Механическое взаимодействие мягких контактных линз и тканей глазной поверхности: научные и клинические данные, лежащие в основе инновационных технологий материалов контактных линз. Часть I


В последнее десятилетие исследования и разработки Alcon фокусируются на взаимодействии контактных линз и поверхности глаза, в результате появляются материалы, максимально имитирующие естественные особенности слезы и эпителия роговицы. Чтобы добиться этого, Alcon отходит от традиционного силикон-гидрогелевого материала, создавая первые линзы на базе технологии для получения высоко­гидрофильной поверхности. В данном обзоре рассматриваются научные и клинические данные, лежащие в основе этих революционных инноваций.

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 глаз реагирует на это воздействие.

Функции слезной пленки

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 (рис. 1). Микроворсинки роговичного эпителия увеличивают площадь поверхности и являются местом прикрепления связанных с мембраной муцинов, к которым, в свою очередь, присоединяется сеть из других видов муцинов – сек­ретируемых и растворимых. Последняя формирует вязкий, скользкий, гидрофильный гель – гликокаликс [1].


Рис. 1.
Структура слезной пленки
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 соприкосновения их друг с другом при моргании.

Зона контакта эпителия роговицы и конъюнктивы, или, точнее, граница раздела «роговица – веко» подвергается постоянному механическому воздействию при совершении такого соприкосновения. Во время бодрствования в течение дня человек совершает 10–20 тыс. морганий, контактное давление, которому подвергается эпителий при этом, может достигать нескольких кПа. Притом что толщина слезной пленки в этой зоне составляет всего 1–2 мкм [2].

В таких непростых условиях наиболее важными функциями слезной пленки являются обеспечение надежного барьера между тканями века и роговицы во время моргания, уменьшение давления и трения, которые в противном случае могли бы вызвать повреждение клеток эпителия.

При моргании гликокаликс, покрывающий конъюнктиву века, скользит по водно-муциновому слою, покрывающему роговицу. При увеличении давления эти гелеобразные структуры могут сжиматься, увеличивая площадь контакта, что приводит к снижению давления на клетки эпителия [2]. Таким образом, ткани поверхности века и роговицы надежно защищены от нежелательного взаимодействия.

Обучение консультантов в статье

МКЛ и глазная поверхность: нежелательный контакт

Введение КЛ в эту сложную систему способно разрушить и без того хрупкий баланс.

Во-первых, МКЛ примерно в 20–50 раз толще самой слезной пленки, что противоречит широко распространенному мнению о том, что линза «плавает» в слезной жидкости.

Во-вторых, КЛ создают на поверхности глаза две совершенно разные границы раздела: «веко – линза» и «линза – роговица». При этом по свойствам своей поверхности КЛ очень сильно отличаются от вязкого и скользкого гликокаликса (рис. 2).


Рис. 2.
Зона контакта «роговица – веко»: барьерная функция гликокаликса

На границе раздела «веко – линза» скорость скольжения имеет больший диапазон (до 100 мм/с), давление в этой зоне достигает 10 кПа. В то время как на границе «линза – роговица» скорость скольжения гораз­до ниже (обычно менее 10 мм/с) – из-за этого увеличивается вероятность прямого контакта с эпителиальными клетками роговицы (рис. 3).


Рис. 3.
МКЛ и зоны их контакта с тканями глаза

При прямом контакте клетка эпителия соприкасается не с мягким податливым гликокаликсом, а с относительно жесткой поверхностью КЛ, что создает высокий уровень давления. Эпителий роговицы – это самая чувствительная ткань нашего тела: чувствительность ее в 300 раз выше, чем у кожи. Прямой контакт, давление, напряжение сдвига ведут к раздражению чувствительных нервных окончаний и дискомфорту [2].

Реакция клеток на механическое воздействие

Для того чтобы определить, как именно клетки глазной поверхности реагируют на механическое воздействие, компания Alcon в сотрудничестве с Университетом Флориды провела серию исследований с использованием модели клеток роговицы, благодаря которой можно в реальном времени оценивать последствия механического воздействия на них. Наблюдать за реакцией клеток можно с помощью их окрашивания красителями, визуально оценивая выживаемость этих клеток или исследуя высвобождение маркеров воспаления.

Исследования показали очень интересный результат: если взять несколько живых клеток и подвергнуть их достаточно большому прямому давлению, то они 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 влияет напряжение сдвига, или касательное напряжение (рис. 4).


Рис. 4.
Реакция клеток на различные виды механического воздействия: слева – на прямое давление, справа – на давление и трение одно­временно

Напряжение сдвига тем выше, чем больше трение и сильнее давление. Данные исследования позволили сделать следующий вывод: залог сохранности клеток глазной поверхности – в уменьшении напряжения сдвига в зоне контакта линзы с тканями глаза [1, 2].

Клинические признаки нежелательного механического воздействия

Существует ряд клинических признаков, ассоциированных с механическим воздействием КЛ. Чаще всего их связывают не только с неподходящим дизайном или посадкой линз, 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 – это некоторые их разновидности [3].

Муциновые шарики

Так называют сферические полупрозрачные образования под КЛ, которые можно наблюдать через нескольких минут после их надевания (рис. 5). Могут оставлять «вмятины» на эпителии роговицы после снятия КЛ. Эти углубления хорошо видны при использовании флюоресцеина, который скапливается в отпечатанных областях, картина обычно разрешается в течение 24 ч. Муциновые шарики и депрессии, вызванные ими, не связаны со снижением комфорта ношения линз или ухудшением зрения и обычно протекают бессимптомно [4]. Считается, что такие шарики образуются в результате механического взаимодействия линзы с муцинами слезной пленки под влиянием напряжения сдвига со стороны верхнего века во время моргания. Клиническое значение остается неясным. Описываемые в литературе стратегии ведения: смена материала линз (переход с силикон-гидрогелей на гидрогелевые линзы), отказ от линз с плоской посадкой [4].


Рис. 5.
Муциновые шарики: «отпечатки» на эпителии роговицы, заполненные флюоресцеином

Верхнее дугообразное прокрашивание эпителия (SEAL)

Наиболее популярна теория механического происхождения данного осложнения: при несоответствии профиля КЛ и верхнего сегмента глазной поверхности напряжение сдвига, вызванное верхним веком, приводит к «натиранию» лимбальной области (рис. 6).


Рис. 6.
Верхнее дугообразное прокрашивание эпителия (SEAL)

Факторы риска: 1) параметры пациента (крутая роговица, плотное верхнее веко, мужской пол, пресбиопия); 2) характеристики линз (гидрогелевые линзы, произведенные методом точения, жесткие материалы, толстый профиль КЛ, низкая смачиваемость, плюсовые линзы) [5]. Пациенты с паралимбальным SEAL симптоматичны, лимбальные SEAL могут протекать бессимптомно. Стратегии ведения: прекращение ношения линз до исчезновения прокрашивания и инфильтрации (от 1 до 7 дней). Для предотвращения рецидива требуется перевод на линзы другого типа (материала или дизайна) и дневной режим ношения, а также наблюдение в динамике [6].

Эпителиальные эрозии роговицы, связанные с ношением КЛ

Это дефекты эпителия с широким спектром клинических проявлений (рис. 7). Локализованные, четко очерченные поражения, от 0,1 мм и более в диаметре. Чаще всего в 87,5 % случаев обнаруживаются в нижней части роговицы, обычно по средней линии чуть ниже зрачка [3]. Часто сопровож­даются дискомфортом и болью, особенно при пробуждении в линзах и при их снятии, но могут протекать и бессимптомно. Считается, что причина возникновения эрозии чисто механическая – она может появиться 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 линз. Цель лечения – уменьшить боль, пред­отвратить инфекцию и способствовать реэпителизации [7].


Рис. 7.
Эпителиальная эрозия роговицы, связанная с ношением КЛ

Папиллярный конъюнктивит, связанный с ношением КЛ (CLPC)

Это осложнение является одной из основных причин отказов от ношения КЛ. Для него характерны увеличенные сосочки (> 0,3 мм), гиперемия и слизистое отделяемое (рис. 8). Может протекать бессимптомно или сопровождаться выраженным дискомфортом с жалобами на зуд, выделения из глаз, ощущение КЛ и нечеткое зрение, которые являются результатом увеличения отложений на передней поверхности линзы и ее чрезмерной подвижности. Причины CLPC до сих пор не вполне ясны, но в качестве возможных из них 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 в себя частую замену линз, сокращение времени их ношения и переход на КЛ другого типа или материала [3].


Рис. 8.
Папиллярный конъюнктивит, связанный с ношением КЛ

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.

Важно понимать, что механическое воздействие не всегда сопровождается такой яркой клинической картиной, но при этом напрямую влияет на комфорт при ношении КЛ.

Чтобы свести к минимуму эти механические побочные эффекты, индустрия должна стремиться к разработке КЛ, которые минимально нарушают систему поверхности глаза (роговицу, конъюнктиву и веки).

Список литературы

 Urueña J. M., Hart S. M., Hood D. L. [et al.]. Considerations for Biotribometers: Cells, Gels, and Tis-­sues // Tribology Letters. 2016. N 66 (4). DOI: 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 // Tribology Letters. 2020. N 68. P. 106.
 Lin M., Yeh T. Mechanical Complications Induced by Silicone Hydrogel Contact Lenses // Eye & Contact Lens: Science & Clinical Practice. 2013. N 39 (1). P. 115–124. DOI: 10.1097/ICL.0b013e31827c77fd.
 Tan J., Keay L., Jalbert I. [et al.]. Mucin balls with wear of conventional and silicone hydrogel contact lenses // Optom Vis Sci. 2003. N 80. P. 291–297.
 Young G, Mirejovsky D. A hypothesis for the aetiology of soft contact lens-induced superior arcuate keratopathy // ICLC. 1993. N. 20. P. 177–180.
 Holden B. A., Stephenson A., Stretton S. [et al.]. Superior epithelial arcuate lesions with soft contact lens wear // Optom Vis Sci. 2001. N 78. P. 9–12.
 Dumbleton K. Noninflammatory silicone hydrogel contact lens complications // Eye Contact Lens. 2003. N 29. S. 186–189.

Автор: О. А. Захарова,
врач-офтальмолог, руководитель отдела профессиональной поддержки подразделения заботы о зрении компании Alcon

© РА «Веко»

Печатная версия статьи опубликована в журнале «Современная оптометрия»  [2021. № 10 (149)].

По вопросам приобретения журналов и оформления подписки обращайтесь в отдел продаж РА «Веко»:

  • Тел.: (812) 603-40-02.
  • E-mail: magazine@veko.ru
  • veko.ru

Наши страницы в соцсетях: