеспечивает плотную текстуру мейбума⁷.

Полярные (амфифильные) липиды

Полярные, или амфифильные, липиды имеют гидрофильный и гидрофобный концы. Такое строение дает им возможность образовывать ламеллярные структуры, так как полярные части обладают сродством к воде, а следовательно, и к границе раздела фаз вода-липиды. Благодаря этому, уменьшается поверхностное натяжение, и слеза может равномерно распределяться по глазной поверхности и формировать стабильную мультимолекулярную слезную пленку. Основные амфифильные липиды слёзной плёнки — это фосфолипиды и сфингомиелины: они присутствуют преимущественно в подслое полярных липидов⁴. Среди фосфолипидов слёзной плёнки чаще встречаются фосфатидилхолины (>60 mol%; PC), а также фосфатидилэтаноламины (~15%; PE). (Табл. 1) однако лабораторные исследования секрета МЖ человека показали, что фосфатидилхолины сами по себе или в комбинации со сфингомиелинами составляют только от 0.015% до 0.2% липидов мейбомиевых желёз⁶. Парадоксальное несоответствие их высокого содержания в слёзной плёнке и почти полного отсутствия в секрете МЖ, считающихся основным источником липидов слёзной плёнки, оставляет открытым вопрос о происхождении фосфолипидов слезы. Недавние исследования показали что другой амфифильный липид (О-ацил)- омега-гидрокси-жирная кислота (OAHF; табл. 1), в равной степени присутствующий как в секрете МЖ, так и в слёзной плёнке, может также играть значительную роль в гомеостазе слезы⁸, необходимо дальнейшее изучение функций этого вещества. В настоящее время фосфолипиды по-прежнему считаются основным фактором стабильности слёзной плёнки

*Таблица 1. Наиболее распространённые виды липидов слёзной плёнки.*
Категория	Липиды	Аббревиатура
Неполярные	Эфиры воска	WE
Неполярные	Эфиры холестерина	CE
Полярные	Фосфатидилхолин Фосфатидилэтаноламин Cфингомиелины О-ацил)- омега-гидрокси-жирная кислота	PC PE SM OAHF

Липиды при ДМЖ

ДМЖ сопровождается нарушением качества и количества мейбума (рис. 2). Чаще всего встречается обструктивная, не рубцовая форма ДМЖ. Она может быть ассоциирована с системными заболеваниями, такими как синдром Шегрена, себорейный дерматит, акне, розацеа, атопические состояния и псориаз. 9 Так как МЖ считаются основным источником липидов слезы, закупорка их протоков или стаз секрета могут приводить к дефициту основных липидов слёзной плёнки, а следовательно, и к нарушению ее стабильности.

Рисунок 2. Секрет МЖ в норме и при патологии — оценка результатов компрессионной пробы (по шкале Shimazaki J. и соавторов)¹⁰.

Специалисты выделяют несколько возможных причин для изменения качества мейбума у пациентов с ДМЖ (Табл.2), рассмотрим основные из них.

— повышенная температура плавления

Липиды мейбума пациентов с ДМЖ образуют более упорядоченную и жёсткую молекулярную структуру, по сравнению с нормальным мейбумом, имеющим неупорядоченную жидкокристаллическую структуру. (Рис. 3)¹¹ Сильное межмолекулярное взаимодействие в упорядоченной структуре затрудняет диссоциацию молекул липидов и переход в жидкокристаллическую фазу. Вследствие этого, температура плавления мейбума у пациентов с ДМЖ составляет 32.2°C, что почти на 4°C выше, чем у здоровых людей (28.9°C)¹¹. Ещё больше это состояние усугубляется тем, что средняя температура тарзальной коньюктивы век у пациентов с ДМЖ ниже, чем средняя температура плавления мейбума. Так, было обнаружено, что средняя температура поверхности тарзальной конъюнктивы у пациентов с ДМЖ значительно ниже (по меньшей мере, на 1.5°C), чем в норме¹².

— повышенная температура плавления

*Рисунок 3. Фазовый переход липидного бислоя. (Principles of Biochemistry, 4/e, изображение адаптировано)*

Научные знания о составе мейбума продолжают расширяться. По последним данным, в мейбуме пациентов с ДМЖ содержится меньше WE и CE. Существует гипотеза, что именно снижение соотношения CE/WE может приводить к формированию более упорядоченной структуры, а следовательно, и повышению температуры плавления мейбума при ДМЖ7. Остаётся неясным, каким образом подавляется продукция CE — возможно из-за размножения комменсальных бактерий в области края век. Бактерии выделяют липолитические ферменты, гидролизующие CE, в результате этого процесса CE становится меньше, а других продуктов этой реакции (свободных жирных кислот и свободного холестерина) — больше¹³. Снижение содержания неполярных липидов приводит к дефектам наружного липидного слоя, из-за этого скорость испарения увеличивается.

— снижение содержания в слезе фосфолипидов и сфингомиелинов

Так как слой полярных липидов соединяет между собой слой неполярных липидов и водно-муциновый слой, то его нарушение может привести к повышению поверхностного натяжения и нестабильности слезной пленки. В слезной пленке пациентов с блефаритом, а также и при сухом кератоконъюнктивите было выявлено снижение фосфолипидов и сфингомиелинов^14,15

Таблица 2. Основные характеристики липидного слоя (состав и патологические изменения).
* цвиттерионный (биполярный) фосфолипид, ^ анионный (отрицательно заряженный) фосфолипид
Слой	Функция	Липидный состав	Патологические изменения
Наружный липидный слой (неполярные липиды)	— предотвращает испарение влаги и дегидратацию глазной поверхности — обеспечивает гладкость глазной поверхности	эфиры воска (WE) эфиры холестерина (CE)	— повышается температура плавления — уменьшается содержание WE, CE и соотношение WE/CE
Внутренний липидный слой(амфифильные липиды)	— обеспечивает взаимодействие между наружным липидным и водно-муциновым слоем — связывает неполярные липиды с полярным водным слоем	Фосфолипиды: Фосфатидилхолины (PC)* Фосфатидилэтаноламины (PE) Фосфатидилглицерол (PG)^ Сфингомиелины (CM)(О-ацил)- омега-гидроксижирная кислота (OAHF)	— уменьшается содержание фосфолипидов (PE) и сфингомиелинов

Основные методы лечения ССГ и ДМЖ

Большинство клинических экспертов рекомендуют гигиену век, прогревание и массаж век в качестве терапии первого выбора при ДМЖ^2,16. Слезозаменители используются в качестве основной линии для лечения ССГ и представляют собой симптоматическую терапию.

— гигиена век

Как отмечалось ранее, присутствие комменсальных бактерий на краях век и внутри протоков мейбомиевых желёз может способствовать развитию ДМЖ. Эти бактерии включают: S. Aureus, Haemophilus influenza, Staphylococcus (CNS), Propionibacterium sp., Corynebacteriun sp. Они синтезируют ферменты (липазы и эстеразы), разрушающие липиды, вследствие чего уменьшается содержание CE и WE. Продукты этих реакций, в частности, жирные кислоты, повреждают выстилающий протоки МЖ эпителий и стимулируют кератинизацию. Обструкция может происходить в результате гиперкератинизации и/или вследствие скопления густого секрета, смешанного со слущенными эпителиальными клетками¹⁷.

Для снижения активности бактерий необходима гигиена век, а в некоторых случаях и антибиотики — например, доксициклин^1,16. Уменьшение количества микроорганизмов, взаимодействующих с мейбумом, должно замедлять распад неполярных липидов (CE и WE) и снижать содержание вызывающих нарушения эпителия и кератинизацию продуктов биохимических реакций¹⁸. Не совсем понятно, влияет ли гигиена век на состав и секрецию мейбума и каким образом, но она точно уменьшает количество бактерий по краю век и уменьшает липолиз мейбума¹⁸.

— прогревание и массаж век

Прогревание и массаж век давно используются в лечении ДМЖ². Как отмечалось ранее, пациенты с ДМЖ имеют более высокую среднюю температуру плавления мейбума и более низкую температуру тарзальной коньюктивы век (32.2°C и 32.7°C, соответственно), по сравнению с нормой (28.9°C и 34.3°C, соответственно)^11,12. Благодаря прогреванию, плотный секрет трансформируется в подвижную жидкость, повышается его экспрессия из выводных отверстий по краю век, и он в большем количестве поступает к слёзной плёнке. Для перехода в жидкое состояние 90% всего мейбума необходима температура 40°C в норме и 41.5°C у пациентов с ДМЖ¹⁹. Достаточно эффективной считается температура мейбума 30–32°C (или, на наружной поверхности век ~35–37°C), так как в этом случае половина всех липидов переходит в жидкое состояние, и мейбум становится достаточно текучим, чтобы выходить из протоков МЖ¹⁹. Таким образом, для процедуры прогревания век оптимальна температура 37–40°C.

— слезозаменители

Слезозаменители традиционно остаются терапией первой линии для лечения ССГ³. Тем не менее, выбор подходящего препарата вызывает затруднения у многих клиницистов и пациентов из-за широкого спектра доступных вариантов. Искусственные слёзы первого поколения создавались на основе физиологического раствора, были изотоническими или гипотоническими и содержали консерванты, в частности хлорид бензалкония. Эти капли плохо распределялись по глазной поверхности и имели короткое время удержания, поэтому приносили только временное облегчение, что требовало частых инстилляций. В составе слезозаменителей второго поколения присутствовали влагоудерживающие вещества, а также полимеры (например, гидроксипропилгуар) — для повышения вязкости и пролонгирования времени удержания увлажняющих компонентов на поверхности глаза. Также были разработаны более щадящие консерванты и даже бесконсервантные препараты.

Липидосодержащие слезозаменители относятся к третьему поколению и наиболее близки по составу к естественной слезе.

Выводы

Слёзная плёнка представляет собой сложную систему, чувствительную ко многим физиологическим изменениям, таким как уменьшение содержания неполярных липидов (эфиров воска и холестерина) и амфифильных фосфолипидов. У пациентов с обструктивной формой ДМЖ снижается качество мейбума из-за повышенной температуры его плавления и пониженной температуры конъюнктивы век. Уменьшение содержания липидов может происходить вследствие стаза секрета или закупорки протоков МЖ, а также активности бактериальных липаз, которые гидролизуют неполярные липиды с образованием побочных продуктов реакции. Терапия первой линии при ДМЖ направлена на восполнение липидов слёзной плёнки. Прогревание и массаж век способствуют разжижению секрета, устранению закупорки протоков МЖ и восполнению липидного слоя слезы, в частности, неполярных сложных эфиров, необходимых для защиты от испарения влаги. Липидосодержащие слезозаменители, такие как Систейн Баланс, восстанавливают стабильность слёзной плёнки. Наилучший результат обеспечивается при сочетании методов лечения.

Мнение экспертов

Доктор медицинских наук, заведующий кафедрой офтальмологии ФГБОУ ВО СПбГПМУ Минздрава России. Представитель TFOS* в России

Старший научный сотрудник,
Институт медико-биологических проблем РАН, ИМБП РАН, Москва. Представитель TFOS* в России

Дисфункция мейбомиевых желез (ДМЖ) занимает одно из ведущих мест в патогенезе синдрома сухого глаза и по данным DEWS-II доля таких пациентов достигает 85%.

В нашей стране распространенность ДМЖ различной степени также достаточно широка, хотя и различается в различных географических регионах России.

Состав липидного секрета мейбомиевых желез в последние годы привлекает все больший интерес исследователей. При этом получаемые сведения, с одной стороны, позволяют получать новые данные об архитектонике липидного слоя слезной пленки и патогенезе синдрома «сухого глаза» (ССГ), связанного с избыточной испаряемостью слезной пленки, а с другой — разрабатывать патогенетически ориентированные методы лечения таких больных.

На сегодняшний день к данной проблеме привлечено внимание как поликлинических офтальмологов (в том числе детских офтальмологов и оптометристов), так и офтальмохирургов, специализирующихся в катарактальной, рефракционной и пластической хирургии. Многие из них внесли слезозаменители, в том числе протезирующие липидный слой слезной пленки, в алгоритм предоперационной подготовки, успешно используя такую схему лечения в своей клинической практике.

Во многом это связано с расширением в последние годы диагностических возможностей офтальмологов как амбулаторного, так и стационарного звеньев. Приборы и диагностикумы появились и в России. Остается надеяться на дальнейшее расширение парка таких аппаратов.

Существенный прогресс наметился и в отношении методов лечения больных с ССГ, ассоциированным с ДМЖ. Внедрены специальные тепловые процедуры, позволяющие снизить вязкость секрета мейбомиевых желез, в т.ч. и с использованием современных аппаратов микроимпульсной световой терапии и других подобных физиотерапевтических методов. При этом, по данным фирм-производителей, появились осторожные перспективы разжижать секрет мейбомиевых желез на продолжительное, до полугода, время. Однако эти сведения еще нуждаются в практическом подтверждении. Наметились также позитивные результаты и в попытках нормализации секреции мейбомиевых желез с помощью разнообразных офтальмонутрицевтиков и БАД, в том числе с ОМЕГА-3 ПНЖК. Возможно, и нам еще удастся убедиться в клиническом эффекте такой терапии.

При кажущемся обилии в нашей стране искусственных слез (сегодня это 47 глазных капель), препаратов для лечения ДМЖ и связанного с ней ССГ крайне мало. Это объясняется сложной задачей протезировать липидный слой слезной пленки.

Наиболее успешным в рассматриваемых целях оказался слезозаменитель, содержащий минеральное масло (формирует наружную поверхность липидного слоя слезной пленки) и полярные фосфолипиды (обеспечивают контакт липидов с водной средой слезной пленки), в «окружении» молекул гидроксипропилгуара — эффективной природной основы препаратов «искусственной слезы». После закапывания в конъюнктивальную полость и увлажнения глазной поверхности, капельки минерального масла «высвобождаются» и обеспечивают длительную сохранность липидного слоя слезной пленки.

Одним из аспектов нашей работы является информирование врачей-офтальмологов и популяризация основных положений DEWS-II, в т.ч. и о ДМЖ — в рамках проводимых вебинаров, мастер-классов, в том числе междисциплинарных, и конференций с участием офтальмологов из многих регионов России.

ИНФОРМАЦИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ РАБОТНИКОВ RU-VC-2200014

RU-VC-2200032 OOO «Алкон Фармацевтика», 125315, г. Москва, пр. Ленинградский, д. 72, корп. 3
Тел.: +7 (495) 775-68-69; +7 (495) 961-13-33. Факс: +7 (495) 961-13-39

Ссылки

Viso, E., et al., Prevalence of asymptomatic and symptomatic meibomian gland dysfunction in the general population of Spain. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2012. 53(6): p. 2601–6.
Geerling G, Tauber J, Baudouin C, et al. The international workshop on meibomian gland dysfunction: report of the subcommittee on management and treatment of meibomian gland dysfunction. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011;52(4): 2050–64.
Jones L, Downie LE, Korb D, et al. TFOS DEWS II Management and Therapy Report. Ocul Surf 2017;15(3): 575–628.
Cwiklik L. Tear film lipid layer: A molecular level view. Biochim Biophys Acta 2016;1858(10): 2421–30.
Garrigue JS, Amrane M, Faure MO, et al. Relevance of Lipid-Based Products in the Management of Dry Eye Disease. J Ocul Pharmacol Ther 2017;33(9): 647–61.
Butovich IA. Tear film lipids. Exp Eye Res 2013;117:4–27.
Borchman D, Ramasubramanian A, Foulks GN. Human Meibum Cholesteryl and Wax Ester Variability With Age, Sex, and Meibomian Gland Dysfunction. Invest Ophthalmol Vis Sci 2019;60(6): 2286–93.
Butovich IA, Wojtowicz JC, Molai M. Human tear film and meibum. Very long chain wax esters and (O-acyl)-omega-hydroxy fatty acids of meibum. J Lipid Res 2009;50(12): 2471–85.
Nichols KK, Foulks GN, Bron AJ, et al. The international workshop on meibomian gland dysfunction: executive summary. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011;52(4): 1922–9.
Сафонова Т.Н., Атькова Е.Л., Кинтюхина Н.П., Резникова Л. В. Современные методы исследования морфофункционального состояния век при дисфункции мейбомиевых желез. Вестник офтальмологии. 2018;134(5): 276‑281.
Borchman D, Foulks GN, Yappert MC, et al. Human meibum lipid conformation and thermodynamic changes with meibomian-gland dysfunction. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011;52(6): 3805–17.
Arita R, Shirakawa R, Maeda S, et al. Decreased surface temperature of tarsal conjunctiva in patients with meibomian gland dysfunction. JAMA Ophthalmol 2013;131(6): 818–9.
Dougherty JM, McCulley JP. Bacterial lipases and chronic blepharitis. Invest Ophthalmol Vis Sci 1986;27(4): 486–91.
Shine WE, McCulley JP. Keratoconjunctivitis sicca associated with meibomian secretion polar lipid abnormality. Arch Ophthalmol 1998;116(7): 849–52.
Pucker AD, Haworth KM. The presence and significance of polar meibum and tear lipids. Ocul Surf 2015;13(1): 26–42.
Amescua G, Akpek EK, Farid M, et al. Blepharitis Preferred Practice Pattern^®. Ophthalmology 2019;126(1): P56-P93.
Knop E, Knop N, Millar T, et al. The international workshop on meibomian gland dysfunction: report of the subcommittee on anatomy, physiology, and pathophysiology of the meibomian gland. Invest Ophthalmol Vis Sci 2011;52(4): 1938–78.
Siddireddy JS, Vijay AK, Tan J, Willcox M. Effect of Eyelid Treatments on Bacterial Load and Lipase Activity in Relation to Contact Lens Discomfort. Eye Contact Lens 2020;46(4): 245–53.
Borchman D. The optimum temperature for the heat therapy for meibomian gland dysfunction. Ocul Surf 2019;17(2): 360–4.

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

Перейти в личный кабинет

Материалы Клуба PROфессионалов предназначены только для медицинских работников.
Для получения доступа — авторизуйтесь.

Войти

Зарегистрироваться