Morpho-physiological features of human eye sclera as the key unit in the formation of the level of intraocular pressure under normal conditions and in glaucoma



Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

he results of sclera investigations from the positions of morphology, physiology, biomechanics and control-system theory,
are summarized. The morphological evidence was obtained supporting the physiological hypothesis stating that the specific anatomical organization and spatial displacement of elastic fibercontaining scleral layers against one another, are the key elements in formation of the individual level of intraocular pressure (IOP) in man both under normal and pathological conditions. It was shown that the elastic fibers outlined the collagen lamallae in of scleral internal layers. External scleral layer lacked elastic fibers. Scleral elastic fibers are necessary for the functioning of the mechanism of sclera microfluctuations associated with the intraocular fluid accumulation and removal, they are also important for dampening the sudden changes of IOP. Under normal conditions, age-related increase in scleral rigidity is primarily associated with the process of accelerated aging of its superficial non-elastic layers, resulting in the physiological response of the current IOP level elevation. As IOP becomes elevated under normal conditions, the internal elastic fiber-containing scleral layers are increasingly pressed against more rigid external layer. This limits the displacement capacity of internal layers against each other, resulting in the decline of the efficiency of elastic fiber work in dampening the sudden changes of IOP. In the healthy eyes, the process of scleral aging brings to a natural development of ophthalmohypertension, when IOP elevation is physiologically required for the maintenance of the volume microfluctuation mechanism ("scleral respiration"). In glaucoma, the pathological rearrangement of the scleral fibrous structures is observed, resulting in an additional abrupt increase of its rigidity, with the reciprocal significant elevation of the current level of IOP and the amplitude of its jumps. Pathophysiological mechanism of these significant changes in glaucoma remains currently unknown, however, morphological evidence indicates that it is associated with the changes in the metabolic processes in sclera.

About the authors

O V SVETLOVA

Email: svetlovaov@rambler.ru

G A DROZDOVA

Email: drozdova@rudn.ru

L I BALAShEVICh

Email: office@mntk.spb.ru

M V ZASEEVA

Email: office@mntk.spb.ru

A A RYaBTsEVA

Email: office@mntk.spb.ru

F N MAKAROV

Email: office@mntk.spb.ru

I N KOShITs

Email: office@mntk.spb.ru

O V SVETLOVA

Medical Academy of Postgraduate Training

; Medical Academy of Postgraduate Training

G A DROZDOVA

Russian University of Peoples' Friendship

; Russian University of Peoples' Friendship

L I BALASHEVICH

Medical Academy of Postgraduate Training

; Medical Academy of Postgraduate Training

M V ZASEYEVA

Medical Academy of Postgraduate Training

; Medical Academy of Postgraduate Training

A A RYABTSEVA

Ophthalmologic Clinic, Moscow M.F. Vladimirskiy Regional Scientific Research Clinical Institute

; Ophthalmologic Clinic, Moscow M.F. Vladimirskiy Regional Scientific Research Clinical Institute

F N MAKAROV

Laboratory of Neuromorphology, RAS I.P Pavlov Institute of Physiology

; Laboratory of Neuromorphology, RAS I.P Pavlov Institute of Physiology

I N KOSHITS

Pitercom/MS Consultation Group Corporation

; Pitercom/MS Consultation Group Corporation

References

  1. Гончар П.А., Душин Н.В., Мигаль Д.С. и др. Влияние супрацилиарных надрезов на внутриглазное давление. В кн.: Труды науч.-практ. конф. «Биомеханика глаза 2007» МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца. М., 2007, с. 124-126.
  2. Иомдина Е.Н. Биомеханика склеральной оболочки глаза при миопии: Автореф. дис.... д-ра биол. наук. М., 2000.
  3. Каган И.И. и Канюков В.Н. Клиническая анатомия органа зрения. СПб., Гиппократ, 1999.
  4. Карюкина Л.Н. и Батманов Ю.Е. Изменения дренажной зоны склеры при первичной открытоугольной глаукоме. Вестн. офтальмол., 1980, т. 96, № 4, с. 3-6.
  5. Козлов В.И. Новый метод изучения растяжимости и эластичности оболочек глаза при изменении офтальмотонуса. Вестн. офтальмол., 1967, т. 83, №2, с. 5-9.
  6. Котляр К.Е., Светлова О.В. и Кошиц И.Н. Биомеханическое обоснование разработки современных методов лечения открытоугольной глаукомы. В кн.: Фундаментальные исследования в технических университетах: Материалы науч.-техн. конф. СПб.. Изд-во. СПбГТУ 1997, с. 278-279.
  7. Кошиц И.Н., Светлова О.В., Котляр К..Е. и др. Биомеханический анализ традиционных и современных представлений о патогенезе первичной открытоугольной глаукомы. Глаукома, 2005. №1, с. 41-62.
  8. Кошиц И.Н., Светлова 0.В., Рябцева А.А. и др. Использование данных пневмоанализатора ORA или двукратной тонометрии по Маклакову для расчёта параметров лазерной непроникающей гипотензивной склеротомии (ЛНГС). В кн.: Труды науч.-практ. конф. «Глаукома: реальность и перспективы» ГУ НИИ ГБ РАМН. М, 2008, с. 110-119.
  9. Николаева Т.Э. Гистологические, гистохимические и электронно-микроскопические исследования склеры при миопии: Автореф. дис.... канд. мед. наук. М., 1974.
  10. Пригожина Н.Л. Патологическая анатомия и патогенез глаукомы. М., Медицина, 1966.
  11. Рябцева А.А., Сергушев С.Г., Хомякова Е.Н. и Кошиц И.Н. Биомеханическое обоснование и эффективность лазерной непроникающей гипотензивной склеротомии. «Фёдоровские чтения 2008». В кн.: Труды науч.-практ. конф. МНТК микрохирургии глаза им. акад. С.Н. Фёдорова. М., 2007. с. 158-159.
  12. Рябцева А.А., Сергушев С.Г., Хомякова Е.Н. и др. Лазерная гипотензивная непроникающая склеротомия. В кн.: Труды науч.-практ. конф. «Биомеханика глаза 2007» МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца. М., 2007, с. 147-151.
  13. Светлова О.В. Биомеханические особенности взаимодействия основных путей оттока внутриглазной жидкости в норме и при открытоугольной глаукоме. В кн.: Труды науч.-практ. конф. «Биомеханика глаза 2001» МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца. М., 2001, с. 95-107.
  14. Светлова О.В, Дроздова Г.А., Рябцева А.А. и др. Патофизиологическая роль эластичности склеры в формировании уровня текущего внутриглазного давления при ПОУГ. В кн.: Сборник тезисов и докл. юбил. офтальмол. конф. «Рефракция 2008», Самара, изд. Самарск. клин.офтальмол. больницы, 2008, с. 216-218.
  15. Светлова 0.В.,ЗасееваМ.В. и Кошиц И.Н. Ригидность склеры- достоверный критерий оценки уровня и диапазона скачков ВГД в здоровых и глаукомных глазах. В кн.: Научные труды 8-го съезда офтальмологов. М., изд. НИИ глазных болезней РАМН, 2005, с. 214-215.
  16. Светлова О.В., Засеева М.В., Суржиков А.В. и Кошиц И.Н. Развитие теории опока водянистой влаги и перспективные гипотензивные воздействия. Глаукома, 2003, № 1, с. 51-59.
  17. Светлова О.В. и Кошиц И.Н. Старение оболочек глаза - возможное ключевое звено в патогенезе открытоугольной глаукомы. В кн.: Научные труды VII съезда офтальмологов России. Ч. 1. М., изд. МНТК микрохирургии глаза, 2000. с. 193.
  18. Светлова О.В., Кошиц И.Н., Дроздова Г.А. и др. Практический способ определения индивидуального давления в молодости и уровня снижения ригидности склеры в старости для расчёта параметров гипотензивных операций нового типа (Ч. I). Глаукома, 2008, № 4, с. 59-64.
  19. Светлова О.В., Суржиков А.В., Соболев Д.А. и др. Биомеханическая оценка достоверного диапазона модуля Юнга склеры для разработки норм ригидности здоровых и глаукомных глаз. В кн.: Труды науч.-практ. конф. «Биомеханика глаза 2002» МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца. М.. 2002, с. 96-100.
  20. Синеок А.Е., Золотарев А.В. и Карлова Е.В. К вопросу об эластичности и гистерезисе склеры. В кн.: Труды науч.-практ. конф. «Биомеханика глаза 2007» МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца. М., 2007, с. 106-111.
  21. Хомякова Е.Н., Рябцева А.А., Сергушев С.Г. и Кошиц И.Н. Новый подход к лечению пациентов с далекозашедшей глаукомой. Врач-аспирант, 2007, №4(19), с. 305-310.
  22. Черкасова И.Н. и Воропай О.А. Экспериментальное определение функциональной роли различных путей оттока внутриглазной жидкости, Вестн. офтальмол., 1977, т. 93, №4. с. 6-9.
  23. Шмырёва В.Ф. и Шмелёва О.А. Реваскулярная декомпрессия зрительного нерва- новая операция на зрительном нерве при прогрессирующей глаукоматозной оптической нейропатии. Вестн. офтальмол., 2002, т. 118, №3, с. 3-4.
  24. Эль Ибрагим С. и Гончар П.А. Клинико-экспериментальное исследование влияния супрацилиарных надрезов на снижение ВГД при ПОУГ. Клин. офтальмол., 2004, т. 5, №2, с. 56-57.
  25. Hogan M., Alvarado J. and Weddell J. Histology of the Human Eye. An Atlas and Textbook. NY, W.B. Saunders, 1971.
  26. Holm O. and Krakau C.E.T A Method of Measuring Pupillary Aqueous Flow. Acta Ophthal. (Copenh.), 1968, v. 46, №3, p. 558-563.
  27. Fukusaku H. and Marron J. Anterior ciliary's sclerotomy with silicone expansion plug implantation: effect on presbyopia and intraocular pressure. Int. Ophthalmol. Clin., 2001, v. 41, №2. p. 133-141.
  28. Rudnick D.E., Noonan J.S., Geroski D.H. et al. The effect of intraocular pressure on human and rabbit scleral permeability. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 1999, v. 40, p. 3054-3058.
  29. Svetlova O.V., Zinovieva N.V., Krylova I.S. et al. Elaboration of the conception of the biomechanical model of the aqueous outflow. Russ. J. Biomech, 2001, №3, p. 23-29.
  30. Trier K. The Sclera. In: Advances in Organ Biology, NY, Elsevier. 2006, v. 10, p. 353-373.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2009 Eco-Vector


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: № 0110212 от 08.02.1993.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies