Krótkowzroczność
Patofizjologia i mechanizm
Krótkowzroczność (myopia) jest najczęstszą wadą refrakcji u dzieci i młodych dorosłych, wynikającą głównie z nadmiernego wydłużenia osiowego gałki ocznej, co powoduje ogniskowanie obrazu przed siatkówką. Wzrost długości osiowej o 1 mm koreluje z przesunięciem refrakcyjnym o około 3 dioptrie. Charakterystyczne zmiany strukturalne obejmują ścieńczenie naczyniówki, szczególnie w dołku środkowym, oraz zmiany w twardówce związane z syntezą proteoglikanu agrekanu. Genetyczne predyspozycje, potwierdzone przez loci MYP1-MYP28 i badania GWAS, współistnieją z istotnymi czynnikami środowiskowymi, takimi jak intensywna praca wzrokowa z bliska i ograniczony czas spędzany na zewnątrz. Zaleca się około 2 godzin dziennie ekspozycji na światło dzienne, które poprzez zwiększenie uwalniania dopaminy w siatkówce spowalnia progresję krótkowzroczności. Siatkówka odgrywa kluczową rolę w regulacji wzrostu oka, rozróżniając defokus hipermetropowy i modulując wzrost osiowy poprzez neuroprzekaźniki, w tym dopaminę i tlenek azotu.
- Krótkowzroczność (myopia) – Patogeneza, mechanizm
- Podstawowy mechanizm krótkowzroczności
- Zmiany anatomiczne w oku krótkowzrocznym
- Wpływ czynników genetycznych
- Rola środowiska i stylu życia w rozwoju krótkowzroczności
- Mechanizmy siatkówkowo-naczyniówkowe w patogenezie krótkowzroczności
- Rytmy dobowe i wzrost oka
- Aberracje optyczne i defokus obwodowy
- Zapalenie i odpowiedź immunologiczna w krótkowzroczności
- Mechanizmy kontroli krótkowzroczności
- Przyszłe kierunki badań
Krótkowzroczność (myopia) – Patogeneza, mechanizm
Krótkowzroczność (myopia) to najczęstsza wada refrakcji u dzieci i młodych dorosłych, charakteryzująca się niewyraźnym widzeniem odległych obiektów przy jednoczesnym dobrym widzeniu przedmiotów znajdujących się blisko. Jest to wynik nieprawidłowego wydłużenia gałki ocznej lub rzadziej zbyt silnej mocy układu optycznego oka, co powoduje, że światło z odległych obiektów ogniskuje się przed siatkówką zamiast bezpośrednio na niej123.
Podstawowy mechanizm krótkowzroczności
Krótkowzroczność występuje głównie w wyniku niezgodności między mocą refrakcyjną oka a jego długością osiową. Najczęstszą przyczyną jest nadmierne wydłużenie osiowe gałki ocznej, które powoduje, że obraz refrakcyjny tworzony przez rogówkę i soczewkę powstaje przed fotoreceptorami siatkówki45. U osób z krótkowzrocznością światło wchodzące do oka nie skupia się prawidłowo na siatkówce, a ogniskuje przed nią, co skutkuje niewyraźnym widzeniem odległych obiektów6.
Wyróżniamy dwa główne typy krótkowzroczności ze względu na przyczynę fizyczną7:
- Krótkowzroczność osiowa (axial myopia) – wynika ze zwiększenia długości osiowej gałki ocznej
- Krótkowzroczność refrakcyjna (refractive myopia) – związana ze stanem elementów refrakcyjnych oka (nadmierna krzywizna rogówki lub zbyt duża moc soczewki)
Badania wykazały silną korelację między szybkim zmniejszeniem nadwzroczności a zmianami długości osiowej podczas wczesnego rozwoju oka. Wskazuje to, że długość osiowa jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na emetropizację (proces prawidłowego rozwoju refrakcji) w ludzkim oku8.
Zmiany anatomiczne w oku krótkowzrocznym
W oku z krótkowzrocznością zachodzą charakterystyczne zmiany strukturalne9:
1. Nadmierne wydłużenie gałki ocznej – zwiększenie długości osiowej oka o 1 mm koreluje z przesunięciem krótkowzrocznym o około 3 dioptrie10.
2. Zmiany w naczyniówce – naczyniówka jest zwykle cieńsza u osób z krótkowzrocznością w porównaniu do osób bez tej wady (najbardziej wyraźne w dołku środkowym siatkówki) i staje się cieńsza wraz ze wzrostem krótkowzroczności i długości osiowej zarówno u dorosłych, jak i u dzieci11.
3. Zmiany w twardówce – badania na zwierzętach wykazały, że szybkość wzrostu oka jest w dużej mierze determinowana przez szybkość syntezy proteoglikanu agrekanu przez chondrocyty twardówki12.
W przypadku wysokiej krótkowzroczności (powyżej -6,00D) obserwuje się znaczne ścieńczenie naczyniówki, które wiąże się z obecnością pęknięć lakierowych, neowaskularyzacją naczyniówki i obniżoną ostrością wzroku13.
Wpływ czynników genetycznych
Badania wskazują na złożone podłoże genetyczne krótkowzroczności1415:
- Dziedziczność odgrywa istotną rolę – dzieci rodziców z krótkowzrocznością mają większe ryzyko rozwoju tej wady
- Badania asocjacyjne całego genomu (GWAS) zidentyfikowały liczne loci (MYP1-MYP28) związane z krótkowzrocznością, głównie dziedziczone w sposób autosomalny dominujący16
- Konsorcjum CREAM (Consortium for Refractive Error And Myopia) dostarczyło dowodów, że ryzyko rozwoju krótkowzroczności może być związane z wieloma niezależnymi nieprawidłowościami genetycznymi17
Istotne jest jednak to, że same czynniki genetyczne nie mogą wyjaśnić gwałtownych zmian w rozpowszechnieniu krótkowzroczności obserwowanych na całym świecie ani dramatycznych różnic w występowaniu krótkowzroczności w tych samych populacjach etnicznych w środowiskach miejskich i wiejskich18.
Rola środowiska i stylu życia w rozwoju krótkowzroczności
Mimo że czynniki genetyczne odgrywają rolę w podatności na krótkowzroczność, czynniki środowiskowe są potężnymi modyfikatorami wzrostu oka i mogą przeważać nad predyspozycjami genetycznymi19. Badania wskazują, że podstawowa przyczyna krótkowzroczności o spontanicznym początku jest najprawdopodobniej kombinacją genów i czynników środowiskowych20.
Praca wzrokowa z bliska
Jednym z głównych czynników środowiskowych jest intensywna praca wzrokowa z bliska21:
- Osoby, które spędzają dużo czasu na czytaniu, pracy przy komputerze, graniu w gry wideo lub wykonywaniu innych intensywnych prac wymagających patrzenia z bliska, mogą być bardziej narażone na rozwój krótkowzroczności
- Stały stres wizualny może prowadzić do trwałego pogorszenia widzenia na odległość22
- Badania sugerują, że to raczej intensywność, a nie całkowity czas trwania pracy z bliska, jest głównym czynnikiem wpływającym na rozwój krótkowzroczności23
Warto zaznaczyć, że wprowadzenie systemów szkolnych w kulturach, w których wcześniej nie istniały, spowodowało większą częstość występowania krótkowzroczności. Zawody związane z intensywną aktywnością wzrokową z bliska prowadzą do dalszego rozwoju krótkowzroczności24.
Czas spędzany na świeżym powietrzu
Badania wykazały, że zwiększony czas spędzany na zewnątrz ma działanie ochronne przed krótkowzrocznością2526:
- Zarówno ostre, jak i długotrwałe światło o umiarkowanym poziomie oświetlenia powoduje znaczne zmniejszenie wydłużenia osiowego i zwiększenie grubości naczyniówki u młodych dorosłych27
- Podsumowanie czterech randomizowanych badań kontrolowanych przeprowadzonych w Azji Wschodniej pokazuje, że zwiększony czas spędzany na zewnątrz zmniejsza częstość występowania krótkowzroczności o 5% do 10%, ale ma niewielki wpływ na spowolnienie progresji28
- Zaleca się około 2 godzin dziennie spędzonych na zewnątrz dla dzieci z ryzykiem rozwoju krótkowzroczności29
Mechanizm ochronnego działania intensywnego światła na rozwój krótkowzroczności nie jest do końca poznany, ale przypuszcza się, że jaśniejsze światło zwiększa uwalnianie dopaminy z siatkówki, co spowalnia wydłużenie osiowe30.
Mechanizmy siatkówkowo-naczyniówkowe w patogenezie krótkowzroczności
Przekonujące dowody z ostatnich 40 lat wskazują, że postnatalny wzrost oka jest w dużej mierze kontrolowany przez wewnątrzgałkową kaskadę chemiczną przebiegającą od siatkówki do twardówki31.
Rola siatkówki
Siatkówka odgrywa kluczową rolę w kontroli wzrostu oka32:
- Badania na zwierzętach wykazały, że stosowanie gogli nad okiem działa nawet po przecięciu nerwu wzrokowego, co wskazuje, że oko samo lub bardziej szczegółowo, wyspecjalizowana tkanka neurozmysłowa w oku zwana siatkówką, może rozróżnić, czy obraz jest dobrze zogniskowany czy nie, i działać lokalnie, aby pośredniczyć w zmianach wzrostu oka wywołanych optycznie33
- Siatkówka może kodować kluczowe cechy obrazu, które zostały powiązane z regulacją wzrostu oka (w tym luminancję, długość fali i kontrast przestrzenny)34
- Siatkówka może rozróżniać między dodatnim i ujemnym rozogniskowaniem, a także między nieostry obrazem a rozogniskowaniem spowodowanym zastosowaniem soczewki ujemnej35
- Defokus hipermetropowy (hyperopic defocus) został powiązany ze zwiększoną długością osiową36
Co ciekawe, badania wykazały, że ludzka siatkówka wykorzystuje różnicę ostrości w niebieskim i czerwonym do określenia znaku rozogniskowania dla emetropizacji. Co istotne, ta funkcja jest utracona u pacjentów z krótkowzrocznością37.
Rola neurotransmiterów
Liczne badania wskazują na rolę różnych neurotransmiterów w rozwoju krótkowzroczności38:
- Dopamina:
- Jest najszerzej badanym neuroprzekaźnikiem w kontekście krótkowzroczności
- Uwolnienie dopaminy jest wzmacniane liniowo przez stymulację światłem
- Dopamina siatkówki może indukować pogrubienie naczyniówki i hamowanie wzrostu oka poprzez uwalnianie tlenku azotu (NO) z siatkówki lub naczyniówki, spowalniając tym samym rozwój krótkowzroczności39
- Badania sugerują, że aktywacja receptorów dopaminowych jest niezbędna do normalnego wzrostu refrakcyjnego oka w trudnych/nietypowych warunkach wizualnych40
- Tlenek azotu (NO):
- Dowody wskazują, że NO może odgrywać znaczącą rolę w postnatalnej kontroli wzrostu oka i rozwoju krótkowzroczności41
- Zwiększony tlenek azotu siatkówkowy działa jako sygnał adaptacji do światła, a synteza tlenku azotu w siatkówce jest zwiększona pod wpływem intensywnego oświetlenia42
- Niespecyficzne inhibitory syntezy NO powodują przejściowe ścieńczenie naczyniówki, zmianę skorelowaną z rozwojem krótkowzroczności43
Rola naczyniówki
Naczyniówka jest istotnym biomarkerem procesów ocznych regulujących wzrost oka44:
- Centralna naczyniówka plamki staje się cieńsza podczas początkowego rozwoju i progresji krótkowzroczności
- Naczyniówka grubieje w odpowiedzi na nałożony obwodowy krótkowzroczny defokus obrazu siatkówkowego, miejscowe środki antymuskarynowe i zwiększoną ekspozycję na światło45
- Długość osiowa oka i grubość naczyniówki doświadczają przeciwnych i subtelnych zmian wraz z rytmami dobowymi46
Znaczące ścieńczenie naczyniówki obserwuje się również w wysokiej krótkowzroczności (≥6,00 D) lub w oczach z tylną stafylomą i jest ono związane z obecnością pęknięć lakierowych, neowaskularyzacją naczyniówki i zmniejszoną ostrością wzroku47.
Rytmy dobowe i wzrost oka
Wiele badań przeprowadzonych w ciągu ostatnich 50 lat sugerowało, że rytmy dobowe mogą odgrywać rolę w kontroli wzrostu oka48:
- Badania na kurczakach wykazały, że rytmy dobowe w syntezie macierzy pozakomórkowej twardówki leżą u podstaw rytmów dobowych długości osiowej49
- Ludzka naczyniówka wykazuje podobny rytm w grubości, będąc znacznie grubszą w nocy i cieńszą w ciągu dnia50
- Długość osiowa oka i grubość naczyniówki doświadczają przeciwnych i subtelnych zmian wraz z rytmami dobowymi i mogą być zakłócone w trybach słabego oświetlenia (DIM)51
Jeśli nasz system nie otrzymuje wystarczająco silnego rytmu dobowego, rzeczy wymykają się spod kontroli – sugeruje badacz Ian Morgan, który szacuje, że dzieci potrzebują spędzać około trzech godzin dziennie przy poziomach światła co najmniej 10 000 luksów, aby być chronione przed krótkowzrocznością52.
Aberracje optyczne i defokus obwodowy
Aberracje wyższego rzędu (HOAs) mogą pogorszyć jakość obrazu siatkówkowego i mogą wchodzić w interakcje z aberracjami niższego rzędu, zmieniając optykę oka. Zmiany te mogą odgrywać rolę w rozwoju refrakcji i procesie emetropizacji53.
Istnieją przekonujące dowody na to, że oko rośnie osiowo w odpowiedzi na hipermetropowy defokus w obwodowej części siatkówki54:
- Konwencjonalne jednoogniskowe soczewki okularowe skutecznie korygują centralny błąd refrakcji, ale uważa się, że indukują dalszy hipermetropowy defokus na obwodzie, ponieważ nie uwzględniają osiowo wydłużonego (wrzecionowatego) kształtu oka / względnej hipermetropii obwodowej55
- Badania wykazały, że jednolite soczewki skupiają obwodowe promienie światła za okiem, co jak się uważa, sprzyja progresji krótkowzroczności56
- Projekty soczewek do kontroli krótkowzroczności przyjmują różne wzory w obwodowych częściach soczewki, które skupiają światło przed siatkówką, działając jako sygnał zatrzymania wzrostu oka, co skutkuje zmniejszoną progresją krótkowzroczności57
Ta koncepcja defokusu obwodowego, choć złożona, stanowi podstawę wielu nowoczesnych metod kontroli krótkowzroczności58.
Zapalenie i odpowiedź immunologiczna w krótkowzroczności
Najnowsze badania wskazują na możliwą rolę układu odpornościowego i stanu zapalnego w rozwoju krótkowzroczności59:
- Analiza dwóch dostępnych publicznie zbiorów danych proteomicznych podkreśliła potencjalną rolę wrodzonego układu odpornościowego i stanu zapalnego w rozwoju krótkowzroczności
- Badania wskazują na specyficzne szlaki sygnalizacyjne zaangażowane w ten proces, takie jak sygnalizacja Granzyme A (GzmA) i rodziny S100 w siatkówce oraz aktywację transdyferencjacji miofibroblastów w twardówce60
- Śródoczna klasyczna ścieżka i alternatywna ścieżka układu dopełniacza były częściowo aktywowane; te wzrosty mogły być, przynajmniej częściowo, wynikiem uszkodzeń strukturalnych nadmiernie powiększonego oka61
Dane z badań na zwierzętach wykazały, że szerszy zakres procesów biologicznych, w tym związanych ze stanem zapalnym, takich jak szlak LXR/RXR (funkcjonujący jako krytyczny węzeł sygnalizacyjny łączący stan zapalny i funkcję komórek odpornościowych) i rodziny S100 (znane mediatory stanu zapalnego), był zwiększony w krótkowzroczności62.
Mechanizmy kontroli krótkowzroczności
Poznanie mechanizmów powstawania krótkowzroczności umożliwiło opracowanie różnych strategii kontroli jej progresji63.
Atropina i jej mechanizm działania
Atropina jest jednym z najszerzej badanych środków farmakologicznych w kontroli krótkowzroczności64:
- Jest nieselektywnym blokerem receptorów muskarynowych, obecnych w siatkówce i twardówce
- Chociaż dokładny mechanizm działania atropiny w kontroli krótkowzroczności nie jest znany, uważa się, że hamuje ona ścieńczenie lub rozciąganie twardówki, a tym samym wzrost oka, działając bezpośrednio lub pośrednio na siatkówkę lub twardówkę65
- Teoria nieakomodacyjna opiera się na lokalnym efekcie siatkówkowym i zmianach biochemicznych wywołanych jej działaniem na receptory muskarynowe, które wpływają na macierz twardówki i spowalniają wzrost twardówki66
- Niskie dawki atropiny (0,01%, 0,025% i 0,05%) okazały się skuteczne w spowalnianiu progresji krótkowzroczności u dzieci z minimalnymi skutkami ubocznymi67
Warto zauważyć, że mechanizm działania atropiny zapobiegającej krótkowzroczności pozostaje niejasny. Początkowo uważano, że ponieważ atropina paraliżuje mięśnie akomodacyjne oka, to był powód kontroli krótkowzroczności. Obecne zrozumienie sugeruje, że cząsteczka atropiny wpływa na receptor w tkance tylnej części oka, sygnalizując oku, aby przestało nadmiernie rosnąć68.
Inne metody kontroli krótkowzroczności
Oprócz atropiny istnieje kilka innych metod kontroli krótkowzroczności69:
- Interwencje optyczne:
- Soczewki okularowe dwuogniskowe i progresywne
- Miękkie soczewki kontaktowe dwuogniskowe i wieloogniskowe
- Ortokeratologia (OK) – specjalnie zaprojektowane sztywne soczewki kontaktowe noszone w nocy, które zmieniają kształt rogówki70
- Kontrola ekspozycji na światło:
- Zwiększenie czasu spędzanego na zewnątrz
- Terapia światłem czerwonym – badania sugerują, że terapia czerwonym światłem może prowadzić do około 75% redukcji wydłużenia osiowego w porównaniu z dziećmi noszącymi standardowe jednoogniskowe okulary w okresie dwóch lat71
Specjalistyczne miękkie soczewki kontaktowe i soczewki kontaktowe do ortokeratologii są obecnie najskuteczniejszym sposobem kontroli krótkowzroczności. Najnowsze badania wykazały, że soczewki kontaktowe dwuogniskowe (lub wieloogniskowe) mogą wykazywać do 50% redukcji tempa progresji krótkowzroczności i wzrostu oka w porównaniu do standardowych miękkich soczewek kontaktowych72.
Przyszłe kierunki badań
Mimo znaczących postępów w zrozumieniu patogenezy krótkowzroczności, wciąż istnieje wiele niewiadomych73:
- Pomimo trwających badań, dokładny mechanizm początku i progresji krótkowzroczności pozostaje niewyjaśniony74
- Nie wyjaśniono w pełni wszystkich mechanizmów związanych ze wzrostem gałki ocznej i krótkowzrocznością, więc leczenie ogranicza się do tego, co wiemy o hipermetropowym defokusie w środkowej obwodowej części siatkówki75
- Jednym z głównych problemów jest brak jasnych predyktorów przyszłej progresji – znamy kilka czynników ryzyka, ale wciąż trudno jest zdecydować, jak wcześnie rozpocząć terapię i jak agresywna powinna być76
Lepsze zrozumienie patogenezy krótkowzroczności jest kluczowe dla opracowania skuteczniejszych strategii zapobiegania i kontroli tej coraz powszechniejszej wady wzroku, która stanowi nie tylko problem kliniczny, ale także istotne wyzwanie dla zdrowia publicznego na całym świecie77.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.