Кросслинкинг склеры с рибофлавином и ультрафиолетом А (UVA). Обзор литературы

Кросслинкинг — это образование химических связей между крупными молекулами, которое, как правило, делает материал прочнее. Кросслинкинг роговичного коллагена с рибофлавином и ультрафиолетом А (UVA) успешно применяется для лечения кератэктазий с 2003 года. Имеется ряд предпосылок успешного использования кросслинкинга склеры в лечении прогрессирующей близорукости, при которой в склере наблюдается истончение и снижение биомеханической прочности ткани, так же как и в роговице при кератэктазиях. Экспериментальные исследования показали увеличение прочности склеры после кросслинкинга с рибофлавином и UVA in vitro. При этом не наблюдали изменения толщины склеры. Длительность достигнутого эффекта определена до 8 месяцев после процедуры на кроликах in vivo. Изменения структуры склеры после кросслинкинга изучены с помощью световой, электронной и атомно-силовой микроскопии. Выявлено более плотное расположение коллагеновых волокон, увеличение их диаметра, разнонаправленность и перекрещенность коллагеновых фибрилл. Среди побочных эффектов процедуры на кроликах in vivo, по данным некоторых авторов, выявлено повреждение сетчатки и роговицы на стороне облучения, связанное с высокой дозой излучения и истончением склеры в результате дегидратации. В эксперименте определены оптимальная продолжительность инстилляции рибофлавина (20 минут) и облучения ультрафиолетом А (40 минут) при стандартной мощности излучения 3 мВт/см². В эксперименте in vivo показано, что кросслинкинг склеры с рибофлавином и UVA препятствует росту глазного яблока кроликов при моделировании миопии с помощью окклюзии. Имеются единичные данные об успешном применении кросслинкинга склеры в клинике. Однако под наблюдением находилось лишь 6 пациентов (12 глаз), срок наблюдения составил 6 месяцев, не до конца ясна методика, по которой была проведена процедура. Таким образом, в настоящее время остается еще множество нерешенных вопросов, касающихся эффективности и безопасности применения кросслинкинга склеры с рибофлавином и UVA в клинике. Однако имеющиеся экспериментальные данные дают надежду на возможность создания нового метода лечения прогрессирующей близорукости.

кросс-линкинг, кросслинкинг, склера, прогрессирующая миопия, близорукость, биомеханическая прочность, ультрафиолет А, рибофлавин, коллаген, моделирование миопии, модуль Юнга, световая микроскопия, электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, повреждение сетчатки, повреждение роговицы, кератоконус, диаметр коллагеновых волокон

1. Bikbov M.M., Bikbova G.M. [Keratectasia (pathogenesis, pathomorphology, clinic, diagnosis, treatment)] Ektazii rogovicy (patogenez, patomorfologiya, klinika, dyagnostika, lecheniye) — GU «Ufimskiy nauchno-issledovatelskiy institute glaznych bolezney» AN RB. — M.: Izd-vo «Oftalmologiya», 2011. — 164 s., il. [in Russ.]

2. Avetisov E.S., Savitskaya N.F., Vinetskaya M.I., Iomdina E.N. A study of biochemical and biomechanical qualities of normal and myopic eye sclera in humans of different age groups. Metab. Pediatr. Syst. Ophthalmol. 1983; 7: 183‑188.

3. Avetisov E.S. [Myopia] Blizorukost’. — 2 izd., pererab. i dop. — M.: Medizina, 2002. — 288 s.: il. [in Russ.]

4. Curtin B.J., Iwamoto T., Renaldo D.P. Normal and staphylomatous sclera of high myopia. An electron microscopic study. Arch. Ophthalmol. 1979; 97: 912‑915.

5. Liu K.R., Chen M.S., Ko L.S. Electron microscopic studies of the scleral collagen fiber in excessively high myopia. J. Formosan. Med. Assoc. 1986; 85: 1032‑1038.

6. Funata M., Tokoro T.: Scleral change in experimentally myopic monkeys. Graefes Arch. Clin.Exp. Ophthalmol. 1990; 228: 174‑179.

7. Iomdina E.N., Daragan V.A., Ilyina E.E.: Certain biomechanical properties and crosslinking of the scleral shell of the eye in progressive myopia. Proceedings of XIVth Congress on Biomechanics. 1993. Paris: International Society of Biomechanics, p. 616‑617.

8. Mechanic G. Crosslinking of collagen in a heritable disorder of connective tissue: Ehlers-Danlos syndrome. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972; 47: 267‑272.

9. Logstrup N., Sjolie A.K., Kyvik K.O., Green A. Long term influence of insulin dependent diabetes mellitus on refraction and its components: a population based twin study. Br.J. Ophthalmol. 1997; 81: 343‑349.

10. Wollensak G., Spoerl E., Seiler T. Riboflavin/ultraviolet A-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. Am.J. Ophthalmol. 2003; 135: 620‑627.

11. McBrien N. A., Norton T.T. Prevention of collagen crosslinking increases formdeprivation myopia in tree shrew. Exp. Eye Res. 1994; 59: 475‑486.

12. Wollensak G., Spoerl E. Collagen crosslinking of human and porcine sclera. J. Cataract Refract. Surg. 2004; 30: 689‑695.

13. Liu T.‑X., Wang Z. Collagen crosslinking of porcine sclera using genipin. Acta Ophthalmol. 2013; 91: 253‑257.

14. Zhang Y., Li Z., Liu L., Han X., Zhao X., Mu G. Comparison of riboflavin/ultravioletA cross-linking in porcine, rabbit, and human sclera. BioMed Research International. Volume 2014 (2014), Article ID 194204, 5 pages.

15. Wollensak G., Iomdina E.. Long-term biomechanical properties of rabbit sclera after collagen crosslinking using riboflavin and ultraviolet A (UVA). Acta Ophthalmol. 2009; 87: 193‑198.

16. Wollensak G., Iomdina E., Dittert D.‑D., Salamatina O., Stoltenburg G. Cross-linking of scleral collagen in the rabbit using riboflavin and UVA. Acta Ophthalmol. Scand. 2005; 83: 477‑482.

17. Jung G.‑B., Lee H.‑J., Kim J.‑H., Lim J.I., Choi S., Jin K.‑H., Park H.‑K. Effect of crosslinking with riboflavin and ultraviolet A on the chemical bonds and ultrastructure of human sclera. Journal of Biomedical Optics 16 (12), 125004 (December 2011).

18. Binnig G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscope. Phys.Rev. Lett. 1986; 56: 930‑933.

19. Gusev A.I. [Nanomaterials, nanostructures, nanotechnologies] Nanomaterialy, nanostructury, nanotechnologii. — M.: Fizmatlit, 2007. — 416 s. [in Russ.]

20. Choi S., Lee S.‑C., Lee H.‑J., Cheong Y., Jung G.‑B., Jin K.‑H., Park H.‑K. Structural response of human corneal and scleral tissues to collagen cross-linking treatment with riboflavin and ultraviolet A light. Lasers Med. Sci 2013; 28: 1289‑1296.

21. Zhang Y., Zou C., Liu L., Cao L., Xia X., Li Z., Hu M., Yu H., Mu G. Effect of irradiation time on riboflavin-ultraviolet-A collagen crosslinking in rabbit sclera. J. Cataract Refract. Surg. 2013; 39: 1184‑1189.

22. Wang M., Zhang F., Qian X., Zhao X. Regional Biomechanical properties of human sclera after cross-linking by riboflavin/ultraviolet A.J. Refract. Surg. 2012; 28: 723‑728.

23. Dotan A., Kremer I., Livnat T., Zigler A., Weinberger D., Bourla D. Scleral crosslinking using riboflavin and ultraviolet-A radiation for prevention of progressive myopia in a rabbit model. Exp. Eye Res. 2014; 127: 190‑195.

24. Polyak A.S., Turgunbayev N.A., Medvedev M.A. [Initial results of the sclera photomodification

25. in progressive myopia] Nachalnyie rezultaty fotomodifikacii sclery u bolnykh s progressiruyuschey blizorukostyu. Sbornik tezisov obscherossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii molodych uchyonykh: «Aktual’nye problemy oftalmologii». Moskva, 2009, s. 64. [in Russ.]

26. McBrien N., Gentle A. Role of the sclera in the development and pathological complications of myopia. Prog. Retin. Eye Res. 2003; 22: 307‑338.

27. Rada J.A. S., Shelton S., Norton T.T. The sclera and myopia. Exp. Eye Res. 2006; 82: 185‑200.