Śródbłonek rogówki u chorych na cukrzycę przed operacją zaćmy i po niej

oceniono zmiany występujące w śródbłonku chorych na cukrzycę w porównaniu ze śródbłonkiem osób zdrowych, a także zmiany zachodzące po operacji zaćmy.

Śródbłonek rogówki i jego zmiany

Cukrzyca jest najczęstszym na świecie zaburzeniem metabolicznym, a liczba dotkniętych nią chorych stale wzrasta. W piśmiennictwie potwierdzono występowanie zaburzeń w obrębie rogówki w przebiegu cukrzycy. Zmiany zachodzące w rogówce określa się mianem keratopatii cukrzycowej. Polegają one na epiteliopatii (zmienionej czynności bariery nabłonka, osłabieniu przylegania komórek), zmniejszeniu gęstości komórek śródbłonka, odmiennościach jego struktury i zwiększeniu przepuszczalności dla fluoresceiny po operacjach wewnątrzgałkowych, a także na neuropatii prowadzącej do osłabienia czucia rogówkowego. Zmiany te przyczyniają się do powstania zaburzeń czynnościowych, takich jak zwiększona podatność na urazy, obrzęk nabłonka, nawracające erozje, przedłużające się gojenie, a w dalszym przebiegu owrzodzenia neurotroficzne. Dyskretne zaburzenia w obrębie rogówki są widoczne nawet u tych chorych na cukrzycę, u których nie stwierdzono retinopatii cukrzycowej. Dowiedziono tego w wielu badaniach, w których wykazano zwiększenie centralnej grubości rogówki oraz powiększenie się ubytku komórek śródbłonka po operacji zaćmy, nawet jeśli przed zabiegiem był on zbliżony do obserwowanego u osób zdrowych. ¹

Śródbłonek rogówki tworzy pojedyncza warstwa komórek sześciokątnych. Jego podstawową czynnością jest zapewnienie prawidłowego nawodnienia rogówki i jej przezierności. Zasadniczą rolę odgrywa tu umiejscowiona wzdłuż bocznych błon komórek pompa osmotyczna, ATP-aza sodowo-potasowa (ATP-aza Na/K), utrzymująca stan względnego odwodnienia zrębu. ^{2, 3, 4}

Krytyczne zmniejszenie gęstości komórek śródbłonka zaburza jego czynność i zwiększa napływ płynu z komory przedniej do zrębu. Klinicznie ujawnia się to obrzękiem istoty właściwej rogówki i utratą jej przezroczystości. Powszechnie uważa się, że komórki śródbłonka nie mają zdolności regeneracyjnych, ponieważ ich cykl komórkowy zatrzymuje się w fazie G1. ^{4, 5} Dlatego liczba komórek zmniejsza się z wiekiem. Ubytki są uzupełniane przez powiększanie powierzchni komórek, ich rozsuwanie się i fuzję, co powoduje zmianę kształtu.

Pogłębianie się zmienności kształtu komórki to pleomorfizm, a zróżnicowanie wielkości poszczególnych komórek to polimegatyzm. Prawidłowa wartość współczynnika zmienności powierzchni komórek mieści się w przedziale od 0,20 do 0,30. Większe wartości odpowiadają dużemu zróżnicowaniu komórek, czyli znacznemu polimegatyzmowi, mniejsze świadczą, że rogówka jest bardziej stabilna. Za stabilnością rogówki przemawia to, że ponad 50% jej komórek ma kształt heksagonalny. Mniejszy ich odsetek odpowiada dużemu zróżnicowaniu kształtu komórek, czyli znacznemu pleomorfizmowi (ryc. 1). ⁶

Rycina 1. A) Śródbłonek rogówki w cukrzycy – ubytek komórek i polimegatyzm; B) prawidłowy śródbłonek rogówki – zdjęcie z mikroskopu spekularnego

Rycina 1. A) Śródbłonek rogówki w cukrzycy – ubytek komórek i polimegatyzm; B) prawidłowy śródbłonek rogówki – zdjęcie z mikroskopu spekularnego

W pracy oceniającej źródła błędów powstałych podczas pomiarów morfometrycznych śródbłonka Doughty ⁷ podkreśla, że największe znaczenie mają błędy dotyczące współczynnika zmienności kształtu komórki. Występowanie nawet pojedynczej wyjątkowo dużej lub małej komórki zaburza dystrybucję komórek i zwiększa wartość współczynnika. Ocena mozaiki śródbłonka opiera się na takich parametrach, jak gęstość komórek (ECD – endothelial cell density), średni rozmiar komórki (ACS – average cell size), współczynnik zmienności powierzchni komórki (CV – coefficient of variation in cell area) i zawartość procentowa komórek heksagonalnych (HI – hexagonality index). Parametrem najczęściej stosowanym w ocenie śródbłonka jest gęstość komórek przypadająca na mm ² jego powierzchni. ⁸ Z uwagi na szerszy zakres jego wartości prawidłowych, w rogówkach osób dorosłych parametr ten słabo koreluje z czynnością śródbłonka. Polimegatyzm i pleomorfizm są fizjologicznym przejawem próby zachowania równowagi lub skutkiem zaburzeń czynności śródbłonka po urazie. Zjawiska te zachodzą m.in. podczas procesu starzenia się, w warunkach niedotlenienia wywołanego stosowaniem soczewek kontaktowych lub w przebiegu chorób ogólnoustrojowych. Nie w pełni wyjaśniono znaczenie nasilenia pleomorfizmu i polimegatyzmu, ale ich występowanie świadczy o większej podatności na urazy, np. w cukrzycy. Gonzales-Meijome i wsp. uważają, że w ocenie zmian związanych z wiekiem i zachodzących w przebiegu cukrzycy szczególną rolę odgrywa polimegatyzm. Z ich doświadczenia wynika, że zmiany pojawiające się z wiekiem polegają na powstawaniu ubytków komórek śródbłonka i powiększaniu się pozostałych komórek bez istotnych zmian ich kształtu. Wyraźnie nasilony polimegatyzm obserwowali też u chorych na cukrzycę, natomiast pleomorfizm komórkowy nie różnił się znamiennie od obserwowanego u osób zdrowych. ⁸

Kształt śródbłonka rogówki

W stabilnej rogówce ponad 50% komórek ma kształt heksagonalny. Mniejszy odsetek komórek świadczy o dużym zróżnicowaniu ich kształtu.

Zmiany śródbłonka rogówki w cukrzycy

Przyczyna zmian występujących w rogówkach chorych na cukrzycę jest niejasna. Prawdopodobnie są one następstwem nieprawidłowego cyklu przemian glukozy. Enzym reduktaza aldozowa uczestniczy w tzw. ścieżce poliolowej, czyli nieprawidłowym cyklu przemian glukozy uaktywnianym w następstwie wysycenia enzymu heksokinazy w hiperglikemii. W cieczy wodnistej zwiększa się wówczas stężenie glukozy i jej pochodnej, sorbitolu, wytwarzanego w warunkach nadmiaru glukozy. Substancje te bezpośrednio hamują aktywność enzymu ATP-azy Na/K pełniącego funkcję pompy śródbłonkowej, co sprawia, że staje się ona niewydolna. ⁹

W piśmiennictwie przedstawiono wyniki przeprowadzonych w ostatnich latach analiz porównujących parametry śródbłonka rogówki w cukrzycy z parametrami typowymi dla osób zdrowych. Lee i wsp. ¹⁰ przeprowadzili takie porównanie między chorymi na cukrzycę leczonymi insuliną a grupą kontrolną złożoną z osób zdrowych. Wśród 200 chorych na cukrzycę wyróżniono grupę leczonych do 10 lat i grupę leczonych dłużej. W porównaniu z pozostałymi dwiema grupami, u chorych na cukrzycę od ponad 10 lat stwierdzono mniejszą gęstość komórek śródbłonka, mniej komórek sześciennych, większą wartość współczynnika odchylenia wielkości komórek i większą grubość centralną rogówki. Różnica była jednak znamienna statystycznie jedynie w odniesieniu do dwóch ostatnich parametrów.

Uważa się, że najczulszym wskaźnikiem zmian strukturalnych śródbłonka jest współczynnik zmienności wielkości komórek. Wielokrotnie zwracano uwagę, że pleomorfizm i polimegatyzm mogą poprzedzać zmniejszenie gęstości komórek. ^{11, 12, 13} Różnicę znamienną statystycznie wykazywały jednak tylko dwa ostatnie parametry. Shenoy i wsp. ¹² porównywali cechy śródbłonka 110 chorych na cukrzycę z cechami śródbłonka 110 osób zdrowych. Wśród chorych na cukrzycę u 60 nie stwierdzili retinopatii, u pozostałych natomiast występowała ona w różnych stopniach nasilenia. W porównaniu z grupą kontrolną zmniejszenie gęstości śródbłonka chorych na cukrzycę było znamienne statystycznie, zwłaszcza jeśli współistniała retinopatia cukrzycowa. Obserwowano też zależność między nasileniem polimegatyzmu i pleomorfizmu a cukrzycą typu 2. W dużym przekrojowym badaniu, które przeprowadzili Sudhir i wsp., ¹⁴ uczestniczyło 1191 chorych na cukrzycę i 120 osób zdrowych tworzących grupę kontrolną. U wszystkich chorych na cukrzycę wykazano znaczne zmniejszenie gęstości komórek. Zdaniem autorów tego opracowania uzyskane przez nich wyniki są szczególnie cenne, dotychczasowe badania przeprowadzono bowiem w niewielkich grupach chorych, co sprawiało, że osiągane rezultaty były niejednorodne. Występowanie retinopatii cukrzycowej ani stopień jej nasilenia nie wpływały na gęstość śródbłonka, trzeba jednak dodać, że wśród uczestników badania było stosunkowo niewielu chorych z zaawansowaną retinopatią. Nie potwierdzono związku między hemoglobiną A_1c (HbA_1c) a zmianami zachodzącymi w śródbłonku, choć zależność taką obserwowano w innych badaniach. ¹⁵ Nie wykazano też znamiennych różnic w wartości współczynnika wielkości komórek ani liczbie komórek heksagonalnych między chorymi na cukrzycę a osobami z grupy kontrolnej. Podobne wyniki uzyskiwali inni autorzy.

Opublikowano też doniesienia, których wyniki były całkowicie odmienne od opisanych wyżej, w przebiegu cukrzycy obserwowano bowiem zwiększenie wartości współczynnika zmienności rozmiaru komórek i zmniejszenie liczby komórek heksagonalnych. Kopacz i wsp. ¹⁶ stwierdzili wśród chorych na cukrzycę większą wartość współczynnika zmienności rozmiaru komórek, przemawiającą za polimegatyzmem komórkowym, ale różnica w porównaniu z grupą kontrolną nie była znamienna statystycznie. Autorzy nie uwzględnili jednak czasu trwania cukrzycy.

Dokładniejszą analizę przeprowadzili Wesołek-Czernik i wsp. ¹⁷ , którzy w ocenie wyników pomiarów uwzględnili czas trwania cukrzycy i rodzaj zastosowanego leczenia farmakologicznego. Wśród chorych z retinopatią nieproliferacyjną w przebiegu cukrzycy wyróżniono podgrupy chorujących na cukrzycę od niespełna 5 lat, od 5 do 10 lat i od ponad 10 lat. Między chorymi na cukrzycę, niezależnie od czasu jej trwania, a osobami z grupy kontrolnej nie stwierdzono znamiennych różnic w gęstości i średniej wielkości komórek śródbłonka. U chorych przyjmujących doustne leki przeciwcukrzycowe odnotowano większy odsetek komórek heksagonalnych niż u chorych leczonych insuliną.

Ocena śródbłonka rogówki przed operacją

Przed operacjami wewnątrzgałkowymi konieczne jest przeprowadzenie oceny stanu śródbłonka. Każde otwarcie komory przedniej przyczynia się do utraty śródbłonka, a następnie uruchomienia mechanizmów reparacyjnych, zmian morfologicznych i morfometrycznych. Wyniki pomiarów gęstości komórek dokonanych przed operacją i po niej dostarczają ważnych informacji o czynności rogówki oraz stopniu jej uszkodzenia przez operację. Operacja zaćmy, niezależnie od zastosowanej techniki, zawsze powoduje uszkodzenie śródbłonka i utratę części jego komórek. Zmiany te są mniejsze, jeśli wykorzystuje się nowoczesną aparaturę i nowe techniki operacyjne, ponieważ utrata komórek śródbłonka sięga wówczas zaledwie 4-18%. Czynnikami uszkadzającymi komórki w trakcie zabiegu są przepływ płynu płuczącego (ruch, zawirowania, duża objętość), znieczulenie podawane do komory przedniej, toksyczność leków stosowanych w trakcie operacji, odłączenie błony Descemeta, obecność baniek powietrza, a także bezpośrednie uszkodzenie narzędziami, fragmentami soczewki lub sztuczną soczewką. Mechanizmy uszkodzenia śródbłonka przez fakoemulsyfikację są związane z czasem jej trwania, znaczną mocą ultradźwięków, generacją wolnych rodników tlenowych oraz podniesieniem temperatury w komorze przedniej. Bezpośrednio po operacji na śródbłonek niekorzystnie działają wzrost ciśnienia wywołany retencją wiskoelastyku oraz rozwijający się stan zapalny. ¹⁸ Zmiany patologiczne obserwowane w obrębie śródbłonka rogówki to zmniejszenie gęstości komórek, nasilony polimegatyzm i pleomorfizm. U chorych na cukrzycę utrata komórek śródbłonka jest większa niż u osób niechorujących na nią. Rezerwa komórek śródbłonka jest u tych chorych mniejsza, dlatego uraz operacyjny powoduje w nim większe zaburzenia, nawet jeśli liczba jego komórek jest wyjściowo prawidłowa.

Przed operacją

Każdą operację wewnątrzgałkową musi poprzedzać ocena stanu śródbłonka rogówki.

W wielu badaniach u chorych na cukrzycę stwierdzono obniżenie parametrów śródbłonka rogówki, ale w porównaniu z osobami zdrowymi zmiany te okazują się nieznamienne statystycznie. Langwińska-Wośko i wsp. ¹⁹ oceniali śródbłonek u chorych na cukrzycę poddanych operacji zaćmy metodą zewnątrztorebkową lub fakoemulsyfikacji. W trakcie trzymiesięcznej obserwacji między chorymi operowanymi każdą z tych metod nie odnotowano znamiennych statystycznie różnic w gęstości komórek śródbłonka. Rodzaj wykonanego zabiegu nie powodował też znaczących różnic między wynikami uzyskanymi wśród chorych na cukrzycę a wynikami u niechorujących na nią. Wśród chorych na cukrzycę, zwłaszcza leczonych insuliną, odnotowano jedynie nieco większy ubytek komórek śródbłonka. Był on wyraźniejszy w ciągu pierwszego tygodnia, po czym w trakcie kolejnych 3 miesięcy stopniowo zmniejszał się.

Śródbłonek rogówki w cukrzycy

U chorych na cukrzycę śródbłonek rogówki jest bardziej podatny na urazy, a jego zdolność do odbudowy jest mniejsza.

Lee i wsp. ²⁰ ocenili morfologię śródbłonka po fakoemulsyfikacji zaćmy u chorych na cukrzycę z ciężką retinopatią nieproliferacyjną lub zaawansowaną retinopatią proliferacyjną, po czym porównali wyniki z uzyskanymi u osób niechorujących na cukrzycę. Po pół roku od zabiegu gęstość komórek śródbłonka była we wszystkich trzech grupach mniejsza niż przed zabiegiem, a obniżenie to było w poszczególnych grupach podobne. Znamienne różnice stwierdzono natomiast w powiększaniu się ubytku w zależności od nasilenia retinopatii. Współczynnik zmienności rozmiaru komórek był po operacji większy zarówno u chorych na cukrzycę, jak i u niechorujących na nią, ale po półrocznej obserwacji różnica między grupami była nieznamienna. Odsetek komórek heksagonalnych zmniejszył się po zabiegu we wszystkich grupach, przy czym różnica między zmianami u chorych z retinopatią cukrzycową a zmianami u niechorujących na cukrzycę była znamienna statystycznie.

Priya i wsp. ²⁰ oceniali ubytek komórek śródbłonka rogówki wyjściowo i po 3 miesiącach od operacji u chorych na cukrzycę i niechorujących na nią. Zabieg wykonywali z dostępu przez małe nacięcie (SICS – small incision cataract surgery) metodą Blumenthala. W obu grupach ubytek był niewielki, choć wśród chorych na cukrzycę nieco wyraźniejszy, ale różnica nie była znamienna statystycznie. Współczynnik zmienności rozmiaru komórek, którego wartość odzwierciedla proces odbudowy uszkodzonego śródbłonka, był znacząco zwiększony niezależnie od współistnienia cukrzycy, przy czym wśród chorujących na nią nieznamiennie większy. Autorzy nie stwierdzili zależności między nasileniem utraty śródbłonka a stężeniem HbA_1c.

Inni autorzy uzyskali wyniki podobne lub niejednoznaczne. Hugod i wsp. ²¹ badali śródbłonek po operacji u 30 chorych na cukrzycę typu 2, w tym u 29 bez cech retinopatii cukrzycowej. Wyniki pomiarów stężeń HbA_1c wykazały u wszystkich prawidłową kontrolę glikemii. Przed zabiegiem parametry morfometryczne śródbłonka rogówki były zbliżone do obserwowanych w grupie kontrolnej złożonej z osób niechorujących na cukrzycę. Po 3 miesiącach od operacji wśród chorych na cukrzycę odnotowano znaczące zmniejszenie gęstości śródbłonka i liczby komórek heksagonalnych, co świadczy o opóźnieniu gojenia.

Podsumowanie

Wyniki omówionych badań nie są całkowicie zgodne, potwierdzają jednak, że u chorych na cukrzycę śródbłonek rogówki jest bardziej podatny na urazy, a jego zdolność do odbudowy jest mniejsza. Sama gęstość śródbłonka nie odzwierciedla przebiegu gojenia po urazie operacyjnym. Ocena tego procesu wymaga analizy zmian kilku parametrów morfologicznych.

Schultz i wsp. ²² uważają, że w trakcie gojenia następują krótkotrwałe odstępstwa od stanu prawidłowego, takie jak zwiększenie współczynnika zmienności rozmiaru komórek i zmniejszenie liczby komórek heksagonalnych. Po zakończeniu tego procesu i ustabilizowaniu się śródbłonka wartości tych parametrów powracają do stanu wyjściowego. Obserwacje prowadzone krócej niż 3 miesiące po zabiegu nie odzwierciedlają w pełni zmian zachodzących w śródbłonku rogówki. Wydaje się, że większa utrata komórek i opóźnienie gojenia śródbłonka u chorych na cukrzycę nie wpływają na obniżenie ostrości wzroku po operacji zaćmy.