ОСОБЛИВОСТІ СТРУКТУРНИХ ЗМІН СІТКІВКИ ТА ЇЇ МЕТАБОЛІЧНОГО СТАНУ ПРИ ДІАБЕТІ, ЯКИЙ РОЗВИНУВСЯ НА ТЛІ ОСЬОВОЇ МІОПІЇ (ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ)

Abstract

Метою дослідження було дослідження особливості структури нейрональних елементів та патогенетичних ланок метаболізму сітківки щурів з експериментальним діабетом, який розвинувся на тлі осьової міопії. Дисертація відповідає Паспорту спеціальності 14.01.18 «Офтальмологія» п. 2.5, 2.11. Дослідження проведені на 205 лабораторних щурах, яким відтворювали моделі стрептозотоцинового діабету, осьової деприваційної міопії високого ступеню, діабету на тлі міопії. В експериментальному досліджені вивчали яким чином подовження сагітальної осі очного яблука (міопізіція ока) впливає на стан нервових елементів сітківки, ультраструктуру внутрішнього шару сітківки. Досліджено особливості змін системного метаболізму та метаболізму сітківки щурів зі стрептозотоциновим діабетом у супроводі міопії порівняно з діабетом і еметропією. Вивчено в крові та сітківці щурів стан маркерів енергетичного обміну та гіпоксії, раннього апоптозу та нейтрофіну виживання нейронів BDNF. Проведено співставлення ступеню структурних та метаболічних порушень при моделюванні. При проведенні експериментального дослідження використані наступні методи: 1. Офтальмологічні (біомікроскопія, офтальмоскопія, апланаційна тонометрія, ультразвукове дослідження ПЗР, пахіметрія). 2. Патофізіологічні (моделювання стрептозотоцинового діабету, деприваційної міопії та їх поєднання у щурів).3. Гістоморфологічні (вивчення структури внутрішніх шарів сітківки). 4. Електронно-мікроскопічні (вивчення ультраструктури нервових клітин сітківки). 5. Біохімічні (дослідження показників енергетичного обміну, рівня глюкози, рівня маркеру апоптозу фДНК, рівня нейротрофічного фактору мозку BDNF). 6. Статистичні методи оцінки результатів досліджень параметричні і непараметричні методи статистичного аналізу з використанням програми (JASP). Для оцінки кількісних показників використовували середні величини (М) і стандартні похибки середніх (m). Для оцінки відмінностей між двома групами застосовано критерій Ст’юдента (t) для незалежних вибірок з попередньою оцінкою нормальності розподілу за допомогою критерію Колмогорова-Смирнова. При відсутності нормального розподілу застосовували непараметричні методи аналізу, а саме за критерієм Крускала-Уоліса і Мана-Уїтні. Біохімічні показники статистично обробляли c використанням t-критерію Стьюдента. Вірогідним рівнем значення «p» вважали рівним або меншим за 0,05. Визначення взаємозв’язку між структурними змінами та рівнем метаболічних показників проводили, використовуючи непараметричний метод кореляційного аналізу – рангової кореляція за Спірменом. Проведене моделювання діабету у щурів кратними субдіабетичними дозами стрептозотоцину (1 5мг/кг) підтвердили формування у тварин помірної стійкої гіперглікемії. Рівень глюкози у периферійній крові в середньому перевищував контрольні значення на 78%. Клінічна картина очного дна у тварин цієї групи мала типові ознаки діабетичної ретинопатії. У щурів були відзначені зміни судин сітчастої оболонки розширеними венами і звуженими артеріями з наявністю ділянок з крововиливом. В цій групі тварин були відсутні очі без будь-яких змін судин сітчастої оболонки. При відтворенні моделі осьової міопії у щурів шляхом депривації світлом блефорорафією та утриманням в умовах зниженого освітлення булопідтверджено суттєве подовження сагітальної осі очного яблука. ПЗР у щурів цієї групи за даними ультразвукового сканування було вище, ніж у контролі в середньому на 20%. Також відмічали поглиблення передньої камери та збільшення товщини рогівки. Моделювання діабету на тлі сформованої осьової міопії характеризувалось близькими до груп порівняння ознаками гіперглікемії, маркерами міопії. При зіставленні клінічного стану сітчастої оболонки щурів цієї групи відзначали різницю у зміні картини очного дна в порівнянні з сітківкою щурів тільки з діабетом. Тяжкість порушень судин сітківки була меншою, у деяких тварин вони були слабко виражені. Дослідження гістоморфологічного стану нейрональних елементів сітківки тварин виявило певні особливості в різних експериментальних групах. В групі з діабетом спостерігали значну ступень порушень структури нейронів сітківки, зокрема клітин гангліозного шару. Встановлена нерівномірність розташування і невисока щільність гангліозних клітин. У гістограмах сітківки цієї групи місцями спостерігали ділянки повного випадіння ГК. Тоді як в групі з діабетом на тлі осьової міопії на відміну від групи тільки з діабетом, виявлено досить високу щільність нейронів в шарі гангліозних клітин сітчастої оболонки. Морфометричні дослідження довели, що у щурів з моделлю діабету кількість ГК сітківки зменшується на 64,4% по відношенню до інтактних (контрольних) тварин. В той же час при діабеті на тлі міопії середня кількість ГК сітківки була менше на 28,9% відносно інтактних тварин. Таким чином, результати гісто-морфологічних досліджень показали, що міопізація очного яблука у щурів, що супроводжується подовженням передньо-задньої осі ока, знижує тяжкість патологічних змін в гангліозних клітинах сітківки при моделюванні діабету. Дослідження ультраструктури нейрональних елементів сітківки при експериментальному діабеті встановило наявність значних внутрішньоклітинних пошкоджень. Більшість нервових клітин внутрішнього ядерного шару сітківки перебувають в стані гідропічної дистрофії, тіламюллерівських клітин мають патологічні елементи з осміофільним ядром та деструкцією органел. Аналогічні ультраструктурні зміни притаманні також гангліозним клітинам (ГК) та відросткам мюллерівських клітин, тобто вони характеризувались вже дистрофією та деструкцією органел цитоплазми. В той же час при діабеті на тлі міоапії нервові клітини внутрішнього шару сітківки у щурів в деяких випадках мали значно менш виражені ультраструктурні зміни, ніж у тварин тільки з діабетом, а інколи стан органел цих клітин був близьким до норми. Це може свідчити про протекторний вплив подовження сагітальної осі очного яблука щодо розвинення деструктивних змін нервових клітин сітківки при діабеті та зменшення можливості розвитку діабетичної ретинопатії, особливо її тяжких форм. Біохімічними методами було показано, що при стрептозотоциновому діабеті у щурів розвивається порушення як системного так і локального тканинного енергетичного обміну. В сітківці щурів виявлено формування ознак гіпоксії, рівень лактату та пірувату був підвищений на 83,8%, та 45,5 %. Подібні зміни було встановлено для цих показників в крові тварин з діабетом. В той же час при моделювання діабету на тлі міопії ці показники в сітківці перевищували контрольні на 46,6 % та 23%. Тобто формування стану гіпоксії в організмі та нейрональній тканині ока було нижче. Також було встановлено зміни рівню енергетичних метаболітів АТФ і АДФ при моделюванні діабету в обох групах, але в групі сумісного моделювання міопії та діабету ці зміни були менш виражені. Результати вивчення вмісту АТФ та АДФ в групі щурів тільки з діабетом свідчать про вірогідне зниження цих метаболітів в плазмі крові - АТФ на 27,4 %, АДФ на 19,8 %; та в сітківці - АТФ на 37,3 %, АДФ на 23,7 % відносно контролю. В той же час в групі з діабетом і осьовою міопією встановлено зростання рівня АТФ у тварин з діабетом і осьовою міопією в плазмі крові на 21,8 %, в сітківці – на 21,2 % при порівнянні з відповідними даними щурів тільки здіабетом, що може свідчити про певну активацію енергетичних процесів та розвиток адаптації до гіпоксії в клітинах сітківки. При досліджені у тварин з діабетом активності мітохондріального ферменту сукцінатдегідрогенези, що дозволяє об’єктивно оцінювати функціональний стан органел, які відповідальні за продукцію енергетичних молекул в нейрональних клітинах сітківки, доведено зниження активності цього ферменту на 27,6%. При моделюванні діабету на тлі міопії активність ретинальної мітохондріальної сукцинатдегідрогенази зростала на 20,8 % відносно щурів тільки з діабетом. Ці дані також свідчать про активацію енергетичного обміну в сітківці при умовах, коли міопія супроводжує діабет. Доведено зростання в сітківці тварин з діабетом маркеру раннього апоптозу фДНК на 56,8 % по відношенню до контролю. В групі тварин з міопією та діабетом відмічена чітка тенденція до зниження цього показника на 9,1%. Таким чином виявлено більш значну вірогідність процесу раннього апоптозу клітин сітківки при експериментальному діабеті з еметропічними очима, ніж при діабеті, який розвинувся на тлі міопії. Встановлено, що в групі щурів з діабетом у супроводі міопізації очного яблука зниження рівня нейротрофічного фактору мозка в плазмі крові і особливо в тканині сітчастої оболонки було значно менш виражено, ніж в групі з діабетом без міопії. В групі з міопією і діабетом цей показник відрізнявся від відповідних даних групи тварин тільки з діабетом таким чином: в плазмі крові він мав тенденцію до підвищення на 14,0 % , а в сітківці рівень цього показника був на 36,1 % вище. Враховуючи важливу роль цього фактору у виживанні нейронів, ці дані свідчать, що однією з ланок захисного механізму міопії щодо розвитку діабетичної ретинопатії є нейротрофічний фактор мозку BDNF. При співставленні структурних та метаболічних змін в сітківці у щурів з експериментальним діабетом і міопією встановлено наявність кореляційних зв’язків між їхніми маркерами. Доведена пряма кореляція між кількістю гангліозних клітин і рівнем нейротрофічного фактору мозку BDNF (R=0,52), рівнем АТФ (R=0,58), активністю сукцинатдегідрогенази (R=0,56) та негативний кореляційний зв'язок для лактату (R=-0,54). Таким чином результати експериментального дослідження встановили, що подовження осі очного яблука (міопізація) у щурів сприяє протекції діабетичних змін в сітківці, що підтверджено на молекулярному та морфологічному рівні, ланками цього захисного механізму є нейротрофічний фактор мозку BDNF, зменшення гіпоксії та активація енергетичного метаболізму. Основні положення дисертації опубліковані в 5 журнальних статтях та 7 тезах.