Чувствительный нерв образованный аксонами ганглиозных нейроцитов сетчатой оболочки глаза

Строение сетчатки глаза — структура и функции

Сетчатка — функциональная единица центральной нервной системы, обеспечивающая преобразование светового сигнала в нервный импульс. Строение сетчатки представляет собой многослойную ткань. Которая состоит из шести типов нейрональных клеток (два типа фоторецепторов: колбочки и палочки; горизонтальные, биполярные, амакриновые и ганглиозные клетки). А также, трех типов глиальных (мюллеровы, глиальные, астроциты и микроглиальные). Наличие внутреннего и внешнего гемато-ретинальных барьеров и внутриретинальных соединений обусловливает тонкость регуляции обменов с кровообращением и внутри самой сетчатки. Центральная зона (макула) узкоспециализированная зона обеспечения остроты зрения, имеет специфические анатомические особенности.

Общая анатомия

Сетчатка выстилает заднюю часть глаза. Это тонкая прозрачная оболочка. Толщиной менее 500 мкм. Она выявляет васкуляризацию пигментов и васкуляризацию сосудистой оболочки, лежащую в основе розово-оранжевого цвета глазного дна. Головка зрительного нерва видна макроскопически в виде розоватого диска. Вокруг которого выходят ретинальные артерии и вены, называемые зрительным сосочком.

Макула представляет собой область задней части, центр которой аваскулярен. Ее можно различить при осмотре глазного дна по оранжевой окраске из-за присутствия пигментов ксантофилла. Расположена височно по отношению к диску зрительного нерва. Ямка в центре макулы, состоящая только из колбочек, обеспечивает остроту зрения. Простирается от зубчатой мышцы спереди до зрительного нерва на заднем полюсе глазного яблока.

Плоская часть является областью, в которую вводятся инструменты для витреоретинальной хирургии. В это место выполняются интравитреальные инъекции. Поперечный диаметр взрослого эмметропического глаза составляет около 22 мм. Она покрывает примерно 15-16 мм внутреннего диаметра глаза и 72 % поверхности глазной сферы. Склера, белая оболочка, обеспечивающая жесткость глазного яблока, имеет толщину менее миллиметра.

Васкуляризация сетчатки: сосуды и сосудистой оболочки

Сетчатка васкуляризируется двумя различными сосудистыми системами, не имеющими анатомических связей в физиологических условиях: ретинальной капиллярной сетью, обеспечивающей непосредственную неоваскуляризацию слоев, и хориоидальной сетью, обеспечивающей васкуляризацию косвенно, так как в наружной части нет капилляров. Центральная артерия отходит главным образом от внутренней сонной артерии, следует внутриневрально и выходит на диск зрительного нерва, где делится на четыре конечные ветви: височную и носовую, верхнюю и нижнюю. Конечные артерии делятся на коллатеральные артерии, которые различаются на терминальные артерии, что также имеют коллатерали. И так далее дихотомически, пока не сформируется решетчатая сеть, покрывающая каждую из артерий, квадрант внутренней сетчатки. Капилляры отходят от этих коллатеральных сосудов и организованы в поверхностные, промежуточные и глубокие сплетения.

Артерии и вены

Артерии и вены располагаются в волоконно-оптическом слое. Капилляры имеют диаметр 5-6 мкм и образованы эндотелиальными с плотным соединением, расположенными на толстой базальной мембране. Их окружают перициты и микроглии. Типы глиальных различаются в поверхностных и глубоких сосудистых сплетениях: в то время как в поверхностных и промежуточных сосудистых сплетениях глио-нейроваскулярная связь опосредована астроцитами и мюллеровскими глиальными, в глубоком сплетении отсутствуют периваскулярные астроциты и только мюллеровские глиальные могут обеспечивать, в частности, через калиевые каналы. Таким образом, в случае отказа мюллеровских глиальных глубокая капиллярная сеть более чувствительна к потере регуляции в ответ на активность фоторецепторов.

Хориоидальная сосудистая система доставляет питательные вещества и кислород к наружной сетчатке и, в частности, к фоторецепторам опосредованно, так как наружная не имеет питающей капиллярной сети. Хориоидальная сосудистая сеть происходит от ветвей глазной артерии, которая сама является ветвью внутренней сонной артерии. Сосудистая оболочка представляет собой ткань толщиной от 300 до 500 мкм у человека, ограниченную мембраной Бруха спереди и спаянную со склерой сзади.

Она состоит из пигментированных (меланоцитов), тучных клеток, микроглии и сосудов. Хориоидальный кровоток является одним из важнейших в организме. Сосуды хориокапилляров, организованные в функциональные дольки, орошаемые независимыми артериолами, образованы слоем эндотелиальных с плотными соединениями, содержащими большие диафрагмальные фенестрации (от 60 до 90 нм), открытие которых зависит от роста эндотелия сосудов, таким образом регулируя прохождение белков и макромолекул. Этот белковый градиент между сетчаткой и сосудистой оболочкой необходим для прикрепления и для состояния прозрачности, необходимого для передачи фотонов. Сосудистая оболочка богато иннервирована парасимпатическими, симпатическими и тройничными чувствительными нервными волокнами, которые регулируют хориоидальный кровоток.

Микроскопическая анатомия

Классически существует десять слоев сетчатки:

1. слой клеток пигментного эпителия;
2. наружный и внутренний сегменты фоторецепторов;
3. наружная пограничная мембрана, место соединения мюллеровских с сегментами фоторецепторов и фоторецепторов между ними системами адгезионных и плотных контактов;
4. фоторецепторных ядер или наружный ядерный;
5. наружный плексиформный, образованный синапсами между биполярными клетками и фоторецепторами и с горизонтальными. Последние модулируют нервное сообщение, передаваемое по прямому пути;
6. внутренний ядерный, представляющий собой слой ядер горизонтальных, биполярных, амакриновых и клеток Мюллера. Наружная часть содержит тела горизонтальных клеток, центральная часть — ядра биполярных и Мюллера, а самая внутренняя часть — амакриновые;
7. плексиформный (зернистый), состоящий из дендритов ганглиозных и аксонов биполярных клеток;
8. ганглиозных клеток;
9. нервных волокон. Состоящий из аксонов ганглиозных, окруженных глиальными отростками, образующими зрительный нерв, связанный с головным мозгом;
10. внутренняя пограничная мембрана, представляющая собой мембранное расширение, состоящее из ножек мюллеровских и их базальной мембраны.

Пигментный эпителий

Монослой пигментного эпителия (ПЭС) является основным компонентом не только из-за его физических и функциональных свойств в качестве внешнего гематоретинального барьера и его оптических свойств, но особенно из-за его многочисленных метаболических активностей. Представляет собой прилегающий эпителий с плотным соединением, сильно поляризованный, содержащий множество ионных и водных каналов на его базолатеральной и апикальной поверхностях, обеспечивающий избирательный транспорт между нейросетчаткой и хориоидальной сосудистой сетью. Необходим для зрения из-за его метаболической активности в ретиноидном цикле, а также из-за фагоцитоза и рециркуляции «использованных» внешних сегментов фоторецепторов. Содержит пигменты, образованные в основном из зерен меланина и липофуксина. Эти зерна особенно реагируют на фотоны с короткими длинами волн, которые вызывают выработку активных форм кислорода, способных вызвать окислительный стресс.

Фоторецепторы

Фоторецепторы представляют собой сильно поляризованные нейроны. Внешний сегмент фоторецептора составляет светочувствительную часть. Он образован складками плазматической мембраны, образующими стопку дисков, которые обновляются и фагоцитируются ПЭС. Внутренний сегмент содержит метаболический аппарат и соединен с внешним сегментом соединительными ресничками. Область, в которой расположены митохондрии, можно визуализировать с помощью оптической когерентной томографии. Внешняя пограничная мембрана соответствует соединительным комплексам между фоторецепторами и мюллеровскими. Содержит ядра фоторецепторов. Внешний плексиформный слой соответствует синапсам, установленным между фоторецепторами и биполярными и горизонтальными клетками, которые образуют более толстый слой волокон Генле, в макулярной области (50 мкм), где располагаются Мюллера. Эти различные структуры, образующие внешнюю часть, можно исследовать с помощью оптической когерентной томографии. Они являются маркерами целостности и зрительной функции.

Ганглиозные клетки и волоконно-оптический слой

Ганглиозные представляют собой клетки размером 10–20 мкм. Эти клетки через свои дендриты образуют синапсы с биполярными и амакриновыми во внутреннем плексиформном слое. Аксоны ганглиозных сходятся в сосочке, образуя зрительный нерв. Они образуют переплетенные волокна с отростками из мюллеровых клеток. Волокна конвергируют на уровне зрительного нерва с радиальной ориентацией. За исключением макулярных волокон, которые образуют прямолинейную межпапилломакулярную сеть.

Глиальные клетки

Глия, как и нейрональная глия в центральной нервной системе, играет несколько ролей в гомеостазе нейронов: транспорт питательных веществ, гидроионная регуляция, иммуномодуляция, продукция нейротрофических факторов. В основной физиологической ситуации астроциты и микроглия располагаются во внутренних слоях.

Астроциты располагаются также вокруг сосудов, под внутренней пограничной мембраной, и очень многочисленны у выхода диска зрительного нерва. Ядра Мюллера находятся в средней части внутреннего ядерного слоя, но их цитоплазматические отростки простираются от внутренней пограничной мембраны до сегментов фоторецепторов. Не исключено, что их отростки могут противостоять микроворсинкам пигментного эпителия.

Клетки Мюллера являются основными позвоночных. Они представляют собой анатомическую связь между нейронами и отделами, с которыми они обмениваются молекулами, а именно сосудами, стекловидным телом и субретинальным пространством. Они наделены множеством различных ионных каналов, рецепторов лигандов, трансмембранных транспортных молекул и ферментов. В частности, экспрессируют глутаминсинтетазу, которая превращает интернализованные молекулы глутамата в глутамин. Они отвечают за поддержание гомеостаза внеклеточной среды (ионы, вода, нейротрансмиттеры и рН). Одной из их основных характеристик является высокая проводимость их плазматической мембраны по отношению к калию. Они участвуют в метаболизме глюкозы, обеспечивая нейроны лактатом и пируватом для их окислительного метаболизма, а также в устранении метаболических отходов.

Астроциты бывают двух типов. С одной стороны, клетки вдвое длиннее своей ширины располагаются вдоль волоконно-оптических пучков, без контакта с сосудами. С другой стороны, другая популяция звездчатых астроглиальных пересекает слой оптического волокна и устанавливает неспециализированные контакты с сосудами. В физиологических условиях микроглии располагаются исключительно вокруг сосудов.

Макула человека

Макула человека составляет менее 5% от общей поверхности сетчатки. Это небольшая специализированная область, расположенная в центре зрительной оси. Она обеспечивает фотопическое и цветовое зрение, а также остроту.

В этой области все слои смещаются, оставляя в центре макулы центральную зону. Ямку, образованную исключительно колбочками и определенными мюллеровскими глиальными, структура и функция которых отличны от других мюллеровских. На крыше ямки мог быть другой тип глиальных, вероятно, астроцитарного типа, функцию которого еще предстоит определить. В этой области находится наибольшая плотность колбочек, которая обеспечивает остроту зрения, цветовое и фотопическое зрение. Макула развивается после рождения. Она достигает своей анатомо-функциональной зрелости примерно к 10-12 годам. Только у приматов и человека имеется одно пятно. Тогда как у других животных его нет, за исключением хищных птиц, у которых их два.

Вывод

Строение сетчатки отражает ее функциональную сложность и исключительную топографическую специализацию. Многие структурные анализы с использованием специальных методов по-прежнему необходимы. С одной стороны, для определения морфологии нормальной сетчатки человека. С другой стороны, для оценки функциональных физиологических изменений. Использование методов визуализации, а также идентификация специфических маркеров различных типов клеток остаются необходимыми для более точного морфологического анализа.

Таким образом, неинвазивные методы визуализации, такие как оптическая когерентная томография в спектральной области (SD-OCT), в сочетании или без ангиографии без красителей (OCT-A) или аналогичная адаптивная оптика, можно получить изображения в поперечных срезах (или «анфас») и даже визуализировать определенные клетки. Эти методы используются в рутинной практике для диагностических целей и принятия терапевтических решений. В настоящее время разрабатываются другие методы визуализации с очень высоким разрешением. Такие как фазово-контрастная микроскопия с транссклеральным освещением, позволит еще точнее исследовать нормальную и патологическую сетчатку.

    

Внутренняя (чувствительная) оболочка глазного яблока(tunica interna [sensoria] bulbi), называемая сетчаткой(retina), которая выполняет роль периферического звена зрительного анализатора, является наиболее сложным в структурном и функциональном отношениях образованием глаза. Сетчатка развивается из двух слоёв глазного бокала, и поэтому её следует рассматривать как истинную ткань мозга, вынесенную далеко на периферию.

    По эмбриональному происхождению слои сетчатки объединяют в два листка: наружную пигментную часть и внутреннюю нервную. Пигментная часть(pars pigmentosa) представлена пигментным эпителием, который развивается из наружного слоя глазного бокала. Нервная часть(pars nervosa) – собственно сетчатка, находится кнутри от пигментной части и развивается из внутренней стенки глазного бокала.

    Ретина в качестве внутренней оболочки глаза выстилает сосудистый тракт изнутри на всём его протяжении, но строение её не везде одинаково. В соответствии со структурой и функцией в сетчатке различают два отдела: бóльшую заднюю зрительную часть, воспринимающую адекватные световые раздражители, и меньшую переднюю – слепую, не содержащую светочувствительных элементов.

    Зрительная, или светочувствительная, частьсетчатки (pars optica retinae) представляет собой высокодифференцированную ткань и простирается от диска зрительного нерва до зубчатого края (оra serrata retinae), лежащего у места перехода хориоидеи в плоскую часть ресничного тела. Зубчатый край имеет вид зубчатой, зигзагообразной линии, зубцы которой соответствуют ресничным отросткам, а углубления между ними – углублениям между отростками. Оra serrata на поверхности глазного яблока проецируется в области прикрепления четырёх прямых мышц глаза к склере. В области зубчатого края периферические отделы зрительной части сетчатки внезапно истончаются, от неё остаётся только лишь два слоя эпителиальных клеток, которые и переходят в слепую часть.

Слепая, или невоспринимающая свет, часть сетчатки (pars caeca retinae) начинается от зубчатого края, далее в редуцированном виде продолжается на цилиарное тело и радужку двухслойным эпителием. Часть сетчатки, покрывающая внутреннюю поверхность цилиарного тела (ресничная часть, pars ciliaris retinae), состоит из наружного, содержащего пигментные клетки, слоя эпителия, являющегося продолжением пигментной части сетчатки, и внутреннего, однослойного цилиндрического непигментированного эпителия её нервной части. Ресничная часть сетчатки переходит на заднюю поверхность радужки (радужковая часть, pars iridica retinae) двухслойным сильно пигментированным эпителием, который доходит до края зрачка, где и образует пигментную зрачковую кайму.

    Продолжая далее описывать зрительную часть сетчатки, следует отметить, что она представляет собой прозрачную, тонкую, мягкую, но не эластичную нервную ткань, имеющую сетчатое строение (отсюда оболочка и получила своё название). Прозрачность её обусловлена тем, что составляющие её элементы близки по своему коэффициенту преломления. Толщина сетчатки на разных участках не одинакова: у края диска зрительного нерва она равна 0,4–0,5 мм, в области экватора – 0,23 мм, у зубчатого края – 0,12–0,14 мм, на дне центральной ямки – 0,1 мм (рис. 43).

    Наиболее прочно сетчатка фиксирована к подлежащим тканям только в некоторых зонах: вдоль зубчатого края, вокруг зрительного нерва и по краю жёлтого пятна. На остальном протяжении с подлежащей сосудистой оболочкой спаян только наружный слой сетчатки – пигментный эпителий. Генетически пигментный эпителий относится к сетчатке, однако анатомически он плотно связан с сосудистой оболочкой и вместе с ней составляет так называемый комплекс пигментного эпителия и хориокапилляров. Внутренний нервный листок сетчатки прилежит к пигментному эпителию, удерживается давлением стекловидного тела и связями слоя палочек и колбочек с протоплазматическими ворсинками пигментного эпителия, и поэтому при патологических процессах фоторецепторные клетки легко отслаиваются от своего пигментного эпителия.

    Гистологически на меридиональном разрезе различают девять слоёв нервной частисетчатки (начиная со стороны пигментного эпителия) [18]:

    1) слой наружных и внутренних сегментов (stratum segmentorum externum et internum);

    2) наружный пограничный слой (stratum limitans externum);

    3) наружный ядерный слой (stratum nucleare externum);

    4) наружный сетчатый слой (stratum plexiforme externum);

    5) внутренний ядерный слой (stratum nucleare internum);

    6) внутренний сетчатый слой (stratum plexiforme internum);

    7) ганглионарный слой (stratum ganglionarum);

     слой нервных волокон (stratum neurofibrarum);

    9) внутренний пограничный слой (stratum limitans internum) (рис. 44).

    Перед тем как остановиться на описании структурной организации сетчатки, необходимо дать краткую характеристику общей архитектоники её как рецептора зрительного анализатора. Собственно сетчатка состоит из опорной ткани, которая представлена двумя параллельными пограничными слоями, или мембранами (наружной и внутренней). Они соединяются друг с другом при помощи глиальных клеток Мюллера и вместе образуют своеобразный каркас. Всё пространство между структурными элементами заполнено межуточным веществом, имеющим вид мелкодисперсного коллоида и относящимся к полисахаридам. Оно является той внутренней средой, в которой совершается обмен веществ в сетчатке, быстро теряющее прозрачность из-за набухания и уплотнения при травмах, инфекциях, гипертонической болезни и других заболеваниях. В этом межуточном веществе заложены специфические нервные клетки, которые составляют основу сенсорной части сетчатки [10]. Среди них выделяют четыре типа нейронов, расположенных последовательно друг за другом, контактирующих друг с другом посредством синапсов и связанных с опорной тканью (рис. 45). Сами тела трёх нейронов образуют три ядерных слоя, многочисленные аксоны и дендриты которых формируют межъядерные сплетения, заложенные в двух сетчатых слоях.

    Первый тип нейронов – палочковые и колбочковые, формируют наружный нейроэпителиальный (фоточувствительный) слой (stratum neuroepitheliale [photosensorium]). Периферические отростки этих нейронов (палочки и колбочки), обращённые в сторону пигментной части, являются фоторецепторами и входят в состав слоя наружных и внутренних сегментов, а тела их находятся в наружном ядерном слое сетчатки.

    Второй тип нейронов – биполярные, осуществляющие контакты между первым и третьим типом, вместе с амакриновыми нейронами составляют средний, ганглиозный слой сетчатки (stratum ganglionare retinae). Тела этих нейронов располагаются во внутреннем ядерном слое сетчатки.

Третий тип – ганглиозные нейроны,формируют внутренний ганглиозный слой зрительного нерва (stratum ganglionare n. optici). Из безмиелиновых аксонов этих клеток происходят нервные волокна сетчатки, которые, объединяясь, по выходе из глаза образуют зрительный нерв и зрительные пути [80].

    Это – вертикальная нейронная система. Первый тип нейрона выполняет функцию фоторецептора, в наружных сегментах которого кванты света трансфор мируются в нервные импульсы. Второй и третий типы служат целям передачи трансформации и передачи импульса возбуждения, вызванного светом, по нервным путям в корковый зрительный центр.

    Кроме того, в сетчатке имеется горизонтальная нейронная система, осуществляющая взаимодействие соседних нейронов в плоскости сетчатки. К ним относятся горизонтальные, амакриновые и межплексиформные клетки. Через отростки горизонтальных клеток(в наружном сетчатом и внутреннем ядерном слое) сигналы распространяются между фоторецепторными и биполярными клетками. Горизонтальные нейроны обеспечивают временное торможение в передаче импульсов от одних фоторецепторов при возбуждении других, что повышает контрастность изображения. Амакриновые клетки(во внутреннем ядерном и внутреннем сетчатом слое) контактируют между биполярными и ганглиозными клетками. Они осуществляют боковое торможение между соседними ганглиозными клетками, что также увеличивает контрастность в зрительном восприятии.

    В состав зрительной части сетчатки входят также глиальные элементы: клетки Мюллера, фиброзные и протоплазматические астроциты, микроглия и олигодендроциты. Глиальные клетки Мюллера формируют длинные, вертикально расположенные структуры, которые соединяют внутреннюю и наружную пограничные мембраны. Ядра клеток Мюллера располагаются во внутреннем ядерном слое. На уровне наружной и внутренней пограничных мембран волокна клеток Мюллера расходятся в виде веера. Горизонтальные ветви этих клеток являются частью структуры сетчатых слоев. Глиальные клетки Мюллера выполняют опорную, буферную и трофическую функции. К поддерживающей ткани относятся и пограничные мембраны.

    Наружный слой зрительной части сетчатки – пигментный эпителий, простирается на всём протяжении оптической части сетчатки, располагается между базальной пластинкой (мембраной Бруха) хориоидеи и собственной сетчаткой. Клетки пигментного эпителия – пигментоциты – расположены в один ряд, плотно прилегают друг к другу, сильно пигментированы и имеют форму шестигранных призм (рис. 46).

    Общее количество пигментных клеток варьирует от 4 до 6 млн. Своими основаниями клетки располагаются на базальной мембране, которая тесно контактирует с мембраной Бруха сосудистой оболочки. На разрезе клетка представляет прямоугольник, от внутренней поверхности протоплазмы которого отходит множество микроворсинок. Здесь имеется два вида микроворсинок: длинные, которые внедряются между прилежащими наружными сегментами фоторецепторов и окружают их, и короткие, которые контактируют с концами наружных сегментов фоторецепторных клеток. Один пигментоцит контактирует с 30–45 наружными сегментами, а вокруг одного наружного сегмента палочковых нейронов обнаруживается 3–7 ворсинок. В то же время вокруг наружных сегментов колбочкового нейрона – 30–40 отростков [11].

    Внутренняя треть цитоплазмы заполнена гранулами коричневого пигмента – меланина. При усилении освещения глаза ворсинки удлиняются, глубже проникают в слой палочек и колбочек и в эти ворсинки мигрируют пигментные гранулы меланина. Это обеспечивает усиление степени световой изоляции фоторецепторов друг от друга и побочных лучей. Гранулы меланина медленно (в течение десятилетий) перевариваются лизосомами, и его содержание в клетках пигментного эпителия с возрастом снижается.

В норме пигментный эпителий обладает чрезвычайно активной лизосомальной системой, способной к деградации тысяч фагоцитированных дисков наружного сегмента в течение суток. Однако при старении клетки пигментного эпителия накапливают непереваренные в процессе фагоцитоза обломки дисков в виде остаточных телец, в том числе пигмент липофусцин в виде округлых желтовато-коричневых гранул. Накопление липофусцина в клетках пигментного эпителия является одной из причин их дисфункции и вызывает гибель фоторецепторов [30].

    Изнутри к слою пигментного эпителия примыкают фоторецепторные (нейросенсорные) клетки, которые делятся на два типа: палочковые и колбочковые. Как палочковые, так и колбочковые фоторецепторные клетки морфологически представляют собой длинные цилиндрической формы клетки, имеющие одно типное строение (рис. 47 >).

    Они состоят из периферического отдела нейрона (дендрит) – фоторецептора, имеющего форму палочки или колбочки. Компонентами фоторецептора являются наружный и внутренний сегменты, которые связаны друг с другом соединительной ножкой, так называемой ресничкой. Тело клетки (ядерсодержащая часть), расположенное проксимальнее внутреннего сегмента, переходит в аксиальный отросток, который формирует синапс с дендритами биполярных и горизонтальных нейронов [11, 41].

    Нейросенсорные клетки фиксированы опорной тканью – наружной пограничной мембраной. Она представляет собой зону соединения между внутренней глией и/или отростками глиальных клеток Мюллера и имеет форму сети с многочисленными отверстиями (membrana fenestrata) для прохождения фото рецепторов. Наружная пограничная мембрана расположена у основания фоторецепторов, так что палочки и колбочки лежат снаружи этой мембраны, а тела клеток – непосредственно кнутри от неё.

    Фоторецепторы (палочки и колбочки) расположены плотно друг к другу и точно ориентированы вдоль зрительной оси. Нарушение ориентации фоторецепторов вдоль зрительной оси при некоторых патологических состояниях (задние увеиты, возрастная дегенерация сетчатки) приводит к метаморфопсии (видение предметов в виде ломанных линий или искривлённых букв).

    Наружные сегменты фоторецепторов погружены в ворсинки пигментного эпителия сетчатки. Функция фоторецепторных клеток в норме осуществляется именно при тесном контакте с пигментным эпителием сетчатки. Следовательно, чтобы достичь палочек и колбочек, свет должен пройти путь не только через роговицу, хрусталик, стекловидное тело, но и через толщу всех слоёв сетчатки. Такое строе ние глаза, когда фоторецепторы обращены в сторону, противоположную свету, называют инвертированным [83]. Полагают, что эта особенность устройства глаза всех позвоночных, в том числе и человека, связана с необходимостью обеспечения регенерации зрительного пигмента, а также непрерывного обновления наружных сегментов фоторецепторов, приблизив их к слою пигментного эпителия сетчатки.

    Палочковые клетки отличаются от колбочковых по форме, структуре и физиологическому их значению для акта зрения. Палочки очень тонки (около 2 мкм), имеют бóльшую длину (около 60 мкм), наружный сегмент их строго цилиндрической формы, а диаметр внутреннего сегмента равен диаметру наружного. Колбочки толще и короче (35 мкм) палочек. Наружный сегмент имеет коническую форму диаметром 6 мкм у основания и 1–1,5 мкм у верхушки, а внутренний сегмент по диаметру значительно превосходит наружный.

Наружный сегмент – светочувствительный участок, где световая энергия преобразуется в рецепторный потенциал, состоит из двухслойных мембранных дисков, сложенных в стопку (рис. 48).

    В палочках количество дисков доходит до 600–1000, в них основным белком фоторецепторной мембраны является зрительный пигмент родопсин. В колбочках их количество больше (1000–1200), чем у палочек, и содержат они другой пигмент – йодопсин. В процессе эмбрионального развития диски палочек и колбочек образуются как складки – выпячивания плазматической мембраны реснички. Новообразование складок продолжается у основания наружных сегментов в течение всей жизни. Вновь появившиеся складки оттесняют старые в дистальном направлении. При этом диски палочек отрываются от плазмолеммы и превращаются в замкнутые структуры, полностью отделённые от плазматической мембраны. У колбочек в наружном сегменте диски не замкнуты, и внутридисковое пространство сообщается с внеклеточной средой [11]. Отработанные «старые» диски фагоцитируются клетками пигментного эпителия. Продукты распада при этом проходят через мембрану Бруха и удаляются хориокапиллярами. Взамен фагоцитируемым дискам постоянно образуются новые. Таким образом, процесс образования, старения и утилизации дисков является непрерывным, по сути, образуя цикл.

    Внутренний сегмент делится на две части: внутреннюю – миодальную и наружную – филаментную [43]. Во внутреннем сегменте находится скопление митохондрий, доставляющих энергию для процессов зрения, и полирибосом, на которых синтезируются белки, участвующие в образовании мембранных дисков и зрительного пигмента.

    Внутренние сегменты палочек и колбочек переходят непосредственно в нервное волокно, по ходу которого располагаются ядра зрительных клеток, окружённые тонким ободком протоплазмы. Ядра палочковых и колбочковых клеток составляют наружный ядерный слой.

    Палочковые нейроны более многочисленны (110–120 млн), чем колбочковые (6,3–6,8 млн), ответственны за ночное видение, функционируют при низком освещении, высокочувствительны к слабому свету, имеют низкую пространственную и временнyю разрешающую способность, максимальную чувствительность к сине-зелёной части спектра (около 500 нм), слабую дирекционную чувствительность (на движения в разных направлениях) и способность медленной адаптации к темноте. Зрение реализуется исключительно при участии палочек, это образы в оттенках серого.

    Колбочковые нейроны определяют функцию цветового зрения, контрастной чувствительности, функционируют при дневном свете, обладают слабой чувствительностью к свету (примерно в 1000 раз ниже, чем у палочек), высокой пространственной и временнóй разрешающей способностью, максимальной чувствительностью к жёлто-зелёной части спектра, высокой дирекционной чувствительностью, быстрой фазой адаптации в темноте [85]. Существует три типа колбочковых клеток в зависимости от содержащихся в их наружных сегментах зрительных пигментов со спектральными максимумами чувствительности в области 440 нм («синие»), 540 нм («зелёные») и 570 нм («красные») (рис. 49). Суммарная спектральная чувствительность у человека за счёт палочек и колбочек близко совпадает со спектром солнечного излучения, достигающего поверхности Земли.

    Биполярные нервные клетки соединяют палочковые и колбочковые нейроны с ганглиозными нейронами сетчатки. Тела биполярных клеток содержат ядро, окружённое слоем цитоплазмы, и они составляют основную массу внутреннего ядерного слоя. Кроме биполярных клеток во внутреннем ядерном слое находятся горизонтальные, амакринные клетки и ядра глиальных клеток Мюллера, а также конечные ветви центральной артерии и центральной вены сетчатки. Биполярные клетки дают два отростка: один из них направлен в сторону наружного сетчатого слоя, навстречу синаптическому аппарату палочек и колбочек, другой – во внутренний сетчатый слой, для образования синапсов с терминальными окончаниями дендритов ганглиозных клеток. Кроме того, внутренний сетчатый слой содержит отростки амакринных клеток с синапсами (между 2-м и 3-м нейронами), отростки глиальных клеток Мюллера, а также сосуды бассейна центральной артерии и центральной вены сетчатки. Биполярные клетки входят в контакт с несколькими палочковыми нейронами. В макулярной области каждый колбочковый нейрон имеет свою соответствующую биполярную клетку. Биполярные нервные клетки играют существенную роль в концентрации импульсов, получаемых от нейросенсорных клеток и затем передаваемых ганглиозным клеткам.

    Ганглиозные нейроны собирают информацию от всех слоёв сетчатки как по вертикальным путям (нейросенсорные клетки > биполярные нейроны > ганглиозные нейроны), так и по латеральным путям (нейросенсорные клетки > горизонтальные нейроны > биполярные нейроны > амакринные нейроны > ганглиозные нейроны) и передают её в мозг. Тело ганглиозной клетки богато п ро топ ла змой, содержит кру пное, окру глое яд ро с чётким яд рышком. Ган глиозные клетки посылают во внутренний сетчатый слой навстречу биполярным клеткам сильно ветвящиеся дендриты. Тела их образуют ганглионарный слой сетчатки, а аксоны (более миллиона волокон) формируют слой нервных волокон и далее зрительный нерв [11].

    В последние годы появилась возможность визуализации структур заднего отрезка глаза с помощью оптической когерентной томографии (рис. 50). Этот метод позволяет получить прижизненное микроскопическое изображение всех слоёв сетчатки с высокой степенью разрешения (5–10 мкм). Оптическая когерентная томография существенно расширяет возможности диагностики большого количества заболеваний сетчатки и зрительного нерва.

    Чрезвычайно важный участок сетчатки – пятно (жёлтое) (macula [lutea]), располагающееся у заднего полюса глаза по его зрительной оси, височнее и несколько ниже от диска зрительного нерва (рис. 51).

    Участок сетчатки, соответствующий макуле, при офтальмоскопии в живом глазу выглядит темнее окружающего пурпурно-красного фона, имеет форму горизонтального овала диаметром 3,5–5,5 мм. Он очерчен у молодых лиц блестящим световым рефлексом, так называемым макулярным рефлексом, имеющим вид лежащего овала, реже круга. Макулярный рефлекс образуется за счёт отражения света от выпуклой валикообразной поверхности сетчатки вокруг центральной ямки, поэтому при офтальмоскопии в прямом виде этот рефлекс будет смещаться в ту же сторону, что и офтальмоскоп. При непрямой офтальмоскопии смещается в противоположную сторону [17]. Внутренняя граница макулярного рефлекса резче очерчена, чем его наружная граница, которая выглядит более расплывчатой и местами переходит в плоскостной рефлекс сетчатки. Макулярный рефлекс после 45 лет у большинства людей значительно ослабевает или исчезает. При офтальмоскопии в бескрасном свете макулярная область определяется в виде горизонтального овала оранжево-жёлтого цвета (цвета корки апельсина) [2], обусловленного наличием в её внутренних слоях особого пигмента – ксантофилла (лютеина и зеаксантина).

    В центре жёлтого пятна имеется ещё более тёмное пятно – центральная ямка (fovea centralis) – углубление округлой формы, диаметром 1,5–1,8 мм, которое образуется в результате истончения сетчатки. На дне ямки толщина сетчатки составляет всего лишь от 0,17 до 0,19 мм. Центр fovea отстоит от края диска зрительного нерва на расстоянии 3,4–4 мм, верхняя граница её приходится на уровень середины диска.

Следует подчеркнуть, что в норме дифференцировка макулы начинается с 22 недель внутриутробного развития и продолжается в течение первых 4 – 6 месяцев жизни. В связи с этим значительные изменения претерпевает сетчатка в макулярной и особенно фовеолярной (центральной) области, одним из проявлений которых является истончение сетчатки в целом так, что на дне углубления остаются лишь нейроэпителий и две пограничные мембраны (10 слоёв сетчатки превращаются в 4–5 слоёв), что и обеспечивает высокую разрешающую зрительную способность этой зоны. Процесс формирования зоны макулы происходит исключительно под влиянием света. Если в первые 4–6 месяцев жизни новорождённых при наличии тотального помутнения оптических сред (роговицы, хрусталика, стекловидного тела) к сетчатке не будет поступать достаточного количества света, то произойдёт необратимое недоразвитие зрительного анализатора, заключающееся в приостановке структурно-функционального развития макулярной зоны [34].

    Истончение сетчатки в области центральной ямки происходит в результате постепенного сдвига всех элементов нервного слоя сетчатки к краю центральной ямки, кроме фоторецепторных клеток (рис. 52). Ядра биполярных клеток сдвинуты в стороны и расположены вокруг центральной ямки, поэтому отростки нервных клеток, соединяющие фоторецепторные и биполярные клетки, становятся значительно длиннее, чем соседние клетки, и имеют радиальное направление. Эти волокна называют волокнами Генле. При патологических процессах в местах радиальных волокон скапливаются кровь и экссудат.

    В результате смещения в стороны биполярные и ганглиозные клетки принимают более косое положение от центра к периферии, где клетки, накладываясь друг на друга, располагаются в несколько рядов. Вследствие этого по краю центральной ямки, приблизительно на расстоянии 0,7–1,0 мм от центра, образуется утолщение сетчатки в виде кольцевидного валика. Вне центральной ямки толщина сетчатки составляет от 0,22 до 0,28 мм, а в месте прохождения папилломакулярного пучка – несколько больше. По направлению к экватору количество ядер биполяров и ганглиозных клеток уменьшается и сетчатка приобретает своё обычное десятислойное строение.

    В центральной ямке концентрируется до 10% колбочек всей сетчатки. Плотность колбочек в этой зоне максимальна (199 тыс. на 1 мм² ). Далее от центра плотность колбочек уменьшается, в парафовеа (8,6°) она составляет 95 тыс. на 1 мм² , в перифовеа (20°) – 10 тыс. на 1 мм² . На расстоянии 0,4–0,5 мм от центра ямки обнаруживается равное соотношение колбочек и палочек, а отступя на 1,2 мм – одну колбочку от другой отделяют 2–4 палочек. Плотность палочек, возрастая по мере перехода к периферии, достигает своего максимума в кольце вокруг fovea примерно в 3 мм от её центра (150–160 тыс. на 1 мм² ), после чего вновь их количество постепенно уменьшается к крайней периферии (около 60 тыс. на 1 мм² ) (рис. 53).

    Центральный участок на дне foveaимеет правильную вогнутую сферическую форму диаметром 0,35 мм и носит название ямочки(foveola). В этой области обнаруживаются только «красные» и «зелёные» колбочки, а палочки полностью отсутствуют. При прямой офтальмоскопии ямочка имеет вид яркой блестящей точки или пятнышка (фовеолярный рефлекс), перемещающегося в противоположную от движения офтальмоскопа сторону. При обратной офтальмоскопии точечный рефлекс движется в направлении движения офтальмоскопа. Фовеолярный рефлекс сохраняется дольше других рефлексов глазного дна и виден даже в пожилом возрасте [17].

    Колбочки в области центральной ямки сетчатки лежат очень тесно и имеют более тонкую (диаметр внутреннего сегмента 1–1,5 мкм) и удлинённую форму (до 80 мкм), делающую их морфологически очень похожими на палочки. Кроме того, клетки пигментного эпителия в макулярной области становятся yже и выше, в них содержание пигментных (меланиновых) гранул больше, чем в других областях сетчатки. Известно, что меланосомы эпителиоцитов обеспечивают поглощение световой энергии, препятствуя отражению и рассеянию света по сетчатке, а также являются барьером на пути проникновения световой энергии через склеру, повышая разрешающую способность зрительной системы.

    Ещё одной особенностью строения сетчатки в макуле является высокое содержание жёлтых пигментов внутренних слоёв – зеаксантина и лютеина. Являясь мощным природным антиоксидантом и эффективным фильтром для синего света, он обеспечивает светофильтрирующую защиту зрительных клеток и пигментного эпителия от повреждающего действия коротковолнового света. Жёлтый пигмент как светофильтр, «отсекающий» синий свет, способствует улучшению качества оптического изображения на глазном дне и формирует цветоразличительную способность глаза в сине-зелёной области спектра.

    В заключение необходимо отметить, что в центральной ямке или около неё колбочки образуют путь по принципу «один к одному», когда каждая колбочка соединена с двумя биполярами с on- и off-центром и двумя ганглиозными клетками с on- и off-центром, образуя соответствующие on- и off-каналы. Отличие колбочкового пути от палочкового состоит ещё в том, что колбочковые биполяры имеют прямые синапсы с дендритами ганглиозных клеток и непрямую связь через амакриновые клетки. Таким образом, колбочковый путь состоит из двух параллельных информационных каналов, идущих от колбочек к биполярам и ганглиозным нейроцитам. Один канал связан с сигналом, возникающим на стимул, который ярче фона (on-center channel), другой – на стимул темнее, чем фон (off-center channel). Эти каналы обеспечивают восприятие контраста зрительных образов [85].

    По мере постепенного перехода к периферии всё больше рецепторов конвергируют на биполярах, а биполяров – на ганглиозных клетках. На периферии сетчатки соотношение фоторецепторов и ганглиозных нейронов достигает 1000:1. Это значит, что импульсы от многих фоторецепторов сходятся через биполярные нейроны к одной ганглиозной клетке. Фоторецепторы, соединённые с одной ганглиозной клеткой, образуют её рецептивное поле. Таким образом, каждая ганглиозная клетка суммирует возбуждение, возникающее в большом числе фоторецепторов. Это повышает световую чувствительность, но ухудшает пространственное разрешение [57].

    В связи с неравномерным распределением колбочек в сетчатке функциональная способность сетчатки неравноценна на всем её протяжении. Наиболее высокая острота зрения достигается именно в области центральной ямки жёлтого пятна, а по мере удаления от неё она быстро падает (рис. 54).

    Следующим важным в функциональном отношении участком в сетчатке является диск зрительного нерва (discus nervi optici [papilla nervi optici]) – поверхность внутриглазного отдела зрительного нерва, обращённая в сторону стекловидного тела, хорошо видимая при офтальмоскопии (рис. 55).

    Именно здесь собираются аксоны ганглиозных клеток со всей поверхности сетчатки, которые и образуют зрительный нерв. Диск зрительного нерва находится приблизительно в 3–4 мм к носу и 0,5–1 мм книзу от заднего полюса глазного яблока. Он имеет чаще (62,5%) слегка овальную форму или реже (37,5%) круглую, диаметром от 1,5 до 2 мм. Среднестатистические размеры площади диска находятся в пределах от 1,9 до 2,8 мм² .

    При офтальмоскопии диск зрительного нерва всегда светлее остального фона глазного дна, имеет бледно-розовый цвет. У молодых диск обычно розовeе, чем у пожилых, у которых он бледнее, особенно в височной половине. Носовая половина диска имеет более насыщенную окраску вследствие того, что здесь лучше кровоснабжение и гораздо больше нервных волокон, перегибающихся через край диска. В связи с меньшим контрастом с фоном глазного дна границы с носовой стороны менее резко очерчены, чем с височной. При осмотре в бескрасном свете контуры диска слегка вуалируются.

    В некоторых случаях сосудистая оболочка отстоит от диска зрительного нерва, тогда он окружён полностью или только с височной стороны склеральным кольцом серо-белого цвета. В случае скопления меланина у края сосудистой оболочки вокруг диска образуется второе наружное кольцо – хориоидальное, имеющее вид тёмной или чёрной узкой полоски, окружающей весь диск или только его часть.

На внутренней поверхности, где располагаются стволы центральных артерии и вены сетчатки, имеется воронкообразное углубление диска(excavatio disci) – центральная чаша, или физиологическая экскавация (рис. 56 >).

    Здесь происходит перегиб волокон зрительного нерва от сетчатки к решётчатой пластинке, поэтому они несколько расходятся друг от друга, образуя в центре небольшую ямку. У 27% здоровых лиц физиологическая экскавация отсутствует. Часто она не видна при высокой степени миопии и гиперметропии.

    В здоровых глазах углубление располагается центрально или с небольшим смещением в височную сторону. Обычно оно имеет правильно круглую форму или форму горизонтального овала. В области экскавации диск более бледный, на дне иногда видна структура решётчатой пластинки в виде точек тёмно-серого цвета. Величину экскавации оценивают по наибольшему отношению её диаметра к диаметру диска зрительного нерва (Э/Д). В здоровых глазах Э/Д в среднем равняется 0,3–0,4 и разница показателя между двумя глазами не превышает 0,1.

    Экскавация в норме окружена кольцом неизменённой ткани диска зрительного нерва, так называемым нейроретинальным пояском. Размер нейроретинального пояска коррелирует с площадью диска зрительного нерва: чем больше площадь диска, тем больше его размер. В здоровых глазах поясок имеет характерную конфигурацию, что определяется вертикально-овальной формой диска зрительного нерва и горизонтально-овальной формой экскавации. В нижней части диска указанный поясок наиболее широкий, а сверху он несколько yже. Сужение пояска преимущественно в нижне- и верхневисочных секторах диска, а также секторальное прогрессирующее побледнение его являются типичными признаками повреждения зрительного нерва при глаукоме [29].

    Физиологическая экскавация чаще бывает неглубокой, края её не подрыты, и сосуды поэтому проходят по диску без явного перегиба по краю экскавации, хотя иногда могут быть несколько сдвинуты в носовую сторону. С возрастом глубина экскавации увеличивается, что связано с уменьшением количества нейроглиальной ткани в преламинарной части диска.

    В центре диска зрительного нерва или несколько кнутри проходит сосудистый пучок, состоящий из центральной артерии и вены сетчатки, распадающихся на множество ветвей. При офтальмоскопии артерии имеют ярко-красный цвет, вены темнее и шире. По данным ряда авторов, максимальный диаметр ретинальных артерий, проходящих у края диска, составляет в среднем около 80 мкм, вен – 120 мкм, на средней периферии сетчатки, соответственно, – 50 мкм и 60 мкм, мельчайших видимых сосудов (артериолы и венулы 3-го порядка) – около 20 мкм. Калибр ретинальных сосудов равномерный, ход их слегка извилистый, вены более извилисты. Ветвление сосудов идёт под острым углом. По передней стенке вдоль сосудов тянется светло-розовый сосудистый рефлекс. На артериях он шире и ярче, чем на венах. Световые полосы занимают ⅓–¼ калибра артерии и 1/10–1/12 диаметра вены. Они могут отсутствовать на крупных стволах вен на диске и около него [17].

    Область диска зрительного нерва лишена фоторецепторов, поэтому светоощущение здесь отсутствует. Проекцию диска зрительного нерва в пространстве называют слепым пятном, или физиологической скотомой. В норме слепое пятно имеет вид овала, расположенного в височной половине поля зрения между 12° и 18° от точки фиксации. Вертикальный диаметр слепого пятна равен 8–9°, горизонтальный – 5–6°. При бинокулярном зрении не заметно существование слепого пятна, поскольку часть изображения, которое приходится на слепое пятно в одном глазу, в другом глазу оказывается в функционирующем участке, а мозг синтезирует изображения, получаемые из обоих глаз. Но слепое пятно часто не заметно и при монокулярном зрении. Это объясняется тем, что, с одной стороны, область слепого пятна находится в периферических отделах поля зрения и эти пробелы в поле зрения непроизвольно замещаются образами соседних участков сетчатки, с другой – глаз не находится в состоянии полного покоя, а совершает мелкие непроизвольные движения, так называемые микросаккады.

    При патологических состояниях наблюдаются изменения цвета, границы и размера диска, размера сосудистой воронки, степени выстояния диска над уровнем сетчатки и т. д. Так, гиперемия диска характерна для оптического неврита (папиллита), начальной стадии застойного диска зрительного нерва, а побледнение (от белого до серого или грязно-серого) – для атрофии зрительного нерва. При первичной (нисходящей) и глаукоматозной атрофии границы диска становятся чёткими и, наоборот, при вторичной (восходящей) атрофии, папиллите, а также застойном диске – нечёткими или не определяются. В одних случаях имеет место некоторое уменьшение размера диска (первичная атрофия диска), в других – увеличение (застойный диск зрительного нерва). При выраженной клинической картине застойного диска зрительного нерва наблюдается его проминенция в стекловидное тело. При папиллите отмечается заполнение сосудистой воронки экссудатом, при вторичной атрофии – глиальной тканью, а при глаукоме – развитие краевой экскавации.

    Кровоснабжение сетчатки осуществляется за счёт двух систем кровеносных сосудов: внутренние слои получают кровь от центральной артерии сетчатки, а нейроэпителий и пигментный эпителий – из сосудисто-капиллярной пластинки собственно сосудистой оболочки.

    Центральная артерия сетчатки (а. centralis retina), являющаяся крупной ветвью глазной артерии (а. ophthalmica), на расстоянии 7–12 см от глазного яблока проникает в ствол зрительного нерва и вместе с центральной веной сетчатки проходит по оси зрительного нерва до его диска. Центральная артерия сетчатки не имеет прямолинейного хода; на всём протяжении делает четыре основных изгиба. По своему строению центральная артерия сетчатки – это истинная артерия с хорошо развитым мышечным слоем и внутренней эластичной мембраной. После прохождения через решётчатую пластинку склеры гистологическая структура её меняется. Внутренняя эластичная мембрана редуцируется в тонкий слой и полностью исчезает после первой или второй бифуркации артерии. Таким образом, все ветви центральной артерии сетчатки следует считать артериолами. Артерию сопровождает центральная вена сетчатки (v. centralis retina), выходящая из глаза тем же путём. Она впадает чаще либо в верхнюю глазную вену, либо непосредственно в пещеристый синус.

    В центре диска зрительного нерва артерия и вена делятся на свои две главные ветви: верхнюю и нижнюю, каждая из которых делится на височную и носовую (рис. 55). Следовательно, ретинальные сосуды формируют четыре сосудистые зоны, обеспечивающие циркуляцию крови в четырёх квадрантах сетчатки. Ветви центральной артерии сетчатки до первого разделения называются сосудами первого порядка, от первого до второго – сосудами второго порядка, после второго деления – сосудами третьего порядка. Основные ветви ретинальных сосудов проходят от диска зрительного нерва к периферии поверхностно на уровне слоя нервных волокон. Здесь они разветвляются исключительно дихотомически (от греч. dicha + tomе – последовательное деление целого на две части, затем каждой части снова на две и т. д.) вплоть до прекапиллярных артериол. Анастомозов они не образуют. По глубине конечные ветви центральных сосудов достигают внутреннего ядерного слоя. Из нижних и верхних темпоральных сосудов и сосудов диска зрительного нерва тонкие сосудистые стволики направляются к макулярной области, где заканчиваются вокруг фовеолы, образуя капиллярную сеть. Ямочка сама не содержит капиллярной сосудистой сети, и её характеризуют как бес капиллярную зону (диаметром 0,45–0,5 мм). Она снабжается кровью из сосудисто-капиллярной пластинки собственно сосудистой оболочки. В макуляр ной области артериолы и венулы имеют радиальную ориентацию и строгое чередование сосудов артериального и венозного типов. Капилляры, образующие густую сеть, имеют циркулярную ориентацию и располагаются в один слой сразу кнаружи от ямочки. Контуры перифовеолярной капиллярной сети обычно идентифицируются на флюоресцентной ангиограмме (рис. 57).

    Знание анатомических ориентиров и взаимоотношений заднего полюса глаза имеет большое значение для эффективной и безопасной фотокоагуляции элементов глазного дна. Для того чтобы избежать нарушения нормальной гемодинамики в области центральной ямки, рекомендуется производить коагуляцию не ближе чем 450–500 мкм от центра foveola [7].

    В некоторых случаях небольшую область между диском и жёлтым пятном снабжают кровью цилиоретинальные артерии. Они отходят от артериального круга Цинна – Галлера, образованного задними короткими цилиарными артериями вокруг зрительного нерва. Цилиоретинальные артерии выходят на диск зрительного нерва обычно вблизи его темпорального края или в сетчатой оболочке рядом с диском. В количестве двух ветвей (верхней и нижней) они направляются к макулярной области, обеспечивая её васкуляризацию и распространяясь иногда далее, в темпоральные отделы сетчатки.

    Система коротких ресничных артерий, образующих мощную сосудисто-капиллярную пластинку хориоидеи, обеспечивает питанием пигментный эпителий и нейроэпителиальный слой сетчатки. Хориокапилляры расположены в одной плоскости и благодаря необычно большому просвету представляют почти сплошное кровяное ложе. Они широко анастомозируют между собой. Кровоток здесь постоянный и имеет высокую скорость. Тонкий фенестрированный эндотелий (с порами в эндотелиоцитах), выстилающий внутреннюю поверхность капилляра, способствует интенсивному процессу обмена между кровью и пигментным эпителием сетчатки. При множественной окклюзии хориокапилляров наступает атрофия наружных слоёв сетчатки, что подтверждает факт питания сетчатки также за счёт собственно сосудистой оболочки.

    В отличие от стенок хориокапилляров, эндотелий ретинальных капилляров не имеет пор. В связи с этим их проницаемость значительно меньше, чем у сосудисто-капиллярной пластинки хориоидеи. Стенки капилляров сетчатки являются структурами гематоретинального барьера, обеспечивающими избирательную проницаемость различных веществ при транскапиллярном обмене между кровью и сетчаткой.

    1.3.1. Первичные фотохимические процессы зрения

    В основе зрительного восприятия лежат фотохимические процессы, происходящие в мембранах дисков наружных сегментов палочек и колбочек, при которых происходит трансформация световой энергии в нервный импульс. Не станем углубляться в последовательность химических преобразований в наружном сегменте фоторецепторов, так как она довольно сложна.

    Фотохимические процессы начинаются с поглощения фотона (или кванта света) зрительными пигментами, которые располагаются именно в мембранах наружных сегментов фоторецепторов. В сетчатке человека имеется четыре типа зрительных пигментов. Один тип выявлен в палочках (родопсин) и остальные три – в колбочках (йодопсин). Зрительные пигменты состоят из хромофора(т. е. части молекулы, ответственной за её светочувствительность), ковалентно соединённого с водо-нерастворимым мембранным белком – опсином. Для всех четырёх типов зрительных пигментов хромофором служит 11-цис-изомер ретиналя, являющийся альдегидом витамина А. Сами по себе белки имеют полосы поглощения в ультра фиолетовой части спектра и не способны поглощать свет в видимой области. Область поглощения свободного 11-цис-ретиналя расположена вблизи о т ульт рафиоле товой – 360 –380 н м; од нако связыван ие ре т и на ля с белком смещае т спектр поглощения примерно на 200 нм в область видимого света. Различие опсинов в палочках и трёх видах колбочек приводит к тому, что у этих четырёх типов фоторецепторных клеток физиологический ответ вызывает свет в разных диапазонах видимого спектра [20].

При поглощении квантов света в молекуле зрительного пигмента происходит мгновенная изомеризация её хромофора: 11-цис-ретиналь выпрямляется (т. е. меняется его молекулярная конформация), превращаясь на последней стадии в полностью-транс-ретиналь. Свет выполняет в ней роль спускового, или триггерного, фактора, запускающего механизм фоторецепции. Изменение строения молекулы ретиналя разрушает её связь с опсином, что приводит к обесцвечиванию зрительного пигмента. Вслед за фотоизомеризацией ретиналя происходят пространственные изменения и в белковой части молекулы (опсин). В результате родопсин переходит в активную форму – метародопсин II, который активирует внутриклеточный G-белок, называемый трансдуцином [6]. Метародопсин II способен активировать около 500–1000 молекул трансдуцина, в результате чего происходит усиление светового сигнала. Активированные этим белком последующие каскады биохимических реакций приводят к закрытию ионных каналов в плазматической мембране наружного сегмента для Na⁺ и Са²⁺ и снижению их входа в клетку («темновой ток» ионов), что сопровождается гиперполяризацией мембраны наружного сегмента фоторецептора. Гиперполяризационный электри ческий потенциал – физиологический фоторецепторный сигнал – распростра няется вдоль фоторецепторной клетки до её пресинаптического окончания и уменьшает скорость выделения медиатора – глютамата, посредством которого передаётся сигнал на биполярные и горизонтальные клетки. При этом снижается активность тормозных клеток, что ведёт к увеличению импульсации в центральную нервную систему [57].

    После разрушения связи хромофора с опсином наступает обратный процесс, т. е. регенерация зрительного пигмента. Для восстановления зрительного пигмента необходимы цис-ретиналь и опсин. Свободный опсин образуется в результате выцветания зрительного пигмента или синтеза во внутренних сегментах фоторецепторов, откуда он поступает в наружные сегменты. Образовавшийся в результате выцветания полностью-транс-ретиналь из наружного сегмента фоторецепторов поступает в пигментный эпителий сетчатки, где превращается в полностью-транс-ретинил эфир. Последний с помощью фермента ретиноид изомеразы превращается в 11-цис-ретинол. Образовавшийся в результате реакции 11-цис-ретинол возвращается в фоторецепторы, где, окисляясь, превращается в 11-цис-ретиналь. 11-цис-ретиналь соединяется с опсином, образуя вновь родопсин, который способен ответить на следующий световой стимул [16]. Для восстановления исходной поляризации фоторецепторов необходимо вновь открыть ионные каналы в плазматической мембране, что обеспечивается повышением концентрации свободного цГМФ в цитоплазме. Через открытый канал внутрь клетки вновь начинают входить Na⁺ и Са ²⁺ , деполяризуя мембрану рецептора и переводя его в «темновое» состояние. Вследствие этого из пресинаптического окончания ускоряется выход нейромедиатора.

    Из приведённой цепи реакций видно, что составные части родопсина повторно используются в зрительном цикле. Тем не менее для процесса восстановления хромофора необходимо постоянное пополнение клеток пигментного эпителия витамином А, из которого образуется эфир 11-цис-ретинил. В организм человека витамин А поступает с пищей и хранится в печени. Поступая в кровь, он связывается с белками. Этот белковый комплекс проникает через сосудисто-капиллярную пластинку и базальную пластику (Бруха) хориоидеи, достигает клеток пигментного эпителия сетчатки. Затем витамин А отделяется от белковой части комплекса и поступает в цитоплазму пигментных клеток для дальнейшего преобразования в 11-цис-ретиналь.

    В условиях постоянного и равномерного освещения фотохимический распад зрительных пигментов и их ресинтез находятся в равновесии. При повышении освещённости распад пигментов увеличивается и преобладает над ресинтезом, вследствие чего чувствительность фоторецепторов снижается. При уменьшении освещённости ресинтез пигментов возрастает и превосходит их распад, что ведёт к многократному увеличению светочувствительности фоторецепторов. Эти процессы лежат в основе светотемновой и темновой адаптации фоторецепторов [6].

    При недостаточности в организме витаминов (А, В1, В2 , С), особенно витамина А или его предшественника β-каротина, может развиться гемералопия – нарушение темновой адаптации, проявляющееся снижением ночного и сумеречного зрения

Зрение — одно из наиболее удивительных чувств, которым природа наградила человека. С помощью зрения мы получаем огромное количество информации об окружающем мире, можем наслаждаться красотами природы и великими произведениями искусства. За восприятие электромагнитного излучения «видимого диапазона», лежащее в основе зрения, отвечает рецептор белковой природы, содержащийся в фоторецепторной мембране «дисков» клеток сетчатки глаза, — родопсин.

Введение

Родопсин — светочувствительный пигмент (хромопротеин) фоторецепторных клеток сетчатки глаза позвоночных — является в настоящее время одним из наиболее изученных мембранных белков. Сетчатка глаза (рис. 1) преобразует свет в нервные сигналы, определяя чувствительность зрения в различных диапазонах освещенности — от звездной ночи до солнечного полдня. Сетчатка образована двумя главными типами зрительных клеток — палочками (около 120 млн. клеток на сетчатку человека) и колбочками (около 7 млн. клеток). Колбочки, сконцентрированные преимущественно в центральной области сетчатки (называемой центральной ямкой), функционируют только при ярком свете и отвечают за цветовое зрение и чувствительность к мелким деталям, а более многочисленные палочки ответственны за зрение в условиях слабой освещенности и отключаются при ярком освещении. (Это является причиной того, что ночью невозможно уверенно различить цвета предметов. Ночью, как известно, «все кошки серы».)

Мембраны колбочек содержат три типа рецепторов-опсинов, отвечающих за восприятие света с различными длинами волн, — синего, зеленого и красного пигментов. Аминокислотная последовательность, структура и механизм работы этих белков очень близки к таковым для родопсина, однако тонкие различия в белковом окружении светочувствительного кофактора (ретиналя) приводят к тому, что их спектральные характеристики различаются (рис. 2). В этой статье речь пойдет главным образом о зрительном родопсине, содержащемся в светочувствительных мембранах клеток-палочек.

История изучения родопсина

Открытие родопсина

Пурпурная окраска клеток-палочек была открыта Генрихом Мюллером (Heinrich Müller) в 1851 году, который приписал её гемоглобину. В 1876 году Франц Болл (Franz Boll) заметил, что сетчатка лягушки чувствительна к свету и после освещения меняет свою окраску на жёлтую с последующим обесцвечиванием. Болл также продемонстрировал, что сетчатка приобретает изначальную окраску после некоторого времени, проведенного животным в темноте. Вилли Кюхне (Willy Kühne), продолживший работы Болла, определил, что пигмент, отвечающий за окраску сетчатки — это белок наружных сегментов палочек (НСП), названный им «зрительным пурпуром» (родопсином).

Кюхне выделил родопсин из клеток пигментного эпителия сетчатки, сравнил спектроскопические свойства этого белка и препарата сетчатки, постулировал, что жёлтый и бесцветный продукты, образующиеся под действием света, химически различны и заключил, что генерация сетчаткой электрических импульсов является следствием реакции на свет. Работы Кюхне легли в основу современного понимания молекулярных механизмов зрения.

Ретиналь — светочувствительный кофактор

Джордж Уолд (George Wald) и его коллеги по Гарвардскому университету впервые открыли, что родопсин состоит из двух компонентов — бесцветного белка, называемого опсином или жёлтым пигментом и 11-цис-ретиналя, ковалентно связанного хромофора каротиноидной природы, акцептирующего свет.

В 1933 году Уолд выделил из препарата сетчатки вещество, первоначально идентифицированное как витамин А, что объяснило феномен «куриной слепоты» у пациентов с авитаминозом по этому каротиноиду (к тому времени еще мало было известно о биохимической роли витаминов). Позже оказалось, что кофактором является ретиналь — соответствующий витамину А (ацетату ретинола) альдегид. Уолд и коллеги продемонстрировали, что ретиналь, добавленный в темноте к обесцвеченному родопсину, способен восстанавливать «свежий» пигмент, причём этим действием обладает только 11-цис-изомер. В 1967 году Уолд получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за исследования в области физиологии и биохимии зрения», а также за открытие биохимической роли витамина А.

На пути к пространственной структуре родопсина

Полная аминокислотная последовательность родопсина была определена в 1982 году в Институте биоорганической химии АН СССР Ю. А. Овчинниковым и сотр. [3] и несколько позже подтверждена анализом структурного гена родопсина Д. Хоггнесом и Дж. Натансом в США. Было показано, что в последовательности родопсина длиной 348 аминокислотных остатков присутствует семь протяжённых участков, состоящих из неполярных аминокислотных остатков, образующих трансмембранные (ТМ) α-спирали, соединенные вне- и внутриклеточными участками-«петлями». При этом N-конец находится во внеклеточной области, а C-конец — в цитоплазматической. Такая топология рецептора была подтверждена ограниченным протеолизом белка в составе нативной мембраны, обработкой моноклональными антителами и химической модификацией проникающими и непроникающими агентами. Также было установлено место прикрепления кофактора: ретиналь связывается альдиминной связью с остатком ЛИЗ-296, находящимся в седьмой (последней) ТМ α-спирали.

Пространственная структура родопсина долго не поддавалась изучению «прямыми» методами (такими как рентгеноструктурный анализ (РСА) и спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР)). В то время как атомная структура другого мембранного белка со схожей семиспиральной топологией — бактериородопсина — была определена Гендерсоном и сотр. еще в 1990-м году [4], структура зрительного родопсина высокого разрешения оставалась неизвестной до 2000 года. Подробнее об этой структуре написано в главе «Структура родопсина».

Родопсин принадлежит к обширному семейству G-белоксопряжённых рецепторов (GPCR-рецепторов), названному так за механизм трансмембранной передачи сигнала, основанный на взаимодействии с внутриклеточными примембранными G-белками. Появление его пространственной структуры, полученной с высоким экспериментальным разрешением, является очень важным событием для биологии и медицины, поскольку родопсин как «родоначальник» семейства А GPCR-рецепторов является своего рода «моделью» структуры и функций множества других рецепторов, чрезвычайно интересных с фундаментальной и практической (фармакологической) точек зрения.

Молекулярная основа зрения

Строение фоторецепторных клеток

Клетки-«палочки» сетчатки (также известные как фоторецепторные клетки) — это высокоспециализированные нейроны, способные реагировать на свет. Особая часть клетки, называемая наружным сегменом палочки (НСП, см. рис. 3а), содержит 1000–2000 мембранных органелл, называемых дисками. Диски уложены в «стопки» (подобно блинам) и располагаются внутри общей с остальными частями клетки плазматической мембраны (рис. 3б). Диски как бы «отпочковываются» от плазматической мембраны, при этом их внутренняя область гомологична внеклеточному пространству (рис. 3в). Наружные сегменты колбочек имеют принципиальное отличие от НСП, заключающееся в том, что диски колбочек представляют собой складки плазматической мембраны (а не самостоятельные органеллы), и их внутреннее пространство сообщается с внеклеточной средой.

Основной белковый компонент (>90%) фоторецепторных мембран — родопсин, занимающий ~50% площади поверхности мембраны дисков (родопсин также присутствует в небольших количествах в плазматической мембране клетки). Мембрана дисков состоит из фосфолипидов (40% фосфатидилхолина, 38% фосфатидилэтаноламина, 13% фосфатидилсерина) и холестерина. Высокая доля ненасыщенных жирных кислот (~80%) делает фоторецепторную мембрану чрезвычайно жидкой, что имеет важное значения для функционирования родопсина.

В фоторецепторной мембране молекулы родопсина образуют димеры (см. главу «Взаимодействие родопсина с G–белком трансдуцином»), располагающиеся рядами (рис. 3г–д). Среднее число молекул родопсина на один диск — ~8×10⁴, что в расчете на целую сетчатку даёт около 10¹⁴–10¹⁵ молекул фоторецептора.

Биохимический каскад зрения

В плазматической мембране НСП позвоночных, не сообщающейся с мембранами дисков, расположены специальные каналы, специфичные для катионов Na⁺ и Ca²⁺ и зависящие от циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ). В темноте часть этих каналов открыта и названные катионы могут свободно диффундировать из внеклеточного пространства в цитозоль. Этот «темновой ток» ионов, открытый в 1970 году Вильямом Хейгинсом, вызывает деполяризацию плазматической мембраны НСП — «темновая» трансмембранная разность потенциалов НСП составляет ~50 мВ вместо обычных для нервной клетки 70 мВ. Как и «обычные» нейроны, палочки вырабатывают медиатор в ответ на деполяризацию, и таким образом получается, что в темноте фоторецепторы постоянно возбуждены и вырабатывают нервный импульс.

В результате поглощения кванта света молекулой родопсина инициируется цепь биохимических событий, следствием которой является закрытие катионных (Na⁺/Ca²⁺) каналов, уменьшение темнового тока и гиперполяризация плазматической мембраны (увеличение положительного заряда на внешней поверхности клетки). Свет, повышая разность потенциалов на мембране рецепторной клетки (гиперполяризуя её), уменьшает выделение медиатора, фактически «выключая» рецепторы. При этом эффективность биохимического каскада настолько высока (коэффициент усиления 10⁵–10⁶), что один-единственный (!) фотон может привести к гиперполяризации и быть зарегистрирован в зрительной коре мозга.

Поглощение родопсином кванта света приводит к ряду его фотохимических превращений, первым этапом которых является фотоизомеризация 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму (подробнее об этом и других фотопревращениях родопсина см. в главе «Фотоцикл родопсина»). Изомеризация ретиналя, протекающая за очень короткое время в 200 фс, — единственный светозависимый процесс в зрительном цикле; остальные процессы сопряжены с конформационными перестройками в молекуле родопсина и являются следствием этого первичного акта поглощения света. Наибольшую важность для биохимических реакций, приводящих к возникновению фоторецепторного ответа, представляет один из интермедиатов фотолиза — метародопсин II (максимум на спектре поглощения λ_max=380 нм), который содержит полностью транс-ретиналь и характеризуется значительными конформационными перестройками по сравнению с «темновой» формой родопсина.

Метародопсин II (R*, «световая» или «активированная» форма родопсина R) способен связывать особый G-белок, называемый трансдуцином, передающий возбуждение, сконцентрированное на молекуле трансмембранного рецептора, в жидкую фазу цитоплазмы. Трансдуцин (Т) относится к семейству гетеротримерных G-белков и состоит из трех субъединиц (Т_α, Т_β и Т_γ с массами 40, 37 и 8 кДа соответственно), в первой из которых (Т_α) находится сайт связывания гуанидиновых нуклеотидов ГДФ и ГТФ. В темноте (рис. 4а) Т_α-субъединица содержит связанную молекулу ГДФ и образует комплекс с субъединицами Т_β и Т_γ (функционирующими как димер Т_βγ). Комплекс (Т_α–ГДФ)–Т_βγ имеет высокое сродство к метародопсину II (R*), и после реакции с ним молекула связанного ГДФ обменивается на ГТФ (рис. 4б). Комплекс R*–(Т_α–ГТФ)–Т_βγ быстро диссоциирует на R*, активный компонент Т_α–ГТФ и димер Т_βγ. Освобождённая молекула R* способна катализировать распад еще сотен или даже тысяч трансдуциновых комплексов (рис. 4в), что является первым этапом усиления сигнала в процессе передачи зрительного сигнала (см. также видео).

Активный комплекс Т_α–ГТФ, в свою очередь, активирует следующий белок зрительного каскада — гетеротетрамерную фосфодиэстеразу (ФДЭ) циклического ГМФ (цГМФ). Активация этого белка, локализованного на поверхности мембран дисков, приводит к расщеплению эффекторной молекулы — до трех тысяч молекул цГМФ на одну молекулу активного фермента (рис. 4г) — и инактивации цГМФ-зависимых катионных каналов, приводящей к гиперполяризации плазматической мембраны.

Электрофизиологический эффект фоторецепторной клетки на световой стимул длится в течение сотен миллисекунд, а затем прекращается благодаря специальным механизмам, «выключающим» фосфодиэстеразный каскад и восстанавливающим «темновое» состояние. «Активированная» форма родопсина (R*) трижды фосфорилирована в C-конце (см. главу «Трансмембранная топология»), и имеет сродство к цитоплазматическому белку аррестину, который блокирует взаимодействие с трансдуцином и участвует в десенсибилизации и деградации рецептора. Подробнее об этом механизме см. в статье В.М. Липкина в «Соросовском образовательном журнале» [1].

Фотоцикл родопсина

При поглощении фотона молекула родопсина меняет цвет, что связано с фотоизомеризацией 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму и смещением максимума спектра поглощения рецептора с 498 нм до 380 нм (рис. 5). В конце концов, Шиффово основание гидролизуется и полностью транс-ретиналь выделяется в цитоплазматическую среду. Изменение спектральных характеристик родопсина, следующее за поглощением кванта света, объясняется конформационными перестройками, вызванными изомеризацией ретиналя. В большом количестве спектроскопических экспериментов с охлаждением родопсина до очень низких температур был выделен ряд промежуточных его состояний (рис. 5), что позволило охарактеризовать последовательность фотопревращений родопсина следующим образом:

1. Ещё до начала каких-либо структурных перестроек родопсина энергия света аккумулируется молекулой хромофора в сильно искажённой полностью транс-форме, расположенной в том же белковом сайте связывания, где находится 11-цис-ретиналь в темноте. «Напряжённая» конформация изомеризованного хромофора трансформирует свою энергию в дальнейшие конформационные изменения родопсина.
2. Фотоизомеризация хромофора чрезвычайно быстра и занимает всего 200 фс.
3. Состояние мета-I (рис. 5) является переходным и довольно быстро превращается в мета II, являющееся «главным действующим лицом» биохимического каскада зрения.
4. Фотоинтермедиат мета-II — физиологически и биохимически наиболее важное промежуточное состояние родопсина, поскольку именно оно ответственно за взаимодействие с примембранными белками, среди которых можно назвать и трансдуцин.
5. Опсин спонтанно рекомбинирует с 11-цис-ретиналем, возвращаясь в «темновую» форму родопсина. В отличие от опсина, родопсину не свойственна «базальная» активность (т.е., в «темновой» форме он не имеет сродства к G-белку (трансдуцину)). Это обстоятельство определяет очень низкий активационный порог для клеток-«палочек» (или, что то же, высокую чувствительность).

В бόльших подробностях с фотопревращениями родопсина можно ознакомиться в [7].

Структура родопсина

Трансмембранная топология

Родопсин — интегральный мембранный белок цилиндрической формы (размеры ~75×35×45 Å), трансмембранная (ТМ) часть которого образована «пучком» α-спиралей, уложенных по циклическому принципу в направлении против часовой стрелки (при виде с внеклеточной стороны) и примерно ортогональных плоскости мембраны, причем спираль ТМ3 расположена практически в центре «пучка» (рис. 6). Геометрия многих спиралей отклоняется от «идеальной» (т.е., содержит «изломы»); сильнее всего искажена спираль ТМ6 за счет влияния остатка ПРО-267 (одного из наиболее консервативных во всем семействе GPCR-рецепторов, «родоначальником» подсемейства А которых является родопсин).

Длина аминокислотной последовательности родопсина — 348 остатков, масса белка — около 38 кДа, а длина ТМ спиралей варьирует от 20 до 33 остатков. ТМ домен белка составляет ~65% его общей массы, а размеры вне- и внутриклеточных областей примерно равны. Хромофор (ретиналь) связывается в ТМ области белка, ковалентно присоединяясь к остатку ЛИЗ-296.

Внеклеточный домен родопсина образован N-концевым участком, а также «петлями» E-I–E-III, и содержит два сайта гликозилирования по остаткам аспарагина. N-конец и внеклеточная петля II (E-II) содержат пары β-структурных «шпилек» β₁–β₂ и β₃–β₄, причём последние связаны консервативной дисульфидной связью со спиралью ТМ3, как бы «накрывая» сайт связывания ретиналя «крышкой». Цитоплазматический домен образован петлями C-I–C-III и C-концевым участком молекулы. В состав С-конца входит примембранная амфифильная спираль 8, «заякоренная» в мембране двумя остатками пальмитоиловой кислоты, присоединёнными к остаткам цистеина в этой спирали. В C-конце также находится три остатка серина, по которым предположительно происходит фосфорилирование рецептора, связанное с его активацией (рис. 6).

Многочисленные мутагенетические эксперименты позволили выяснить роль некоторых консервативных остатков, находящихся в ТМ области родопсина. Так, консервативный мотив (D/E)R(Y/W), находящийся в цитоплазматическом конце ТМ3, регулирует конформационные перестройки, сопровождающие активацию рецептора. Остаток глутаминовой или аспарагиновой кислоты (ГЛЮ-134 в родопсине) образует солевой мостик с консервативным остатком аргинина, способствуя «удержанию» рецептора в неактивной конформации (мутация кислотной функции этого остатка приводит к получению постоянно активных форм родопсина, не зависящих от влияния света). Протонирование ГЛЮ-134, происходящее при образовании первичного фотоинтермедиата родопсина, приводит к дальнейшим конформационным перестройкам и возникновению мета-II состояния (см. главу «Фотоцикл родопсина»). Другой консервативный мотив, находящийся в цитоплазматическом конце ТМ7 — NPxxY (NPVIY в родопсине, тут “x” обозначает любой остаток) — связывают с образованием комплекса с G-белком трансдуцином.

В целом, практически любой заряженный или полярный остаток, находящийся в ТМ домене, играет свою важную для функционирования и/или создания «архитектуры» рецептора роль. Многие полярные остатки образуют «сети» водородных связей, в которых иногда участвуют молекулы воды, связанные в ТМ домене. Эти системы довольно слабых связей также важны для функционирования такой точно настроенной молекулярной структуры, как рецептор. Причём, полярные остатки ТМ домена, как правило, заглублены в белковое окружение, а «боковую» поверхность рецептора, взаимодействующую с неполярной областью бислойной мембраны, образуют незаряженные и неполярные гидрофобные остатки (рис. 6б).

Пространственная структура

Пространственная структура родопсина была впервые определена в 2000 году с помощью метода рентгеновской кристаллографии [11], и в последствии несколько раз уточнялась. До сих пор она остаётся единственной трехмерной структурой GPCR-рецептора, экспериментально полученной с высоким разрешением. Структуры других белков этого семейства до сих пор неизвестны, поскольку эти рецепторы очень сложно выделить в необходимом для метода РСА количестве и подобрать условия, в которых белок будет образовывать кристалл, дающий чёткую дифракционную картину. Методу спектроскопии ЯМР такие большие и сложно устроенные мембранные белки пока что недоступны.

В десятилетие, прошедшее с момента получения структуры бактериородопсина (белка со схожим устройством) [4] до появления структуры фоторецептора с высоким разрешением, с помощью метода криоэлектронной микроскопии была получена структура родопсина низкого разрешения [12]. На основе этой структуры с учётом вариабельности аминокислотной последовательности родопсина в различных организмах был предложен «шаблон» расположения C_α-атомов этого рецептора и других рецепторов семейства GPCR [13]. Эти модели показали отличное (по сравнению с бактериородопсином) расположение ТМ спирали 3 (ТМ3) по отношению к другим спиралям, но другие особенности строения родопсина оставались до недавнего времени неизвестными.

Структура родопсина (рис. 7) демонстрирует немного отличающуюся от таковой в бактериородопсине упаковку спиралей: они расположены под бóльшими углами к нормали к мембране, во многих случаях сильнее искажены. Кроме того, ТМ3 почти полностью окружена остальными спиралями, в то время как в бактериородопсине спирали расположены почти точно по эллипсу, в направлении против часовой стрелки при виде с внеклеточной стороны (в родопсине это направление укладки сохраняется).

Структурные исследования родопсина помогли установить роль молекул воды, находящихся в ТМ домене рецептора и определить конформации вне- и внутриклеточных петель родопсина. Основываясь на этих исследованиях, были предложены возможные механизмы активации белка и участия функционально важных групп и микродоменов в ТМ передаче сигнала и конформационных перестройках, связанных с поглощением света. Подробнее об этом можно почитать в недавнем обзоре Кристофа Пальцевского (Krzysztof Palczewski) [14], одного из наиболее активных участников упомянутых исследований.

Димеризация родопсина в мембране

С помощью атомно-силовой микроскопии нативных дисковых мембран показано (и подтверждено биохимическими методами), что родопсин образует димеры и даже олигомеры более высокого порядка, выстраивающиеся в «ряды» димеров с вкраплениями олигомеров (см. главу «Строение фоторецепторных клеток», [5], [6]). В настоящее время появляются свидетельства того, что именно димеры родопсина (и других GPCR-рецепторов) являются функционально активными формами [15], но механизм их димеризации и роль этого процесса в работе рецептора пока еще недостаточно хорошо изучены.

Взаимодействие родопсина с G–белком трансдуцином

Взаимодействие активированной формы родопсина с G-белком трансдуцином является ключевым биохимическим аспектом в зрительном процессе (см. главу «Биохимический каскад зрения»). Точный механизм этого процесса неизвестен, поскольку отсутствует структурная информация высокого разрешения об активированной форме родопсина, однако показано, что во взаимодействии с G-белком существенную роль может играть димеризация рецепторов.

Предположительно, с G-белком взаимодействует димер рецептора, одна молекула в составе которого «активирована» и взаимодействует с трансдуцином, а другая может быть неактивной (или даже быть другим GPCR-рецептором) и G-белок не активирует. По данным атомно-силовой микроскопии [6], димер образуется с участием спиралей ТМ4 и ТМ5. Конформационные перестройки, сопровождающие активацию родопсина, приводят к тому, что цитоплазматическая часть рецептора, находящаяся вблизи консервативных мотивов, участвующих в активации родопсина ([D/E]RY в ТМ3 и NPxxY в ТМ7), меняет свое строение. Солевой мостик, связывающий остатки ГЛЮ-134 и АРГ-135, разрушается (что связано с протонированием ГЛЮ-134 и депротонированием Шиффова основания ретиналя в ЛИЗ-296), и петлевые цитоплазматические участки родопсина приобретают сродство к трансдуцину. Схематически предполагаемый процесс взаимодействия родопсина с трансдуцином показан ниже в видео, основанном на биохимических данных и кристаллографических структурах родопсина и субъединиц трансдуцина.

Перспективы исследования родопсина

Структурные исследования родопсина продолжаются, и среди вопросов, ждущих своего разрешения, можно назвать следующие:

• Какие структурные превращения сопровождают активацию родопсина и придают ему способность взаимодействовать с белками-партнерами (такими как трансдуцин, белки-киназы и аррестин)?
• Каковы пространственные структуры комплексов активированного состояния родопсина и трансдуцина, а также мономера или димера фосфорилированного активированного родопсина и аррестина?
• Какую роль играет димеризация GPCR-рецепторов в трансмембранной передаче импульсов и десенсибилизации рецепторов?
• Каким образом «отработанная» молекула полностью транс-ретиналя высвобождается из сайта связывания в родопсине, и как 11-цис-ретиналь встраивается обратно?
• Каков механизм клеточного «созревания» и деградации родопсина?

Дальнейшее исследование родопсина имеет не только фундаментальное значение и может быть использовано не только для лечения или предотвращения биохимических нарушений зрения. Родопсин — самый разносторонне исследованный белок из семейства GPCR-рецепторов, и закономерности, полученные для него, могут быть использованы для изучения структуры и функциональных особенностей других рецепторов этого семейства. С дисфункцией этих белков связано огромное количество заболеваний [16], и изучение их структуры и, главное, механизма взаимодействия с лигандами, может открыть новые возможности для дизайна новых лекарственных веществ [17] — эффективных и безопасных.

1. Липкин В.М. (2001). Зрительная система. Механизмы передачи и усиления зрительного сигнала в сетчатке глаза. Соросовский образовательный журнал. 9, 2–8;
2. Википедия: Color vision (англ.);
3. Овчинников Ю.А., Абдулаев Н.Г., Фейгина М.Ю., Артамонов И.Д., Богачук А.С. (1983). Зрительный родопсин: Полная аминокислотная последовательность и топология в мембране. Биоорганическая химия. 10, 1331–1340;
4. R. Henderson, J.M. Baldwin, T.A. Ceska, F. Zemlin, E. Beckmann, K.H. Downing. (1990). Model for the structure of bacteriorhodopsin based on high-resolution electron cryo-microscopy. Journal of Molecular Biology. 213, 899-929;
5. Y. Liang, D. Fotiadis, T. Maeda, A. Maeda, A. Modzelewska, et. al.. (2004). Rhodopsin Signaling and Organization in Heterozygote Rhodopsin Knockout Mice. Journal of Biological Chemistry. 279, 48189-48196;
6. Dimitrios Fotiadis, Yan Liang, Slawomir Filipek, David A. Saperstein, Andreas Engel, Krzysztof Palczewski. (2003). Atomic-force microscopy: Rhodopsin dimers in native disc membranes. Nature. 421, 127-128;
7. Рубин А.Б. Фотопревращения бактериородопсина и родопсина // Биофизика, т.2. М.: Наука, 2004;
8. Y. Shichida, H. Imai. (1998). Visual pigment: G-protein-coupled receptor for light signals. Cellular and Molecular Life Sciences (CMLS). 54, 1299-1315;
9. Hargrave P.A., McDowell J.H., Curtis D.R., Wang J.K., Juszczak E., Fong S.L. et al. (1983). The structure of bovine rhodopsin. Biophys. Struct. Mech. 9, 235–244;
10. Овчинников Ю.А. Зрительный родопсин // Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987;
11. Palczewski K., Kumasaka T., Hori T., Behnke C.A., Motoshima H., Fox B.A. et al. (2000). Crystal structure of rhodopsin: a G-protein-coupled receptor. Science. 289, 739–745;
12. Schertler G.F. and Hargrave P.A. (1995). Projection structure of frog rhodopsin in two crystal forms. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 92, 11578–11582;
13. Joyce M Baldwin, Gebhard F.X Schertler, Vinzenz M Unger. (1997). An alpha-carbon template for the transmembrane helices in the rhodopsin family of G-protein-coupled receptors. Journal of Molecular Biology. 272, 144-164;
14. Krzysztof Palczewski. (2006). G Protein–Coupled Receptor Rhodopsin. Annu. Rev. Biochem.. 75, 743-767;
15. Paul S.-H. Park, Slawomir Filipek, James W. Wells, Krzysztof Palczewski. (2004). Oligomerization of G Protein-Coupled Receptors:  Past, Present, and Future†. Biochemistry. 43, 15643-15656;
16. Torsten Schöneberg, Angela Schulz, Heike Biebermann, Thomas Hermsdorf, Holger Römpler, Katrin Sangkuhl. (2004). Mutant G-protein-coupled receptors as a cause of human diseases. Pharmacology & Therapeutics. 104, 173-206;
17. Драг-дизайн: как в современном мире создаются новые лекарства.

Зрительный нерв — структура системы зрения, которая сформирована нервными волокнами ганглиозных клеток сетчатой оболочки глаза. Нервные волокна из центральной части сетчатки образуют центральные пучки зрительного нерва, из периферической части сетчатки — латеральные (боковые). Это учитывается при диагностике и определении качества повреждения зрительного нерва.

Актуальность

Строение

Патологии

Наиболее часто диагностируемые патологии зрительного нерва и хиазмы:

• Застой зрительного нерва
• Воспаления зрительного нерва
• Атрофия зрительного нерва
• Опухолевидные новообразования
• Аномалии развития зрительного нерва

---

Актуальность

Многие нарушения зрения развиваются вследствие поражения проводящих нервных путей, а не органических повреждений структур глаза.

Нормальное зрение обеспечивается путем четкого функционирования 3 составляющих зрительной системы:

• Анатомические структуры зрительного анализатора (глаза);
• Проводящие нервные пути (по которым импульсы от сетчатой оболочки достигают зрительных центров коры больших полушарий);
• Участки коры головного мозга (зрительные центры больших полушарий, преимущественно шпорная борозда).

Врожденные или приобретенные патологии со стороны проводящих нервных волокон являются частой причиной ухудшения зрения вплоть до полной слепоты. Медики разделяют патологии такого характера в зависимости от их возникновения:

• Первичные (возникли впервые);
• Вторичные (развились на фоне других заболеваний зрительной системы или патологи системного характера).

Поражения проводящих путей зрительной системы не всегда проявляются в начальные периоды развития заболевания.

Но от своевременно и рационально подобранной лечебной тактики зависит скорость их прогрессирования, восстановление качества зрения и улучшения качества жизни человека.

Строение

Зрительный нерв — структура системы зрения, которая сформирована нервными волокнами ганглиозных клеток сетчатой оболочки глаза. Нервные волокна из центральной части сетчатки образуют центральные пучки зрительного нерва, из периферической части сетчатки — латеральные (боковые). Это учитывается при диагностике и определении качества повреждения зрительного нерва.

Кровоснабжается преимущественно ветвями глазничной артерии. Зрительный нерв состоит более чем из миллиона нервных волокон, в длину составляет от 35 до 55 мм в зависимости от строения черепа. Помимо нервных волокон в гистологическом строении зрительного нерва принимает участие нейроглия, которая выполняет поддерживающую и питательную функции.

Левый и правый зрительные нервы образуют перекрест — хиазму. Здесь происходит перекрест 75% нервных волокон двух зрительных нервов. 25% остаются не перекрещенными. При этом волокна, расположенные ближе к центру зрительного нерва, перекрещиваются, а расположенные по периферии — нет.

Патологии

В зависимости от характера поражения и патологической симптоматике все заболеваний зрительного нерва офтальмологи подразделяют на группы:

• Воспалительного характера (невриты);
• Сосудистые (ишемическое поражение зрительного нерва);
• Специфического характера (сифилитические, туберкулезные поражения);
• Опухолевые;
• Заболевания, связанные с механическим повреждением зрительного нерва;
• Патологии, связанные с нарушением циркуляции ликвора в межоболочечных пространствах зрительного нерва;
• Токсические;
• Аномалии развития.

Для диагностики этих заболеваний офтальмологи оценивают жалобы пациента во время опроса, обращают внимание на динамику клинических проявлений, интенсивность и скорость прогрессирования патологических симптомов.

Нередко производится осмотр глазного дна посредством использования фармакологических препаратов, которые временно вызывают мидриаз (расширение зрачка).

Во время исследования тщательно изучают состояние ЗН.

Определение остроты центрального и периферического зрения во время комплексной диагностики часто позволяет офтальмологам выявить характер поражающих процессов.  Например, при воспалительных или дегенеративных реакциях, которые затрагивают только наружные слои ЗН, сначала ухудшается острота зрения по периферии, сужаются границы периферического зрения.

К инструментальным методам обследования патология ЗН и хиазмы относятся клинические, рентгенологические и электрофизиологические методики.

• Клинические: офтальмохромоскопия, диагностика светочувствительности, цветоощущений, УЗ обследование глазного яблока и орбиты, допплерография сосудов, питающих ЗН.
• Рентгенологические: Обзорная рентгенография черепа и глазниц в различных плоскостях, компьютерная томография.
• Электрофизиологические: исследование электрической чувствительности и лабильности зрительного нерва, запись вызванных потенциалов.

Для проведения диагностики наша клиника предлагает своим пациентам целый комплекс современных аппаратов и методик, позволяющих гарантированно в кратчайшие сроки добиться наилучших результатов.

Наиболее часто диагностируемые патологии зрительного нерва и хиазмы

Застой зрительного нерва

Зрительный нерв окружен несколькими оболочками. Межоболочечное пространство заполнено спинномозговой жидкостью. Эта жидкость, или ликвор, постоянно находится в движении и направленна к III желудочку (полая структура, которая относится к среднему мозгу, локализируется в промежутке между зрительными буграми).

Застойные явления и венозный стаз — главные патологические процессы этого заболевания. Они являются результатом накопления ликвора в пространствах между оболочками вследствие нарушения его оттока из полости III желудочка. Патологические изменения четко визуализируются во время исследования офтальмологом глазного дна.

Частая причина нарушения оттока ликвора из III желудочка – выраженная внутричерепная гипертензия, которая развивается вследствие:

• Появления и роста опухолевидного новообразования в полости черепа;
• Обширное кровоизлияние головного мозга;
• Закрытые черепно-мозговые травмы;
• Менингит и др.

В офтальмологии выделяют 5 стадий тяжести застоя зрительного нерва, которые зависят от степени проявления патологических процессов:

• Начальная;
• Выраженная;
• Резко выраженная;
• Застой с переходом в атрофию;
• Атрофия зрительного нерва.

Продолжительный застой и отечность зрительного нерва способствуют прогрессированию ухудшения зрения, снижения остроты, появлению размытых пятен в поле зрения.

После установки диагноза может потребоваться проведение дополнительных методов обследования для определения причины застоя ликвора в межоболочечных пространствах (МРТ, КТ, ангиография сосудов головного мозга и др.).

Лечебные мероприятия должны быть направлены на устранение причины застойных явлений и снижение внутричерепного давления.

Воспаления зрительного нерва

Воспаление зрительного нерва может появиться как осложнение уже имеющегося воспаления в организме. К воспалительным процессам, провоцирующим развитие неврита, относятся:

• Воспаление оболочек головного мозга (менингиты);
• Воспалительные процессы в носовых пазухах (синуситы (гайморит, фронтит));
• Персистирующие инфекционные патологии, возбудителем которых является вирус (грипп, парагрипп).

Воспалительный процесс может переходить на зрительный нерв, как через окружающие ткани, так и гематогенно (через кровеносное русло).

В зависимости от локализации воспалительного процесса на определенном участке зрительного нерва заболевания такого характера подразделяют:

• Неврит или папиллит. Воспаление локализируется в интраокулярной области. Поражается диск зрительного нерва, что отчетливо визуализируется при обследовании глазного дна. Появляется постепенно, часто пациенты не предъявляют никаких жалоб, заболевание протекает бессимптомно, скрыто, общее состояние не страдает. Единственным признаком может быть ухудшение зрительных функций.

Иногда к жалобам на ухудшение зрения могут добавляться ощущения дискомфорта или боли в области глазницы.

Легкие формы заболевания при своевременной и правильно подобранной лечебной тактикой быстро лечатся, качество зрения полностью восстанавливается, а патологическая симптоматика нивелирует.

В тяжелых случаях полного восстановления зрения не происходит, может развиться атрофия зрительного нерва.

• Ретробульбарный неврит. Воспаление располагается за пределами глазного яблока и не затрагивает диск зрительного нерва. При этом никаких патологических проявлений на глазном дне в начальном периоде заболевания не обнаруживается. Со временем при прогрессировании и появлении атрофии ЗН может определяться побледнение ДЗН.

Лечение невритов происходит в стационаре. Применяются фармакологические препараты из группы стероидных и нестероидных противовоспалительных средств, витамины группы В и С, десенсибилизирующая и дезинтоксикационная терапия.

При условии, что достоверно определена причина неврита, проводят этиотропное лечение.

Атрофия зрительного нерва

Зачастую данная патология не является самостоятельной и возникает ка результат уже имеющихся заболеваний. Атрофия тканей ЗН появляется вследствие продолжительного сдавления, отека, существенного нарушения трофики из-за поражения сосудов.

Предшествующие заболевания:

• Невриты;
• Застой ДЗН;
• Выраженный атеросклероз сосудов, питающих ЗН;
• Гипертоническая болезнь;
• Токсические отравления (напр. хинином).

Зачастую атрофия ЗН — вторичная патология, возникающая на фоне уже имеющихся отклонений. Однако существует и первичная атрофия ЗН — наследственная, сцепленная с полом.

Лечение этой патологии подразумевает под собой употребление фармакологических препаратов из групп:

• Вазодилататоров (препараты, расширяющие сосуды и улучшающие трофику тканей ЗН);
• Ангиопротекторов (средства, улучшающие состояние сосудистой стенки);
• Антиоксидантов;
• Нейротрофических препаратов.

Также используется электро- и магнитостимуляция.

Врач-офтальмолог «Московской глазной клиники» Миронова Ирина Сергеевна рассказывает что такое атрофия зрительного нерва или оптическая нейропатия. Объясняет классификацию, причины, клинику, диагностику и лечение заболевания.

Опухолевидные новообразования

Наиболее опасным и относительное часто встречаемым злокачественным новообразованием является ретинобластома. Ее диагностируют у детей в первые месяцы/годы жизни. Лечение хирургическое.

Опухолевидные новообразования ЗН — редкие патологии.

Менингиомы — опухоли, которые формируются и растут из эндотелия, расположенного между твердой и паутинной оболочками ЗН. При прогрессирующем росте часто выходят за пределы твердой оболочки.

Глиомы — доброкачественного характера, развиваются из клеток глии, не метастазируют, однако могут интенсивно расти, распространяться за пределы хиазмы, поражать одновременно 2 ЗН и приводить к полной слепоте.

Наиболее характерными первыми проявлениями роста опухоли являются снижение остроты зрения, уменьшение полей зрения. Выпячивание глазного яблока наружу (экзофтальм) — также характерный симптом роста опухолевидного новообразования, однако появляется и прогрессирует медленно, не всегда ярко выражен, а подвижность глазного яблока сохраняется в полном объеме.

Лечение — хирургическое удаление опухоли, в тяжелых случаях требуется удаление глазного яблока.

Аномалии развития зрительного нерва

Наиболее распространенная — гипоплазия ЗН. Характеризуется уменьшением диаметра ДЗН. Это происходит из-за снижения количества аксонов, формирующих зрительный нерв. Опорная ткань развита в пределах нормы. Встречается односторонняя и двухсторонняя гипоплазия.

Острота зрения значительно варьирует и зависит от степени поражения ЗН. Показатели колеблются от 1,0 до отсутствия светочувствительности и полной слепоты. При исследовании остроты зрения диагностируются различные скотомы — выпадения участков зрения в центральной части или по периферии.

Часто сопровождает такие заболевания, как врожденная катаракта, микрофтальм, аметропия.

Наиболее показательным тестом, который позволяет достоверно выставить диагноз гипоплазия ЗН у детей является регистрация вызванных зрительных потенциалов.

Наши цены

Стоимость лечения зависит от выбранного метода (аппаратное или хирургическое), количества рекомендованных процедур и т.д. Комплексное обследование в нашей клинике от 4 000 руб. С ценами на все виды диагностических исследований, процедур на аппаратах и хирургические вмешательства можно посмотреть здесь.

Уточнить все интересующие подробности, цены на услуги и записаться на консультацию к специалисту Вы можете по телефонам: 8(800)777-38-81 (звонок бесплатный для всех телефонов РФ) и московскому номеру 8(499)322-36-36 или онлайн, воспользовавшись соответствующей формой на сайте.

Различные заболевания головного мозга, в том числе опухоли, сосудистые поражения, а также черепно-мозговая травма, нередко приводят к повреждению различных участков зрительного анализатора. Зрительный путь, пострадавший в результате нейрохирургической патологии, является моделью, позволяющей изучать развитие такого патологического процесса, как атрофия нервного волокна.

Известно, что нервные волокна, составляющие передний отрезок зрительного пути (зрительные нервы, хиазма, зрительные тракты), представляют собой аксоны ганглиозных клеток сетчатки, которые имеют определенную топографию как на уровне сетчатки, так и по ходу всего зрительного пути [1—3]. Зрительные волокна, идущие от носовых половин сетчатки, перекрещиваются в хиазме. Волокна, идущие от височных половин сетчатки, остаются неперекрещенными. Зрительные тракты образуют аксоны ганглиозных клеток височной половины сетчатки ипсилатерального глаза и носовой половины сетчатки контралатерального глаза.

В наружном коленчатом теле заканчивается передний отрезок зрительного пути. Здесь аксоны ганглиозных клеток сетчатки через синапсы передают нервный импульс клеткам центрального неврона.

При поражении зрительного пути его атрофия может идти в антеградном направлении. Экспериментальные исследования доказали существование ретроградной транссинаптической дегенерации зрительного пути у животных [4, 5]. Но до недавнего времени считалось, что при приобретенном поражении центрального неврона зрительного пути человека атрофия нервного волокна заканчивается на уровне синапсов в наружном коленчатом теле и не распространяется на передний отрезок зрительного пути [6]. В последние годы появились работы, в которых на основании данных оптической когерентной томографии (ОКТ) показана возможность существования приобретенной транссинаптической ретроградной дегенерации нервных волокон зрительного пути человека [7, 8].

Цель исследования — оценить возможность существования ретроградной транссинаптической атрофии нервных волокон при приобретенном поражении центрального неврона зрительного пути.

Обследованы 22 пациента в возрасте от 13 до 70 лет (медиана 44 года) с поражением центрального неврона зрительного пути. У 19 пациентов выявлены опухоли (у 17 — внутримозговые, у 2 — внемозговые), у 1 — артериовенозная мальформация сосудов головного мозга, 1 больной перенес острое нарушение мозгового кровообращения, 1 — черепно-мозговую травму.

Всем пациентам проводили исследование остроты зрение, поля зрения (в зависимости от общего состояния пациента — методом кинетической или автоматической статической периметрии), офтальмоскопию, ОКТ сетчатки и зрительного нерва, магнитно-резонансную томографию (МРТ) головного мозга, компьютерную томографию (КТ) головного мозга в послеоперационном периоде.

Автоматическую статическую периметрию выполняли с помощью анализатора полей зрения Humpyrey Visual Field Analyzer II-I Series по пороговой стратегии с применением программы 30−2 SITA Standard.

ОКТ сетчатки и зрительного нерва проводили с использованием аппарата RTVue-100 («Optovue»). Каждому пациенту осуществляли сканирование в режиме линейных сканов (cross line), определяли параметры диска зрительного нерва (протоколы ONH и RNFL), анализировали карту толщины комплекса ганглиозных клеток сетчатки (протокол Ganglion Cell Complex — GCC). Определяли показатели уровня фокальных и глобальных потерь комплекса ганглиозных клеток сетчатки (FLV и GLV соответственно). Параметр FLV определяется как средняя величина отклонения от нормативных данных для областей с существенными значениями потерь комплекса ганглиозных клеток сетчатки (GCC). Под существенными потерями подразумеваются потери, превышающие на 65% величину стандартного отклонения (стандартное отклонение 5% от нормативного значения для данной точки). Уровень фокальных потерь измеряется в процентах и отражает глубину потерь GCC. Параметр GLV определяется как сумма всех относительных дефектов, нормализованная к общей площади карты измерений, т. е. усредненный по площади процент потерь комплекса GCC.

Оценивали локализацию преимущественного истончения комплекса ганглиозных клеток сетчатки по обе стороны от условной вертикальной линии, проходящей на уровне фовеолы, и соответствие стороны истончения комплекса ганглиозных клеток сетчатки стороне поражения головного мозга.

Анализировали топографию поражения перипипиллярного слоя нервных волокон и ее соответствие стороне поражения центрального неврона зрительного пути в головном мозге.

У 10 пациентов патологический очаг располагался в височной доле головного мозга, у 2 — в затылочной доле, у 3 — в височно-затылочной, у 3 — в теменно-затылочной, у 1 — в височно-теменной, у 1 — в области подкорки мозга, у 1— в области фалькстенториального угла, у 1 — в области задней трети верхнего сагиттального синуса.

Больных с поражением центрального неврона зрительного пути в левом полушарии головного мозга было 14, в правом полушарии — 8. Соответственно очагу поражения больных с правосторонней гомонимной гемианопсией было 14, с левосторонней — 8. Неполная верхнеквадрантная гомонимная гемианопсия выявлена у 4 пациентов, полная — у 2, неполная гомонимная гемианопсия с сужением как в верхнем, так и нижнем квадранте — у 7 больных, полная гомонимная гемианопсия — у 10.

Давность гемианопсии составила от 7 дней до 8 лет (медиана 1 год). У 10 пациентов давность появления гемианопсии была менее 6 мес, у 12 — более 6 мес.

Из исследования были исключены пациенты с сопутствующей патологией глазного яблока, которая могла вызывать нарушение поля зрения и истончение комплекса ганглиозных клеток сетчатки и перипапиллярного слоя нервных волокон (в частности, глаукома, ишемическая оптическая нейропатия, макулодистрофия).

При исследовании 22 пациентов с поражением центрального неврона зрительного пути у 14 выявлено патологическое истончение GCC и/или перипапиллярного слоя нервных волокон (RNFL), у 5 из них определялось патологическое истончение только GCC, у 7 имелось сочетание истончения GCC и RNFL, у 2 — патологическое истончение лишь RNFL. У 8 больных патологии GGC и RNFL не выявлено.

При исследовании уровня фокальных и глобальных потерь GCC патологические значения чаще встречались при определении FLV (у 11 из 12 пациентов). Показатели FLV колебались от 1,3 до 12,6%, медиана составила 4,4%.

Уровень GLV имел нормальные значения в 3 случаях из 12, пограничные — в 2, патологические — в 7 наблюдениях. Значения GLV колебались от 5,3 до 33%, медиана составила 12,4%.

Патологические значения средней толщины комплекса ганглиозных клеток сетчатки (Avg GСС) выявлены у 7 больных. Avg GCC колебалась от 65,55 до 98,07 µm, медиана составила 84,47 µm.

Как видно из вышесказанного, истончение комплекса ганглиозных клеток сетчатки выявлено у 12 пациентов. Мы сопоставили локализацию преимущественного истончения GCC с топографией поражения центрального неврона зрительного пути. Согласно анатомо-физиологическим данным, волокна центрального неврона зрительного пути в каждом полушарии головного мозга через синапсы контактируют с аксонами ганглиозных клеток одноименной стороны сетчатки и «отвечают» за противоположную половину поля зрения [1]. У всех 12 пациентов сторона поражения центрального неврона зрительного пути совпадала со стороной истончения комплекса GCC. У 8 из этих больных выявлены поражение центрального неврона зрительного пути в левом полушарии головного мозга (рис. 1, а) и истончение комплекса GCC слева от вертикальной линии, делящей сетчатку на две половины (см. рис. 1, б). У этих пациентов обнаружена правосторонняя гомонимная гемианопсия (cм. рис. 1, в). У 4 пациентов с поражением центрального неврона зрительного пути в правом полушарии головного мозга на этой же стороне отмечено истончение комплекса GCC, у них выявлена левосторонняя гомонимная гемианопсия.

При исследовании перипапиллярного слоя нервных волокон у 9 пациентов зафиксировано их истончение. У 6 из них установлено поражение центрального неврона зрительного пути в левом полушарии головного мозга (правосторонняя гомонимная гемианопсия), у 3 — поражение центрального неврона зрительного пути в правом полушарии головного мозга (левосторонняя гомонимная гемианопсия).

Мы проанализировали соответствие топографии истончения перипапиллярного слоя нервных волокон локализации поражения центрального неврона зрительного пути. Известно, что сетчатка делится на носовую и височную часть условной вертикальной линией, проходящей на уровне фовеолы. Аксоны, идущие от ганглиозных клеток, расположенных в макулярной области, идут к височной половине диска зрительного нерва (ДЗН) и формируют папилломакулярный пучок. Аксоны ганглиозных клеток, расположенных с носовой стороны от ДЗН и фовеолярной области, идут к носовой стороне ДЗН.

Таким образом, аксоны ганглиозных клеток, расположенных в носовой по отношению в фовеоле стороне, подходят к носовой и височной границам ДЗН в виде «пояска». Аксоны ганглиозных клеток от височной половины сетчатки делают дугу и подходят к верхней и нижней границам ДЗН [1—3] (см. рис. 2).

В отличие от данных, полученных при исследовании комплекса GCC, полное соответствие топографии истончения RNFL стороне поражения центрального неврона зрительного пути отмечено не у всех, а лишь у 2 пациентов. У них перипапиллярный слой нервных волокон, перекрещенных в хиазме, истончался в виде «пояска» с височной и носовой стороны ДЗН; перипапиллярный слой нервных волокон, не перекрещенных в хиазме, истончался по верхней и нижней границе ДЗН.

У остальных 7 пациентов выявлено истончение перипапиллярного слоя нервных волокон, но четких топографических соответствий с поражением центрального неврона зрительного пути отмечено не было.

Таким образом, более точное совпадение топографии поражения зрительных волокон и данных ОКТ прослеживается при исследовании комплекса GCC.

Истончение GCC и RNFL зависело от срока зрительных нарушений. Достоверно чаще (р<0,0009) истончение GCC и RNFL встречалось у пациентов со сроком зрительных нарушений более 6 мес (у всех 12 пациентов) по сравнению с больными, у которых давность поражения центрального неврона зрительного пути составляла менее 6 мес (у 2 из 10 пациентов).

Индекс FLV у больных с давностью гемианопсического дефекта поля зрения до 6 мес колебался от 0,01 до 4,4%, медиана составила 0,5%. Аналогичный параметр у пациентов с давностью гемианопсического дефекта поля зрения более 6 мес колебался от 0,04 до 12,6%, медиана 4,4% (рис. 3).

Мы не выявили достоверных различий объема глобальных и фокальных потерь комплекса ганглиозных клеток сетчатки у пациентов с дефектами поля зрения различной степени выраженности (р>0,05) при давности заболевания более 6 мес. Возможно, последнее обусловлено небольшим количеством наблюдений.

Вопрос существования ретроградной транссинаптической атрофии зрительных волокон человека до настоящего времени оставался дискутабельным. J. Van Buren [4], A. Hendrickson и соавт. [5] в экспериментах на обезьянах показали существование транссинаптической ретроградной дегенерации зрительного пути. Наличие последней в клинической практике описано W. Hoyt и соавт. [2] у пациентов с врожденным поражением центрального неврона зрительного пути. Однако до недавнего времени считалось недоказанным существование транссинаптической ретроградной атрофии зрительных волокон человека при приобретенной патологии [6].

Новые возможности прижизненного исследования структуры сетчатки и зрительного нерва дает ОКТ, которая позволяет хорошо различить слой нервных волокон и ганглиозных клеток сетчатки и измерить их толщину.

Этот метод широко используется в диагностике нейродегенеративных изменений сетчатки и зрительного нерва при глаукоме [9], наследственных оптических нейропатиях [10] и других заболеваниях, характеризующихся поражением переднего отрезка зрительного пути [11—13]. В литературе обсуждается возможность применения ОКТ для раннего выявления болезни Альцгеймера [14].

В настоящее время появились первые работы, где с помощью ОКТ доказывается возможность существования транссинаптической ретроградной атрофии зрительных волокон человека [7, 8, 15, 16]. P. Jindahra и соавт. [8], исследуя с помощью ОКТ перипапиллярный слой нервных волокон, выявили его истончение через 3 мес после ишемического поражении затылочной доли головного мозга.

В ряде последних публикаций [15, 16] отмечается, что при поражении центрального неврона зрительного пути в большей степени страдает комплекс ганглиозных клеток сетчатки, что согласуется c полученными нами результатами.

Наше исследование показало возможность существования ретроградной транссинаптической атрофии зрительной системы человека. Истончение комплекса ганглиозных клеток сетчатки соответствует топографии поражения центрального неврона зрительного пути, а его возникновение зависит от сроков заболевания. ОКТ может быть использована для объективной диагностики, уточнения топографии и мониторинга поражения различных отделов зрительного пути, а также для прогноза динамики зрительных функций.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Н.Е., Н.С., В.Е., Л.П.

Сбор и обработка материала: Н.Е., Л.П.

Статистическая обработка: Н.Е.

Написание текста: Н.Е.

Редактирование: Н.С., В.Е., Л.П.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.