Фрактальная фототерапия: влияние на структуру и функцию сетчатки кролика с моделью атрофии ретинального пигментного эпителия
https://doi.org/10.21516/2072-0076-2024-17-2-74-81
Аннотация
Предполагается, что при дегенеративных заболеваниях сетчатки фотостимуляция сигналами фрактальной динамики активирует нейропластичность, повышая эффективность зрительной реабилитации. Ранее нами было показано положительное влияние фрактальной фототерапии (ФФ) на электроретинограмму (ЭРГ) здоровых кроликов и доказана безопасность для сетчатки длительных курсов фотостимуляции. Цель работы — изучение влияния ФФ на функциональную активность и морфологию сетчатки кроликов с моделью патологии сетчатки. Материал и методы. На обоих глазах 50 кроликов моделировали атрофию ретинального пигментного эпителия (РПЭ). Через 30 дней после введения бевацизумаба животные были разделены на две группы: основную и контрольную, по 25 животных в каждой. В основной группе курсы фотостимуляции проводили с помощью устройства для ФФ, в контрольной — с помощью ламп накаливания, создающих излучение постоянной интенсивности. В обеих группах проводили ежедневные 20-минутные сеансы световой стимуляции бинокулярно, 5 раз в неделю. ЭРГ и оптическую когерентную томографию сетчатки выполняли до и после курсов лечения длительностью неделя, 1 и 3 мес. Результаты. Показана безопасность длительных курсов ФФ для морфологии сетчатки животных с моделью атрофии РПЭ. Биохимические исследования содержания норадреналина и дофамина в слезе не выявили статистически значимых изменений по сравнению с исходными значениями на всех сроках наблюдения. В основной группе обнаружено небольшое положительное воздействие ФФ на палочковую ЭРГ через 5 сеансов ФФ и значительное повышение амплитуды транзиентной и стационарной паттерн-ЭРГ (ПЭРГ), наиболее выраженное после курса ФФ длительностью 1 мес. Заключение. Активирующее влияние ФФ на функциональное состояние ганглиозных клеток сетчатки (ГКС) может свидетельствовать о целесообразности назначения курса ФФ длительностью до 1 мес (20 сеансов) при заболеваниях, сопровождающихся патологией ГКС, в то время как при патологии макулярной области, такой как возрастная макулярная дегенерация, для улучшения активности фоторецепторов и биполярных клеток, по-видимому, бо́льшую результативность следует ожидать от недельного курса ФФ, проводимого под контролем электроретинографии.
Об авторах
Д. В. ФадеевРоссия
Денис Владимирович Фадеев — научный сотрудник научного экспериментального центра
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
Н. В. Нероева
Россия
Наталия Владимировна Нероева — канд. мед. наук, врач-офтальмолог отдела патологии сетчатки и зрительного нерва
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
М. В. Зуева
Россия
Марина Владимировна Зуева — д-р биол. наук, профессор, начальник отдела клинической физиологии зрения им. С.В. Кравкова
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
И. В. Цапенко
Россия
Ирина Владимировна Цапенко — канд. биол. наук, главный специалист отдела клинической физиологии зрения им. С.В. Кравкова
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
В. И. Котелин
Россия
Владислав Игоревич Котелин — канд. мед. наук, научный сотрудник отдела клинической физиологии зрения им. С.В. Кравкова
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
Т. А. Павленко
Россия
Татьяна Аркадьевна Павленко — канд. мед. наук, и. о. начальника отдела патофизиологии и биохимии, старший научный сотрудник
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
О. В. Безнос
Россия
Ольга Валерьевна Безнос — врач клинической лабораторной диагностики отдела патофизиологии и биохимии
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
Т. Д. Охоцимская
Россия
Татьяна Дмитриевна Охоцимская — канд. мед. наук, врач-офтальмолог отдела патологии сетчатки и зрительного нерва
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
П. А. Илюхин
Россия
Павел Андреевич Илюхин — канд. мед. наук, научный сотрудник отделения патологии сетчатки и зрительного нерва
ул. Садовая-Черногрязская, д. 14/19, Москва, 105062
Ю. С. Тимофеев
Россия
Юрий Сергеевич Тимофеев — руководитель лаборатории изучения биохимических маркеров риска ХНИЗ отдела фундаментальных и прикладных аспектов ожирения
Петроверигский пер., д. 10, Москва, 101990
Список литературы
1. Zhang X, Li S, Tang Y, Guo Y, Gao S. Intractable ocular diseases and treatment progress. AAPS Pharm Sci Tech. 2020 Aug 14; 21 (6): 236. doi: 10.1208/s12249-020-01774-1
2. Gilbert CD, Li W. Adult visual cortical plasticity. Neuron. 2012; 75 (2): 250–64. doi: 10.1016/j.neuron.2012.06.030
3. Pascual-Leone A, Freitas C, Oberman L, et al. Characterizing brain cortical plasticity and network dynamics across the age-span in health and disease with TMS-EEG and TMS-fMRI. Brain Topogr. 2011; 24 (3–4): 302–15. https://doi.org/10.1007/s10548-011-0196-8
4. Maya-Vetencourt J.F., Origlia N. Visual cortex plasticity: a complex interplay of genetic and environmental influences. Neural Plast. 2012; 2012: 631965. doi: 10.1155/2012/631965
5. Black JE. How a child builds its brain: some lessons from animal studies of neural plasticity. Prev Med. 1998; 27 (2): 168–71. https://doi.org/10.1006/pmed.1998.0271
6. Foehring RC, Lorenzon NM. Neuromodulation, development and synaptic plasticity.Canadian Journal of Experimental Psychology (Revue canadienne de psychologie expérimentale). 1999; 53 (1): 45–61. https://doi.org/10.1037/h0087299
7. Zueva MV. Dynamic fractal flickering as a tool in research of non-linear dynamics of the evoked activity of a visual system and the possible basis for new diagnostics and treatment of neurodegenerative diseases of the retina and brain. World Appl Sci J. 2013; 27 (4): 462–8. doi: 10.5829/idosi.wasj.2013.27.04.13657
8. Zueva MV. Fractality of sensations and the brain health: the theory linking neurodegenerative disorder with distortion of spatial and temporal scale-invariance and fractal complexity of the visible world. Front Aging Neurosci. 2015; 7: 135. https://doi.org/10.3389/fnagi.2015.00135
9. Зуева М.В., Котелин В.И., Нероева Н.В., Фадеев В.В., Манько О.М. Проблемы и перспективы новых методов световой стимуляции в зрительной реабилитации. Сенсорные системы. 2023; 37 (2): 93–118. https://doi.org/10.31857/S0235009223020075
10. Нероева Н.В., Зуева М.В., Катаргина Л.А. и др. Модифицирующее лечение дегенеративных заболеваний сетчатки. Часть 2: Методы кондиционирующей терапии и проблемы максимизации пластичности сетчатки. Российский офтальмологический журнал. 2023; 16 (3): 165–72. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2023-16-3-165-172
11. Зуева М.В., Каранкевич А.И. Стимулятор сложноструктурированными оптическими сигналами и способ его использования. Патент РФ № 2680185/2019.
12. Нероев В.В., Зуева М.В., Манахов П.А. и др. Способ улучшения функциональной активности зрительной системы с помощью фрактальной фототерапии с использованием стереоскопического дисплея. Патент РФ № 2773684 C1 от 07.06.2022, Бюлл. № 16.
13. Нероев В.В., Зуева М.В., Нероева Н.В. и др. Устройство для фрактальной фотостимуляции зрительной системы. Патент RU 211969 U1 от 30.06.2022, бюлл. № 19.
14. Taylor RP, Spehar B, Wise JA, et al. Perceptual and physiological responses to the visual complexity of fractal patterns. Nonlinear Dynamics Psychol Life Sci. 2005; 9 (1): 89–114. doi: 10.1007/978-3-322-83487-4_4
15. Нероев В.В., Зуева М.В., Нероева Н.В. и др. Воздействие фрактальной зрительной стимуляции на здоровую сетчатку кролика: функциональные, морфометрические и биохимические исследования. Российский офтальмологический журнал. 2022; 15 (3): 99–111. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2022-15-3-99-111
16. Neroev VV, Zueva MV, Neroeva NV, et al. Changes in functional activity of rabbit’s retina during flicker photostimulation with scale-free dynamics. Int J Clin Med Bioeng (IJCMB). 2022; 2 (2): 1–19. https://doi.org/10.35745/ijcmb2022v02.02.0001
17. Нероева Н.В., Нероев В.В., Илюхин П.А. и др. Моделирование атрофии ретинального пигментного эпителия. Российский офтальмологический журнал. 2020; 13 (4): 58–63. doi: 10.21516/2072-0076-2020-13-4-58-63
18. ARVO Statement for the Use of Animals in Ophthalmic and Visual Research. Available at: http://www.arvo.org/about_arvo/policies/statement_for_the_use_of_animals_in_ophthalmic_and_visual_research/, Accessed 30 Oct 2016
19. Principles on Good Laboratory Practice. OECD series on principles of Good Laboratory Practice and Compliance Monitoring. No 1. Available 27 November 2021 at https://www.oecd.org/chemicalsafety/testing/oecdseriesonprinciplesofgoodlaboratorypracticeglpandcompliancemonitoring.htm
20. Srinivasan K, Tikoo K, Jena GB. Good Laboratory Practice (GLP) requirements for preclinical animal studies. In: Nagarajan P, Gudde R, Srinivasan R, eds. Essentials of laboratory animal science: Principles and practices. Springer: Singapore, 2021.
21. Gjörloff K, Andréasson S, Ehinger B. Standardized full-field electroretinography in rabbits. Doc Ophthalmol. 2004; 109 (2): 163–8. doi: 10.1007/s10633-004-3924-5
22. McCulloch DL, Marmor MF, Brigell MG, et al. ISCEV Standard for full-field clinical electroretinography (2015 update). Doc Ophthalmol. 2015; 130 (1): 1–12. https://doi.org/10.1007/s10633-014-9473-7
23. Зуева М.В., Нероев В.В., Цапенко И.В. и др. Топографическая диагностика нарушений ретинальной функции при регматогенной отслойке сетчатки методом ритмической ЭРГ широкого спектра частот. Российский офтальмологический журнал. 2009; 1 (2): 18–23.
24. Bach M, Brigell MG, Hawlina M, et al. ISCEV standard for clinical pattern electroretinography (PERG). Doc Ophthalmol. 2013; 126: 1–7. https://doi.org/10.1007/s10633-012-9353-y
25. Marzo A, Bai J, Otani S. Neuroplasticity regulation by noradrenaline in mammalian brain. Curr Neuropharmacol. 2009; 7 (4): 286–95. doi: 10.2174/157015909790031193
26. Polak K., Schmetterer L, Riva CE. Influence of flicker frequency on flicker-induced changes of retinal vessel diameter. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2002; 43 (8): 2721–6.
27. Riva CE, Falsini B, Logean E. Flicker-evoked responses of human optic nerve head blood flow: luminance versus chromatic modulation. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2001; 42 (3): 756–62.
28. Reichenbach A, Bringmann A. New functions of muller cells. Glia. 2013; 61 (5): 651–78. https://doi.org/10.1002/glia.22477
29. Falsini B, Riva CE, Logean E. Flicker-evoked changes in human optic nerve blood flow: relationship with retinal neural activity. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2002; 43: 2309–16.
30. Riva CE, Logean E, Falsini B. Temporal dynamics and magnitude of the blood flow response at the optic disk in normal subjects during functional retinal flicker stimulation. Neurosci Lett. 2004; 356 (2): 75–8. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2003.08.069
31. Noonan JE, Lamoureux EL, Sarossy M. Neuronal activity-dependent regulation of retinal blood flow. Clin Exp Ophthalmol. 2015; 43: 673–82. https://doi.org/10.1111/ceo.12530
Рецензия
Для цитирования:
Фадеев Д.В., Нероева Н.В., Зуева М.В., Цапенко И.В., Котелин В.И., Павленко Т.А., Безнос О.В., Охоцимская Т.Д., Илюхин П.А., Тимофеев Ю.С. Фрактальная фототерапия: влияние на структуру и функцию сетчатки кролика с моделью атрофии ретинального пигментного эпителия. Российский офтальмологический журнал. 2024;17(2):74-81. https://doi.org/10.21516/2072-0076-2024-17-2-74-81
For citation:
Fadeev D.V., Neroeva N.V., Zueva M.V., Tsapenko I.V., Kotelin V.I., Pavlenko T.A., Beznos O.V., Okhotsimskaya T.D., Ilyukhin P.A., Timofeev Yu.S. Fractal phototherapy: impact on the structure and function of the retina of rabbits with modelled retinal pigment epithelium atrophy. Russian Ophthalmological Journal. 2024;17(2):74-81. (In Russ.) https://doi.org/10.21516/2072-0076-2024-17-2-74-81