Комплекс ганглиозных клеток сетчатки
Ганглионарная (ганглиозная) клетка — нервная клетка (нейрон) сетчатки глаза, способная генерировать нервные импульсы в отличие от других типов нейронов сетчатки (биполярных, горизонтальных, амакриновых). В их цитоплазме хорошо выражено базофильное вещество. Ганглионарные клетки граничат со стекловидным телом глаза и образуют слой сетчатки, который первым получает свет. Их аксоны по поверхности сетчатки направляются к слепому пятну (пятно Мариотта), собираются в зрительный нерв и направляются в мозг. Аксоны ганглионарных клеток не миелинизированы при прохождении сетчатки, чтобы не препятствовать прохождению света. Далее они покрыты миелиновой оболочкой.
Ганглионарные клетки завершают «трёхнейронную рецепторно-проводящую систему сетчатки»: фоторецептор — биполярный нейрон — ганглионарная клетка.
Функции ганглионарных клеток[править | править код]
Клетки сетчатки связаны между собой сложной сетью возбуждающих, подавляющих и двунаправленных сигнальных связей. Они собирают информацию от всех слоев сетчатки как по вертикальным путям (фоторецепторы — биполяры — ганглионарные клетки), так и по латеральным путям (фоторецепторы — горизонтальные клетки — биполяры — амакриновые клетки — ганглионарные клетки).
Рецептивные поля[править | править код]
На одну ганглионарную клетку приходится от одного до сотни биполярных нейронов. Через биполярные нейроны с одной ганглионарной клеткой может быть связано от нескольких до нескольких тысяч фоторецепторов. Каждая ганглионарная клетка суммирует сигналы от большого числа фоторецепторов, что повышает световую чувствительность, но уменьшает разрешение. Фоторецепторы, соединенные с одной ганглионарной клеткой, образуют её рецептивное поле. Рецептивные поля ганглионарных клеток подразделяются на простые и сложные. Простые поля — имеют концентрическую структуру, подобно полям биполярных нейронов. Сложные — разделяются на несколько различных функциональных зон. Рецептивные поля могут перестраиваться, адаптируясь к уровню освещённости и характеристикам световых стимулов. Через биполярные нейроны с одной ганглионарной клеткой может быть связано от единиц до десятков тысяч фоторецепторов (палочек и колбочек). В свою очередь, один фоторецептор через биполярные нейроны может быть связан с десятками ганглионарных клеток. В среднем на 100 фоторецепторных клеток приходится одна ганглионарная (т.е., их от 1.2 до 1.5 млн). Чем ближе к центральной ямке глаза, тем меньше фоторецепторов приходится на одну ганглионарную клетку. Поэтому у людей слабое периферическое зрение. В районе центральной ямки, наоборот, высокое разрешение, но менее высокая светочувствительность, поскольку здесь каждый фоторецептор (колбочка) соединен с одной биполярной (карликовой) клеткой, которая в свою очередь соединена лишь с одной ганглионарной.
Типы ганглионарных клеток[править | править код]
Существует всего 18 типов ганглионарных клеток сетчатки.
Большинство относится к трем типам:
1. Парвоганглионарные клетки — карликовые клетки (около 80% от числа всех ганглионарных клеток сетчатки), имеющие средний размер тела и маленькое дерево дендритов, входят в карликовый путь (чувствительный путь, ведущий от глаза к четверохолмию) и связаны с парвоцеллюлярными (мелкоклеточными) слоями латеральных коленчатых тел. С этими клетками связывают высокую остроту зрения и цветовое зрение.
2. Магноклетки — (около 10%) очень разнообразны (малые и большие зонтичные клетки): с большими телами и многочисленными укороченными ветвями, маленькими телами и большим разветвлением дендритов, которые проецируются в крупноклеточные слои латеральных коленчатых тел. Отвечают за востриятие движущихся объектов. Имеют большие рецепторные поля.
3. Кониоцеллюлярные клетки очень мелкие, составляют от 8 до 10% всех ганглионарных клеток сетчатки. Получают сигналы от среднего количества фоторецепторов. Имеют очень большие рецептивные поля. Всегда ON для колбочек синего цвета и OFF для красного и зеленого.
Выделяют ганглионарные клетки, связанные с палочковыми и колбочковыми нейронами, с on- и off-центрами, которые отвечают на световое раздражение деполяризацией или гиперполяризацией соответственно. Дендриты клеток с on-центром разветвляются в подуровне а (пигментном эпителии?), с off-центром в подуровне G (ганглионарном слое?) внутреннего сетчатого слоя. Цветовой канал связан с красным, зеленым и синим типом on/off-ганглионарных клеток. Если красный и зеленый тип ганглионарных on/off-клеток относится к карликовому пути, то синий тип не относится к последнему. On/off-ответы ганглионарных клеток определяются специальными контактами колбочковых биполяров и расположением ганглионарных клеток в соответствующем подуровне внутреннего сетчатого слоя
Светочувствительные ганглионарные клетки[править | править код]
В 1991 году были открыты особые светочувствительные ганглионарные клетки типа ipRGC (intrinsically photosensitive retinal ganglion cells), или mRGC (melanopsin-containing retinal ganglion cells). Они, в отличие от ранее известных ганглионарных клеток, содержат светочувствительный пигмент меланопсин, отличающийся от других фоточувствительных пигментов глаза: родопсина палочек и йодопсина колбочек. И этим они отличаются от других ганглионарных клеток, находящихся в сетчатке глаза, которые не умеют реагировать непосредственно на свет.
Эти светочувствительные ганглионарные клетки — новый, третий тип фоторецепторов сетчатки глаза, помимо известных уже в течение 200 лет палочек и колбочек. Они напрямую возбуждаются под действием света даже при блокировании «классических» фоторецепторов глаза — палочек и колбочек.
Нервные пути от этих ганглиозных (ганглионарных) клеток ведут порождённое в них светом возбуждение от сетчатки к гипоталамусу тремя разными путями, обеспечивая световое управление циркадными ритмами, а также по отдельному нервному пути обеспечивают реакцию сужения зрачка на свет.
Литература[править | править код]
- Ноздрачёв А. Д., Баженов Ю. И., Баранникова И. А., Батуев А. С. и др. Начала физиологии: Учебник для вузов / Под ред. акад. А. Д. Ноздрачёва. СПб.: Лань, 2001. 1088 с.
Ссылки[править | править код]
- Melanopsin Contributions to Irradiance Coding in the Thalamo-Cortical Visual System
- Photosensitive ganglion cells
- Vision beyond image formation: The role of melanopsin cells in regulating mammalian physiology
- Blind Mice Can «See» Thanks To Special Retinal Cells
- Фоторецепторы и фоторецепция
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
Источник
Статья посвящена исследованию информативности метода оптической когерентной томографии комплекса ганглиозных клеток сетчатки в диагностике первичной открытоугольной глаукомы.
Optical coherent tomography of ganglion cell complex in diagnostic of primary open angle glaucoma patients
The article is devoted the study informativeness method of optical coherence tomography of the complex retinal ganglion cells in the diagnosis of primary open-angle glaucoma.
В последние годы изучение топографической структуры диска зрительного нерва (ДЗН) стало приоритетным направлением в современной диагностике и мониторинге у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой (ПОУГ). Появился ряд современных высокотехнологичных разработок, позволяющих детально оценивать состояние диска зрительного нерва и перипапиллярной сетчатки. Стало возможным анализировать не условные единицы, получаемые при субъективной офтальмоскопии, а уже точно определенные цифровые параметры, стало возможным математическое моделирование получаемых данных.
Одним из интересных аспектов глаукомы является повреждение ганглиозных клеток сетчатки (ГКС) парамакулярной области и их аксонов, составляющих слой нервных волокон сетчатки [1, 2]. Гибель ГКС начинается задолго до первых проявлений функциональных нарушений. В своих работах Н.А. Quigley et al. доказали, что до 50% ГКС могут быть разрушены при глаукоме прежде, чем будут получены убедительные результаты изменения поля зрения при использовании кинетической периметрии [1, 3]. Потерю ГКС невозможно определить при стандартном осмотре глазного дна, хотя ориентировочное представление о наличии дефектов пучков нервных волокон дает фотографирование глазного дна в бескрасном цвете. Метод оптической когерентной томографии позволяет отдельно анализировать толщину трех внутренних слоев сетчатки, составляющих комплекс ганглиозных клеток (ganglion cell complex): нервных волокон, ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя, содержащих, соответственно, аксоны, клеточные тела и дендриты ГКС [4].
Целью настоящего исследования являлась оценка информативности параметров комплекса ганглиозных клеток сетчатки, полученных методом оптической когерентной томографии, в диагностике первичной открытоугольной глаукомы.
Материалы и методы
В обследовании принимали участие 138 человек (240 глаз) в возрасте от 32 до 79 лет. Все пациенты были разделены на группы:
1-я группа — контрольная — пациенты без патологии органа зрения, 40 человек (79 глаз);
2-я группа — пациенты с I стадией первичной открытоугольной глаукомы, 57 человек (81 глаз);
3-я группа — пациенты со II стадией первичной открытоугольной глаукомы, 36 человек (44 глаза);
4-я группа — пациенты с III стадией первичной открытоугольной глаукомы, 29 человек (36 глаз).
Всем пациентам проводилось комплексное офтальмологическое обследование, включающее визометрию, тонометрию (пневмотонометр Tomey FT-1000, Япония и тонометр Маклакова), компьютерную статическую периметрию (периметр Twinfield II фирмы Oculus), гониоскопию и биомикроскопию диска зрительного нерва и сетчатки. Для оценки параметров диска зрительного нерва, толщины слоя перипапиллярных нервных волокон сетчатки и параметров комплекса ГКС (GCC) всем пациентам проводилось обследование на оптическом когерентном томографе RTVue-100 фирмы Optovue (США). Использовались протоколы сканирования NHM4 и GCC. При сканировании макулярной зоны сетчатки по протоколу GCC производится 14994 измерений за 0,58 секунды на 16 линейных направлениях в зоне размером 7×7 мм, центрированной на расстоянии1 ммтемпорально от фовеолы (т.е. в области максимальной концентрации ганглиозных клеток). Эти сканы автоматически обрабатываются для получения карты толщины комплекса ГКС (GCC).
Вычисляется средняя толщина GCC (GCC Average), значение ее для верхнего (GCC Superior) и нижнего (GCC Inferior) сегментов, а также индекс фокальной потери объема (FLV) и глобальной потери объема (GLV).
Критериями отбора пациентов с первичной открытоугольной глаукомой всех стадий были высокая острота зрения (0,7-1,0 без коррекции или с коррекцией в пределах ±3,0 диоптрии, астигматизм не более 1 диоптрии), прозрачный хрусталик или артифакия, отсутствие патологии макулярной области сетчатки. Достаточная прозрачность оптических сред необходима для точного определения границ слоев сетчатки, поэтому для большей достоверности результатов анализу подвергались сканы с индексом силы сигнала не менее 50. Нарушение цитоархитектоники сетчатки вследствие патологии макулярной области также могло повлиять на информативность результатов исследования, поэтому пациенты с патологией макулы в исследовании не участвовали.
Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием программного продукта Microsoft Excel для Windows XP, пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 (StatSoft Inc.).
Результаты и обсуждение
По результатам обследования 40 человек (79 глаз) без патологии гидродинамики получены следующие значения параметров GCC, принимаемые в дальнейшем как нормальные (табл. 1.)
Таблица 1.
Нормальные значения параметров комплекса ГКС (средние значения, стандартные отклонение)
Показатель | Нормальное значение |
GCC Average, μm | 99,14±6,192 |
GCC Superior, μm | 98,2±6,317 |
GCC Inferior, μm | 99,87±7,547 |
GLV, % | 3,362±2,363 |
FLV, % | 0,564±1,361 |
Значения параметров комплекса ГКС 57 человек (81 глаз) с ПОУГ I стадии, 36 человек (44 глаза) с ПОУГ II стадии и 29 человек (36 глаз) с ПОУГ III стадии представлены в табл. 2.
Таблица 2.
Значения параметров комплекса ГКС при различных стадиях ПОУГ
Показатель | I стадия ПОУГ | II стадия ПОУГ | III стадия ПОУГ |
GCC Average, μm | 89,97±4,629 (87,45; 92,59) p=0,010618 | 87,29±9,019 (82,23; 89,705) p=0,004418 | 74,72±8,419 (66,77; 84,38) р=0,034394 |
GCC Superior, μm | 89,28±4,935 (86,59; 92,17) p=0,029890 | 86,39±10,29 (83,00; 89,455) p=0,000220 | 76,09±12,35 (65,09; 83,14) p=0,000005 |
GCC Inferior, μm | 90,42±5,285 (87,3; 93,74) p=0,001797 | 87,01±8,777 (83,91; 89,835) p=0,001937 | 71,41±8,799 (69,03; 84,7) p=0,001342 |
GLV, % | 9,00±4,089 (5,906; 11,594) p=0,000038 | 12,93±6,634 (9,264; 14,748) p<0,0000001 | 22,62±9,544 (14,97; 29,944) p<0,0000001 |
FLV, % | 0,89±1,48 (0,371; 2,013) p=0,044619 | 3,01±3,594 (1,958; 5,528) p<0,0000001 | 6,61±7,657 (2,15; 9,81) p<0,0000001 |
(р — уровень статистической значимости; результаты считались достоверными при p<0.05)
Данные таблиц 1 и 2 демонстрируют прогрессирующее уменьшение средней толщины комплекса ГКС от нормы к I стадии глаукомы, и еще большее уменьшение во II и III стадиях ПОУГ. Различие данного параметра при сравнении всех групп пациентов с нормой было статистически значимым (p=0,010618, p=0,004418 и р=0,034394 для I, II и III стадий ПОУГ соответственно). Выявленная закономерность сохраняется и при анализе толщины комплекса ГКС в верхнем и нижнем сегментах (GCC Superior и GCC Inferior): статистически значимое различие было получено при сравнении всех групп с нормой.
Параметр FLV по мере прогрессирования стадии глаукомы увеличивается. Различие данного параметра при сравнении всех групп пациентов с нормой было статистически значимым (p=0,044619, p<0,0000001и p<0,0000001 для I, II и III стадий ПОУГ соответственно).
Объективная регистрация параметра GLV показала рост значения параметра от нормы к I стадии глаукомы, и дальнейший рост во II и III стадии глаукомы. Различия между пациентами всех групп также были статистически достоверны.
Данные о чувствительности и специфичности метода оценки параметров GCC в выявлении глаукомы представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Чувствительность и специфичность метода оценки параметров GCC в выявлении ПОУГ (без учета стадий ПОУГ)
Показатель | Чувствительность | Специфичность |
GCC Average | 92% | 79% |
GCC Superior | 92% | 71% |
GCC Inferior | 87% | 79% |
FLV | 62% | 83% |
GLV | 90% | 73% |
В качестве одного из наиболее полных и современных методов оценки информативности диагностического теста мы использовали ROC-анализ (Receiver Operating Characteristic analysis).
На рисунках 1-5 представлены графические результаты ROC-анализа (ROC-кривые) с указанием значения AUC (Area Under the Curve) для оценки информативности метода определения параметров комплекса ГКС в диагностике глаукомы.
Рисунок 1. ROC-кривая для показателя GCC Average
Рисунок 2. ROC-кривая для показателя GCC Superior
Рисунок 3. ROC-кривая для показателя GCC Inferior
Рисунок 4. ROC-кривая для показателя FLV
Рисунок 5. ROC-кривая для показателя GLV
Данные ROC-анализа демонстрируют очень высокую информативность метода определения параметров толщины комплекса ГКС и глобальной потери объема в диагностике глаукомы (AUC для GCC Average=0,9521, для GCC Superior AUC=0,9325, для GCC Inferior AUC=0,9273, для GLV AUC=0,9225). Несколько ниже значение площади под кривой для показателя фокальной потери объема: AUC=0,7322, хотя по экспертной шкале для значений AUC полученный результат также соответствует высокой информативности метода.
Заключение
Оптическая когерентная томография позволяет получить точные количественные характеристики внутренних слоев макулярной области сетчатки, изменяющихся при глаукоме. Исследование параметров комплекса ганглиозных клеток сетчатки методом оптической когерентной томографии показало высокую информативность индексов средней толщины комплекса ГКС и глобальной потери объема в диагностике глаукомы.
А.П. Шахалова, М.В. Шевченко, Л.А. Антипенко, Ю.М. Кудрявцев
ООО «Тонус АМАРИС», г. Нижний Новгород
Самарский государственный медицинский университет
Кудрявцев Юрий Михайлович — заместитель главного врача, врач-офтальмолог
Литература:
1. Quigley H.A., Dunkelberger G.R., Green W.R. Retinal ganglion cell atrophy correlated with automated perimetry in human eyes with glaucoma // American Journal of Ophthalmology. — 1989. — Vol. 107. — P. 453-464.
2. Sommer A, Katz J., Quigley H.A. et al. Clinically detectable nerve fiber atrophy precedes the onset of glaucomatous field loss // Arch. Ophthalmol. — 1991. — Vol. 109. — P. 77-83.
3. Sommer A., Quigley H.A., Robin A.L. et al. Evaluation of nerve fiber layer assessment // Arch. Ophthalmol. — 1984. — Vol. 102. — P. 1766-1771.
4. Tan O., Li G., Lu A.T. et al. Mapping of macular substructures with optical coherence tomography for glaucoma diagnosis // Ophthalmology. — 2008. — Vol. 115. — P. 949-956.
Источник
S.D. Walter, H. Ishikawa, K.M. Galetta, et al. Ganglion cell loss in relation to visual disability in multiple sclerosis // Ophthalmology.– 2012.– Vol. 119.– P. 1250-1257.
Рассеянный склероз (РС) — идиопатическое состояние воспалительно-дистрофической этиологии, при котором поражается центральная нервная система. Неврит зрительного нерва (НЗН) является распространенным глазным проявлением РС, характеризующимся резкой потерей остроты зрения и сужением поля зрения, изменением цветового восприятия и болевым синдромом при движении глаза. Хотя зрение со временем полностью восстанавливается, контрастная чувствительность остается пониженной.
При исследовании глазного дна пациентов с РС и НЗН, как правило, выявляют атрофию зрительного нерва и истончение слоя нервных волокон (СНВ) в перипапиллярной зоне сетчатки. Потеря аксонов ганглиозных клеток коррелирует со снижением контрастной чувствительности. Доктор Walter с соавт. провели оптическую когерентную томографию (ОКТ) с сегментацией слоев сетчатки с целью определения взаимосвязи течения острого НЗН, истончения СНВ перипапиллярной зоны сетчатки, состояния зрительных функций и качества зрения на фоне понижения остроты зрения у пациентов с РС.
В исследование были включены 122 пациента (329 глаз) с РС и 31 здоровый доброволец (61 глаз). На 87 глазах больных РС ранее был выявлен НЗН.
Сегментация слоев сетчатки была проведена с использованием алгоритма для исследования пациентов с глаукомой (рис. 1). Толщину слоя ганглиозных клеток (СГК) и внутреннего плексиформного слоя (ВнуПС), СНВ перипапиллярной зоны сетчатки, внешнего плексиформного слоя (ВнеПС) и внутреннего ядерного слоя (ВнуЯС), а также внешнего ядерного слоя (ВнеЯС) и слоя фоторецепторов (СФ) измеряли у пациентов с РС и здоровых добровольцев с последующим анализом полученных данных. Также сравнивали данные обследования глаз с наличием НЗН и без него. Кроме того, выявляли взаимосвязь толщины макулярной зоны и состояния зрительных функций.
Данные толщины СНВ перипапиллярной зоны сетчатки, слоя ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя были значительно снижены у пациентов с РС по сравнению с контрольной группой (Р<0,001 и Р=0,001 соответственно), а также на глазах с наличием НЗН и без него (Р<0,001). Изменение состояния СНВ перипапиллярной и макулярной зон, слоя ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя, а также комбинация показателей СНВ перипапиллярной зоны сетчатки, слоя ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя в значительной степени коррелировали с данными остроты зрения (Р≤0,001) и контрастной чувствительности (Р<0,001).
Снижение показателей толщины слоя ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя (Р<0,001), СНВ макулярной зоны сетчатки (Р=0,006), а также комбинации показателей состояния СНВ макулярной зоны сетчатки, слоя ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя в значительной степени коррелировали с отрицательными субъективными ощущениями пациентов и оценкой качества жизни. Степень истончения слоя ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя соответствовала состоянию СНВ макулярной зоны сетчатки.
Проведенное исследование показало, что истончение слоя ганглиозных клеток и внутреннего плексиформного слоя коррелировало со снижением остроты зрения и качества жизни пациентов с РС и может служить структурным маркером этого заболевания. Данные изменения состояния головного мозга, полученные при проведении магнитно-резонансного исследования, могут рассматриваться как маркер поражения нервной системы у пациентов с РС. n
Страница источника: 14
Источник
