Офтальмол. журн. — 2017. — № 6. — С. 37-49.

УДК 617.741:612.844.1.014.461:617.726-092.9

https://doi.org/10.31288/oftalmolzh201763749

Физиологические особенности водообменных процессов в хрусталиках животных с учётом фазы аккомодации

Л. В. Степанова 1, канд. биол. наук; Г. М. Сычев 2, канд. мед. наук; В. А. Кратасюк 1, профессор, д-р биол. наук, О. В. Светлова 3, профессор, д-р мед. наук

1  ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»; Красноярск (Россия)

2  Хакассский государственный университет им. Н. Ф. Катанова; Абакан (Россия)

3 ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова»; Санкт-Петербург (Россия)

E-mail: slyudmila@mail.ru

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект 16-06-00439).     

Актуальность. Традиционные представления о движении водянистой влаги в хрусталике предполагают её перемещение через капсулу хрусталика внутрь-наружу и её поверхностное распределение в хрусталиковой массе. Утверждается, что «свежая» водянистая влага направленно диффундирует из задней камеры внутрь хрусталика к его центру как через его передне-капсульный эпителий, так и через заднюю стенку капсулы. Затем водянистая влага перемещается вдоль слоистых структур хрусталика в направлении экватора, где предположительно имеется наибольшая активность Na+,K+-помпы. Выведение «отработанной» водянистой влаги из сумки хрусталика происходит во всех направлениях: как через переднюю, так и через заднюю части капсулы, а также через её экваториальную область.

Однако эти представления не учитывают физиологическую особенность транспортных свойств передне-капсульного эпителия, который способен за счёт имеющейся в нём ионообменной системы обеспечивать только однонаправленное поступление водянистой влаги: снаружи – вовнутрь. Не учтено также возможное изменение уровня внутрихрусталикового давления в разных фазах аккомодации, что может влиять на интенсивность или направленность водного обмена.

Цель работы – выявление основных механизмов водообменного процесса в хрусталиках животных с учётом фазы аккомодации.

Материал и методы. Исследованы хрусталики кроликов и крупного рогатого скота. Процессы транспорта жидкости в хрусталиках исследовали in vitro по изменению их массы при погружении в инкубационные растворы с добавлением ингибитора Na+,K+-АТФазы или без него. В первой части исследований in vitro хрусталики частично (одни хрусталики передней поверхностью, другие-задней поверхностью) погружали в растворы, представляющие омывающие снаружи хрусталиков среды. Во второй части исследования in vitro хрусталики полностью погружали в раствор, схожий по ионному составу с водянистой влагой, с разными по величине осмотическими давлениями. Направление движения водянистой влаги исследовали in vivo по перемещению красителя методами биомикроскопии и «остановленной диффузии».

Результаты. Установлено, что эпителий передней поверхности капсулы хрусталика кроликов и крупного рогатого скота поддерживает транспорт водянистой влаги из задней камеры глаза внутрь хрусталика за счёт работы Na+,K+-АТФазы. Эта система активного ионного транспорта способствует направленному перемещению богатой метаболитами «свежей» водянистой влаги через передне-капсульный эпителий от передней поверхности капсулы хрусталика к задней.

Впервые нами обнаружено, что в момент фазы аккомодации полностью «вблизь» максимальное внутрихрусталиковое давление в капсуле хрусталика составляет 6 мм рт. ст.

Ключевые слова: хрусталик животного, транспорт водянистой влаги, осмос, диффузия, давление в хрусталике, аккомодация, катаракта, профилактика, рациональная коррекция

Литература

  1. Аветисов C. Э. Миопия как проявление приспособительной реакции организма / С. Э. Аветисов // Матер. XIX междунар. офтальмол. конгресса «Белые ночи». СПб, 2013. – С. 132-139.
  2. Ахманова М. А. Компьютерная модель потоков жидкости внутри глаза человека / М. А. Ахманова, С. П. Домогатский, В. Ю. Евграфов // Биофизика. – 2011. – Т. 56, № 1. – С.129-135.
  3. Амханицкая Л. И. Изменение стекловидного тела при различных патологических состояниях глазного яблока / Л. И. Амханицкая // Российская детская офтальмология. – 2014. – Т.2. – С. 41-50.
  4. Бессонов Б. И. Физико-химические основы трансэпителиального транспорта ионов Na / Б. И. Бессонов, С. Буцук // М.: Наука. – 1991. – С.130.
  5. Вит В. В. Строение зрительной системы человека / В. В. Вит // Одесса: Астропринт. – 2003. — С 664.
  6. Каган И. И. Клиническая анатомия органа зрения / И. И. Каган, В.Н. Канюков // СПб.: Эскулап. —1999. — С. 192.
  7. Калинина Е. В. Роль глутатиона, глутатионтрансферазы и глутаредоксина в регуляции редокс-зависимых процессов. / Е. В. Калинина, Н. Н. Чернов, М. Д. Новичкова // Успехи биологической химии. – 2014. – Т. 54. – С. 299–348.
  8. Королёва И.А. Метаболизм хрусталика: особенности и пути коррекции / И.А. Королёва, А.Е. Егоров // Клиническая Офтальмология. – 2015. – Т. 4. – С. 191-195.
  9. Кошиц И. Н. Адаптационная миопия. Часть 1. Исполнительные механизмы роста оптической оси глаза в теории изменения ретинального дефокуса / И. Н. Кошиц, О.В. Светлова, М. Г. Гусева, Л. И. Балашевич, Ф. П. Макаров, М. Б. Эгембердиев // Офтальмол. журн. – 2016. – №6. – С. 45-58.
  10. Кошиц И. Н. Адаптационная миопия. Часть 3. Взаимодействие физиологических механизмов наведения глаза на резкость с механизмами развития приобретенной ¬миопии / И. Н. Кошиц, О.В. Светлова // Офтальмол. журн. – 2017. –№2. – С. 51-79.
  11. Кошиц И. Н. Оптические особенности прохождения света через преломляющие структуры глаза / И. Н. Кошиц, О. В. Светлова, М. Г. Гусева, Д. В. Певко , М. Б . Эгембердиев // Глаз. – 2017. – №2. – С. 29-42.
  12. Кошиц И. Н. Патогенез открытоугольной глаукомы и перспективные пути её стабилизации и профилактики / И. Н. Кошиц, О.В. Светлова, Ф.Н. Макаров // Сборник научн. трудов Всеросс. офтальмол. конф. с междунар. участием «Ерошевские чтения-2017», Самара. – 2017. – С.105-110.
  13. Кошиц И. Н., Светлова О. В. Современные представления о теории аккомодации Гельмгольца: учебное пособие. // СПб.: ИД СПбМАПО, 2002. — 30 с.
  14. Кошиц И. Н. Функционирование исполнительных механизмов аккомодации и развитие теории аккомодации Гельмгольца. Нормальная физиология глаза. / И. Н. Кошиц, О. В. Светлова, А. И. Горбань // СПб.: Изд-во СЗГМУ им. И. И. Мечникова. – 2014. – С.160.
  15. Мальцев Э. В. Биологические особенности и заболевания хрусталика / Э. В. Мальцев, К. П. Павлюченко// Одесса: «Астропринт», 2002. – С.499.
  16. Рудницкий Л. В. Глаукома и катаракта: лечение и профилактика. / Л. В. Рудницкий // СПб: Изд-во Питер. – 2012. – С. 130.
  17. Светлова О. В. Взаимодействие механизмов оттока водянистой влаги и аккомодации при миопии и глаукоме. Патологическая физиология глаза: монография / О. В. Светлова, И. Н. Кошиц, Г. А. Дроздова // СПб.: Изд-во СЗГМУ им. И. И. Мечникова, 2-е изд, испр. и доп. – 2016. – С.160.
  18. Сычев Г. М. Способ исследования транспортной функции хрусталика / Г. М. Сычев, О. Г. Гетто, А. И. Кобежиков , А. П. Якимов , В. Г. Безгачев , Н. П. Олейник / А.С. №1776395 от 23.11.1993 Бюл. № 43.
  19. Baudouin С. Detrimental effect of preservatives in eyedrops: implications for the treatment of glaucoma / С. Baudouin // Acta Ophthalmologica. – 2008. – Vol.86. №7. – Р. 716-726.
  20. Beebe D.C. Counterpoint: the lens fluid circulation model – a critical appraisal / D.C. Beebe, R.J. Truscott // Investigative Ophthalmology & Visual Science. – 2010. – Vol.51. №5. – Р. 2306-2310.
  21. Candia О.А. Fluid circulation determined in the isolated bovine lens. / О.А. Candia, R. Mathias, R. Gerometta // Investigative Ophthalmology & Visual Science. – 2012. – Vol.53. №11. – Р.7087–7096.
  22. Candia О. А. Regional distribution of the Na+ and K+ currents around the crystalline lens of rabbit / О. А. Candia, A. C. Zamudio // American Journal of Physiology - Cell Physiology. –2002. – Vol. 282. – Р.252-C262.
  23. Delamere N. A. Expression, regulation and function of Na,K-ATPase in the lens / N. A. Delamere, S. Tamiya // Progress in Retinal and Eye Research. – 2004. – Vol. 23. №6. – Р. 593-615.
  24. Donaldson P. J. Functional imaging: new views on lens structure and function / P. J. Donaldson, A. C. Gry, B. R. Merriman-Smith // Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology. – 2004. – Vol.31. – Р.890-895.
  25. Donaldson P. J. Point: A Critical appraisal of the lens circulation model — an experimental paradigm for understanding the maintenance of lens transparency? / P. J. Donaldson, L. S. Musil, R. T. Mathias // Investigative Ophthalmology & Visual Science. — 2010. — Vol. 51. №5. — Р.2303-2306.
  26. Fischbarg J. Transport of fluid by lens epithelium / J. Fischbarg, F.P. Diecke, K. Kuang // American Journal of Physiology - Cell Physiology. — 1999. — Vol. 276. —Р. 548-557.
  27. Gao J. Isoform-specific function and distribution of Na/K pumps in the frog lens epithelium / J. Gao, S.X. Yatsula, R.S. Wymore, R.T. Mathias // Journal of Membrane Biology. — 2000. — Vol.178. — Р.89–101.
  28. Mathias R. T. The lens: local transport and global transparency / R. T. Mathias, J. L. Rae // Experimental Eye Research. — 2004. — Vol.78. №3. — Р. 689-698.
  29. Mathias R. T. Physiological properties of the normal lens // R. T. Mathias, J. L. Rae, G. J. Baldo // Physiological Reviews. — 1997. — Vol. 77 — Р.21–50.
  30. Rae J. L. Dye transfer between cells of the lens / J. L. Rae, С. Bartling, R. T. Mathias // Journal of Membrane Biology. — 1996. — Vol.150. №1. — Р.89-103.