Электрофизиология в ранней диагностике глаукомы

При глаукоме гибель ганглиозных клеток (ГК) приводит к утончению слоя нервных волокон (СНВ) и к функциональным дефектам полей зрения (ПЗ). Морфометрия головки зрительного нерва или СНВ способствует выявлению патологии уже при необратимой потере части аксонов ГК. Поэтому, стандартная статическая пороговая периметрия дает дополнительную информацию для раннего распознавания глаукоматозного процесса, однако не определяет, поражение каких структур ослабляет зрительные функции. Обращение пациента к специалисту происходит чаще всего при существенном сужении ПЗ, когда погибло не менее 25-30% ганглиозных клеток [Kerrigan-Baumrind L.A., Quigley H.A., 2000]. Клинические наблюдения и исследования на животных показывают, что гибель волокон зрительного нерва и ганглиозных клеток происходит не единовременно и может растянуться на месяцы и годы. Поэтому целью ранней диагностики является идентификация глаукомы среди лиц с повышенным ВГД прежде, чем у них начнут выявляться дефекты ПЗ, для своевременного проведения лечения и его контроля.

Возможностями раннего и объективного исследования нарушений зрительных функций и мониторинга эффективности лечения обладает клиническая электрофизиология. Специфика изменений отдельных видов электроретинограмм (ЭРГ) зависит от чувствительности нейронов сетчатки – источников генерации биопотенциалов – к процессам, определяющим патофизиологические механизмы заболевания. Ключевыми молекулярными механизмами заболеваний сетчатки являются ишемия, окислительный стресс, эксайтотоксичность, аутоиммунные реакции и воспаление, и все эти механизмы играют важную роль в патофизиологии глаукомы. На рис.1 представлена схема источников генерации основных видов биопотенциалов, входящих в протокол исследований по стандартам международного общества клинической электрофизиологии зрения (ISCEV) [Marmor M.F. et al., 2008].

Рисунок 1. Исследование функционального состояния сетчатки с помощью некоторых электрофизиологических методов

Ганглиозные клетки наиболее чувствительны к ишемии и эксайтотоксичности [Kaur C. et al., 2008] и в большей степени поражаются при глаукоме среди всех нейронов сетчатки. Поэтому среди электрофизиологических методов ранней диагностики и мониторинга глаукомы, наибольшей специфичностью и чувствительностью при глаукоме обладают паттерн-ЭРГ (ПЭРГ), отражающая активность самих ГК, и фотопический негативный ответ (ФНО или PhNR).

Для регистрации ФНО используется ганц-фельд сферический стимулятор (рис.2а). Фотопический негативный ответ – негативный потенциал, который следует за b-волной в фотопической ЭРГ на вспышку, а также за b- и d-волнами в on-off-ЭРГ на длительный стимул (рис.2б). У обезьян ФНО селективно поражается при экспериментальной глаукоме или интраокулярной инъекции тетродотоксина, уничтожающего потенциал действия ГК и амакриновых клеток; у человека резкое угнетение ФНО показано у больных ПОУГ и при поражениях зрительного нерва различной этиологии [Viswanathan S. et al. 2009; Kizawa J. et al., 2006; Chen H. et al., 2008].

а)	б)
Рисунок 2. Фотопический негативный ответ

ПЭРГ рекомендована ISCEV для оценки функции внутренней сетчатки [Bach M., 2001, Frisman L. J., 2006; Holder G.E. et al., 2007]. При глаукоме изменения ПЭРГ отмечаются до появления аномалий на диске зрительного нерва или глазном дне. При длительном наблюдении пациента в динамике ПЭРГ позволяет корректно определять глаза с риском глаукомы до проявления ее признаков. Для регистрации ПЭРГ в качестве стимула используют реверсирующий шахматный паттерн (рис.3а), частота инверсий черных и белых ячеек в котором предопределяет, является ли ответ транзиентным (transient: 0,8-4 рев/сек или 0,4-2Гц) или ответом устойчивого состояния (steady-state: более 6 рев/сек) (рис.3б). В транзиентной ПЭРГ позитивный (P50) и негативный (N95) компоненты по-разному поражаются при заболеваниях сетчатки и зрительного нерва. ПЭРГ устойчивого состояния, имеющая синусоидальный вид (только N95), наиболее эффективна в определении скрытых глаукомных повреждений. ПЭРГ на большие размеры ячеек относительно более сохранна при ранней глаукоме и заметно редуцируется только в развитой стадии. Напротив, ПЭРГ на паттерн с малыми размерами ячеек рано изменяется при ПОУГ.

а)	б)
Рисунок 3. Паттерн-электроретинограмма

Высокая вариабельность ответов и низкое отношение «ответ/шум» не позволяют надежно диагностировать начальную глаукому по анализу абсолютных значений ПЭРГ. Поэтому разработаны специальные парадигмы ПЭРГ, помогающие еще до манифестации дефектов ПЗ идентифицировать пациентов с повышенным ВГД, у кого глаукомные повреждения только зарождаются. Наиболее известен «индекс ПЭРГ» или «Фрайбургская парадигма» [Bach M. and Hoffman M.B., 2008]. Для решения проблемы высокой внутри- и межиндивидуальной вариабельности в парадигме используют steady-state стимуляцию с частотой инверсии черных-белых клеток 16 рев/сек и рассчитывают отношение амплитуд ПЭРГ на стимулы двух угловых размеров (0,8° и 16°). Индекс ПЭРГ KPERG рассчитывается по следующей формуле:

В современных электрофизиологических системах, например, системе RETI-compact PS компании Roland Consult, расчет индекса ПЭРГ осуществляется автоматически после регистрации сигналов, поэтому проведение исследований в рамках данной парадигмы не является трудоемкой задачей. Другая известная парадигма получила название «ПЭРГЛА» (PERGLA – «ПЭРГ для выявления глаукомы») (Porciatti V. et al., 1987; Ventura L.M. et al., 2005). Метод отличает использование накожных электродов и применение паттернов-решеток. Использование накожных электродов менее инвазивно для пациента, однако, амплитуда ответа существенно снижается – в 3 и более раз. По результатам исследования парадигмы ПЭРГЛА и индекс ПЭРГ существенно не различаются и могут комбинироваться в одном исследовании. Высоко чувствительными, но слабо специфичными для диагностики глаукомы критериями являются осцилляторные потенциалы (ОП) [Dong C.J. et al., 2004]. Источник ОП связан с активностью внутренней сетчатки; они отражают радиальные токи, генерируемые тормозными обратными связями, инициированными амакриновыми клетками, и высоко чувствительны к ишемии [Wachtmeister L., 1998, 2005]. Индивидуальные ОП отражают активацию нескольких генераторов в сетчатке. Более ранние ОП генерируются в нейронах, связанных с on-путями палочковой системы, и поздние ОП - с системой off-каналов колбочковой системы. Сумма амплитуд первых трех пиков от изолинии представляет осцилляторный индекс, который зависит от ретинального кровотока и снижается у пациентов с гипертензией еще до того, как начинают выявляться значительные альтерации на глазном дне [Ravalico G. et al., 1998]. У приматов ОП, регистрируемые в мф-ЭРГ медленной последовательности, по спектру мощности разбивается на два частотных диапазона: быстрые и медленные ОП [Rangaswamy N.V. et al., 2006]. Экспериментальная глаукома редуцирует быстрые ОП во всех локализациях, даже когда дефекты ПЗ умеренные. Зрительные вызванные корковые потенциалы (ЗВКП) не специфичны для глаукомы, так как отражают функцию всего зрительного пути от сетчатки до коры [Odom J.V. et al., 2010]. Поэтому классические паттерн-реверсивные ЗВКП не имеют большого значения в ранней диагностике [Parisi V. et al., 2006]. Перспективной считают технику регистрации ЗВКП на движение, поскольку его восприятие передается чувствительными к глаукоме магноцеллюлярными путями. Применяют также сине-колбочковые S-ЗВКП, так как S-колбочковый кониоцеллюлярный путь поражается раньше выявления дефектов ПЗ [Bach M., 2001]. В настоящее время используют т.н. метод «объективной периметрии» - мультифокальные ЗВКП, которые, полезны в объективной оценке дефектов ПЗ только при развитой глаукоме. Стандартная ЭРГ на одиночные вспышки, являясь интегральным индикатором функции фоторецепторов и биполярных клеток, остается почти нормальной или слегка редуцированной [Bach M., 2001], однако острое повышение ВГД в эксперименте у обезьян вызывает резкое угнетение амплитуд a- и b- волн (Grozdanic S.D. et al., 2003). Ритмическая ЭРГ широкого спектра частот позволяет выявлять селективное вовлечение фоторецепторов и биполярных клеток в развитых стадиях ПОУГ (Сухарева Л.А. и др., 2008; Гринченко М.И. и др., 2009; Цапенко И.В. и др., 2010). Учитывая, что в РЭРГ низкой и высокой частоты доминирует активность разных нейронов сетчатки, выявленные нами изменения ответов на частотах 8,3-12Гц в глазах развитой глаукомой доказывают, что в патологический процесс вовлекаются не только ГК, но фоторецепторы и биполярные клетки.

Мультифокальная ЭРГ (мф-ЭРГ), также как и ганцфельд ЭРГ, не специфична для оценки функции нейронов внутренней сетчатки при глаукоме, поскольку основным источником генерации ее N1 и P1 компонентов являются биполярные клетки [Hood D.C. et al., 2008]. Однако, несмотря на низкую специфичность метода, в наших и зарубежных исследованиях было показано, что мф-ЭРГ рано изменяется при глаукоме, и, не являясь методом ранней диагностики, может использоваться для мониторинга эффективности лечения [Hasegawa S. et al., 2000; Зуева М.В. и др., 2010]. В настоящее время разработка функциональных критериев глаукомы продолжается по двум главным направлениям, имеющим целью:

• повышение чувствительности и специфичности тестов раннего выявления глаукомы и дифференциальной диагностики начальных стадий глаукомы высокого и низкого давления и поражения волокон зрительного нерва иной этиологии;
• определение патогенетически обоснованных критериев, позволяющих на новом уровне оценивать стадию развития заболевания и контролировать эффективность новых методов нейропротекторной терапии. В частности, известно, что глаукома индуцирует экспрессию глиального фибриллярного кислого белка в клетках Мюллера. По гипотезе Y. Zhong Y. и соавторов (2007), активация глиальных клеток в сетчатке и в головке зрительного нерва на ранней стадии глаукомы отражает стремление нейроглии ограничить повреждение нейронов. Однако при эволюции заболевания активированные глиальные клетки оказывают негативные воздействия на нейральную ткань, создавая условие для механического ее повреждения или изменяя микроокружение нейронов. С другой стороны, в гипотезе N. Osborn [Osborne N. N., Melena J. et al., 2001], объясняющей поражение ганглиозных клеток и их аксонов при глаукоме, также значительная роль отводится дисфункции клеток Мюллера. Поэтому, в будущих исследованиях предстоит изучить (первичную и/или вторичную) роль реактивных глиальных клеток в глаукомной оптической нейропатии и определить терапевтические подходы, позволяющие воспользоваться полезным эффектом и нивелировать вредные эффекты глиальной активации.

В электроретинографии объективным критерием оценки функции глиальных клеток Мюллера является глиальный индекс Кг, рассчитываемый по отношению амплитуд b-волны ЭРГ на одиночные вспышки и РЭРГ различной частоты (Зуева М.В., Цапенко И.В. и соавт., 2002; Нероев В.В. и соавт., 2005). Кг служит объективным критерием реактивного глиоза и ишемии сетчатки, поэтому, изучение его изменений в разных стадиях ГОН особенно актуально в свете указанных выше перспективных направлений исследований. Расчет индекса может быть выполнен автоматически на ЭФИ-системах Roland Consult. Таким образом, современные методы клинической электрофизиологии зрения имеют различную клиническую значимость для больных глаукомой и с подозрением на глаукому. Наибольшей диагностической ценностью сегодня обладают объективные критерии функции ГК и их аксонов, такие как ФНО и ПЭРГ. Комплекс стандартных и оригинальных методов электроретинографии позволяет определять нарушение функции нейронов дистальной и проксимальной сетчатки, а эволюция методов ранней диагностики и мониторинга глаукомы будет основываться на возрастании уровня фундаментальных знаний о ее патогенезе и об источниках генерации биопотенциалов зрительной системы.

Зуева М.В., Цапенко И.В., Резвых С.В. ФГУ «МНИИ ГБ им. Гельмгольца» Минздравсоцразвития России