Предполагают, что нарушение биомеханических свойств склеры в области диска зрительного нерва и корнеосклеральной оболочки глаза в целом может играть существенную роль в патогенезе первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ). Цель работы: экспериментальное изучение влияния биомеханиче- ских свойств склеры на состояние гидродинамики внутриглазной жидкости (ВЖ). Для этого определяли механические характеристики и уровень поперечных сшивок коллагена склеры, а также гидродина- мические показатели 1) интактных глаз молодых (2-х-месячных) и старых (2-х-летних) кроликов; 2) глаз, подвергнутых in vivo воздействию треозы, повышающей поперечную связанность коллагена; 3) глаз молодых и старых кроликов, а также кроликов, подвергнутых in vivo воздействию треозы, по- сле воздействия in vivo протеолитическим ферментом (коллализином). Гидродинамические показатели оценивали с помощью Глаутест 60. Для определения уровня поперечной связанности коллагена скле- ры использовали метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Биомеханические показате- ли склеры оценивали с помощью Autograph AGS-H. Показано, что нормальное возрастное увеличение жесткости (модуля упругости) склеры с 23,1±4,2 МПа до 41,4±6,3 МПа сопровождается умеренным ростом поперечных сшивок и незначительным снижением оттока ВЖ. В то же время повышение жест- кости склеры (до 65,4±6,0 МПа), вызванное воздействием треозы, т.е. патологическим ростом уровня поперечной связанности, сопровождается небольшим повышением внутриглазного давления и значи- мым ухудшением оттока ВЖ. Под воздействием коллализина у старых животных снизилась жесткость склеры (до 27,9±4,9 МПа) и улучшилась гидродинамика ВЖ, соответствующие показатели у молодых животных изменились незначительно. Жесткость склеры, обработанной треозой и содержащей избы- точные поперечные сшивки, также снизилась под воздействием коллализина (до 43,4±4,5 МПа), при этом улучшилась гидродинамика ВЖ. Очевидно, биомеханические свойства склеры оказывают влияние на гидродинамику глаза: при повышении жесткости склеры за счет избыточного формирования по- перечных связей в ее коллагеновых структурах отток ВЖ снижается, что может быть риск-фактором развития ПОУГ. Протеолитическая терапия с помощью коллализина дает возможность снизить число таких сшивок, уменьшить жесткость склеры и улучшить гидродинамические показатели глаза.
It is hypothesized that impaired biomechanical properties of the sclera around the optic disc and, largely, in the corneoscleral shell may play an essential role in the pathogenesis of primary open-angle glaucoma (POAG). The paper’s objective is to study experimentally the impact of elastic scleral properties on intraocular fluid (IF) outflow. We determined the mechanical characteristics and the crosslinking level of the sclera as well as hydrodynamic parameters in three groups of experimental animals: 1) intact eyes of young (2 months of age) and old (2 years) rabbits; 2) eyes treated in vivo by threose, which increases crosslinking of scleral collagen; 3a) eyes of young and old rabbits after they were treated by collalysin, a proteolytic enzyme, 3b) eyes of rabbits pre-treated by treose and subsequently treated by collalysin. The hydrodynamic parameters were measured using Glautest 60. Differential scanning calorimetry was used to reveal the crosslinking level of scleral collagen. The biomechanical parameters of sclera were determined by Autograph AGS-H. The normal age-related increase of scleral stiffness (Young’s modulus) from 23.1±4.2 MPa to 41.4±6.3 MPa (p<0.05) is followed by a moderate growth of cross links and a somewhat reduced IF outflow. At the same time, an increase of scleral stiffness (to 65.4±6.0 MPa) caused by threose, i.e. a pathological growth of crosslinking, is accompanied by a certain intraocular pressure increase and a significant impairment of IF outflow. Collalysin- treated old rabbits revealed a fall in scleral stiffness (to 27.9±4.9 MPa) and an improved IF hydrodynamics, whereas young animals showed only a slight change in these parameters. The sclera treated by threose and containing excessive cross links also became less stiff (43.4±4.5 MPa) and improved IF hydrodynamics after collalysin treatment. It may be assumed that the biomechanical properties of sclera affect the eye hydrodynamics: IF outflow is deteriorating with the increase of scleral stiffness that is caused by excessively generated cross links in its collagen structures, which may be a risk factor for POAG. Proteolytic therapy with collalysin helps reduce the amount of these links, make the sclera less stiff and improve hydrodynamic parameters of the eye.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.