Смотрите также

Журнал Глаукома 2004, №1

Хроматическая электроретинография при глаукоме

Глаукома 1'2004

А.М. Шамшинова, О.В. Глущук, М.А. Аракелян

Московский научно-исследовательский институт глазных болезней им. Гельмгольца

Электроретинограмма (ЭРГ) на хроматические стимулы используется как для оценки функционального состояния макулярной области при патологии сетчатки различного генеза, выделения функции различных колбочек, чувствительных к длинно-, средне- и коротковолновой части спектра, исследовании нейрофизиологических процессов в сетчатке, так и для изучения механизмов нарушения зрительных функций [4-6, 13, 18].

Обнаруженным при психофизических исследованиях изменениям системы голубых фоторецепторов (S-колбочки) в последние годы уделяется особое внимание. При этом учитываются их функциональные и анатомические особенности при изучении патогенеза различных заболеваний сетчатки [9, 16, 17, 19, 22, 23]. Синие колбочки уникальны по многим своим свойствам: морфологии контактам с биполярными и горизонтальными клетками. Они отсутствуют в центральной ямке, нерегулярны в зоне 0,35°, где значительно выше плотность другой колбочковой популяции (33% длинноволновых и 64% коротковолновых колбочек). Их наиболее низкая плотность в фовеальной области, максимальная плотность 15% (1000-5000/mm²) - на кольце в 1° вокруг фовеолы, то есть на 0,1-0,3 мм эксцентричнее. В парафовеальной области они составляют 8-12% от всей популяции в сетчатке. Сине-чувствительные колбочки, проходя через сетчатку, имеют различное распределение и не образуют регулярную гексагональную мозаику, типичную для двух других типов колбочек, и только 7% составляют регулярную и независимую субмозаику на периферии [7, 24]. Их плотность снижается, и наблюдаются нерегулярные зоны с потерей S-колбочек при тритан-дефиците. S-колбочки контактируют с S-колбочковыми биполярными клетками, которые отличаются от карликовых биполяров L- и M-колбочковой системы окончанием аксонов, расположенных глубоко во внутреннем плексиформном слое среди палочковых биполяров. S-колбочки связаны с колбочковым S-ON биполяром и оппонентными L- и M-OFF биполярами (голубые ON- и желтые OFF-каналы), которые несут сигнал к ганглиозным клеткам. Предполагается, что OFF-ганглиозные клетки отличаются по структуре от двуслойных S-ON ганглиозных клеток. Желто-зеленая оппонентность определяется ганглиозной клеткой S-колбочек с ON-центром, которая имеет гораздо больший центр рецептивного поля, чем L-, M-карликовые ганглиозные клетки.

Коротковолновая колбочковая система, несмотря на ее большую пространственную интеграцию по сравнению с другими колбочковыми системами, может отвечать, как и другие колбочковые системы в той же области, на контрастно-модуляционные мелькания при пространственных частотах 50 цикл/град. Предполагается, что редуцированная чувствительность S-колбочковой системы к быстрым мельканиям является следствием пострецепторных нарушений. Возможно именно благодаря особенностям анатомического строения S-колбочковой системы при некоторых видах офтальмопатологии отмечено селективное поражение коротковолновой системы сетчатки.

Снижение чувствительности голубых колбочек обнаружено при пигментном ретините, диабетической ретинопатии, глаукоме, доминантной колбочковой дегенерации, ретинобластоме. Благодаря использованию синего стимулирующего света в ЭРГ обнаружен новый тип ночной слепоты, характеризующийся гиперчувствительностью синих колбочек, в связи с чем для описания нового синдрома предложен термин: S-колбочковый синдром [8, 10, 21-23, 25]. Исследование функции синих колбочек при ЭРГ осуществляется с использованием синего стимула на ярком световом фоне (ахроматическом или желтом) для подавления палочковой активности и функции других колбочковых систем [13, 14]. В клинической ЭРГ, помимо различной цветности стимулирующего света (хроматическая ЭРГ), используют и различные его интенсивности, что позволяет в меняющихся условиях стимуляции выделить в одном исследовании функцию палочковой и колбочковой систем.

В настоящей работе представлен новый метод исследования системы голубых колбочек при ЭРГ, разработанный совместно с фирмой МБН (Москва), анализ ЭРГ при ранней диагностике заболеваний сетчатки и зрительного нерва. Исследованы также хроматическая ЭРГ и электроретинографические симптомы при разных стадиях глаукомы и ретинопатии при артериальной гипертензии.

Материал и методы

Обследовано 80 больных (154 глаза) с различными стадиями первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ): подозрение на глаукому, начальная и развитая стадии заболевания. На момент исследования внутриглазное давление (ВГД) находилось в пределах 20-28 мм рт. ст. Группу из 64 больных (128 глаз) составили пациенты с артериальной гипертензией I-II стадии. Контрольная группа - 20 здоровых испытуемых в возрасте 40-60 лет с остротой зрения 1,0. В отдельную группу выделены больные с катарактой, макулярной дистрофией, связанной с возрастом, диабетической ретинопатией.

ЭРГ проводили на электроретинографе МБН-6 (фирма МБН, Москва), который позволял регистрировать как ее стандартные формы, так и биоэлектрическую активность, не включенную в Cтандарты ISCEV [5]. Электроретинографические исследования включали максимальную, ритмическую 30-Гц ЭРГ, макулярную ЭРГ (15°) на красный (632 нм), зеленый (530 нм) и синий (440 нм) стимулы. ЭРГ на синий стимул регистрировалась при различных интенсивностях стимулирующего света с шагом 2,5 лог. ед. Длительность стимула 10 мс, частота стимула 1, 2, 5 и 30 Гц, в зависимости от задач исследования.

Максимальный или смешанный ответ, состоявший из комбинации ответов палочковой и колбочковой систем, регистрировали с помощью линзы-присоски с вмонтированным белым светодиодом при стандартной интенсивности стимулирующего света в 1,5-4,5 Кд•с/м2 с интервалом 2-5 c. Исследования проводили с узким зрачком, так как рекомендуемое ISCEV расширение зрачка для ЭРГ не приемлемо в исследованиях больных глаукомой. Фликер (мелькающая, ритмическая) ЭРГ, которая отражает функцию колбочковой системы сетчатки, регистрировали на белый стандартный стимул постоянной интенсивности с частотой 30 Гц в фотопических условиях, подавляющих палочковую активность. Для регистрации локальной ЭРГ использовали метод, разработанный в лаборатории клинической физиологии зрения С.В. Кравкова (Говардовский В.И. и др., 1989, Шамшинова А.М., 1989). Использовали линзу-присоску с вмонтированными красным, зеленым и синим светодиодами и оптической системой, формирующей стимул с угловым размером 15° для макулярной ЭРГ. Вакуумная система обеспечивала плотное прилегание линзы-присоски к роговице, что определяло локализацию источника света в макулярной области вне зависимости от движения глаз и наличия центральных скотом в поле зрения с нарушением фиксации взора.

Применение света различных интенсивностей стимулирующего связано с тем, что при использовании слабых его характеристик в ЭРГ принимают участие преимущественно палочковые, а при высоких - колбочковые компоненты сетчатки. На стимулы средней интенсивности в ответе принимают участие колбочковые и палочковые компоненты, последние доминируют. Поскольку существует магнификация электрической активности от наружных слоев сетчатки к внутренним при передаче сигнала от фоторецепторов к нейронам внутренних слоев, b- волна появляется при интенсивности уже 1 лог. ед., то есть она измеряется при низких интенсивностях, когда а-волна еще не появляется. Таким образом, без длительной темновой адаптации в коротком исследовании было получено представление о функции колбочковой и палочковой систем, а также о чувствительности сетчатой оболочки.

Статистическая обработка результатов была проведена непараметрическими методами с помощью компьютерной программы "Биостат" [3]. Полученные данные у больных глаукомой сравнивались с результатами исследования контрольной группы, а также больных с артериальной гипертензией II-III стадии. Анализировали амплитудные и временные параметры a- и b-волн, позднего негативного компонента ЭРГ - b'-волны, ее кинетики и временный диапазон по изолинии от восходящего до нисходящего колена, который отражает скорость передачи информации в сетчатке от фоторецепторов до биполярных и ганглиозных клеток и, в отличии от латентности b-волны, ЭРГ учитывает угол подъема и падения последней (рис. 1).

Рис. 1. Схематическое изображение ЭРГ с расчетом кинетики b-волны ЭРГ. По оси ординат - амплитуда волн ЭРГ, мкВ, по оси абсцисс - длительность волн ЭРГ, мс:
1 - стимул - начало ЭРГ
2 - "a" - амплитуда a-волны
3 и 5 - К1 и К2 - кинетика b-волны
4 - "b" - амплитуда b-волны
6 - b' - окончание b-волны, длительность
1 - 2 - Ta - время кульминации a-волны
1 - 4 - Tb - время кульминации b-волны
3 - 5 - K1 - K2 - кинетика b-волны<
2 - 6 - латентный период от окончания a-волны, до окончания b-волны

Достоверность различия временных и амплитудных параметров ЭРГ определяли по критерию Стьюдента и Крускала-Уоллиса между нормой и глаукомой разных стадий, а также ретинопатией при артериальной гипертензии.

Результаты. В норме максимальная и макулярная ЭРГ на красный и зеленый стимулы соответствовала ранее полученным данным и стандартам [13]. В ЭРГ на яркие вспышки в условиях темновой адаптации регистрировали а- и b-волны. Ведущим компонентом максимального ответа является a-волна, которая отражает главным образом гиперполяризацию палочковых фоторецепторов, а склон кривой а-волны - кинетику фототрансдукции. Позитивная b-волна максимальной ЭРГ, генерируемая после фоторецепторов, связанна с деполяризацией on-биполярных и Мюллеровых клеток.

ЭРГ на синий стимул уже в норме имела более плоскую вершину, большую амплитуду и латентность, по сравнению с ЭРГ на красный и зеленый стимулы (рис. 2).

Рис. 2. Максимальная и макулярная ЭРГ в норме: 1 W - максимальная общая ЭРГ на белый стимул; 2 R - макулярная ЭРГ на красный стимул; 3 G - макулярная локальная ЭРГ на зеленый стимул; 4 B - макулярная локальная ЭРГ на синий стимул

В норме при увеличении интенсивности красного, зеленого и синего стимулирующего света амплитуда а- и b-волн достигла своего максимума (насыщения), и ее увеличение прекращалось. По мере увеличения интенсивности стимулирующего света латентность, время до пика a- и b- волн (implicit time), укорачивалось как в максимальной ЭРГ на белый стимул, так и локальной ЭРГ на красный, зеленый и синий стимулы. При больших яркостях снижалась до значений, сходных с максимальной ЭРГ на белый стимул. Очевидно, что локальность ответа при больших интенсивностях терялась.

Амплитуда b-волн общей (максимальной) ЭРГ при разных стадиях глаукомы и ретинопатии при артериальной гипертензии имеет нормальные амплитудные и временные показатели. Локальная (макулярная) ЭРГ на красный, зеленый и синий стимулы изменялась по-разному, в зависимости от стадии процесса и наличия сопутствующих заболеваний: катаракты, связанной с возрастом макулярной дистрофии, диабетической ретинопатии и т.д.

При подозрении на глаукому максимальная ЭРГ не отличалась от нормы, макулярная ЭРГ на красный и зеленый стимулы также были в пределах нормы, а ЭРГ на синий стимул имела большую латентность, но достоверных отличий от контрольной группы не отмечено.

При начальной стадии ПОУГ показатели общей, максимальной, ритмической и хроматической локальной ЭРГ на красный и зеленый стимулы не отличались достоверно от таковых в контрольной группе и группе больных с подозрением на глаукому. Однако уже в этой стадии имело место некоторое удлинение латентности макулярной ЭРГ на зеленый и синий стимулы, снижение амплитуды у ряда больных, по сравнению с контрольной группой и достоверное (p < 0,056) удлинение латентности и кинетики b- и b'-волны (p < 0,044), что свидетельствует о нарушении проведения возбуждения от фоторецепторов к ганглиозным клеткам уже в начальной стадии глаукоматозной оптической нейропатии (рис. 3). На голубые стимулы высокой интенсивности удлинение латентностей, по сравнению с контрольной группой, не отмечено. В начальных стадиях глаукомы удлинение implicit пространственной контрастной чувствительности (ПКЧ) на синий и зеленый стимулы в области средних пространственных частот, а также снижением контрастной чувствительности и цветоощущения на синий и зеленый стимулы в области 5° от центра.

Рис. 3. Максимальная и макулярная ЭРГ у больных глаукомой: 1W - общая максимальная ЭРГ при открытоугольной глаукоме IIb степени на белый стимул; 2 R - макулярная локальная ЭРГ при открытоугольной глаукоме II b степени на красный стимул; 3 G - макулярная локальная ЭРГ при открытоугольной глаукоме IIb степени на зеленый стимул; 4 B - макулярная локальная ЭРГ при открытоугольной глаукоме IIb степени на синий стимул

При развитой глаукоме максимальная, ритмическая (30 Гц) и макулярная ЭРГ на красный стимул не изменена, кривая ЭРГ на зеленый стимул приобретала двугорбый характер, implicit time b-волны достоверно удлинено при нормальной амплитуде. В то же время наблюдается снижение амплитуды ЭРГ, значительное удлинение латентности и кинетики b- и b'-волны (рис. 4а, б) на всех интенсивностях синего стимула (p Ј 0,005) и (р < 0,03).

Рис. 4. Зависимость волн ЭРГ от интенсивности стимулирующего света: По оси ординат - латентность b-волны ЭРГ, мс; по оси абсцисс - интенсивность стимулирующего света (условные единицы):

• а - зависимость латентности b-волны ЭРГ от интенсивности стимулирующего синего света при разных стадиях глаукомы;
• б - зависимость кинетики b-волны ЭРГ при разных интенсивностях стимулирующего света при разных стадиях глаукомы.
• в - зависимость латентности b- волны ЭРГ от интенсивности стимулирующего синего света

У больных с артериальной гипертензией II стадии отмечались нормальные показатели максимальной и ритмической 30 Гц ЭРГ, нормальная или сниженная амплитуда b-волны макулярной ЭРГ на красный стимул в зависимости от выраженности патологического процесса в макулярной области, достоверное удлинение латентности b-волны ЭРГ на зеленый и синий стимулы (рис. 4в) на низких и средних интенсивностях стимулирующего света при нормальной амплитуде, что свидетельствовало о вовлечении в процесс как палочковой, так и колбочковой систем сетчатки в макулярной области. В психофизических исследованиях у этой группы больных выявлено снижение контрастной и цветовой чувствительности на зеленый и красный стимулы в макулярной области сетчатки (рис. 5).

Рис. 5. Максимальная и макулярная ЭРГ у больных с ретинопатией при артериальной гипертензии. Максимальная ЭРГ не изменена, макулярная ЭРГ OD субнормальна, ОS - не регистрируется, латентность b-волны на cиний стимул удлинена

У больных с связанной с возрастом дистрофией макулярной области изменения локальной ЭРГ отмечались уже на ранних стадиях глаукомы при такой сочетанной патологии. Плотность помутнения в хрусталике коррелировала с достоверным увеличением латентности и снижением амплитуды b-волны ЭРГ на синий стимул при нормальных показателях макулярной ЭРГ на красный стимул, по сравнению с группой больных той же стадии глаукомы без заметных изменений в хрусталике. Применение этого метода исследования можно использовать в качестве критерия оценки плотности помутнения хрусталика при глаукоме.

Обсуждение

Как у больных глаукомой, так и у больных с артериальной гипертензией выявлено изменение implicit time (время до пика b-волны) и кинетики b-волны на зеленый и синий стимулы, что свидетельствует о нарушении проведения возбуждения по сетчатке уже в начальных стадиях глаукомы и гипертонической ретинопатии.

Изменения ЭРГ сопровождалось нарушением цветовой, пространственной и контрастной чувствительности, отражающие функциональное снижение нейронов сетчатки различных каналов зрительной системы. С развитием глаукомного процесса удлиняется время проведения возбуждения по нейронам сетчатки, как отражение прогрессирования их функциональных и структурных изменений. Сходство функциональных нарушений, психофизических и электроретинографических симптомов у больных глаукомой и при артериальной гипертензии свидетельствует о сходстве патогенетических механизмов на ранних этапах развития этих заболеваний.

Из данных литературы известно, что при когерентной оптической томографии имеет место диффузное истончение слоя нервных волокон сетчатки вокруг диска уже в начальной стадии глаукомы. При прогрессировании глаукоматозного процесса с нарастанием дефектов в поле зрения происходит значительное уменьшение толщины слоя нервных волокон в нижне-темпоральной области, соответствующей дефектам в поле зрения. В связи с прогрессированием глаукоматозного процесса, истончение слоя нервных волокон отмечается во всех слоях, что возможно и объясняет ранние изменения в ЭРГ на синий стимул в связи с особенностями топографии синих колбочек.

Таким образом, при глаукоматозной оптической нейропатии и ретинопатии сосудистого генеза на начальных этапах их развития имеется некоторое сходство патофизиологических механизмов, обусловливающих либо ишемию и структурные изменения нейрональных слоев сетчатки, либо апоптоз ганглиозных клеток; и в первом, и во втором случае доминирует нарушение кровотока в задних коротких цилиарных артериях и ветвях глазничной артерии [1]. В этой связи особый интерес представляет оценка ранних функциональных нарушений в сетчатке. Рассматривая нейрональную организацию сетчатки, можно предположить, что по мере развития глаукомного процесса происходящее повышение концентрации глютамата в сетчатке приводит к гибели ганглиозных клеток и их аксонов, что проявляется в удлинении латентности b- и b'-волн ЭРГ и изменению кинетики b-волны.

Выявленные нарушения проведения возбуждения на синий стимул по нейронам сетчатки у больных с глаукомой и ретинопатией гипертензионного генеза, снижение цветовой и контрастной чувствительности в центральной области сетчатки свидетельствуют о функциональном снижении макулярной области до клинических проявлений рассматриваемых заболеваниях, отражающих тонкие механизмы метаболических нарушений в сетчатке. То есть на начальных этапах оптической нейропатии глаукомного генеза функциональные нарушения отражают степень развития патологических процессов прежде всего в сетчаткой оболочке, а не в зрительном нерве, и могут быть диагностированы психофизическими и электроретинографическими методами исследования [2]. Использование новых математических программ для анализа и регистрации макулярной и максимальной ЭРГ (Электроретинограф МБН-6 2003, фирма МБН) представляет новые возможности в изучении биоэлектрической активности колбочковой системы сетчатки, различных компонентов ЭРГ в норме и патологии. Диагностика нарушения функции колбочковой системы приобретает все большее значение в клинике в связи с новыми патогенетическими подходами к лечению глаукомы и заболеваний сетчатки различного генеза.

Литература

1. Борисова С. А. Гемодинамические и функциональные изменения у больных ПОУГ и в процессе реабилитации: Автореф. дис. … канд. мед. наук.- М., 1999.- 24 с.
2. Егорова И.В., Шамшинова А.М., Еричев В.П. Психофизические и электрофизиологические методы исследования в диагностике глаукомы // Клин. физиология зрения.- М.: Науч.-мед. фирма MBN.- 2002. - С. 400-411.
3. Стентон Медико-биологическая статистика.- М.: Практика 1999. - С. 285-294.
4. Шамшинова А.М., Волков В.В. Функциональные методы исследования в офтальмологии.- М.: Медицина 1999. - С. 412-416.
5. Шамшинова А.М. Электроретинография в клинике глазных болезней // Клин. физиология зрения.- М.: Науч.-мед. фирма MBN.- 1993.- С. 57-82.
6. Шамшинова А.М., Глущук О.В., Егорова И.В., Рогова С.Ю. Хроматическая Электроретинография в диагностике прогрессирования оптической нейропатии глакомного генеза // Клин. физиология зрения.- М.: Науч.-мед. фирма МБН.- 2002.- С.- 412-422.
7. Ahnelt P.K. The photoreceptor mosaic // Eye.- 1998.- Vol. 12.- P. 531-540.
8. Arden G., Wolf J., Berninger T. et al. S-cone ERGs elicited by a simple technique in normals and in tritanopes // Vision Res.- 1999.- Vol. 39.- No 3.- P. 641-650.
9. Chichilnisky E.J., Baylor D.A. Receptive-field microstructure of blue-yellow ganglion cells in primate retina // Nat. Neurosci.- 1999.- Vol. 2.- No 10.- P. 889-893.
10. Cho N.C., Poulsen G.L., Ver Hoeve J.N., Nork T.M. Selective loss of S-cones in diabetic retinopathy // Arch. Ophthalmol.- 2000.- Vol. 118, No 10.- P. 1393-1400.
11. Dacey D.M. Primate retina: cell types, circuits and color opponency // Prog. Retin. Eye Res.- 1999.- Vol. 18.- No 6.- P. 737-763.
12. Dacey D.M. Parallel pathways for spectral coding in primate retina // Annu. Rev. Neurosci.- 2000.- Vol. 23.- P. 743-750.
13. Fishman G.A, Birch. D., Holder G.E., Brigel M.G. Electrophysiologic Testing.-sec ed. The Foundation of the Am. Academy of Ophthalmol. - 2001.- P. 307.
14. Gouras P. The role of S-cones in human vision // Doc. Оphthalmol.- 2003.-Vol. 106.- No 1.- P. 5-11.
15. Hae2003gerstrom-Portnoy G., Verdon W.A. Rods induce transient tritanopia in blue cone monochromats // Vision Res.- 1999.- Vol. 39.- No. 13.- P. 2275-2284.
16. Kolb H. Anatomical pathways for color vision in the human retina // Vis. Neurosci. - 1991.- No 7.- P. 61-41
17. Kolb H. The architecture of functional neural circuits in the cat retina // Basic and clinical perspectives in vision research.- N-Y.: Plenum Press, 1995. - 51 p.
18. Kremers J., Usui T., Scholl H.P., Sharpe L.T. Cone signal contributions to electroretinograms [correction of electrograms] in dichromats and trichromats // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.- 1999.- Vol. 40.- No. 5.- P. 920-930.
19. Marmor M.F. Tan F., Sutter E.E., Bearse M.A.Jr. Topography of cone electrophysiology in the enhanced S cone syndrome // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.- 1999.- Vol. 40.- No 8.- P. 1866-1873.
20. McMahon M.J., MacLeod D.I. Dichromatic color vision at high light levels: red/green discrimination using the blue-sensitive mechanism // Vision Res.- 1998.- Vol. 38.- No 7.- P. 973-983.
21. MacLeod D.I. Local nonlinearity in S-cones and their estimated light-collecting apertures // Vision Res.- 1998.- Vol. 38.- No 7.- P. 1001-1006.
22. Roorda A., Williams D.R. The arrangement of the three cone classes in the living human eye // Nature.- 1999.- Vol. 397.- No 6719.- P. 520-522.
23. Shinomori K., Spillmann L., Werner J.S. S-cone signals to temporal OFF-channels: asymmetrical connections to postreceptoral chromatic mechanisms // Vision Res.- 1999.- Vol. 39.- No 1.- P. 39-49.
24. Teufel H.J., Wehrhahn C. Evidence for the contribution of S cones to the detection of flicker brightness and red-green // J. Opt. Soc. Am,. a Opt. Image Sci. Vis.- 2000.- Vol. 17.- No 6.- P. 994-1006.
25. Yamamoto S., Hayashi M., Takeuchi S. Electroretinograms and visual evoked potentials elicited by spectral stimuli in a patient with enhanced S-cone syndrome // Jpn. J. Ophthalmol.- 1999.- Vol. 43.- No 5.- P. 433-437.

Chromatiс ERG in glaucoma

A.M. Shamshinova, O.V. Gluschuk, M.A. Arakeljan

80 patients with glaucoma associated optic neuropathy, 64 patients with hypertensive retinopathy and 20 healthy subjects were investigated. A method of maximal ERG and chromatic local ERG on red, green and blue stimuli with variable intensity was used(electroretinograph MBN, Russia). ERG was analyzed according to latency of a-, b- and b?-wave and b-wave kinetic. Reliable increase of b- and b?-wave latency on green and blue stimuli in optic neuropathy and hypertensive retinopathy might be an evidence of excitement conduction disturbance in retina and pathogenetic mechanism resemblance in early stages of pathological process development.

Комментарии пользователей

^{25 октября 2006 года, 16:31}

Чтобы прокомментировать статью, войдите в систему или зарегистрируйтесь!