Представьте, что однажды утром вы открываете глаза, а привычного мира не видите. В центре вашего взгляда — тёмное пятно, которое, как чёрная дыра, поглощает предметы и лица. Края же видимого мира остаются чёткими. Как бы вы ни переводили взгляд, ни крутили глазами, ни тёрли их — чёрная метка не исчезает и уже никогда не исчезнет. Таким мир без фокуса видят те, у кого началось разрушение макулы.
Макула — это часть сетчатки глаза, которая является тонким листом нервной ткани в задней части глаза. Именно сетчатка преобразует световые волны в электрический сигнал. В сетчатке находятся те самые цветовые колбочки и палочки — светочувствительные элементы. Палочки «видят» в тусклом свете (чёрно-белое зрение), а колбочки — цвет и мелкие детали. Сама сетчатка — это вообще-то часть мозга. Сетчатка развивается в зародыше из нервной трубки, которая образуется из тех же составляющих, что и остальные части центральной нервной системы. Центральная часть сетчатки — макула — обеспечивает острое центральное зрение, используемое для чтения, вождения автомобиля и распознавания лиц.
Разрушение же сетчатки или её частей связано с несколькими заболеваниями. Кроме возрастного разрушения макулы, диабетики, больные Альцгеймером и глаукомой тоже могут подвергнуться такому разрушению сетчатки, что приведёт к выпадению центрального поля из поля зрения.
Одним из показателей ухудшения здоровья сетчатки может быть кислород. Сетчатка находится в состоянии постоянной активности, преобразуя свет в нейронные сигналы, причём эта активность продолжается, а потребление кислорода даже возрастает в темноте. Сетчатка имеет одну из самых высоких потребностей в кислороде на грамм ткани — эта потребность даже больше, чем у мозга! Поэтому измерение кислородонасыщения в кровеносных сосудах сетчатки можно считать одним из показателей её здоровья.
Как тогда замеряют кислород? А замерить его можно двумя способами — варварским или же современным. Насыщение кислородом можно измерить с помощью чувствительных к кислороду микроэлектродов in vivo (то есть на живую), которые вставляют в глаз. Микроэлектрод имеет крошечный металлический наконечник — обычно из золота или платины. Когда прикладывается небольшое электрическое напряжение, молекулы кислорода вблизи наконечника расходуются (или «восстанавливаются») на поверхности электрода. Поскольку расход кислорода продолжается, создаётся разница, которая заставляет кислород двигаться из окружающей ткани к электроду. Это движение кислорода создаёт электрический ток. Чем больше кислорода вокруг, тем сильнее ток.
Второй, неварварский способ — с помощью оксиметрии, когда измеряют концентрацию кислорода в сосудах сетчатки, не проникая в эти самые сосуды или сетчатку. В зависимости от того, насколько насыщена кровь (а именно гемоглобин, который этот кислород в красных кровяных клетках и переносит) кислородом, она будет по-разному поглощать свет различных длин волн.
Первый метод всё ещё используют в исследованиях на животных. Само измерение может привести к повреждению сетчатки, инфекции или потере зрения. Поэтому на людях не применяется. Электроды помогли лучше узнать последствия диабета для сетчатки и положить основу для разработки методов замеров кислорода без проникновения. Второй же метод не всегда точен. Пигментация сетчатки, размер и толщина сосудов, скорость кровотока и толщина нервных волокон сетчатки могут повлиять на точность измерения насыщения кислородом. Поэтому второй метод тоже не идеален.
На сегодняшний день замеры кислорода без проникновения в сетчатку рутинно в больницах не проводятся, так как измерения не всегда надёжны. В исследованиях и в глазных клиниках такие измерения возможны. Учёные же улучшают технику и создают алгоритмы, которые позволили бы предупреждать повреждения сетчатки просто замерив уровень кислорода в ней, а возможно, и диагностировать диабет и Альцгеймер.
Источники:
Sadda, SriniVas R., et al., eds. Ryan's Retina E-Book. Elsevier Health Sciences, 2022.
Eshaq, Randa S., William S. Wright, and Norman R. Harris. "Oxygen delivery, consumption, and conversion to reactive oxygen species in experimental models of diabetic retinopathy." Redox biology 2 (2014): 661-666.
Alder, Valerie A., Joshua Ben-Nun, and Stephen J. Cringle. "PO2 profiles and oxygen consumption in cat retina with an occluded retinal circulation." Investigative ophthalmology & visual science 31.6 (1990): 1029-1034.
Linsenmeier, Robert A., and Hao F. Zhang. "Retinal oxygen: from animals to humans." Progress in retinal and eye research 58 (2017): 115-151.
Garg, Anupam K., et al. "Advances in retinal oximetry." Translational Vision Science & Technology 10.2 (2021): 5-5.
Sun, Qin, et al. "Optic fiber microsensor reveals specific spatiotemporal oxygen uptake profiles at the mammalian ocular surface." Biosensors 13.2 (2023): 245.
Ставя любо, подписываясь или же пересылая статью друзьям, Вы помогаете мне продвигать настоящую науку.
Предыдущая статья: Разносчики смертельной заразы