Хвороби очей надзвичайно поширені в усьому світі. За останніми оцінками, одна третина населення планети страждає від певного типу порушення зору. Враховуючи високу складність будови людського ока, точне походження та природа багатьох очних захворювань залишаються нез’ясованими, залишаючи постраждалим людям обмежені можливості діагностики та лікування.

Тепер, у дослідженні, опублікованому в журналі JAMA Ophthalmology 1 квітня 2024 року, команда дослідників з Токійського медичного та стоматологічного університету (TMDU) в Японії започаткувала використання нового виду оптичної когерентної томографії (ОКТ) для дослідження детальної структури склери — білого зовнішнього шару очного яблука.

Мотивація, яка лежить в основі цієї роботи, випливає з обмежених можливостей, які зараз доступні офтальмологам для дослідження дрібних деталей склери у живих пацієнтів. «Склера, що складається з колагенових волокон, відіграє важливу роль у захисті сітківки, зорового нерва та інших нервових тканин ока. Тому аномалії форми склери можуть викликати різні ускладнення, що призводять до сліпоти», — пояснює провідний автор Доктор Кіоко Оно-Мацуї.

«Однак досі склеру живих суб’єктів вимірювали лише з точки зору її товщини, без можливості отримати такі деталі, як орієнтація колагенових волокон на широкій ділянці ока».

Щоб подолати це обмеження, дослідники розробили установку для проведення чутливої до поляризації ОКТ (PS-OCT), методики, де поляризація світла діє як механізм контрасту. «Склера має властивість подвійного заломлення променів, яка є оптичною властивістю матеріалів, у яких показник заломлення залежить від поляризації. Подвійне заломлення променів зазвичай спостерігається у волокнистих тканинах, які мають періодично організовані наноструктури, такі як склера», — коментує старший автор доктор Те. Ігарасі-Йокої.

«Таким чином, на додаток до величини подвійного заломлення променів, яка дає нам інформацію про щільність волокон, PS-OCT може також показати вісь орієнтації подвійного заломлення променів, яка пов’язана з орієнтацією самих пучків волокон».

Використовуючи цю методику, команда досліджувала властивості колагенових волокон у склері пацієнтів із сильною короткозорістю. Вони також зосередилися на зв’язку між міопатією та іноді патологічним станом, відомим як куполоподібна макула (DSM), у якій спеціалізована ділянка сітківки випинається назовні. Їхній аналіз включав 89 очей із високою короткозорістю від 72 пацієнтів, переважно дорослих старше 50 років.

Після ретельного спостереження за отриманими зображеннями PS-OCT дослідники виявили, що склера поділена на внутрішній і зовнішній шари з різним структурним розташуванням для кожного. У внутрішньому шарі волокна відходять радіально від периферії зорового нерва. Навпаки, волокна зовнішнього шару проходять перпендикулярно волокнам внутрішнього шару. Цікаво, що у пацієнтів з DSM волокна внутрішнього шару були агреговані та потовщені, тоді як волокна зовнішнього шару були стиснуті та потоншені.

Успішне використання PS-OCT для візуалізації організації фіброзної тканини в структурах ока може мати величезні наслідки для клінічних досліджень, діагностики та терапії.

«Враховуючи поширеність патологій склери, таких як DSM і стафіломи в очах із короткозорістю, розпізнавання структур волокон може дати важливу інформацію, яка може бути актуальною для розробки цільової терапії для раннього усунення аномалій склери та пом’якшення потенційного пошкодження вищерозміщеної нервової тканини», зауважує старший автор доктор Масахіро Яманарі.

Оригінальне дослідження було опубліковане у журналі JAMA Ophthalmology 7 травня 2024 року.

Гемато-ретинальний бар’єр створений для захисту нашого зору від інфекцій, заважаючи мікро патогенам досягти сітківки, де вони можуть викликати запальну реакцію з потенційною втратою зору. Але дослідники з Медичної школи Університету Міссурі виявили, що вірус, який викликає COVID-19, може пошкоджувати цей захисний бар’єр сітківки, що призведе до довгострокових наслідків для очей.

Паван Кумар Сінгх, доктор філософії, доцент кафедри офтальмології, очолює групу, яка досліджує нові способи запобігання та лікування очних інфекційних захворювань. Використовуючи гуманізовану модель мишей ACE2, команда виявила, що SARS-CoV-2, вірус, який викликає COVID-19, може інфікувати внутрішню частину очей, навіть якщо вірус не потрапляє в організм через поверхню очей.

Натомість вони виявили, що коли віруси потрапляють в організм через вдихання, вони не лише інфікують такі органи, як легені, але й досягають високозахищених органів, таких як очі, через гемато-ретинальний бар’єр, інфікуючи клітини, що його вистилають.

«Це відкриття є важливим, оскільки ми покращуємо наше розуміння довгострокових наслідків інфекції SARS-CoV-2, — сказав Сінгх, — Раніше дослідники в основному зосереджувалися на впливі вірусу на поверхню ока. Однак наші висновки показують, що SARS-CoV-2 не тільки досягає ока під час системної інфекції, але викликає гіперзапальну реакцію в сітківці та спричиняє загибель клітин у гемато-ретинальному бар’єрі. Чим довше вірус залишається в оці, тим сильніше підвищується ризик пошкодження сітківки та зорових функцій.

Сінгх також виявив, що тривала присутність спайкового антигену SARS-CoV-2 може спричинити утворення мікроаневризм у сітківці, оклюзію артерій та вен сітківки та порушення цілісності судин.

«Для тих, у кого був діагностований COVID-19, ми рекомендуємо попросити свого офтальмолога перевірити наявність ознак патологічних змін сітківки, — сказав Сінгх, — Навіть ті, хто був безсимптомними, могли з часом постраждати від пошкоджень очей внаслідок ускладнень, пов’язаних з COVID-19».

Хоча було виявлено, що віруси та бактерії порушують гемато-ретинальний бар’єр у людей з ослабленим імунітетом, це дослідження вперше припускає, що вірус, який викликає COVID-19, може порушувати цей бар’єр навіть у здорових людей, що призводить до інфекції, яка проявляється всередині самого ока. Пацієнти з ослабленим імунітетом або пацієнти з гіпертонією чи діабетом можуть мати гірші результати, якщо у них залишаються недіагностовані очні симптоми, пов’язані з COVID-19.

«Тепер, коли ми знаємо ризик COVID-19 для сітківки, наша мета полягає в тому, щоб краще зрозуміти клітинні та молекулярні механізми того, як цей вірус порушує гемато-ретинальний бар’єр, і пов’язані з цим патологічні наслідки в надії на інформування щодо розробки методів лікування для запобігання та лікувати ускладнення очей, спричинені COVID-19, до того, як зір пацієнта буде скомпрометовано», – сказав Сінгх.

Це дослідження під назвою «SARS-CoV-2 інфікує клітини, що вистилають гемато-ретинальний бар’єр, і викликає гіперзапальну імунну відповідь у сітківці через системний вплив», нещодавно було опубліковано в PLOS Pathogens.

Окрім Сінгха, дослідницька група з Медичної школи Університету Міссурі включала Вайшнаві Балендіран, доктора медичних наук, спеціаліста з вітреоретинальної хірургії; Мону Мону та Фараз Ахмад, аспірантів кафедри офтальмології; та Рейчел М. Олсон, доктора філософії, головного наукового співробітникв лабораторії дослідження інфекційних захворювань Коледжу ветеринарної медицини.

Оригінальна стаття була опублікована на порталі Medical Xpress 14 травня 2024 року.