Доставка лекарственных веществ внутрь глаза, а именно – к заднему отрезку, имеет свои особенности в силу существования гематоофтальмического барьера, который включает в себя эндотелий сосудов, мембрану Бруха и ретинальный пигментный эпителий. Выбор оптимального способа введения лекарственных препаратов в структуры глаза является одной из важнейших задач в офтальмологии. В настоящее время одним из перспективных способов является введение лекарственных веществ внутрь стекловидного тела, так называемый интравитреальный [1]. Преимуществами данного способа считается близость лекарственного вещества к патологическим изменениям (диабетический макулярный отек, возрастная макулярная дегенерация, эндофтальмит и т.д.), минимальная концентрация лекарственного препарата и кратчайшие сроки воздействия без участия гематоофтальмического барьера [2]. Для лечения ряда глазных болезней и патологических состояний используют кортикостероиды, ингибиторы ангиогенеза, фибринолитики, антибиотики [3, 4, 5]. В стадии разработки для интравитреального введения находятся препараты, снижающие внутриглазное давление.
Стекловидное тело, несмотря на свою гелеобразную структуру, характеризуется интенсивным обменом жидкости и питательных веществ. За сутки через него проходит примерно до 250 мл жидкости. Элиминация лекарственных веществ из стекловидного тела зависит не только от интенсивности обмена, но и от ряда других параметров.
Учитывая, что вязкость – это способность оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой, следует рассматривать вязкость стекловидного тела как фактор, определяющий скорость и направленность обменных процессов, в том числе диффузию лекарственного вещества введенного интравитреально. В связи с этим изучение вязкости стекловидного тела своевременно и оправдано.
Цель исследования. Изучение вязкости стекловидного тела глаз cadaver с различным цветом радужной оболочки.
Материал и методы. Вязкость стекловидного тела исследована у 5 трупных человеческих глаз – cadaver. Из них 2 глаза с голубой радужной оболочкой и 3 глаза с коричневой радужной оболочкой. Забор стекловидного тела проводился через плоскую часть цилиарного тела в 4 мм от лимба с погружением иглы на 10 мм с направлением в центральный отдел витреальной полости. По данным Berman, Michaelson (1964), показатели относительной вязкости стекловидного тела человека в центральном и периферическом отделах стекловидного тела отличается незначительно - 2.08 и 1.83 соответственно. Все образцы забирались в течение 24 часов после наступления смерти с соблюдением этических норм и правил. В анамнезе у всех доноров отсутствовали болезни глаз.
Вязкость стекловидного тела определена на ротационном вискозиметре «Rheotest – 2». Методика определения вязкости была усовершенствована для малых объемов жидкостей («Микровискозиметр» патент на полезную модель № 169523 от 22.03.2017 г., «Ротационный микровискозиметр» патент на полезную модель № 169577 от 23.03.2017 г., «Вискозиметр для исследования малых объемов веществ» патент на полезную модель № 169522 от 22.03.2017 г.). Все измерения вязкости на вискозиметре «Rheotest – 2» проведены в лаборатории кафедры «Прикладная механика» на базе ФБГОУВО «Кемеровского технологического университета пищевой промышленности».
Результаты. В таблицах 1 и 2 представлены результаты напряжение сдвига в зависимости от скорости сдвига, полученные на ротационном вискозиметре «Rheotest – 2», для глаз с голубой радужкой и коричневой радужкой, соответственно.
Таблица 1
Показатели напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига стекловидного тела Cadaver-глаз со светлой радужкой (Г1 и Г2)
|
Скорость сдвига (с-1) |
Напряжение сдвига (Па) |
||
|
γ |
Г1 |
Г2 |
|
|
1 |
0,4 |
0,16 |
|
|
1,8 |
1,32 |
0,35 |
|
|
3 |
2,53 |
0,6 |
|
|
5,4 |
4,48 |
1,14 |
|
|
9 |
6,64 |
1,82 |
|
|
16,2 |
10,02 |
3,16 |
|
|
26,95 |
14,87 |
5,1 |
|
Таблица 2
Показатели напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига стекловидного тела Cadaver-глаз с коричневой радужкой (К1, К2 и К3)
|
Скорость сдвига (с-1) |
Напряжение сдвига (Па) |
|||
|
γ |
К1 |
К2 |
К3 |
|
|
1 |
2,99 |
0,84 |
1,54 |
|
|
1,8 |
3,95 |
2,31 |
2,86 |
|
|
3 |
5,1 |
3,83 |
4,15 |
|
|
5,4 |
7,02 |
5,52 |
6,05 |
|
|
9 |
9,06 |
7,44 |
8,21 |
|
|
16,2 |
12,75 |
10,62 |
11,87 |
|
|
26,95 |
17,7 |
15,54 |
16,57 |
|
Напряжение сдвига – это сила трения, возникающая при движении двух слоев жидкости относительно друг друга и необходима для поддержания скорости сдвига. Скорость сдвига – это скорость движения одного слоя относительно другого. На основании полученных результатов построены реологические кривые, представленные на рисунках 1 и 2, для глаз с голубой радужкой и коричневой радужкой, соответственно.
Рис. 1. Параметры стекловидного тела глаз с голубой радужной оболочкой (Г1 и Г2) при различной скорости сдвига
Рис. 2. Параметры стекловидного тела глаз с коричневой радужной оболочкой (К1, К2 и К3) при различной скорости сдвига
Данный тип кривой характерен для ненъютоновских вязкопластических жидкостей и описывается как реологическая кривая, где начальное напряжение сдвига не равно нулю и имеет предел текучести. Учитывая, что стекловидное тело представляет собой сложно организованную тканевую структуру, состоящую из коллагена, гликопротеинов, протеогликанов и гиалуроновой кислоты, где протеогликаны выполняют функцию наполнителя (основного вещества) между фибриллами, предотвращая их агрегацию и коллапс, а гиалуроновая кислота играет роль стабилизатора геля. Полученные реологические кривые отражают вязкопластические свойства стекловидного тела глаз с голубой и коричневой радужными оболочками.
Однако имеются несколько отличий реологических кривых глаз с голубой и коричневой радужками. Во-первых, отличается начало реологической кривой: в глазах с голубой радужкой при минимальной скорости сдвига 1 с-1 напряжение сдвига составляет 0,16 Па и 0,4 Па, с коричневой радужкой – более 0,84 Па, что свидетельствует о разнице начала разрушения соединений, образующих стекловидное тело при разном цвете радужной оболочки. То есть менее вязкий состав стекловидного тела начинает разрушаться раньше (глаза с голубой радужкой), а состав стекловидного тела повышенной вязкости разрушается позднее (глаза с коричневой радужкой).
Во-вторых, реологические кривые отличаются тем, что начальный участок нелинейной зависимости кривой короткий в глазах с голубой радужкой и более длинный в глазах с коричневой радужкой. Поэтому конечный участок реологической кривой, представляющий собой уже линейную зависимость в глазах с голубой радужкой, начинается при скорости сдвига 5,4 с -1, а в глазах с коричневой радужкой при значениях скорости сдвига 9 с-1. Следовательно, структура соединений стекловидного тела более устойчивая в глазах с коричневой радужкой, так как разрушается (участок спрямления зависимости) при больших значениях скорости сдвига.
Balazs (1954) считал, что главным гелеобразующим компонентом стекловидного тела является коллаген. Учитывая, что в состав стекловидного тела входят различные типы коллагена – основной II, а также имеются V, XI и IX типы, полученное различие реологических кривых, вероятно, отражает вариации количества и качества коллагена в глазах с голубой и коричневой радужными оболочками.
Постмортальное стекловидное тело обладает высокой инертностью и стабильностью биохимического состава в течение 24-х часов после наступления смерти [6]. Выявленные различия реологических кривых стекловидного тела cadaver, отражающих прочность его структур с различной окраской радужки, вероятно, имеют место и при жизни. Так как вязкость – это соотношение напряжения сдвига к скорости сдвига, на основании полученных параметров скорости и напряжения сдвига произведен расчет вязкости стекловидного тела глаз cadaver с голубой и коричневой радужками, данные представлены в таблицах 3 и 4, соответственно.
Таблица 3
Динамическая вязкость стекловидного тела Cadaver-глаз со светлой радужкой (Г1 и Г2)
|
Скорость сдвига (с-1) |
Вязкость (Па*с) |
||
|
γ |
Г1 |
Г2 |
|
|
1 |
0,4 |
0,16 |
|
|
1,8 |
0,73 |
0,19 |
|
|
3 |
0,84 |
0,2 |
|
|
5,4 |
0,83 |
0,21 |
|
|
9 |
0,74 |
0,2 |
|
|
16,2 |
0,62 |
0,195 |
|
|
27 |
0,55 |
0,19 |
|
Таблица 4
Динамическая вязкость стекловидного тела Cadaver-глаз с коричневой радужкой
(К1, К2 и К3)
|
Скорость сдвига (с-1) |
Вязкость (Па*с) |
|||
|
γ |
К1 |
К2 |
К3 |
|
|
1 |
2,99 |
0,84 |
1,54 |
|
|
1,8 |
2,19 |
1,28 |
1,59 |
|
|
3 |
1,7 |
1,28 |
1,38 |
|
|
5,4 |
1,3 |
1,02 |
1,12 |
|
|
9 |
1,01 |
0,83 |
0,91 |
|
|
16,2 |
0,79 |
0,66 |
0,73 |
|
|
27 |
0,66 |
0,58 |
0,61 |
|
На основании полученных данных (таблицы 3 и 4), построены реологические кривые динамической вязкости стекловидного тела глаз с голубой и коричневой радужными оболочками, которые представлены на рисунках 3 и 4, соответственно.
Рис. 3. Параметры динамической вязкости глаз с голубой радужной оболочкой (Г1 и Г2) при различной скорости сдвига
Рис. 4. Параметры динамической вязкости глаз с коричневой радужной оболочкой (К1, К2 и К3) при различной скорости сдвига
Для вязкопластических жидкостей характерно уменьшение эффективной вязкости с увеличением скорости сдвига (деформации), что свидетельствует о разрушении молекулярной структуры стекловидного тела.
Несмотря на различный внешний вид кривых (рис. 1), параметры вязкости стекловидного тела в глазах с голубой радужкой характеризуются тем, что динамическая вязкость менее 1,0 Па*с при любой скорости сдвига. В свою очередь, динамическая вязкость стекловидного тела в глазах с коричневой радужкой находится в пределах от 2,99 Па*с до 0,84 Па*с и снижается до 1,0 Па*с, только при больших скоростях сдвига - 9 с-1.
Выводы
1. Параметры динамической вязкости стекловидного тела зависят от цвета радужной оболочки.
2. Реологический профиль кривых вязкости стекловидного тела имеет общие и отличительные черты в глазах с голубой и коричневой радужками.
3. Стекловидное тело глаз с голубыми радужками отличается низкими параметрами вязкости стекловидного тела.