Articles

Mechanismy optické regrese po laserové refrakční operaci rohovky: Epitelové a stromální reakce | Digital Travel

ÚVOD

Epitel rohovky má schopnost vyhlazovat stromální nerovnosti . S tím, jak se optická koherentní tomografie (OCT), digitální ultrazvuk o velmi vysoké frekvenci (VHF) a konfokální mikroskopie rozšířily v klinické praxi, bylo zjištěno, že epiteliální kompenzace je hlavní příčinou optické regrese po refrakční operaci . Stroma rohovky také prochází podélnými morfologickými změnami v reakci na ablaci excimerovým laserem, což může vést k refrakční regresi .

Homeostáza a profil rohovkového epitelu

Při narození jsou epitelové buňky rohovky plně vyvinuty . Tloušťka a tvar rohovkového epitelu jsou regulovány konstitutivním buněčným obratem, mechanickým tlakem na víčko a mechanismy na bázi cytokinů . K výměně epitelu v plné tloušťce dochází každých 5 až 7 dní prostřednictvím proliferace limbálních kmenových buněk (LSC) a buněk bazálního epitelu (BEC). Rovnováha proliferace a deskvamace vede k téměř rovnoměrnému profilu centrálního rohovkového epitelu, jehož průměrná tloušťka dosahuje přibližně 50 µm . Limbální epitelové krypty (LEC) existují mezi záhyby Vogtovy palisády na limbo-sklerálním spojení (obr. 1) . LSC uvnitř LEC podléhají asymetrickému dělení, při kterém vzniká jeden identický potomek, který zůstává v kryptě, a přechodně amplifikující buňka (TAC), která migruje centripetálně a stává se BEC a nakonec postmitotickou povrchovou epiteliální buňkou . Upregulace proliferace LSC je nezbytným předstupněm refrakční regrese související s epitelem. Bylo prokázáno, že zvýšené koncentrace cytokinů po narušení epitelu, jako jsou inzulínu podobný růstový faktor (IGF), TGF β, hepatocytární růstový faktor (HGF) a keratinocytární růstový faktor (KGF), jsou pro LSC mitogenní .

Označeny jsou oblasti limbální epitelové krypty (LEC) mezi hřebeny Vogtových palisád. Limbální kmenové buňky putující z LEC vznikají na limbo-sklerální spojnici (červené ohraničení) a pohybují se centripetálně napříč rohovkou (zelené šipky). V počátečním rámečku je zvětšené zobrazení radiálně orientovaných palisád s odpovídajícím znázorněním příčného řezu LEC mezi palisádami.

Kompenzační odpověď rohovkového epitelu na korekci myopie

Laserová keratomileuze in situ, PRK a SMILE ke korekci myopie zahrnují zploštění centrální rohovky za účelem snížení optické mohutnosti. Po těchto zákrocích dochází k postupné hyperplazii epitelu překrývajícího zploštělou oblast, což vede ke ztluštění a často koreluje s regresí zrakových výsledků . Tato hyperplazie se může stabilizovat až po 3 až 6 měsících po LASIK a až po 3 letech po PRK . Reinstein a kol. použili VHF ultrazvuk v 10mm zóně rohovky, aby prokázali přibližně 6µm nárůst tloušťky epitelu v centrální 7mm zóně rohovky 1 rok po LASIKu pro krátkozrakost . Největší epiteliální reakce (~5µm zesílení) byla pozorována v prvním měsíci a korelovala s posunem refrakce o -0,39 D. Téměř identické zesílení centrálního epitelu o 5 µm bylo prokázáno v časovém rozmezí 1 měsíce po LASIKu u podobně krátkozrakých pacientů, avšak nevykazovalo odpovídající změnu refrakce . V obou studiích měl profil epitelu čočkovitý tvar, který byl centrálně silnější a směrem k periferii se zužoval (obr. 2).

Zobrazení regrese myopického epitelu po laserové keratomileuzi in situ .

Obrázek představuje odpovídající zobrazení příčného řezu regredovaným epitelem na centrálních 10 mm rohovky.

Odpověď epitelu na myopickou ablaci, která je větší na střední periferii než v centru rohovky (~5mm zóna), může mít za následek negativní epitel podobný menisku (obr. 3) .

Zobrazení regrese myopického epitelu po laserové keratomileusi in situ

Obrázek představuje odpovídající zobrazení příčného řezu regresí epitelu na středních 10 mm rohovky.

Dlouhodobá studie ukázala, že u vysokých myopických korekcí LASIK (-8 až -9 D) došlo po jednom roce ke ztluštění epitelu centrálně o 6 µm a ve střední periferní oblasti téměř o 10 µm . U pacientů se středními myopickými chybami (-3 až -4 D) došlo k průměrnému ztluštění o 1,15 µm centrálně a o 3,04 µm ve střední periferii . Větší ztluštění uprostřed periferie než centrálně (~7 µm oproti ~4 µm) bylo pozorováno také 6 měsíců po transepiteliální PRK u vysoké myopie (≤ -6 D).5 Zvýšené ztluštění uprostřed periferie může naznačovat, že hojící se epitel jednoduše nedifunduje do oblasti s nižší koncentrací, jak naznačují některé matematické studie , a místo toho reaguje na rozdíly v napětí nebo na základní gradient zakřivení stromatu . Bez ohledu na vzor zesílení epitelu se průměrná tloušťka epitelu na celé rohovce zvyšuje s většími korekcemi . Reakce epitelu však není zcela lineární a u velmi velkých korekcí může být omezena biologickými omezeními. Jedna studie ukázala, že centrální epitel rohovky se mezi 3 a 6 měsíci po operaci zesílí přibližně o 7, 9 a 12 µm u nízké (-1,00 až -4,00 D), střední (-4,25 až -6,00 D) a vysoké (-6,25 až -13,50 D) myopické korekce. Změna tloušťky na dioptrii korekce byla významně nižší po větších myopických korekcích. Podobné výsledky byly pozorovány při analýzách tloušťky epitelu pomocí OCT po SMILE . U rohovek, které podstoupily SMILE pro nízkou (< -4,00 D), střední (-4,00 až -6,00 D) a vysokou (> -6,00 až -10,00 D) myopii, bylo prokázáno průměrné zesílení centrálního epitelu v blízkosti 3, 5 a 7 µm . Tato nelineární odpověď ukázala, že epiteliální remodelace je zodpovědná za vyšší podíl regrese u pacientů s menšími předoperačními refrakčními vadami . Typ refrakční operace také ovlivňuje odpověď epitelu. V jedné studii se velikost ztluštění epitelu sblížila kolem 36 měsíců u LASIK a PRK, nicméně míra ztluštění byla výrazně vyšší po PRK (obr. 4) .

Schematický graf znázorňující změny tloušťky epitelu v průběhu času po zákrocích myopické laserové in situ keratomileuze a fotorefrakční keratektomie.

Rozdílná míra ztluštění epitelu mezi LASIK a PRK je zpočátku zřejmá vzhledem k tomu, že epitel po odstranění tloušťky po PRK dorůstá, avšak epitel po PRK podléhá hyperplazii ve vyšší míře i po obnovení předoperační tloušťky epitelu mezi 3 a 6 měsíci, po operaci . Toto zjištění je funkcí agresivnější reakce hojení rány pozorované po PRK v důsledku narušení epitelu a bazální membrány . Je důležité poznamenat, že některé studie použily k hodnocení tloušťky epitelu spíše OCT než VHF . Srovnávací analýza těchto modalit ukázala, že nejsou přímo srovnatelné . Dalším omezením těchto studií je, že nesledovaly zrakové výsledky v období epiteliálních změn, takže klinické důsledky těchto epiteliálních změn zůstaly nezodpovězeny.

Kompenzatorní odpověď rohovkového epitelu na hyperopickou korekci

Hyperopické ablace ke korekci dalekozrakosti zahrnují zvýšení síly rohovky strmostí centrálního zakřivení rohovky. Hyperopické ablace běžně vedou k horší optické regresi než myopické korekce . Regrese z centrální strmé hyperopické korekce je dosaženo periferním prstencem hyperplazie, který vyhlazuje povrch rohovky (obr. 5).

Zobrazení regrese hyperopického epitelu po laserové in situ keratomileuzi

Na obrázku je odpovídající zobrazení příčného řezu regredovaným epitelem na centrálních 10 mm rohovky.

Velmi vysokofrekvenční ultrazvukové studie po hyperopickém LASIKu prokázaly větší čisté změny tloušťky rohovkového epitelu než u myopického LASIKu . Rohovkový epitel se stal v průměru o 8 µm tenčí centrálně a o 24 µm silnější periferně ve srovnání s předoperační úrovní u pacientů s průměrnou hodnotou +3,84 D hyperopického sférického ekvivalentu po LASIKu . Jedním z možných vysvětlení větší reakce po hyperopickém LASIKu je, že růst epitelu je urychlen strmějším gradientem zakřivení stromatu, který je dán hyperopickou korekcí .

Homeostáza a profil stromatu

Stroma rohovky je klidová pojivová tkáň s morfologií regulovanou její biomechanickou pevností a rovnováhou tekutin . Stroma zaujímá 90 % celkového objemu rohovky a ve svém středu je přibližně 500 µm silné . Keratocyty zodpovědné za vylučování strukturálních složek stromatu zaujímají přibližně 3 % celkového objemu stromatu . Keratocyty pocházejí z rohovkových stromálních kmenových buněk (CSSC), které mají známou homogenitu s mezenchymálními kmenovými buňkami kostní dřeně31 . Rohovkové stromální kmenové buňky se nejčastěji nacházejí v limbálním stromatu přiléhajícím k LEC, ale vyskytují se i v centrálním stromatu (obr. 6) .

Umístění rohovkových stromálních kmenových buněk (zeleně).

Všimněte si lokalizace stromálních kmenových buněk přímo pod limbálními epiteliálními kmenovými buňkami.

Dále CSSC migrují centrálně během opravy stromální rány a mají schopnost diferencovat se na myofibroblasty . Bylo prokázáno, že zlepšují průhlednost stromatu, zvyšují integritu laloku LASIK a brání přeměně keratocytů na myofibroblasty, když byly zavedeny do ovčích rohovek, které udržovaly vytvoření laloku LASIK .

Kompenzatorní reakce rohovkového stromatu na refrakční operaci

Změny tloušťky stromatu mají pooperačně dvoufázový průběh. Časný přechodný otok tekutiny zvyšuje tloušťku rohovky . Poté se tekutinový otok přibližně do prvního pooperačního týdne normalizuje. Bez pooperační léčby steroidy mohou zánětlivé procesy prodloužit reakci stromálního otoku, což vede k časnému přechodnému myopickému posunu. Ve druhé fázi změny tloušťky aktivované stromální keratocyty proliferují a vylučují glykosaminoglykany (GAG), fibrin a další složky extracelulární matrix . Ivarsen a kol. prokázali, že myopická PRK vyvolává v průběhu prvního předoperačního roku větší tloušťkovou odezvu stromatu než LASIK (25,3 ± 17,2 μm oproti 12,9 ± 9,4 μm) . Rozdíl ve ztluštění stromatu mezi LASIK a PRK může být způsoben tím, že otok stromatu po LASIK je omezen na zbytkové stromální lůžko pod lalokem . Studie prokázaly, že tloušťka laloku u LASIK se významně zvětšuje mezi 3 a 9 měsíci od myopické ablace s odpovídající zrakovou regresí . Epitelová reakce pravděpodobně převážně přispívá k regresi po hyperopických korekcích . Studie však ukázaly, že u pacientů s PRK, u nichž dochází k hyperopické regresi, dochází dvanáct měsíců po operaci ke ztenčení stromatu až o 25 µm . Nedávné údaje z hyperopické SMILE ukázaly menší hojení stromální rány a zánětlivé reakce ve srovnání s hyperopickou LASIK .

Role of Corneal Wound Healing Cascades in Visual Regression

Kaskády hojení rány zprostředkované cytokinem doplňují stromální a epiteliální buňky rohovky ztracené během refrakční operace. Dlouhodobé zvýšení signalizace cytokinů může způsobit, že události buněčné proliferace překonají obnovení integrity povrchu a optické jasnosti, což vede k regresi (obr. 7). Cesty hojení ran rohovky začínají uvolňováním cytokinů z narušeného povrchu oka. Interleukin (IL)-1, IL-6, tumor nekrotizující faktor (TNF)α , epidermální růstový faktor (EGF), destičkový růstový faktor (PDGF), destičkový aktivační faktor (PAF), kostní morfogenní proteiny (BMP) 2 a 4, ligand FAS, TGF β a inzulínu podobné růstové faktory (IGF) 1 a 2 se nacházejí v buňkách rohovkového epitelu, bazální membráně a slzném filmu. Poranění epitelu způsobuje uvolňování těchto cytokinů a zvýšenou expresi příslušných receptorů na okolních epitelových buňkách a stromálních keratocytech . Povrchové cytokiny pasivně difundují do stromatu rychlostí závislou na stavu bazální membrány. K expozici stromatu cytokinům dochází okamžitě po PRK v důsledku odstranění epitelu a bazální membrány v celé tloušťce. Naopak u zákroků, jako je LASIK a SMILE, dochází k větší latenci přísunu cytokinů. Jakmile se dostanou dovnitř stromatu, keratocyty nejblíže k ablaci podléhají apoptóze zprostředkované ligandem FAS, která je dále zesílena vazbou IL-1, TNF a dalších povrchových cytokinů . Hranice apoptózy keratocytů, přiléhající k oblastem odstranění rohovkové tkáně, se mohla přizpůsobit tak, aby zabránila virové infiltraci stromatu . Dlouhodobá apoptóza keratocytů může vést ke ztenčení rohovky a následným tvarovým změnám, které mění refrakční stav oka.

Přehled cest hojení ran relevantních pro refrakční regresi.

Červená vlákna v aktivovaném myofibroblastu představují kontraktilní elementy, které exprimují hladkosvalový aktin . Inhibice TGFβ kontroluje zákal, ale nezabrání regresi . PDGF a další růstové faktory rovněž potencují proliferaci a diferenciaci myofibroblastů . Počet transformovaných keratocytů po refrakční operaci koreluje s výší korekce a je větší po PRK v důsledku destrukce bazální membrány . Tyto aktivované keratocyty pak produkují hepatocytární růstový faktor (HGF) a keratinocytární růstový faktor (KGF), které slouží jako hlavní regulátory proliferace a migrace epitelu. Dlouhodobé zvýšení HGF a KGF může způsobit dlouhodobý růst epitelu a refrakční regresi . Hladiny EGF v slzném filmu zůstávají zvýšené až 1 rok po operaci LASIK a korelují s refrakční regresí . Aktivované stromální myofibroblasty také vylučují extracelulární glykosaminoglykany a rozrušené fibrilární kolageny, které zahušťují a zkalují stroma . Tyto sekrece mění index lomu stromatu, což vede k optickým změnám . Stromální myofibroblasty podléhají apoptóze a clearance po zastavení toku epiteliálních cytokinů v důsledku rekonstrukce bazální membrány . Interleukin-1 dále zvyšuje apoptózu myofibroblastů, pokud jeho hladina převyšuje hladinu TGFβ . Po ablaci u vyšších stupňů krátkozrakosti může být obnovení bazální membrány opožděné, což způsobuje trvalé zakalení stromatu a proliferaci myofibroblastů . Výsledný stromální zákal snižuje zrakovou ostrost a je spojen s regresí . Profylaktické použití alkylační látky Mitomycin C (MMC) bylo použito během PRK k zastavení přeměny keratocytů na myofibroblasty . Hojení rohovkové rány je dále modulováno přerušením a opětovným růstem rohovkových nervů . Nemyelinizovaná senzorická nervová zakončení jsou odvozena od oftalmické větve trojklanného nervu a tvoří hustý plexus podobný bičíku pod bazální vrstvou epiteliálních buněk . Bylo prokázáno, že uvolňování neuropeptidů substance p a Calcitonin Gene Related Peptide (CGRP) z nervových zakončení rohovky napomáhá procesům hojení ran na rohovce . Hojení epitelu následuje po reinervaci . Změněné vzorce reinervace po refrakčních operacích proto mohou změnit morfologii zhojené rohovky a přispět k dlouhodobé regresi .

.