5 месяцев назад
Нету коментариев

К старости хрусталик человека желтеет. Иногда ок­раска бывает столь сильной, что свет почти до сетчатки не доходит. В эксперименте пожелтение хрусталика до­вольно легко получить при его облучении ультрафиоле­том.

Пигментированный хрусталик эффективно поглощает свет в ближней ультрафиолетовой и сине-фиолетовой об­ластях спектра — от 300 до 400 нм. Это означает, что для белков хрусталика эти лучи становятся небезопас­ными: поглощаясь, они могут инициировать в них окислительные фотохимические реакции. Пигментация хру­сталика у пожилых людей — причина снижения цвето­различения в синей области спектра. Вместе с тем жел­товатый хрусталик у людей и дневных животных можно рассматривать и как важное, функционально целесооб­разное приспособление для защиты зрительных клеток сетчатки от фотоповреждения.

Открывается удивительная картина жизни палочек и колбочек в сетчатке глаза позвоночных животных и человека. Наружные сегменты палочек, образованные множеством наложенных друг на друга дисков, в кото­рых начинается процесс зрения, постоянно обновляются. Каждый час заново образуется от двух до восьми ди­сков. Следовательно, фотоповреждение для них может оказаться не столь трагичным: в течение двух-трех не­дель испорченные, фотоокисленные диски могут заме­ниться новыми, если, конечно, не нарушается процесс фа­гоцитоза «старых» дисков и биогенеза «новых».

Наружные сегменты колбочек — фоторецепторов дневного и цветного зрения — обновляются медленно. В этих клетках основной механизм обновления зритель­ных пигментов — молекулярное замещение: «старая» молекула в той же самой мембране замещается «новой», заново синтезированной. Поэтому фотоповрежденные колбочки возвращаются в исходное состояние крайне медленно, если вообще возвращаются. Таким образом, слишком яркое или длительное освещение опасно для обоих видов фоторецепторных клеток.

В последнее время получены интереснейшие резуль­таты о молекулярных и клеточных основах цветовос­приятия. Во многих лабораториях мира появляется все больше экспериментальных доказательств гипотезы о трехкомпонентном цветовом зрении, основанном на трех видах спектральных детекторов.

13—16 сентября 1983 г. в Бристоле (Англия) состо­ялся симпозиум «Зрительные пигменты», в котором при­няли участие ведущие ученые в области зрительной ре­цепции. Симпозиум был приурочен к 70-летию Г. Дарт­нолла, внесшего огромный вклад в эту область физио­логии зрения. Недавно он и его коллеги исследовали зрительные клетки двух пациентов, которые страдали дальтонизмом. Они плохо воспринимали зеленый цвет (так называемые дейтерононы). Ученые зарегистриро­вали спектры 17 зрительных клеток. Из них пять были палочки, две — «синие» колбочки и десять — «красные» колбочки. Самое замечательное то, что не были найдены «зеленые» колбочки.

Насколько нам известно, это первое эксперименталь­ное подтверждение гипотезы о том, что цветослепота обусловлена отсутствием того или иного спектрального вида колбочек. Вопрос о природе молекулярно-генетиче­ской поломки механизма синтеза, например «зеленого» зрительного пигмента в колбочке, остается открытым.

Молекулярная физиология зрения (особенно цвето­вого зрения) только зарождается, это проблема буду­щих исследований. Но вернемся к фотоповреждению колбочек, а именно к причине большей уязвимости «си­них» колбочек по сравнению с «зелеными» и особенно «красными».

Врачам известно так называемое «цветное фотопо­вреждение», которое в первую очередь затрагивает си­ние колбочки. Интересные результаты в этом отношении были получены в опытах на обезьяне макаке-резус. Этим обезьянам ежедневно в течение часа направляли в глаз синие вспышки света, длительностью в одну секунду. В результате за несколько дней были полностью выби­ты сине-чувствительные колбочки, наблюдалась их не­обратимая дегенерация. В тех же условиях опыта зеле­ные вспышки вызывали лишь незначительные повреж­дения «зеленых» колбочек, которые полностью восста­навливались за несколько дней. В «красных» же колбоч­ках никаких патологических изменений от красных вспышек не было обнаружено.

С позиций химической физики этот феномен объяс­ним. Спектр действия фотоповрежденных молекулярных компонентов фоторецепторной мембраны, полученный в биохимических опытах нами и американскими фи­зиологами в электрофизиологических опытах на обезья­нах сдвинут в синюю часть видимого спектра. Следова­тельно, наиболее опасен фиолетовый и синий свет, не говоря уже об ультрафиолете. Почему? Да потому, что ретиналь, поглощающий оптическое излучение в этой области, выступает в качестве сенсибилизатора фото­окислительных патологических процессов. Зная это, не­обходимо разработать такие оптические способы защи­ты глаз, чтобы по возможности уменьшить долю сине-фиолетового света, падающего на сетчатку.

Глаз в ходе эволюции создал мощную естественную систему защиты зрительных клеток от сине-фиолетового излучения. С риском для себя, как мы уже говорили, хрусталик задерживает ближний ультрафиолет. При этом одновременно решается и другая важная оптиче­ская задача — уменьшается неизбежная хромати­ческая аберрация. Вследствие хроматической абер­рации коротковолновые лучи пересекаются в глазу пе­ред сетчаткой, ближе к хрусталику, поэтому изображе­ние получается размытое. Трудно было бы добиться на сетчатке резкого изображения, т. е. ясного видения, если бы хрусталик не задерживал коротковолновые лучи. Оптические средства (светофильтры очков) должны за­щищать хрусталик от ультрафиолета, а сетчатку от из­быточного сине-фиолетового света.

Вдобавок, и это важнейшее эволюционное приобре­тение — желтый макулярный пигмент (так называемое «желтое пятно») обеспечивает добавочную оптическую защиту центральной области сетчатки от сине-фиолето­вого света. «Желтое пятно» называют областью наилуч­шего видения, ибо в центре сетчатки находится скопле­ние колбочек (палочки занимают периферию сетчатки). Макулярный пигмент, вероятно, защищает колбочки от опасного излучения не только оптически, но, что крайне важно, и химически. Желтый пигмент имеет каротино­вую природу (в глазах беспозвоночных животных пиг­ментов каротиновой природы особенно много). Из хими­ческой физики процессов фотосенсибилизированного окисления известно, что каротиноиды — эффективные природные антиоксиданты: они способны дезактивиро­вать опасный для живой клетки синглетный кислород.

Цветовая гамма (от фиолетового до красного), ко­торую мы воспринимаем, мало зависит от доли фиоле­тового и синего света, попадающего в глаз. Поэтому применение фильтров, задерживающих синюю часть спектра, вполне целесообразно для здоровых людей и совершенно необходимо для пациентов глазных клиник с больной или ослабленной сетчаткой. Ослабление и фильтрация света, широко используемого врачами в офтальмологии, — насущная проблема.

Исследование оптических характеристик офтальмо­логических приборов и оценка количества света показы­вает, что в ходе нормальной диагностической процеду­ры (особенно если они частые) и в ходе хирургической операции совершенно не исключен побочный эффект фотоповрежденияструктур глаза. Ультрафиолет и корот­коволновый видимый свет безусловно должны быть исключены из практики офтальмологии. В то же время объем зрительной информации вследствие исключения фиолетового и части синего света почти не меняется. Нужны новые нормы освещенности (новые ГОСТы) и новые или модифицированные согласно этим нормам офтальмологические приборы. Задача эта важнейшая!

Принципы защиты зрительных клеток сетчатки глаза от повреждающего действия света...

Принципы защиты зрительных клеток сетчатки глаза от повреждающего действия света…

Столь же важны научно обоснованные рекоменда­ции для здоровых людей, занятых в различных произ­водствах. Для сварщиков эта проблема решена: их очки хорошо защищают глаза. Но есть профессии все еще небезопасные для зрения.

Таким образом, офтальмология и гигиена зрения не­посредственно заинтересованы в выяснении физикохи­мических основ повреждающего действия света на глаз. Что уж совсем насущно — это изготовление таких искус­ственных хрусталиков и солнечных очков, которые бы задерживали опасные ультрафиолетовые и синефиолетовые лучи.

Еще одна медико-биологическая дисциплина начина­ет активно заниматься химической физикой проблемы «Глаз и Солнце» — это геронтология. Сетчатка пожи­лых людей гораздо чувствительнее к повреждающему действию света, нежели молодых. Причин тому может быть много; среди них — ослабление системы антиокис­лительной защиты зрительных клеток.

Схематическая шкала световой энергии...

Схематическая шкала световой энергии…

Электронно-микроскопические исследования показа­ли, что с возрастом наблюдается разупорядочение мем­бранной структуры колбочек: к 70—80 годам жизни структура наружных сегментов фоторецепторов напоми­нает фотоповрежденную. Создается впечатление, что су­ществует взаимосвязь между процессами естественного старения колбочек в сетчатке человека и количеством света, поглощенного ими в течение всей жизни. Ведь колбочки в отличие от палочек так быстро и интенсивно не обновляются и вызванные светом молекулярные де­фекты в их фоточувствительных мембранах могут накапливаться. Поэтому световая история жизни челове­ка может оказаться небезразличной для состояния его зрения в старости.

Отсюда вывод — всегда надо с уважением относить­ся к глазу, беречь зрение, не допускать слишком яркого или слишком длительного освещения сетчатки.

Поскольку фотоповреждение может осуществляться по механизму свободнорадикального фотосенсибилизи­рованного окисления, имеются основания рассматривать вещества из класса ингибиторов свободнорадикальных реакций (антиоксидантов) в качестве перспективных фотопротекторов.

В настоящее время можно сформулировать некото­рые задачи, настоятельно требующие решения. Должны быть разработаны современные, основанные на послед­них достижениях в области изучения первичных процес­сов зрения, стандарты безопасности для офтальмологи­ческих приборов, широко используемых для диагности­ки и лечения глазных заболеваний. Вероятно, потребу­ется пересмотреть некоторые свето-технические нормы для здоровых людей, профессиональная деятельность которых связана или с дополнительной работой при по­вышенных освещенностях, или с интенсивными вспышка­ми света. Совершенно необходимо продолжить и углу­бить исследование механизмов фотоповреждения сетчат­ки и других структур глаза. И наконец, очень насущ­но изыскание фармакологических и оптических средств защиты здорового и особенно больного или предраспо­ложенного к заболеванию глаза от светового поврежде­ния.

«Фундаментальные науки — медицине!» — под та­ким девизом проходила недавно совместная научная сес­сия двух академий — большой и медицинской. На сес­сии обращалось внимание на необходимость укрепле­ния союза фундаментальных и медицинских исследова­ний, в том числе в области офтальмологии.

Наука о зрении (проблема «Глаз и Солнце»), тако­ва уж ее природа, всегда находилась в фокусе интере­сов различных научных дисциплин; в том ее сила и за­лог дальнейшего развития. Новый импульс развитию исследований в области молекулярной физиологии и па­тологии первичных процессов зрения дает сегодня хи­мическая физика, сама возникшая на стыке физики и химии в начале XX века.