Dostęp Otwarty

Rola pierwiastków śladowych w patogenezie i progresji krótkowzroczności

lek. Monika Fedor

dr n. med. Beata Urban

prof. dr hab. n. med. Alina Bakunowicz-Łazarczyk

Klinika Okulistyki Dziecięcej z Ośrodkiem Leczenia Zeza Uniwersyteckiego Dziecięcego Szpitala Klinicznego w Białymstoku

Adres do korespondencji: lek. Monika Fedor, Klinika Okulistyki Dziecięcej z Ośrodkiem Leczenia Zeza UDSK w Białymstoku, ul. Waszyngtona 17, 15-274 Białystok; e-mail: monikafedor7@gmail.com

Small fedor monika opt

lek. Monika Fedor

Small urban beata opt

dr n. med. Beata Urban

Small bakunowicz %c5%81azarczyk al opt

prof. dr hab. n. med. Alina Bakunowicz-Łazarczyk

Krótkowzroczność stanowi ważny problem społeczny. Jej patogeneza jest złożona i nie została jeszcze do końca poznana. Patomechanizm uwzględnia czynniki genetyczne i środowiskowe, wśród których istotną rolę odgrywają biochemiczna przebudowa twardówki i stres oksydacyjny, czyli brak równowagi procesów prooksydacyjnych i antyoksydacyjnych w kierunku reakcji utleniania, przebiegający z udziałem reaktywnych form tlenu. W artykule przedstawiono rolę czterech pierwiastków śladowych – cynku, miedzi, selenu i manganu – w rozwoju i progresji krótkowzroczności.

Wprowadzenie

Krótkowzroczność jest obecnie istotnym problemem społecznym ze względu na dużą częstość występowania. W dostępnym piśmiennictwie przedstawiono wiele klasyfikacji tej wady wzroku. Ze względu na wielkość dzieli się ją na małą (do 2,5 D), średnią (od 3,0 do 6,0 D) i wysoką (powyżej 6,0 D). Ze względu na patomechanizm można wyróżnić: krótkowzroczność osiową (występującą najczęściej), która jest wynikiem zbyt długiej gałki ocznej, krótkowzroczność refrakcyjną wynikającą z nadmiernej zdolności skupiającej ośrodków optycznych oka oraz krótkowzroczność mieszaną stanowiącą połączenie obu powyższych składowych.1

Wyróżnia się następujące rodzaje krótkowzroczności osiowej:2

  • krótkowzroczność prostą, inaczej szkolną, która rozpoczyna się w 10-12 r.ż., natomiast stabilizuje się ok. 20 r.ż., osiągając wartości do –6 D; cechuje się brakiem defektów strukturalnych oka
  • łagodną krótkowzroczność postępującą – osiąga wartości do –12 D i często stabilizuje się ok. 30 r.ż.; prawdopodobnie w jej przebiegu stwierdza się zaburzenia biochemiczne gałki ocznej
  • krótkowzroczność złośliwą, której postęp nie zatrzymuje się, może ona osiągać do –30 D i być przyczyną poważnych konsekwencji prowadzących nawet do ślepoty; w jej przebiegu stwierdza się defekty strukturalne i biochemiczne gałki ocznej
  • krótkowzroczność patologiczną związaną z występowaniem patologicznych zmian degeneracyjnych w oczach krótkowzrocznych niezależnie od wielkości wady (np. odłączenie ciała szklistego, zanik przytarczowy naczyniówkowo-siatkówkowy, pęknięcia lakieru, zwyrodnienie kraciaste, garbiak tylny, plama Förstera-Fuchsa).


Wśród teorii dotyczących patomechanizmu powstawania krótkowzroczności zwraca się uwagę na uwarunkowania genetyczne, jak również podkreśla się znaczący wpływ czynników środowiskowych. Do tej pory nie określono pojedynczego genu odpowiedzialnego za rozwój krótkowzroczności. Ciągle identyfikowane nowe loci genowe związane z krótkowzrocznością wskazują na poligenowy charakter choroby.3 Wśród potencjalnych czynników środowiskowych w rozwoju krótkowzroczności wyróżnia się nadmierną pracę do bliży, dietę, niską aktywność fizyczną i małą aktywność na świeżym powietrzu.4

Zmiany histologiczne w przebiegu krótkowzroczności osiowej dotyczą wszystkich trzech błon tylnego odcinka gałki ocznej. Twardówka ulega ścieńczeniu, poczynając od okolicy równika, z maksymalnym nasileniem rozrzedzenia w tylnym biegunie gałki ocznej. Wraz ze wzrostem długości gałki ocznej ścieńczeniu ulega również naczyniówka. Ostatnie badania wykazały, że mimo defektu błony Brucha w obszarze plamkowym w przebiegu krótkowzroczności zachowuje ona swoją prawidłową grubość. Stwierdzono również zmniejszenie grubości siatkówki z utratą komórek nabłonka barwnikowego siatkówki.5

Kluczową rolę w procesie wydłużania się gałki ocznej odgrywa biochemiczna przebudowa twardówki.6 Histologicznie twardówka jest zbudowana z nieregularnie ułożonych włókien kolagenowych, proteoglikanów zawierających kwas hialuronowy i glikoprotein. Za syntezę macierzy pozakomórkowej odpowiadają fibroblasty znajdujące się między blaszkami włókien kolagenowych.7 Twardówka jako tkanka łączna podlega ciągłym procesom degradacji i odbudowy, które w prawidłowych warunkach pozostają w równowadze.

Gentle i wsp. zwracają uwagę, że rozwój krótkowzroczności osiowej wiąże się ze zmniejszeniem ilości kolagenu w twardówce zarówno u ludzi, jak i zwierząt.8 W swoich badaniach wykazali oni, że ten spadek jest związany ze zmniejszeniem syntezy kolagenu typu I, jak również jego przyspieszoną degradacją przez enzymy z grupy metaloproteinaz.

Krótkowzroczność i stres oksydacyjny

Za uszkodzenie oksydacyjne komórek i tkanek odpowiedzialny jest brak równowagi między procesami utleniania a aktywnością systemu antyoksydacyjnego. Związki chemiczne powstające w wyniku stresu oksydacyjnego nazywa się wolnymi rodnikami tlenowymi, inaczej reaktywnymi formami tlenu (ROS – reactive oxygen species) lub aktywnymi formami tlenu (AOS – active oxygen species). Należą do nich m.in. anionorodnik ponadtlenkowy, rodnik hydroksylowy, tlen singletowy i nadtlenek wodoru.9 Wolne rodniki tlenowe mogą uszkadzać materiał genetyczny lub powodować peroksydację lipidów. W celu obrony przed czynnikami utleniającymi organizm produkuje enzymatyczne i nieenzymatyczne związki przeciwutleniające. Do przeciwutleniaczy enzymatycznych zalicza się dysmutazę ponadtlenkową (SOD), katalazę i peroksydazę glutationu. U człowieka zidentyfikowano trzy rodzaje dysmutazy ponadtlenkowej: cynkowo-miedziową (CuZn-SOD), manganową (Mn-SOD) i pozakomórkową (EC-SOD). Tokoferol (witamina E), kwas askorbinowy (witamina C), glutation (GSH) i karoten są przeciwutleniaczami nieenzymatycznymi.10

Ludzkie oko jest narządem o dużej aktywności reaktywnych form tlenu, a to wymaga obecności dobrej ochrony przeciwutleniającej.11 Vinetskaia i wsp. przebadali 270 oczu dzieci i młodzieży z postępującą krótkowzrocznością, wykazując związek między rozwojem obwodowych zmian zwyrodnieniowych a brakiem równowagi między aktywnością antyoksydantów i utleniaczy w filmie łzowym.12 Proponują oni zastosowanie oceny stosunku antyoksydanty/oksydanty w filmie łzowym jako wskaźnika służącego do przewidywania postępu krótkowzroczności. Zwiększenie aktywności CuZn-SOD przez suplementację cynku zapobiegało wydłużaniu się gałki ocznej krótkowzrocznej u zwierząt.13 Romero i wsp. podają, że u pacjentów z odwarstwieniem siatkówki wykazano w płynie podsiatkówkowym zwiększoną ilość produktów peroksydacji lipidów, co dodatkowo miało związek ze stopniem krótkowzroczności tych osób.14 Stymulując ten proces u zwierząt, uzyskano zmniejszenie aktywności peroksydazy glutationowej, która zawiera selen.

Krótkowzroczność i tlenek azotu

Tlenek azotu (NO) odgrywa ważną rolę w ludzkim oku, m.in. powoduje rozluźnienie mięśni gładkich (w tym mięśnia rzęskowego), zwiększa oczny przepływ krwi i obniża ciśnienie śródgałkowe. NO wytwarzany jest z L-argininy przez enzym – syntazę tlenku azotu, która występuje w trzech izoformach: neuronalnej (nNOS), śródbłonkowej (eNOS) i indukowanej (iNOS). nNOS i eNOS są aktywowane w tkankach prawidłowych i regulują funkcje fizjologiczne. iNOS jest indukowana tylko w warunkach patologicznych przez cytokiny, powodując wytworzenie w szybkim czasie znacznej ilości NO reagującego z anionorodnikiem ponadtlenkowym w celu wytworzenia silnego utleniacza – nadtlenoazotynu.15

Zarówno niedobór, jak i nadmiar NO może prowadzić do różnych chorób oczu, w tym krótkowzroczności. Chiou i wsp. wskazują na możliwość zastosowania w leczeniu lub zapobieganiu krótkowzroczności donorów NO bądź inhibitorów iNOS.15 Z jednej strony badania potwierdzają, że NO zapobiega rozwojowi krótkowzroczności przez rozluźnienie mięśnia rzęskowego, z drugiej zaś autorzy wskazują, że krótkowzroczności eksperymentalnej deprywacyjnej i wywołanej soczewkami ujemnymi można zapobiec, stosując inhibitory iNOS.16-18 Wydaje się, że działanie fizjologiczne NO jest korzystne, natomiast jego nadmiar prowadzi do wzrostu stresu oksydacyjnego i rozwoju krótkowzroczności.

Mikroelementy

Mikroelementy są to pierwiastki chemiczne występujące w organizmie człowieka w śladowych ilościach. Zapotrzebowanie na nie wynosi poniżej 100 mg/24 h. Do pierwiastków śladowych zalicza się: jod, żelazo, fluor, bor, kobalt, miedź, chrom, cynk, mangan, molibden i selen.19 Znaczenie dla rozwoju i progresji krótkowzroczności mają przede wszystkim cynk, miedź, selen i mangan.