Оценка хроматических зрачковых реакций и ее применение в ветеринарной офтальмологии
Офтальмология

Оценка хроматических зрачковых реакций и ее применение в ветеринарной офтальмологии

Частыми пациентами ветеринарного врача-офтальмолога бывают собаки и кошки, у которых наблюдается ухудшение зрения или полная его потеря. Для определения причины таких состояний проводится комплексное офтальмологическое обследование, в том числе и анализ зрачковых реакций (зрачкового рефлекса).

Зрачковый рефлекс – рефлекторное изменение диаметра зрачка в зависимости от интенсивности падающего на глаз света. При ярком свете зрачок сужается, при слабом свете – расширяется.

Различают прямую зрачковую реакцию (сужение зрачка освещаемого глаза) и содружественную (сужение зрачка глаза, противоположного освещаемому).

Изменение размера зрачка происходит благодаря работе мышц радужной оболочки: сфинктера и дилятатора. Сфинктер радужки (сужает зрачок) представлен гладкомышечными волокнами, расположенными циркулярно в зрачковой части радужки, иннервируется парасимпатической нервной системой, а дилятатор (расширяет зрачок) представлен гладкомышечными волокнами, расположенными радиально в цилиарной зоне радужки, иннервируется симпатической нервной системой.

Первый компонент зрачкового рефлекса – фоторецепторы: палочки и колбочки. В них содержатся пигменты, активируемые фотонами света, после активации пигмента начинается цепная химическая реакция, приводящая к формированию нервного импульса, передаваемого с фоторецепторных клеток на другие клетки сетчатки: биполярные, амакриновые, ганглионарные; далее по аксонам ганглионарных клеток, формирующим зрительный нерв, импульс доходит до хиазмы. Хиазма – зрительный перекрест, где часть волокон правого зрительного нерва переходят на левую сторону, а часть волокон левого зрительного нерва – на правую. У собак количество переходящих волокон 75%, у кошек 63%. После хиазмы импульс продолжает передаваться по зрительному тракту, большая часть волокон (80%) идет к латеральному коленчатому ядру и далее передает сигнал для формирования зрительного образа. 20% волокон зрительного тракта отделяются до латерального коленчатого ядра и идет в претекальное ядро среднего мозга, где происходит синапс. Аксоны претекальных клеток идут в парасимпатическое окуломоторное ядро (ядро Эдингера-Вестфаля), часть волокон перекрещивается и идет в противоположное ядро Эдингера-Вестфаля.

Эфферентные (двигательные) парасимпатические аксоны покидают окуломоторное ядро (Эдингера-Вестфаля) в составе двигательного аксона окуломоторного нерва (CN III) и входят в орбиту через орбитальную щель. В орбите вентральнее зрительного нерва есть цилиарный ганглий, где происходит синапс, постганглионарные волокна в составе коротких цилиарных нервов входят в глазное яблоко около зрительного нерва и иннервируют сфинктер радужки.

Оценка зрачкового рефлекса происходит обычно с использованием белого света от ручки-фонарика или трансиллюминатора, или щелевой лампы. В норме зрачок быстро сужается в ответ на световой раздражитель (прямой рефлекс), одновременно сужается и зрачок другого глаза (содружественный рефлекс). Замедленный, неполный, отсутствующий прямой или содружественный зрачковый рефлекс – это следствие нарушения в передаче импульса от сетчатки до головного мозга. Для того чтобы точнее понять, где произошло нарушение в передаче импульса, и определить дальнейшую диагностику и лечение, проводят оценку зрачковых реакций на свет определенной длины волны.

За последние 10 лет установлено, что не только палочки и колбочки обеспечивают принятие светового раздражителя и формирование нервного импульса, вызывающего зрачковый рефлекс. Было выяснено, что зрачковый рефлекс, дазл рефлекс (рефлекс на ослепление) может быть у животного с практически полным отсутствием фоторецепторов. Данное явление объясняется наличием особой субпопуляции ганглионарных клеток – внутренних светочувствительных ганглионарных клеток сетчатки (ipRGC), содержащих светочувствительный пигмент на основе витамина А – меланопсин. Меланопсин при стимуляции светом также дает начало химической реакции, приводящей к формированию нервного импульса, который по проводящим путям передает сигнал в структуры среднего мозга, ответственные за зрачковый рефлекс, регуляцию циркадных ритмов, дазл рефлекс.

Специфические спектральные свойства (активация светом с разной длиной волны) палочко-колбочкового и меланопсин-опосредованного зрачкового ответов позволили разработать метод диагностики, который позволяет дифференцировать заболевания, поражающие систему фоторецепторов, и заболевания зрительного нерва, проводящих путей и среднего мозга.

Фоторецепторы сетчатки (палочки и колбочки) имеют различные пигменты, обуславливающие фотохимические реакции в рецепторе. Палочки содержат родопсин, обладающий максимальной чувствительностью к свету с длиной волны около 508 нм (голубой). Колбочки бывают с коротковолновым опсином, наиболее чувствительным к свету с длиной волны 420 нм (синий), и со средневолновым опсином, наиболее чувствительным к свету с длиной волны 531 нм (зеленый). Меланопсин фоточувствительных ганглионарных клеток наиболее чувствителен к синему свету с длиной волны 480 нм (рис. 1).

С помощью схемы понятно, что синий цвет (480 нм) активирует коротко- и средневолновые опсины колбочек, родопсин палочек и меланопсин, а красный цвет (630 нм) активирует родопсин палочек и средневолновой опсин колбочек (не активирует меланопсин ганглионарных клеток). Так, красный свет (630 нм) вызывает только фоторецепторный хроматический зрачковый рефлекс, а синий свет (480 нм) – суммарный фоторецепторный и ганглионарный меланопсин-обусловленный (рис. 2), поэтому при использовании красного света в здоровом глазу сужение зрачка происходит в меньшей степени, чем при использовании синего света.

Для удобства воспроизведения света определенной длины волны разработаны приборы: Melan-100, Iris-Vet (рис. 3. Прибор Iris-Vet), они генерируют красный свет с длиной волны 630 нм и синий с длиной волны 480 нм, яркостью 200 kcd/м2.

Исследование при помощи прибора Iris-Vet безболезненное, проводится без общей анестезии, занимает около 3 минут. Проводят исследование в темном помещении и освещают глаза по очереди сначала красным светом в течение 10 секунд, далее синим светом в течение 10 секунд, оценивают скорость и степень сужения зрачка.

Зрачок здорового животного сужается на красный и синий свет быстро до диаметра 3-4 мм (рис. 4 и 5).

Нарушение сужения зрачка на красный свет позволяет судить о патологии фоторецепторов сетчатки. В этом случае рекомендуется проведение диагностических исследований непосредственно сетчатки (электроретинография). При нарушении сужения зрачка на синий свет можно предполагать нарушение в передаче импульса по зрительному нерву и участкам головного мозга, что является показанием для проведения дополнительных исследований нервной системы, например магнитно-резонансной томографии.

Заболевания, которые можно дифференцировать при помощи хроматических зрачкомоторных реакций: внезапная дегенерация сетчатки, иммуноопосредованный ретинит, наследственная дегенерация сетчатки, хориоретинит/ретинит, отслойка сетчатки, глаукома, оптический неврит/менингит, опухоль гипофиза, опухоль хиазмы, опухоль мозга/повреждение зрительной коры, внутренняя/наружная офтальмоплегия.

Рассмотрим некоторые заболевания, которые нередко встречаются в практике ветеринарного врача-офтальмолога.

Внезапная дегенерация сетчатки

У животного происходит внезапная потеря зрения, при этом офтальмоскопическая картина – норма, зрачковый рефлекс на белый свет – замедлен, при проведении электроретинографии (ЭРГ) – существенное снижение амплитуд.

В связи с тем, что поражается фоторецепторный слой, а ганглионарные клетки не поражаются, будет наблюдаться отсутствие реакции зрачка на красный свет (рис. 6), и хорошая реакция на синий.

Иммуноопосредованный ретинит

Клиническая картина напоминает внезапную дегенерацию сетчатки: потеря зрения, офтальмоскопические признаки патологии отсутствуют, однако ЭРГ демонстрирует практически нормальные амплитуды.

Реакция на красный свет отсутствует, но связано это с тем, что при данном заболевании страдают не фоторецепторы, а передача сигнала от рецепторов к ганглионарным клеткам. Реакция зрачка на синий свет нормальная.

Прогрессирующая атрофия сетчатки

Клинические признаки развиваются постепенно со снижения зрения в сумерках до полной потери зрения, офтальмоскопические признаки на ранних стадиях могут быть не выражены, на поздних стадиях наблюдается гиперрефлексия тапетума, сужение сосудов сетчатки, ЭРГ на поздних стадиях показывает снижение амплитуд.

На ранней стадии заболевания реакция зрачка на красный свет будет незначительная, на синий – хорошая. На поздних стадиях реакции на красный свет не будет, на синий – незначительная (связано с дегенеративными изменениями в ганглионарных клетках сетчатки на поздних стадиях).

В исследованиях С. Yeh по определению колбочковой дегенерации у миниатюрных австралийских овчарок (дневная слепота) исследования хроматических зрачкомоторных реакций выявили сильное снижение у пораженных животных реакции на красный свет при нормальной реакции на синий свет.

Отслойка сетчатки

При отслойке сетчатки на значительной площади отмечается потеря зрения, офтальмоскопические характерные признаки: зрачковый рефлекс на белый свет замедлен, ЭРГ демонстрирует сильное снижение амплитуд.

Реакция на красный свет будет отсутствовать из-за повреждения наружных участков фоторецепторов, происходящего при отслойке, а реакция на синий свет будет хорошей (за исключением случаев иммуноопосредованной или старой (более 5 недель) отслойки, тогда реакции на синий свет не будет).

Неврит зрительного нерва

Заболевание характеризуется резкой потерей зрения, наблюдается мидриаз, при офтальмоскопии диск зрительного нерва отечен, контур его нечеткий, зрачковая реакция на белый свет отсутствует, ЭРГ – без существенных изменений амплитуд.

В связи с поражением зрительного нерва импульс, воспринятый фоторецепторами и ганглионарными клетками, не передается в мозг, поэтому у пораженного животного нет реакции зрачка ни на красный, ни на синий свет.

Функция зрительного нерва также может быть нарушена при патологиях развития глазного яблока (колобома зрительного нерва); если колобома большого размера, зрительная функция невозможна и зрачковой реакции на синий свет также не будет (рис. 7.).

Исследование при помощи прибора Iris-Vet имеет большое значение в рамках предоперационного обследования животных с катарактой в рамках подготовки к факоэмульсификации.

У животных с прозрачными внутриглазными средами возможно применение офтальмоскопии как ценного диагностического метода, а у животных со зрелой катарактой офтальмоскопия невозможна, у них уже наблюдается потеря зрения, что может быть также симптомом заболевания сетчатки. Для оценки состояния заднего сегмента глаза, наличия/отсутствия отслойки сетчатки, дегенерации сетчатки (прогрессирующей атрофии сетчатки) проводят УЗИ глазного яблока и ЭРГ. Оценка хроматических зрачковых реакций у пациента с катарактой позволяет быстро, неинвазивно, без затрат на оборудование и обучение получить информацию о функции системы фоторецепторов и зрительного нерва.

В исследованиях S. Grozdanic у здоровых собак и собак с катарактой без патологии сетчатки реакция на красный и синий свет была хорошей, а у собак с катарактой с дегенерацией сетчатки или с отслойкой сетчатки реакция на красный свет была существенно снижена, реакция на синий свет у этих собак была также сильно снижена на поздних стадиях заболевания (отслойки/дегенерации).

Как у любого диагностического метода, у данного метода есть определенные ограничения в применении: выраженная атрофия радужки (зрачковый рефлекс будет неполным из-за атрофии сфинктера радужки), тяжелый увеит, вызывающий миоз, ишемия сфинктера радужки при глаукоме, внутренняя или наружная офтальмоплегия, недавнее использование препаратов для расширения или сужения зрачка, наличие в головном мозге воспалительного или неопластического процесса, общая анестезия/глубокая седация пациента.

В заключение необходимо отметить, что оценка зрачковых реакций на красный и синий свет при помощи прибора Iris-Vet помогает быстро и качественно локализовать нарушение передачи зрительного импульса у животных с потерей зрения, ухудшением зрения, а также у животных с потерей зрения и непрозрачными внутриглазными средами. Локализация патологии позволяет сузить спектр дополнительных диагностических процедур, тем самым быстрее установить диагноз и приступить к лечению.

Список литературы:
  1. Maggs D. J., Miller P. E., Ofri R. Slatter’s fundamentals of veterinary ophthalmology 5ed. Elsevier. St. Louis. 2013, 506 p.
  2. Gelatt K. N. Veterinary Ophthalmology 5ed. Wiley-Blackwell. Ames. 2013, 2170 p.
  3. Grozdanic S. D., Matic M., Sakaguchi D. S. et al. Evaluation of retinal status using chromatic pupil light reflex activity in healthy and diseased canine eyes. Investigative Ophthalmology & Visual Science 2007; 48: 5178–5183.
  4. Grozdanic S. D., Kabhilan Mohan, Matthew M. Harper, Helga Kecova et al. Characterization of structure and function of the mouse retina using pattern electroretinography, pupil light reflex, and optical coherence tomography. Veterinary Ophthalmology 2012; 15: Supplement 2, 94–104.
  5. Grozdanic S. D., Helga Kecova, Tatjana Lazic. Rapid diagnosis of retina and optic nerve abnormalities in canine patients with and without cataracts using chromatic pupil light reflex testing. Veterinary Ophthalmology 2012: 1–12.
  6. Connie Y Yeh, Orly Goldstein, Anna V Kukekova et al. Genomic deletion of CNGB3 is identical by descent in multiple canine breeds and causes achromatopsia. BMC Genetics 2013, 14: 27.