3.2 Възрастови особености на физиологията и биохимията на окото
В момента няма съмнение, че различни патологични процеси са придружени от нарушаване на много биохимични цикли в тялото на пациентите, установяват се нови метаболитни пътища с промени в концентрациите на веществата, скоростта на химичните реакции и техния контакт. Промененият метаболизъм нарушава функциите на жизненоважни органи. Вродените наследствени метаболитни нарушения често са необратими и имат лоша прогноза. Всичко това се наблюдава при увреждане на окото. Такива нарушения включват възпалителни очни заболявания при деца, които се причиняват от много общи заболявания.
Както е известно, лечението на тези възпалителни очни заболявания при деца не винаги е ефективно. Това се дължи на факта, че най-важните регулаторни зависимости на физиологичните и биохимичните параметри на окото не са напълно проучени. В тази връзка през последните години голямо значение придобиха изучаването и оценката на параметрите на метаболитните процеси в патологичното състояние на окото и методите за тяхното нормализиране с помощта на различни хормонални вещества.
Целевият ефект на лекарствата при възпалителни заболявания на очите зависи от възрастовите особености на физиологичното състояние на окото. От гледна точка на фармакологията е важно активното възприемане на лекарства от свободните рецепторни структури на окото. В същото време е възможно в процеса на развитие и формиране на зрителни функции в окото съотношенията не само на различни рецепторни структури, но и на вещества, свързани с ефекторните клетки на очните тъкани, да се променят значително.
В енергийния метаболизъм на роговицата голямо значение се отдава на гликогена, неутралните и киселинните гликозаминогликани (GAG) и гликопротеините, участващи в такива важни процеси като растеж, регенерация и диференциация.[Касабян Е. С., 1968; Лаврентиев А. М. и др., 1971]. Химичният състав на липидите на роговицата е представен от фосфолипиди, холестерол и неговите естери [Zavrazhnova AI, 1971].
Глутатионът, който се намира в големи количества в тъканите на окото, се състои от глутаминова киселина, глицин и цистин и участва в процесите на тъканно дишане и синтеза на протеини. От големия брой аминокиселини на лещата цистинът, цистеинът и метионинът са от особено значение. В епитела и капсулата на лещата се установява наличие на свързани и свободни липиди, липопротеини и гликолипиди, фосфатиди и неутрални мазнини. Въглехидратите са представени от мукополизахариди (гликозаминогликани), гликоген, разположен в клетките, сиаломукопротеини. Киселите гликозаминогликани (CGAGs) съдържат кератан сулфат, хепаран сулфат, хондроитин сулфат B, хиалуронова киселина. Колагенът съдържа много хидроксипролин. Капсулата на лещата съдържа голямо количество метаболитно важни вещества - много протеини с функционално активни H2-, H- и SS-групи, различни неутрални и CGAG, свободни и свързани липиди. Всички тези компоненти, предимно CGAG и фосфатиди, изпълняват функциите за регулиране на пропускливостта на вода, йони, аскорбинова киселина, глюкоза, млечна киселина и други съединения, от които до голяма степен зависи прозрачността на лещата [Поршнев А. И., Калинина Г. Г., 1976].
В ретината, както и в други нервни субстрати, протичат същите метаболитни процеси, така че често се променя, когато мозъкът е повреден. Ретината се характеризира с най-висока дихателна активност в сравнение с други телесни тъкани. Химическата енергия под формата на АТФ в ретината се произвежда главно чрез гликолиза и дишане. Ретината, подобно на мозъка, съдържа голямо количество глутаминова киселина, глутамин имикроелементи, които са компонент на окислителните ензими. От протеините в ретината преобладават Н-, Н2-, СООН-групи на протеини [Фастов В. С., Кузнецова Г. П., 1971; Ромашенков Ф. А., 1971]. Липидите на ретината са представени от холестерол, фосфолипиди, сфинголипиди и др. Аминокиселинният състав на ретината и другите очни тъкани е изключително разнообразен: глицин, пролин, хидроксипролин, аспарагинова киселина, треонин, серин, глутаминова киселина, аланин, валин, изолевцин, левцин, тирозин, триптофан, хистидин, лизин, аргинин, фенилаланин, метион, цистеин и др.
Сега е установено, че ембрионалните тъкани на окото включват различни видове адренергични, холинергични, кортикостероидни и вероятно други видове хормонални рецептори. Резултатът от функционирането на тези рецептори може да бъде промяна във въглехидратния, протеиновия или липидния метаболизъм в тъканите на окото. Междувременно вещества като катехоламини, моноамини, кортикостероиди и др., Които несъмнено участват активно в регулирането не само на въглехидратния, но и на протеиновия метаболизъм в очните тъкани при деца от различни възрасти, все още не са достатъчно проучени.
Свързани с възрастта характеристики на въглехидратния метаболизъм в очните тъкани.
Резултатите от определянето на съдържанието на въглехидрати в различни тъкани на окото показват, че с възрастта в роговицата и други структури на окото се увеличава консумацията на въглехидрати, особено глюкоза. Епителът на роговицата при възрастни съдържа около 100-110 mg глюкоза на 100 ml течност. На 1 cm2 / h от повърхността роговицата абсорбира до 110 μg глюкоза, от които по-голямата част (85%) се превръща в млечна киселина, а по-малка част (15%) се окислява в резултат на директно окисление (от 100 mg глюкоза се получават 4,7 μg гликоген и 91,2 μg млечна киселина). В резултат на активнатагликолизата в роговицата произвежда около 3 µmol ATP на 1 cm2/h. Това количество енергия е достатъчно за нормалното функциониране на всички слоеве на роговицата [V. S. Faustov, L. Ya. Proshina и DR., 1973].
Увеличаването на количеството глюкоза, навлизащо в тъканите на окото *, се дължи на растежа на съдовата мрежа на окото и вероятно натрупването на гликоген в него. Въпреки това, тъй като окото расте, се наблюдава увеличение на съдържанието на гликоген не в хориоидеята, както може да се очаква, а в ретината [Faustov V.S., 1973].
В ретината количеството на гликоген се увеличава с възрастта в близост до нервните влакна, във външния плексиформен слой и в екваториалната област. Характеристиките на превръщането на глюкозата и нейния синтез в ретината като цяло са подобни на метаболизма на глюкозата в черния дроб.
Установено е, че най-висока активност на гликоген синтетазата се наблюдава в ретината на новородените. Докато окото расте и се развива, то намалява почти 3 пъти. В ириса и цилиарното тяло активността на гликогенсинтетазата е относително висока през първите месеци и намалява значително при възрастни. В самата хориоидея се наблюдава намаляване на активността на гликоген синтетазата при възрастни в сравнение с новородените. По този начин във всички изследвани тъкани на окото активността на гликоген синтетазата при възрастни в сравнение с новородените е намалена в по-голяма или по-малка степен.
В същото време в експеримента е изследвана активността на гликогенфосфорилазата в очните тъкани. Установено е, че активността на фосфорилазата се увеличава с възрастта във всички тъкани на окото, с изключение на цилиарното тяло, където леко намалява. Фосфорилазата във всички тъкани на заешкото око е предимно в активна форма.
Хексокиназната активност е най-висока в ретината, в хороидеята е 2-3 пъти по-ниска. Съдържание на глюкозав кръвта зависи не само от приема на глюкоза или нейните прекурсори в организма, но и от съдържанието на хормонални вещества като инсулин, гликоген и адреналин в кръвта. В плода надбъбречните жлези с помощта на кортикотропин (ACTH) и адреналин контролират синтеза на разграждането на гликогена, основния доставчик на глюкоза. Веднага след раждането запасите от гликоген намаляват значително, но след няколко дни се възстановяват, следователно доставката на глюкоза в окото в ранна възраст може да се промени. Съдържанието на глюкоза в окото не е постоянна функция на организма и не се дължи на генетични възможности, а в по-голяма степен зависи от съдовата система, транспортните механизми и хормоналния контрол.
Разкрита е променящата се активност на "ключовите" ензими на гликолизата - хексокиназа, фосфорилаза и гликоген синтетаза в зависимост от възрастта. Активността на гликоген синтетазата в очните тъкани на млади и възрастни зайци се променя по различен начин. При месечните животни активността намалява с 50%, при възрастни се наблюдава увеличение на активността със 190–200% в същите тъкани.
Активността на гликоген синтетазата може да се регулира от редица метаболити, които са инхибитори или активатори на този ензим. И така, аденозин трифосфат (ATP), аденозин дифосфат (ADP), инозин трифосфат, инозин дифосфат инхибират синтетазата. Високите нива на гликоген могат да предотвратят това блокиране. Интерес представлява действието на Mg2+ йона. Оказа се, че магнезият повишава афинитета на гликоген синтетазата към глюкозо-6-фосфат (G-6-P), като по този начин предотвратява инхибирането. В човешките полиморфонуклеарни левкоцити 2 µmol АТФ блокира прехода на гликоген синтетазата при ниско съдържание на гликоген. При високи концентрации на АТФ, инхибирането се увеличава от 5 до 58%; 1 mmol G-6-F предотвратява блокирането на АТФпри ниски концентрации на гликоген е по-добре отколкото при високи. В тази връзка се приема, че фосфатазата, която катализира превръщането на гликоген синтетазата, съществува в две форми. Едната форма при високи концентрации на гликоген се инхибира от АТФ, а другата при ниски концентрации не се инхибира от АТФ.
Регулирането на активността на гликоген синтетазата е тясно свързано с регулаторната мрежа на клетъчните метаболити чрез субстратите на гликолизата и цикъла на трикарбоксилната киселина, които активират L-формата. Карбоксилните киселини повишават афинитета на ензима G-6-P. Въпреки това, действието на тези киселини се различава от действието на G-6-P по отношение на АТФ: те не защитават ензима от неговото инхибиращо действие.
При определяне на различните форми на гликоген синтетаза е установено, че в тъканите на окото ензимът е главно (70-80% от активността) в Q-форма. Под действието на различни карбоксилни киселини в тъканите на окото, гликоген синтетазата се активира със 150-200%.
Друг пример е активирането на хексокиназата до фосфофруктокиназа от амини и стероиди. Така активността на хексокиназата в тъканите на окото се стимулира от хидрокортизон и се блокира от адреналин, в по-голяма степен при новородени.
Установено е, че активността на фосфофруктокиназата под въздействието на адреналин и серотонин намалява в ретината и не намалява в хориоидеята. В повечето експерименти се наблюдава активиране на фосфофруктокиназа в окото на опитен заек в сравнение с контролата след инжектиране на хидрокортизон и дексаметазон на възрастни животни.
Под действието на хидрокортизон се повишава активността на фосфофруктокиназата в ретината, цилиарното тяло и хороидеята, докато след инжектиране на дексаметазон активността в други тъкани на окото също се увеличава с 10-50%, с изключение на лещата и стъкловидното тяло.
INВ човешката леща (при възрастни) много ензими на въглехидратния метаболизъм са най-задълбочено проучени. Получените данни показват, че в човешката леща, както и в заека или маймуната, ограничаващите ензими на гликолизата са хексокиназа, алдолаза, фосфофруктокиназа и хексозо-монофосфатни шунтови ензими. Може да се предположи, че активността на ензимите при децата е малко по-ниска, отколкото при възрастните.
От практически интерес обикновено не са продуктите на въглехидратния метаболизъм в тъканите и течностите на окото, а техните ензими. През последните години по-често се извършват изследвания на очни течности и слъзна течност, отколкото на тъкани. Активността на ензимите в очните течности е много по-висока, отколкото в кръвния серум. В слъзната течност активността на ензимите е 10 пъти или повече по-висока, отколкото в кръвния серум.
При деца активността на лактат дехидрогеназата (LDH) може да бъде информативен индикатор, тъй като се определя в нормата и според изоензимния спектър е по-близо до очните тъкани, отколкото до серума (Таблица 4).
Така при деца под 8-годишна възраст активността на LDH в слъзната течност е под 2 IU / ml, докато при деца на възраст над 10 години се повишава до 2 IU / ml или повече. В кръвния серум на децата активността на LDH не се променя с възрастта.
Свързани с възрастта особености на метаболизма на амини и 11-хидроксикортикостероиди (11-OCS). В условията на интегрален орган хормоните и медиаторите са медиатори между сложни химични реакции и нервни сигнали. В резултат на това се създава определена верига от контролни механизми: нервна система - хормони на хипофизата - хормони на други ендокринни жлези - ензими за енергоснабдяване.
Поради ниското съдържание на адреналин в кръвта в сравнение с тъканите, той не участва в развитието на зрителната функция по време на съзряването.
Могапредполагат, че адреналинът и серотонинът са пряко свързани с гликолизата, следователно има свързана промяна в съдържанието на АТФ и адреналин.
Все още не е ясно под каква форма серотонинът и адреналинът са най-активни в ензимните процеси, протичащи в окото. Може да се предположи, че действието им в тъканите на окото не се различава съществено от действието в мускулите.
Значението на кортикостероидите в офталмологията е голямо, но ефектът им върху биохимичните процеси в тъканите не е достатъчно проучен. Под въздействието на кортикостероидите, активността на основните ензими на гликолизата, хексокиназата и фосфофруктокиназата, може значително да се промени.