References

helmholtzeyeinstitute

Российский офтальмологический журнал

Russian Ophthalmological Journal

2072-00762587-5760

Real time Publishers

10.21516/2072-0076-2024-17-2-128-134

helmholtzeyeinstitute-1501

Research Article

ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ

REVIEWS

Кросслинкинг коллагена склеры — перспективное направление развития склероукрепляющего лечения прогрессирующей миопии

Scleral collagen crosslinking as a promising direction of sclera-strengthening treatment of progressive myopia

Иомдина

Е. Н.

Iomdina

E. N.

Елена Наумовна Иомдина — д-р биол. наук, профессор, главный научный сотрудник отдела патологии рефракции, бинокулярного зрения и офтальмоэргономики

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Еlena N. Iomdina — Dr. of Biol. Sci., professor, principal researcher of the department of refractive pathology, binocular vision and ophthalmoergonomics

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

iomdina@mail.ru

Тарутта

Е. П.

Tarutta

E. P.

Елена Петровна Тарутта — д-р мед. наук, профессор, начальник отдела патологии рефракции, бинокулярного зрения и офтальмоэргономики

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Еlena P. Tarutta — Dr. of Med. Sci., professor, head of the department of refractive pathology, binocular vision and ophthalmoergonomics

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

Маркосян

Г. А.

Markosyan

G. A.

Гаяне Айказовна Маркосян — д-р мед. наук, ведущий научный сотрудник отдела патологии рефракции, бинокулярного зрения и офтальмоэргономики

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Gayane A. Markosyan — Dr. of Med. Sci., leading researcher of the department of refractive pathology, binocular vision and ophthalmoergonomics

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

Папян

В. Н.

Papyan

V. N.

Виолетта Николаевна Папян — аспирант отдела патологии рефракции, бинокулярного зрения и офтальмоэргономики

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Violetta N. Papyan — PhD student of the department of refractive pathology, binocular vision and ophthalmoergonomics

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

Милаш

С. В.

Milash

S. V.

Сергей Викторович Милаш — канд. мед. наук, научный сотрудник отдела патологии рефракции, бинокулярного зрения и офтальмоэргономики

ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062

Sergey V. Milash — Cand. of Med. Shi., researcher of the department of refractive pathology, binocular vision and ophthalmoergonomics

14/19, Sadovaya-Chernogryazskaya St., Moscow, 105062

ФГБУ «НМИЦ глазных болезней им. Гельмгольца» Минздрава РоссииРоссияHelmholtz National Medical Research Center for Eye DiseasesRussian Federation

2024

02072024

172128134

2024

Иомдина Е.Н., Тарутта Е.П., Маркосян Г.А., Папян В.Н., Милаш С.В.

Iomdina E.N., Tarutta E.P., Markosyan G.A., Papyan V.N., Milash S.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://roj.igb.ru/jour/article/view/1501

В обзоре представлены современные исследования, посвященные разработке новых технологий кросслинкинга коллагена склеры как перспективного подхода к склероукрепляющему лечению прогрессирующей миопии. Проанализированы достоинства и ограничения различных экспериментальных методов фотохимического и медикаментозного кросслинкинга склеры, а также кросслинкинга донорской ткани, оптимизирующего пластический материал для склероукрепляющей хирургии. Успехи экспериментальных разработок, а также первый опыт клинической реализации, свидетельствующие об эффективности данного подхода, являются основой для его дальнейшего усовершенствования и последующей трансляции в офтальмологическую практику.

The review presents recent research works on new technologies of scleral collagen crosslinking, a promising approach to sclerastrengthening treatment of progressive myopia. We assess the advantages and limitations of a number of experimental techniques of photochemical and medicinal crosslinking of the sclera, as well as donor tissue crosslinking aimed at optimizing the plastic material for sclera-strengthening surgery. Successful experiments and effective first clinical implementation results of the approach can be viewed as the basis for its further improvement and wider introduction of the technology into ophthalmological practice.

склеракросслинкинг коллагенапрогрессирующая миопияфотохимическое воздействиесшивающие агенты

scleracollagen crosslinkingprogressive myopiaphotochemical exposurecrosslinking agents

References1

Иомдина Е.Н., Тарутта Е.П., Маркосян Г.А., Гаврилова Ю.И. Современная оценка эффективности и безопасности склеропластики при прогрессирующей миопии. Российский офтальмологический журнал. 2021; 14 (1): 96–103. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2021-14-1-96-103

Iomdina E.N., Tarutta E.P., Markosian G.A., Gavrilova J.I. Current assessment results of the efficacy and safety of scleroplasty in progressive myopia. Russian ophthalmological journal. 2021; 14 (1): 96–103 (In Russ.). https://doi.org/10.21516/2072-0076-2021-14-1-96-103

Иомдина Е.Н., Воллензак Г., Мухамедьяров Ф., Саламатина О.Б., Руднев С.Н. Новые возможности повышения биомеханической устойчивости склеры при прогрессирующей близорукости. В кн.: Биомеханика глаза, 2004. Москва; 2004: 63–7.

Iomdina E.N., Wollenzak G., Mukhamedyarov F., Salamatina O.B., Rudnev S.N. New opportunities for increasing the biomechanical stability of the sclera with progressive myopia. In: Ocular biomechanics 2004. Moscow; 2004: 63–7 (In Russ.).

Wollensak G., Iomdina E., Stoltenburg G., Dittert D. Cross-linking of scleral collagen in the rabbit using riboflavin and UVA. Acta Ophthalmologica Scandinavica. 2005 Aug; 83 (4): 477–82. doi: 10.1111/j.1600-0420.2005.00447.x

Бикбов М.М., Суркова В.К., Усубов Э.Л., Астрелин М.Н. Кросслинкинг склеры с рибофлавином и ультрафиолетом А (UVA). Обзор литературы. Офтальмология. 2015; 12 (4): 4–8. https://doi.org/10.18008/1816-5095-2015-4-4-8

Bikbov M.M., Surkova V.K., Usubov E.L., Astrelin M.N. Scleral crosslinking with riboflavin and ultraviolet A (UVA). A review. Ophthalmology in Russia. 2015; 12 (4): 4–8 (In Russ.). https://doi.org/10.18008/1816-5095-2015-4-4-8

Тарутта Е.П., Иомдина Е.Н., Киселева О.А. и др. Универсальный синтетический материал для офтальмохирургии. Российский офтальмологический журнал. 2010; 3 (4): 71–5.

Tarutta E.P., Iomdina E.N., Kiseleva O.A., et al. A universal synthetic plastic material for ocular surgery. Russian ophthalmological journal. 2010; 3 (4): 71–5 (In Russ.).

Лобзина Н.В., Большаков И.Н., Лазаренко В.И. Свойства хитозана и его применение в офтальмологии. Сибирское медицинское обозрение. 2015; 5: 5–13. doi: 10.20333/25000136-2015-5-5-13

Lobzina N.V., Bolshakov I.N., Lazarenko V.I. Properties of chitosan and its using in ophthalmology. Sibirskoe meditsinskoe obozrenie. 2015; 5: 5–13 (In Russ.). doi: 10.20333/25000136-2015-5-5-13

Иомдина Е.Н., Тарутта Е.П., Маркосян Г.А. и др. Транспальпебральная реоофтальмография как метод оценки эффективности склероукрепляющего и трофического лечения прогрессирующей миопии. Офтальмология. 2018; 15 (4): 439–46. https://doi.org/10.18008/1816-5095-2018-4-439-446

Iomdina E.N., Tarutta E.P., Markossian G.A., et al. Transpalpebral rheoophthalmography as a method for evaluating the effectiveness of sclera-strengthening and trophic treatment of progressive myopia. Ophthalmology in Russia. 2018; 15 (4): 439–46 (In Russ.). https://doi.org/10.18008/1816-5095-2018-4-439-446

Тарутта Е.П., Маркосян Г.А., Сианосян А.А., Милаш С.В. Толщина хориоидеи при различных видах рефракции и ее динамика после склероукрепляющих операций. Российский офтальмологический журнал. 2017; 10 (4): 48–53. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2017-10-4-48-53

Tarutta E.P., Markossian G.A., Sianosyan A.A., Milash S.V. Choroidal thickness in varied types of refraction and its changes after sclera strengthening surgeries. Russian ophthalmological journal. 2017; 10 (4): 48–53 (In Russ.). https://doi.org/10.21516/2072-0076-2017-10-4-48-53

Yasir ZH, Sharma R, Zakir SM. Scleral collagen cross linkage in progressive myopia. Indian J Ophthalmol. 2024 Feb 1; 72 (2): 174–80. doi: 10.4103/IJO.IJO_1392_23

Wollensak G, Iomdina E, Dittert D, Salamatina O, Stoltenburg G. Cross-linking of scleral collagen in the rabbit using riboflavin and UVA. Acta Ophthalmol. Scand. 2005; 83: 477–82. https://doi.org/10.1111/j.1600-0420.2005.00447.x

Бикбов М.М., Халимов А.Р., Бикбова Г.М., Харитонов С.В. Устройство для перекрестного сшивания коллагена склеры. Патент на полезную модель № 144673 от 28.07.2014.

Bikbov M.M., Khalimov A.R., Bikbova G.M., Kharitonov S.V. Device for cross-linking of scleral collagen. Patent RU No144673, 28.07.2014 (in Russ.).

Sun M, Zhang F, Ouyang B, et al. Study of retina and choroid biological parameters of rhesus monkeys’ eyes on scleral collagen cross-linking by riboflavin and ultraviolet A. PLoS ONE. 2018; 13 (2): e0192718. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0192718

Wollensak G, Iomdina E. Long-term biomechanical properties of rabbit sclera after collagen crosslinking using riboflavin and ultraviolet A (UVA). Acta Ophthalmol. 2009 Mar; 87 (2): 193–8. doi: 10.1111/j.1755-3768.2008.01229.x

Liu S, Li S, Wang B, et al. Scleral cross-linking using riboflavin UVA irradiation for the prevention of myopia progression in a Guinea pig model: blocked axial extension and altered scleral microstructure. PLoS One. 2016; 11 (11): e0165792. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0165792

Бикбов М.М., Астрелин М.Н. Экспериментальное обоснование кросслинкинга склеры. Точка зрения. Восток — Запад. 2021; 1: 56–61.

Bikbov M.M., Astrelin M.N. Experimental substantiation of scleral crosslinking. Point of view. East — West. 2021; 1: 56–61 (In Russ.).

Игнатьева Н.Ю., Захаркина О.Л., Сергеева Е.А., Иомдина Е.Н. Лазероиндуцированная модификация коллагенового каркаса склеры для изменения ее гидравлической проницаемости. Квантовая электроника. 2021; 51 (1): 17–22. doi: https://doi.org/10.1070/QEL17486

Ignatieva N.Yu., Zakharkina O.L., Sergeeva E.A., Iomdina E.N. Laser-induced modification of the scleral collagen framework to change its hydraulic permeability. Quantum electron. 2021; 51 (1): 17–22 (In Russ.). doi: https://doi.org/10.1070/QEL17486

Gawargious BA, Le A, Lesgart M, Ugradar S, Demer JL. Differential regional stiffening of sclera by collagen cross-linking. Curr Eye Res. 2020 June; 45 (6): 718–25. doi: 10.1080/02713683.2019.1694157

Shen Y, Li X, Zhang L, et al. miR-16-2 mediates IGF1R involvement in scleral collagen crosslinking accelerated by pulsed ultraviolet a radiation for the prevention of progressive myopia. Journal of biological regulators and homeostatic agents. 2023; 37 (2): 673–85. doi 10.23812/j.biol.regul.homeost.agents.20233702.68

Zhe Chen, Xiaotomg Lv, Lingbo Lai, Yushan Xu, Fengju Zhang. Effects of riboflavin/ultraviolet-A (UFA) scleral crosslinking on the mechanical behavior of the scleral fibroblasts of lens-induced myopia Guinea pigs. Exp Eye Res. 2023; 235, 109618. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014483523002397

Li X, Wu M, Zhang L, et al. Riboflavin and ultraviolet A irradiation for the prevention of progressive myopia in a guinea pig model. Exp Eye Res. 2017 Dec; 165: 1–6. doi: 10.1016/j.exer.2017.08.019

Li Y, Qi Y, Sun M, et al. Clinical feasibility and safety of scleral collagen crosslinking by riboflavin and ultraviolet in pathological myopia blindness: A pilot study. Ophthalmol Ther. 2023 Apr; 12 (2): 853–66. doi: 10.1007/s40123-022-00633-5

Wang M, Zhang F, Liu K, Zhao X. Safety evaluation of rabbit eyes on scleral collagen cross-linking by riboflavin and ultraviolet A. Clin Exp Ophthalmol 201543 (2): 156–63. https://doi.org/10.1111/ceo.12392

Zhang M, Zou Y, Zhang F, Zhang X, Wang M. Efficacy of blue-light crosslinking on human scleral reinforcement. Optometry and Vision Science. 2015 August; 92 (8): 873–8. doi: 10.1097/OPX.0000000000000642

Gerberich BG, Hannon BG, Hejri A, et al. Transpupillary collagen photocrosslinking for targeted modulation of ocular biomechanics. Biomaterials. April 2021; 271, 120735. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961221000879?via%3Dihub

Kwok SJJ, Forward S, Wert- Heimer CM, et al. Selective equatorial sclera crosslinking in the orbit using a metal-coated polymer waveguide. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2019; 60: 2563–70. https://doi.org/10.1167/iovs.19-26709

Tianyan Zhong, Hangjin Yi, Jiacheng Gou, et al. A wireless battery-free eye modulation patch for high myopia therapy. Nature Communications. 2024; 15: 1766. https://doi.org/10.1038/s41467-024-46049-6

Li Y, Liu C, Sun M, et al. Ocular safety evaluation of blue light scleral crosslinking in vivo in rhesus macaques. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2019; 257: 1435–42. https://doi.org/10.1007/s00417-019-04346-7

Lopez LIV, Bronte D, Germann J, Marcos S. Scleral cross-linking using Rose Bengal-Green light. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020; 61 (7): 3415. https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2768046

Иомдина Е.Н., Тарутта Е.П., Семчишен В.А. и др. Экспериментальная реализация малоинвазивных технологий кросслинкинга склеры. Вестник офтальмологии. 2016, 6: 49–57. doi: 10.17116/engoftalma20161326-4

Iomdina Е.N., Tarutta Е.P., Semchishen V.А., et al. Experimental realization of minimally invasive techniques of scleral collagen cross-linking. Vestnik oftal’mologii. 2016; 6: 49–57 (In Russ., In Engl.). doi: 10.17116/engoftalma20161326-4

Wollensak G, Iomdina E. Long-term biomechanical properties after collagen crosslinking of sclera using glyceraldehyde. Acta Ophthalmol. 2008; 86 (8): 887–93. doi: 10.1111/j.1755-3768. 2007.01156.x

Kim TG, Kim W, Choi S, Jin KH. Effects of scleral collagen crosslinking with different carbohydrate on chemical bond and ultrastructure of rabbit sclera: Future treatment for myopia progression. PLoS ONE. 2019; 14 (5): e0216425. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216425

Chu Y, Cheng Z, Liu J, et al. The effects of scleral collagen cross-linking using glyceraldehyde on the progression of form-deprived myopia in guinea pigs. J Ophthalmol. 2016; 2016: 3526153. doi: 10.1155/2016/3526153

Kimball EC, Nguyen C, Steinhart MR, et al. Experimental scleral cross-linking increases glaucoma damage in a mouse model. Exp Eye Res. 2014; 128: 129–40. https://doi.org/10.1016/j.exer.2014.08.016

Wang M, Corpuz CCC. Effects of scleral cross-linking using genipin on the process of form-deprivation myopia in the guinea pig: a randomized controlled experimental study. BMC Ophthalmol. 2015; 15: 89. https://doi.org/10.1186/s12886-015-0086-z

Hamdaoui ME, Levy AM, Stuber AB, et al. Scleral crosslinking using genipin can compromise retinal structure and function in tree shrews. Exp Eye Res. 2022, 219: 109039. https://doi.org/10.1016/j.exer.2022.109039

O’Halloran DM, Collighan RJ, Griffin M, Pandit AS. Characterization of a microbial transglutaminase cross-linked type II collagen scaffold. Tissue Eng. 2006 Jun; 12 (6): 1467–74. doi: 10.1089/ten.2006.12.1467

Sun X, Chen D, Liu X, Yan Xi, WuY. Effect of enzyme-induced collagen crosslinking on porcine sclera. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2020; 528 (1): 134–9. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.05.078

Sun X, Yan Xi, Chen D, Liu X, WuY. Efficacy and safety of microbial transglutaminase-induced scleral stiffening in vivo. Exp Eye Res. 2023; 227, 109387 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014483523000088

Tianyan Zhong, Hangjin Yi, Jiacheng Gou, et al. A wireless battery-free eye modulation patch for high myopia therapy. Nature Communications. 2024; 15: 1766. https://doi.org/10.1038/s41467-024-46049-6

Tarutta EP, Andreyeva LD. A morphological study of the transplants after scleroplasty in progressive myopia. Exp. Eye Res. 1998; 67 (Suppl.): 68.

Holden BA, Fricke TR, Wilson DA, et al. Global prevalence of myopia and high myopia and temporal trends from 2000 through 2050. Ophthalmology. 2016; 123: 1036–42. doi: 10.1016/j.ophtha.2016.01.006

Ohno-Matsui K, Lai TYY, Lai C, Cheung CMG. Updates of pathologic myopia. Prog Retin Eye Res. 2016; 52: 156–87. doi: 10.1016/j.preteyeres.2015.12.001

Либман Е.С., Шахова Е.В. Слепота и инвалидность вследствие патологии органа зрения в России. Вестник офтальмологии. 2006; 1: 35–7.

Libman E.S., Shakhova E.V. Blindness and disability due to pathology of the organ of vision in Russia. Vestnil oftal’mologii. 2006; 1: 35–7 (In Russ.).

Катаргина Л.А., Михайлова Л.А. Состояние детской офтальмологической службы Российской Федерации (2012–2013 гг.). Российская педиатрическая офтальмология. 2015; 1: 5–10.

Katargina L.A., Mikhaylova L.A. The state of the Pediatric ophthalmological service of the Russian Federation (2012–2013). Russian pediatric ophthalmology. 2015; 1: 5–10 (In Russ.).

Тарутта Е.П., Иомдина Е.Н., Маркосян Г.А., Андреева Л.Д., Лазук А.В. Армированный трансплантат для склеропластических операций. Патент РФ № 2140242 от 27.10.1999.

Tarutta E.P., Iomdina E.N., Markosyan G.A., Andreeva L.D., Lazuk A.V. Reinforced graft for scleroplastic surgery. Patent RU #2140242, 27.10.1999 (In Russ.).

Данилов Н.А., Игнатьева Н.Ю., Иомдина Е.Н и др. Увеличение стабильности склерального коллагена в ходе гликозилирования треозой in vitro. Журнал физической химии. 2010; 84 (1): 131–7.

Danilov N.A., Ignatyeva N.Yu., Iomdina E.N., et al. Increase in sclera collagen stability during glycosylation with threose in vitro. Russian journal of physical chemistry. 2010; 84 (1): 123–8 (In Russ.).

Danilov N.A. Ignatyeva N.Yu. Iomdina E.N., et al. Scleral collagen stabilization by glycerol aldehyde cross-linking. Biochim Biophys Acta. 2008 May; 1780 (5): 764–72. doi: 10.1016/j.bbagen.2008.01.014

Campbell IC, Hannon BG, Read AT, et al. Quantification of the efficacy of collagen cross-linking agents to induce stiffening of rat sclera. J R Soc Interface. 2017 Apr; 14 (129): 20170014. doi: 10.1098/rsif.2017.0014

Babar N, Kim M, Cao K, et al. Cosmetic preservatives as therapeutic corneal and scleral tissue cross-linking agents. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015 Jan 29; 56 (2): 1274–82. doi: 10.1167/iovs.14-16035

Shvachkina ME, Knyazkova AI, Sandykova EA. Influence of optical clearing on collagen crosslinking of sclera. Journal of Physics: Conference Series. 2019; 1145 (1): 012056. doi: 10.1088/1742-6596/1145/1/012056

Швачкина М.Е., Правдин А.Б. Об использовании оптического просветления при укреплении склеры методом фотосшивания коллагена. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2015; 15 (4): 37–41.

Shvachkina M. E., Pravdin A. B. On the use of optical clearing in strengthening the sclera using the method of collagen photocrosslinking. News of Saratov university. Physics series. 2015; 15 (4): 37–41 (In Russ.).

Бикбов М.М., Зайнутдинова Г.Х., Кудоярова К.И., Лукьянова Е.Э., Халимов А.Р. Морфологическое исследование глаз кроликов после проведения склероукрепляющих операций с применением УФсшитых трансплантатов. Российская педиатрическая офтальмология. 2017; 12 (1): 23–6. http://dx.doi.org/10.18821/1993-1859-2017-12-1-23-26

Bikbov M.M., Zainutdinova G.Kh., Kudoyarova K.I., Lukyanova E.E., Khalimov A.R. The morphological study of the rabbit eye sclera following the sclera-strengthening operations with the use of UV cross-linked transplants. Russian Pediatric Ophthalmology. 2017; 12 (1): 23–6 (In Russ.). http://dx.doi.org/10.18821/1993-1859-2017-12-1-23-26

Xue A, Zheng L, Tan G, et al. Genipin-crosslinked donor sclera for posterior scleral contraction/reinforcement to fight progressive myopia. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2018 Jul 2; 59 (8): 3564–73. doi: 10.1167/iovs.17-23707

The authors declare that there are no conflicts of interest present.