CC BY
15
126^^ ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
Том 16, №9. 2018
УДК 617.741-004.1
С.Ю. КОПАЕВ, С.А. БОРЗЕНОК, В.Г. КОПАЕВА
НМИЦ «МНТК «Микрохирургия глаза» имени академика С.Н. Федорова» МЗ РФ, Москва, 127486, Бескудниковский бульвар, 59 А
Эндоокулярное биостимулирующее воздействие низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера 0,63 мкм на клетки заднего эпителия роговицы в процессе экстракции катаракты
Копаев Сергей Юрьевич — доктор медицинских наук, заведующий отделом хирургии катаракты и интраокулярной коррекции афакии, тел. +7 (499) 488-84-06, e-mail: [email protected]
Борзенок Сергей Анатольевич — доктор медицинских наук, руководитель центра фундаментальных прикладных медико-биологических проблем, тел. +7 (499) 488-85-58, e-mail: [email protected]
Копаева Валентина Григорьевна — доктор медицинских наук, профессор Научно-Педагогического центра, тел. +7 (499) 488-84-44 , e-mail: [email protected]
цель исследования. Изучить воздействие низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера на клетки заднего эпителия роговицы в процессе экстракции катаракты.
Материал и методы. В технологии отечественной операции лазерной экстракции катаракты наряду с лазером-эндодиссектором Nd-YAG 1,44 мкм, разрушающим мутный хрусталик, работает низкоинтенсивный гелий-неоновый (He-Ne) лазер в режиме интраоперационной эндобиостимуляции.
Результаты. Экспериментальные исследования позволили впервые выявить активирующее действие He-Ne излучения на систему клеточного генома и ферменты антиокислительного ряда, пролонгирование сроков переживания органотипических клеточных культур заднего эпителия роговицы при отсутствии фототоксической реакции. В условиях клиники отмечено достоверно меньшее количество осложнений после лазерной экстракции катаракты с использованием двух видов разноцелевого излучения (эндодиссектора и биостимулятора) в сопоставлении с ультразвуковой факоэмульсификацией катаракты и лазерной операцией без биостимулирующего лазерного компонента.
Ключевые слова: лазерная экстракция катаракты, эндоокулярная биостимуляция.
DOI: 10.32000/2072-1757-2018-9-126-129
(Для цитирования: Копаев С.Ю., Борзенок С.А., Копаева В.Г. Эндоокулярное биостимулирующее воздействие низкоинтенсивного излучения гелий-неонового лазера 0,63 мкм на клетки заднего эпителия роговицы в процессе экстракции катаракты. Практическая медицина. 2018. Том 16, № 9, С. 126-129)
S.Yu. KOPAEV, S.A. BORZENOK, V.G. KOPAEVA
S. Fyodorov Eye Microsurgery Federal State Institution of the Ministry of Health of the Russian Federation, 59a Beskudnikovsky Boulevard, Moscow, Russian Federation, 127486
Endocular biostimulating effect of 0.63 micron low-intensity helium-neon laser radiation on posterior corneal epithelium cells during cataract extraction
АКТУАЛЬНЫЕ вопросы СОВРЕМЕННОЙ КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ
Kopaev S.Yu. — D. Sc. (medicine), Head of the Department of Cataract Surgery and Intraocular Aphakia Correction, tel. +7 (499) 488-84-06, e-mail: [email protected]
Borzenok SA — D. Sc. (medicine), Head of the Center of Fundamental Applied Medical and Biological Problems, tel. +7 (499) 488-85-58, e-mail: [email protected]
Kopaeva V.G. — D. Sc. (medicine), Professor of Scientific and Pedagogical Center, tel. +7 (499) 488-84-44, e-mail: [email protected]
To study the effect of low-intensity helium-neon laser radiation on cells of the posterior corneal epithelium in the process of cataract extraction.
Material and methods. In the technology of the domestic laser cataract extraction operation, along with the Nd-YAG 1,44 micron laser-endodisector, destroying a cloudy lens, a low-intensity helium-neon (He-Ne) laser is operated in the mode of intraoperative endobiostimulation.
Results. Experimental studies made it possible for the first time to identify the activating effect of He-Ne radiation on the cellular genome system and antioxidant enzymes, allowed prolonging of the periods of experiencing organotypic cell cultures of the posterior corneal epithelium in the absence of a phototoxic reaction. Under clinical conditions, a significantly smaller number of complications was observed after laser extraction of cataracts using two types of multi-target radiation (endodisector and biostimulator) in comparison with ultrasound phacoemulsification of the cataract and laser operation without a biostimulating laser component.
Key words: laser cataract extraction, endocular biostimulation.
(For citation: Kopaev S.Yu., Borzenok S.A., Kopaeva V.G. Endocular biostimulating effect of 0.63 micron low-intensity helium-neon laser radiation on posterior corneal epithelium cells during cataract extraction. Practical Medicine. 2018. Vol. 16, no. 9, P. 126-129)
Известно, что все живые клетки, ткани, органы, системы и организмы в стрессовых ситуациях, в условиях травмы испытывают дефицит красных квантов энергии, необходимых для нормального осуществления фотохимических процессов и регенерации [1-4].
С учетом экспериментально и клинически обоснованных допустимых параметров воздействия стимулирующего излучения Не-Ые лазера 0,63 мкм на биологические ткани [5-7] в отечественную технологию лазерной экстракции катаракты введен низкоинтенсивный гелий-неоновый лазер в режиме интраоперационной эндобиостимуляции [8-9]. Красное излучение гелий-неонового лазера в процессе операции выполняет три взаимно связанные функции: биостимулятора, осуществляющего профилактику послеоперационных воспалительных и дистрофических процессов, а также светового маркера, окрашивающего бесцветное излучение эндо-диссектора и трансиллюминатора.
Научными исследованиями установлено, что низкоинтенсивное лазерное излучение воздействует на антиокислительные механизмы клетки и сво-боднорадикальные процессы, повышает эффективность лекарственной антиоксидантной терапии [10, 11].
В условиях интраоперационного эндоокулярного воздействия лазерной энергии эпителиальный покров является первой мишенью на пути света. По данным ряда авторов, клеточные культуры эпителиальных клеток являются наиболее адекватными объектами для биологического тестирования различных излучений на фототоксичность [12-14].
Цель исследования
Определить, сохраняется ли эффект биостимуляции на клеточные элементы заднего эпителия роговицы в условиях интраоперационного применения Не-Ые лазера, когда источник света работает в полости глаза одновременно с другим высокоэнергетическим излучением Nd-YAG 1,44 мкм.
Материал и методы
В первой серии экспериментальных исследований клетки заднего эпителия роговицы (ЗЭР), выделенной из кадаверного глаза человека получали лазерное воздействие в условиях выполнения микроинвазивной лазерной операции факофраг-ментации в аутопсированных глазах человека с применением высокоэнергетического лазера-эн-додиссектора Nd-YAG 1,44 мкм в сопровождении биостимулирующего излучения низкоинтенсивного He-Ne лазера 0,63 мкм. Энергию эндодиссектора использовали так же, как в клинике в виде отдельных импульсов, направляемых на ядро и фрагменты хрусталика. Гелий-неоновый лазер в это время был включен в непрерывном режиме на протяжении всего процесса разрушения и вымывания фрагментов хрусталика.
Во второй серии использовались клетки ЗЭР, выделенной из парных аутопсированных глаз от тех же трупов-доноров, в которых не было оперативного вмешательства с комбинированным лазерным воздействием. Производили только воздействие He-Ne лазером на органотипические культуры клеток заднего эпителия роговицы, полученные из интактных парных глаз, не подвергавшихся хирургической операции. В эксперименте использовано 3 пары аутопсированных глаз. Облучение клеточных культур He-Ne лазером проводилось с экспозицией 10 мин в сравнительном аспекте с контрольными необлученными клеточными культурами. Время облучения клеточных культур не превышает то, которое используется в клинических условиях.
После облучения, корнео-склеральные диски, выделенные в асептических условиях из трупных донорских глаз человека, подвергали ферментативной обработке в коллаганазе А (Sigma) в концентрации 2 мг/мл при 37оС в течение 40 мин. Далее под стереомикроскопом в ламинарном шкафу с вертикальным потоком воздуха отделяли от дес-цеметовой оболочки роговицы однослойный пласт эндотелиальных клеток ЗЭР с задней пограничной
TOPiOAL ISSUES OF CONTEMPORARY CLINICAL MEDiCiNE
128 ^TL ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА Том 16, №9. 2018
Таблица 1.
Динамика потери клеток ЗЭР в органотипических культурах опытных групп и в контроле Table 1.
Dynamics of loss of posterior corneal epithelium cells in organotypic cultures of experimental groups and in the control
Интервалы между исследованиями Опыт Контроль Р
Абс. кол-во ЭК/мм2 % потери ЭК Абс. кол-во ЭК/мм2 % потери ЭК
Реперный (0) день 2500±320 - 2450±290 - 0,1
1-е сутки 2487±315 0,5 2525±295 1,0 0,005
7-е сутки 2447±303 2,1 2344±298 4,3 0,005
14-е сутки 2430±308 2,8 2285±301 6,7 0,005
21-е сутки 2422±311 3,1 2246±303 8,3 0,005
мембраной в виде диска диаметром 11 мм. Помещали в пластиковые 6-луночные планшеты с площадью дна 8,96 см2 (Techno Plastic Pr.) с питательной средой DMEM/F12 (1:1, ПанЭко, Россия) с добавлением глютамина (2 мМ/л, ПанЭко, Россия), гента-мицина (50 мкг/мл, ПанЭко, Россия), ИТС (1:100) (инсулин, трансферин, селенит, ПанЭко, Россия) и 10-процентной сыворотки крови плодов коровы (HyClone, США).
Одновременно облучались сразу 12 опытных дисков ЗЭР, размещенных в четырех 6-луночных планшетах. Еще 12 дисков ЗЭР парных роговиц не облучались и служили контролем. Инкубирование проводили по вышеописанной методике в тех же средах. Смену среды проводили через двое суток на протяжении всего срока культивирования. Через 1, 7, 14 и 21 сутки после облучения проводилась окраска 6 роговиц, размещенных в одном планшете, с последующей флуоресцентной микроскопией и морфометрическим анализом.
Для определения жизнеспособности клеток ЗЭР использовалась двойная окраска Пропидий-иоди-дом (1,7 мкмоль/мл), который проникает в цитоплазму через поврежденные мембраны и Hoechst (0,1 мг/мл), 15 мин при 25 оС. Далее пласт клеток ЗЭР переносили в буферный раствор и изучали под люминесцентным инвертированным микроскопом CKX 41 (Olympus, Япония). Подсчет процента погибших клеток производился в 30 полях, включающих по 80-100 клеток ЗЭР в каждом поле. Подсчи-тывалось общее количество клеток и количество клеток, окрашенных йодидом пропидия.
Полученные данные свидетельствуют о том, что гелий-неоновое облучение клеток ЗЭР в органо-типических культурах оказывает стимулирующее воздействие, и не возникает фототоксического эффекта в течение всего периода наблюдения. К 21 суткам показатели потери клеток ЗЭР в опытной группе были достоверно меньше, чем в контрольной (табл. 1). Помимо этого, в течение всего периода эксперимента показатели выживаемости клеток ЗЭР в органотипической культуре были выше в опыте, чем в контроле, по крайней мере, в 2,0-2,7 раза (p<0,005).
Такая ситуация с точки зрения клеточной биологии может быть объяснена стимулирующим действием гелий-неонового облучения на систему клеточного генома и, как следствие, активацией компенсаторно-приспособительных механизмов.
Не отмечено подавления биостимулирующего эффекта низкоинтенсивного излучения He-Ne ла-
зера 0,63 мкм высокоэнергетическим излучением Nd-YAG лазера 1,44 мкм.
Наблюдаемое в эксперименте, также как и в клинике, стимулирующее влияние НИЛИ на процессы репарации и трофики объясняется противовоспалительным действием лазерной энергии [15]. В ответ на действие провоспалительных агентов в клетках пигментного эпителия существенно возрастает уровень экспрессии СОХ-2 и простагландинов [16].
Выводы
Одним из важных критериев в оценке безопасности используемой энергии в процессе операции является ответная реакция основных клеточных структур глаза. Экспериментальные исследования позволили впервые выявить активирующее действие Не^е излучения на систему клеточного генома и ферменты антиокислительного ряда, пролонгирование сроков переживания ор-ганотипических клеточных культур заднего эпителия роговицы и отсутствие фототоксической реакции в процессе лазерной экстракции катаракты (с Nd-YAG 1,44 мкм), дополненной эндоокулярной биостимуляцией тканей низкоинтенсивным излучением гелий-неоновым лазером.
Выполненные нами ранее [19] электронно-микроскопические исследования высокочувствительного слоя клеток заднего эпителия роговицы после лазерной экстракции катаракты с Nd-YAG лазером 1,44 мкм не выявили никаких ультраструктурных изменений.
В клинике также отмечено достоверно меньшее количество осложнений после лазерной экстракции катаракты [8, 18] с использованием двух видов разноцелевого излучения (эндодиссектора и биостимулятора) в сопоставлении с ультразвуковой факоэмульсификацией катаракты и лазерной операцией без биостимулирующего лазерного компонента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ходжаев Н.С. Хирургия катаракты с использованием малых разрезов: клинико-теоретическое обоснование / автореф. дис. ... докт. мед. наук. — М., 2000. — 48 с.
2. Копаева В.Г., Андреев Ю.А. Лазерная экстракция катаракты / под ред. ХП Тахчиди. — М., 2011. — 262 с.
3. Гамалея Н.Ф. Механизмы биологического действия излучения лазеров / под ред. С.Д. Плетнева // Лазеры в клинической медицине. — М.: Медицина, 1996. — С. 51-58.
4. Тетерина Т.П. Свет, глаз, мозг. Принципы цветолечения. — Калуга: Облиздат, 1998. — 214 с.
5. Семенов А.Д., Магарамов Д.А., Сумская Л.В. и др. Использование низкоинтенсивного гелий-неонового лазерного излучения
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СОВРЕМЕННОЙ КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ
при лечении вторичной эндотелиально-эпителиальной дистрофии роговицы: методические рекомендации. — М., 1987. — С. 7.
6. Супова М.В., Глинская Н.Ю., Трунова О.В., Смирнова Н.С. Методические аспекты применения в терапии низкоинтенсивного лазерного излучения: пособие для врачей. — М.: Изд. НПО «Волна», 1995. — 55 с.
7. Ульданов В.Г., Щуко А.Г., Пьянков В.З. Лазерная физиотерапия и стимуляция в офтальмологии: методические рекомендации.
— Иркутск, 1996. — 20 с.
8. Копаев С.Ю. Клинико-экспериментальное обоснование комбинированного использования неодимового ИАГ 1,44 мкм и гелий-неонового 0,63 мкм лазеров в хирургии катаракты / автореф. дис. ... докт. мед. наук. — М., 2014. — 51 с.
9. Копаева В. Г., Малюгин Б.Э., Копаев С.Ю. Два вида лазерного излучения в методике катарактальной хирургии // Лазерная медицина. — 2016. — Т. 20, вып. 3. — С. 93.
10. Евстигнеев А.Р., Порецкий Ю.А. Изучение оптических параметров энуклеированного глаза кролика при воздействии лазерного излучения красной и ближней ИК-области спектра // Применение полупроводниковых лазеров и светодиодов в биомедицине и медицинском приборостроении: сб. науч. тр. — Калуга, 1989.
— С. 129-131.
11. Пешев Л.П. Основные механизмы действия лазерного излучения на биологические ткани // Клиническая лазерология. — Саранск - Калуга, 2008. — С. 21-46.
12. Казиев С.Н. Профилактика фототоксического действия эн-довитреальных источников света (экспериментальное исследова-
ние): автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 2013. — 23 с.
13. Казиев С.Н., Борзенок С.А., Сабурина И.Н. и др. Эндоил-люминация в ходе витреальной хирургии - эволюция вопроса и особенности применения на современном этапе // Практическая медицина. — 2013. — №1-3 (70). — С. 10-12.
14. Борзенок С.А., Сабурина И.Н., Репин В.С., Кошелева Н.В. и др. Методологические и технологические проблемы конструирования искусственной роговицы на базе 3D-клеточного культивирования // Офтальмохирургия. — 2012. — №4. — С. 12-18.
15. Сумская Л.В. Гелий-неоновый лазер в лечении вторичной эндотелиально-эпителиальной дистрофии роговицы: автореф. дис. ... канд. мед. наук. — М., 1985. — 24 с.
16. Chin M.S., Nagineni C.N., Hooper L.C., Detrick B. et al. Cyclooxygenase - 2 gene expression and regulation in human retinal pigment epithelial cells // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. — 2001. — Vol. 42. — №10. — P. 2338-2346.
17. Чечин П.П. Использование низкоинтенсивного лазерного излучения для стимуляции репаративных процессов роговой оболочки / автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Одесса, 1984. — 21 с.
18. Копаев С.Ю., Малюгин Б.Э., Копаева В.Г. Лазерная энергия в хирургии катаракты // Точка зрения. Восток-Запад. — Уфа, 2016. — №1. — С. 59-61.
19. Копаев С.Ю., Борзенок С.А., Копаева В.Г., Алборова В.У. Состояние заднего эпителия роговицы после лазерной и ультразвуковой факофрагментации. Электронно-микроскопическое исследование в эксперименте. Сообщение 3 / Офтальмохирургия. — 2014. — №2. — С. 6-9.
TOPiCAL ISSUES OF CONTEMPORARY CLINiCAL MEDICINE
