Patogeneza krótkowzroczności – mechanizmy rozwoju miopii

Krótkowzroczność, znana również jako miopia, to najczęstsza wada refrakcji u dzieci i młodych dorosłych¹. Charakteryzuje się zaburzeniem widzenia na odległość, podczas gdy widzenie z bliska pozostaje ostre. Pomimo intensywnych badań prowadzonych od dziesięcioleci, dokładne mechanizmy leżące u podstaw rozwoju krótkowzroczności pozostają nie w pełni poznane².

Podstawowe mechanizmy patogenezy

Krótkowzroczność jest wynikiem nieprawidłowej relacji między długością osiową gałki ocznej a mocą refrakcyjną oka³. W większości przypadków jest to efekt nadmiernego wydłużenia gałki ocznej, co powoduje, że promienie świetlne ogniskują się przed siatkówką, a nie bezpośrednio na niej¹. Można wyróżnić dwa główne typy miopii ze względu na mechanizm powstawania:

• Miopia osiowa – najczęstsza forma, spowodowana zwiększeniem długości osiowej gałki ocznej. Wydłużenie o 1 mm odpowiada wzrostowi miopii o około 3 dioptrie⁴
• Miopia refrakcyjna – charakteryzuje się zwiększoną mocą refrakcyjną elementów optycznych oka bez znaczącego wydłużenia osiowego⁵

Rola siatkówki w kontroli wzrostu oka

Siatkówka odgrywa kluczową rolę w regulacji wzrostu oka i rozwoju miopii⁷. Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że oko potrafi rozróżniać różne typy defokusu optycznego i odpowiednio reagować na sygnały wizualne⁸. Proces ten nie wymaga połączenia z mózgiem – nawet po przecięciu nerwu wzrokowego, oko nadal reaguje na zmienione warunki wizualne⁷.

Siatkówka koduje krytyczne cechy obrazu, które są powiązane z regulacją wzrostu oka. Rozmyte lub nieostre obrazy nadal wpływają na wzrost oka nawet po uszkodzeniu nerwu wzrokowego, co potwierdza, że przetwarzanie pozasiatkówkowe nie jest wymagane do tego, aby obrazy siatkówkowe wpływały na wzrost oka⁹. Szczegółowe mechanizmy siatkówkowe omówione są Zobacz więcej: Rola siatkówki w patogenezie krótkowzroczności.

Kaskada sygnałowa od siatkówki do twardówki

Przekonujące dowody zebrane w ciągu ostatnich 40 lat wskazują, że poporodowy wzrost oka jest w dużej mierze kontrolowany przez wewnątrzgałkową kaskadę chemiczną od siatkówki do twardówki⁹. Ta kaskada jest inicjowana przez jakość obrazów wizualnych na siatkówce, prowadząc do zmian molekularnych w siatkówce, nabłonku barwnikowym siatkówki (RPE) i naczyniówce, ostatecznie wywierając wpływ na twardówkę poprzez syntezę macierzy zewnątrzkomórkowej twardówki i biomechanikę twardówki, co skutkuje zmianą kształtu oka⁹.

Mechanizm prowadzący do zmian w wydłużeniu oka obejmuje lokalne przetwarzanie obrazu siatkówkowego, które wysyła sygnał „stop” lub „idź” do twardówki, regulując właściwości macierzy twardówki i tempo jej wydłużania¹⁰. Szczegółowe mechanizmy biochemiczne tej kaskady opisane są Zobacz więcej: Biochemiczne mechanizmy patogenezy krótkowzroczności.

Zmiany strukturalne w oku krótkowzrocznym

W odpowiedzi na deprywację formy i defokus wywołany soczewkami, zmiany oczne są przede wszystkim związane ze zmianami długości osiowej (głównie z powodu zmian głębokości komory szklistkowej) i grubości naczyniówki². U wszystkich gatunków miopia osiowa jest głównie spowodowana znacznym wydłużeniem komory szklistkowej, wraz z ścieńczeniem naczyniówki i twardówki¹¹.

Naczyniówka wydaje się być biomarkerem procesów ocznych regulujących wzrost oka, ponieważ centralna naczyniówka plamkowa ścieńcza podczas początkowego rozwoju i progresji miopii¹¹. Ścieńczanie twardówki związane z miopią osiową jest głównie ograniczone do bieguna tylnego, z powodu redystrybucji tkanki twardówkowej¹¹.

Interakcje genetyczno-środowiskowe

Podstawową biologiczną przyczyną miopii jest nieznana, a nie ma powszechnie akceptowanego sposobu zapobiegania lub leczenia¹. Badania wskazują, że podstawową przyczyną spontanicznie występującej miopii jest najprawdopodobniej kombinacja genów i czynników środowiskowych¹³.

Chociaż genetyka może determinować podatność na miopię, czynniki środowiskowe są potężnymi modyfikatorami wzrostu oka i mogą przeważać nad predyspozycjami genetycznymi¹⁴. Wyniki wyraźnie wykazały, że podczas gdy genetyka może determinować podatność na miopię, czynniki środowiskowe są potężnymi modyfikatorami wzrostu oka i mogą przezwyciężać predyspozycje genetyczne¹⁵.

Modele zwierzęce w badaniach patogenezy

Duży zasób prac na modelach zwierzęcych (takich jak pisklęta, świnki morskie i małpy) był instrumentalny dla naszego zrozumienia wizualnie kierowanego wzrostu ocznego i potencjalnych mechanizmów prowadzących do miopii². Badania te wykazały, że eksperymentalne pogorszenie jakości obrazu formowanego na siatkówce poprzez wprowadzenie półprzezroczystych dyfuzorów (deprywacja formy) lub zmiana punktu ogniskowego obrazu w stosunku do płaszczyzny siatkówkowej przez nałożenie soczewek plus lub minus na oczy (defokus wywołany soczewkami) skutkuje nieprawidłowym wzrostem oka i rozwojem błędów refrakcji¹⁶.

Fakt, że możemy eksperymentalnie wywołać miopię u młodych, szybko rosnących zwierząt, mówi nam, że środowisko wizualne odgrywa ważną rolę w regulacji wzrostu oka¹⁴. Bodźce wywołujące miopię wymagają długotrwałej ekspozycji (dni-tygodnie) dla znaczącego efektu¹⁴.

Rola rytmów dobowych

Wiele badań na przestrzeni ostatnich 50 lat sugerowało, że rytmy dobowe mogą odgrywać rolę w kontroli wzrostu ocznego¹⁷. Ekspresja wielu genów podczas ustalonej i postępującej miopii zależy od pory dnia zarówno w siatkówce, jak i naczyniówce¹⁸. Większość różnicowo ekspresowanych genów siatkówkowych została zidentyfikowana podczas fazy świetlnej (ZT00-ZT12), a największa liczba różnic w ekspresji genów między oczami zasłoniętymi a otwartymi podczas progresji miopii wystąpiła o ZT04¹⁸.

Podsumowanie mechanizmów patogenezy

Patogeneza krótkowzroczności to wieloczynnikowy proces obejmujący złożoną interakcję między predyspozycjami genetycznymi, ekspozycją środowiskową i wynikającymi z tego zmianami anatomicznymi w oku¹⁹. Pomimo znacznego postępu w naukowym badaniu jej podstawowej przyczyny, nie udało się zapobiec temu, aby została ona nazwana przez Światową Organizację Zdrowia stale rosnącym globalnym problemem zdrowotnym⁸. Zrozumienie różnorodnych mechanizmów komórkowych i molekularnych zmienionych u pacjentów z wysoką miopią jest niezbędne w jakichkolwiek próbach zablokowania wzrostu miopijnego i może być przydatne w rozwoju modalności leczenia miopii²⁰.