W jakich schorzeniach oczu wykonujemy badanie OCT?

Komórki zwojowe siatkówki- GCC (ang. Ganglion Cell Complex) posiadają centralną pozycję w przekazywaniu bodźców wzrokowych z siatkówki do kory wzrokowej, to jedne z najbardziej delikatnych komórek w ciele człowieka. Siatkówka człowieka zawiera około o 1 do 1,5 miliona komórek zwojowych.

Na kompleks komórek zwojowych składają się trzy wewnętrzne warstwy siatkówki: ciało komórki nerwowej, tworzące  warstwę komórek zwojowych GCL (ganglion cell layer), dendryty tworzące warstwę  splotowatą wewnętrzną- IPL (inner plexiform layer), aksony to warstwa włókien nerwowych –NFL (nerve fibre layer) tworząca nerw wzrokowy.  Największe zagęszczenie komórek zwojowych znajduje się w promieniu 5 mm od dołka co stanowi 50% całkowitej ilości w oku.(1) 

Wykrycie jaskry we wczesnym stadium

Do wykrywania jaskry w najwcześniejszym stadium, jak również jej monitorowania stosowane jest badanie optycznej koherentnej tomografii (OCT).  Skonstruowanie tomografów OCT umożliwiło zmierzenie grubości  warstwy IPL, GCL oraz NFL. Na rynku istnieje obecnie kilkanaście firm posiadających w swojej ofercie w/w aparaty. Różnią sie one między sobą nie tylko obszarem objętym skanowaniem, a także zakresem badania. Ważne jest aby porównywać wyniki badań danego pacjenta na tym samym aparacie OCT. Skany wszystkich dostępnych apartów  OCT mierzą średnicę od 6 do 9 mm od centrum dołka. Średnia grubość 3 warstw  wynosi od 95-100 µm.

Jaskra to grupa schorzeń o zróżnicowanym patomechanizmie i przebiegu, której główna cechą jest uszkodzenie nerwu wzrokowego, u podstawy którego leży utrata komórek zwojowych siatkówki ( GCC), a następnie ich aksonów, czyli warstwy włókien nerwowych (RNFL), dając ubytki w polu widzenia. Zadaniem GCC jest przekazywanie sygnału do ciała kolankowatego bocznego.

Rysunek 1.

 Ryc. 1. OCT przekrój przez siatkówkę z zaznaczonymi warstwami. 

Od momentu odkrycia relacji pomiędzy zmniejszeniem ilości komórek zwojowych a progresją zmian w polu widzenia, lekarze starają się monitorować stan oka. Pierwszym obiektywnym badaniem, które ocenia stopień zaawansowania zmian jaskrowych było komputerowe badanie pola widzenia. Pierwsze mroczki pojawiają się jednak  dopiero gdy uszkodzeniu ulegnie ok. 40% komórek zwojowych, dlatego ciągle poszukiwano nowych narzędzi pozwalających szybciej wychwycić nieprawidłowości. (2)

Procesy chorobowa takie jak retinopatia cukrzycowa, przebyty CRS, czy tworząca się błona nasiatkówkowa, mogą powodować wtórne, sztuczne pogrubienie siatkówki, maskujące rozwijające się uszkodzenie nerwu wzrokowego.

 Również w przypadku chorób zapalnych nerwu wzrokowego może dojść do ubytku kompleksu komórek zwojowych siatkówki i warstwy splotowatej wewnętrznej siatkówki ,a w konsekwecji do uszkodzenia neuronów.

Specyficzne uszkodzenie.

Komórki GCC umierają w charakterystyczny sposób – najpierw następuje  ścieńczenie warstwy IPL, następnie GCL ,a dopiero na samym końcu NFL. Dlatego też badanie OCT dotyczące oceny kompleksu GCC, może wcześniej wykryć zmiany jaskrowe niż ocena grubości RNFL wokół głowy nerwu wzrokowego.

Po raz pierwszy hipotezę dotyczącą utraty komórek zwojowych w jaskrze opisali w 1998 roku Zeimer i współautorzy, którzy udowodnili, że zmniejszenie grubości plamki z powodu utraty komórek zwojowych koreluje zarówno z grubością włókien okołotarczowych jak i ubytkami w polu widzenia.(3)

Również podobne wnioski opisali: Wollstein i wsp. (4), Lederer i wsp.(5).

Wiele neurodegeneracyjnych chorób powoduje również uszkodzenie komórek zwojowych siatkówki jak choroba Parkinsona, choroba Alzhaimera, pląsawica Huntingtona, czy ataksjatylno móżdżkowa. (6)

W chorobie Parkinsona dochodzi do gromadzenia alfa synucleiny i beta amyloidu w komórkach GCL i IPL i w konsekwencji do spadku grubości włókien nerwowych w kwadrantach skroniowych i dolnych. W chorobie Alzheimera w 2011 roku potwierdzono obecność beta amyloidu poza komórkami mózgu również w komórkach siatkówki, tutaj dochodzi do uszkodzenia komórek kompleksu GCL w kwadrantach górnych i dolnych.

Według  niektórych autorów jak Hood (7), Schuman (8) w jaskrze dochodzi do zmniejszenia grubości włókien nerwowych głównie w kwadrantach dolno skroniowych, czyli godz. 7.00 – tzw. strefa wrażliwości plamki – macular vulnerability zone oraz górno skroniowych, czyli godz 11.00. Te kwadranty powinny być głównie kontrolowane.Schemat skanowania GCC powstaje w wyniku nałożenia jednej linii poziomej o długości 7 mm i 15 linii pionowych również o długosci 7 mm. Następnie skany są poddawane obróbce komputerowej i przedstawiane jako mapa grubości (wynik w um) i mapa odchyleń ( wynik w %). W celu poprawy oceny obszaru dołka , skan ma przesunięty środek badania o 1 mm w kierunku skroni od dołka i obejmuje 15 tysięcy punktów badanych w ciagu 0,6 sekund. Pomiary są porównywalne z normatywną bazą danych. Mapa odchyleń, pokazująca ubytek procentowy – ciemniejszy kolor, który stanowi o większym ubytku komórek zwojowych. Natomiast mapa istotności, która określa prawdopodobieństwo uszkodzenia komórek zwojowych, w stosunku do populacji. 

Mapy istotności

Według map istotności kolor żółty jest wtedy gdy grubość GCC jest mniejsza niż u 5 % populacji, kolor czerwony kiedy grubość jest mniejsza niż u 1% populacji. Można również przedstawić parametry ubytku komórek zwojowych w postaci tabeli, jako średnia grubość GCC oraz grubość GCC w hemisferze górnej i dolnej. Aby dodatkowo poprawić wartość diagnostyczną do badania kompleksu GCC wprowadzono 2 parametry – ogniskowej utraty komórek zwojowych ( Focal Loss Volume – FLV) oraz globalnej utraty komórek zwojowych ( Global Loss Volume- GLV). (9,10).

Utrata komórek zwojowych w jaskrze jest opisywana przez wielu autorów. Należy również pamiętać o ubytku komórek zwojowych , które następuje zgodnie z wiekiem pacjentów. Mwanza i wsp. (11) stwierdzili, iż w procesie starzenia dochodzi do ubytku w ciągu roku 0,102 % komórek zwojowych.

Vrabec i wsp. (12) stwierdzili, iż śmierć komórek zwojowych w przypadku jaskry jest spowodowana uszkodzeniem neuronów w wyniku niedotlenienia i działania mediatorów tkankowych i neuroprzekaźników takich jak  glutaminian, endotelina, tlenek azotu czy neuropeptyd Y. Dla przeżycia komórek zwojowych ważne są czynniki wzrostu, najważniejszy mózgowy czynnik wzrostu pochodny neurotrofiny (BDNF- brain- derived neurotrophic factor), neurotrofina 4 i 5 oraz  insulinowy czynnik wzrostu  IGF -1. W wyniku braku działania tych czynników, tzw. neurotrofinowej deprywacji dochodzi do śmierci komórek zwojowych programowanej lub nie. Przyszłością w leczeniu chorób powodujących utratę komórek zwojowych , w tym jaskry będzie utrzymywanie lub dostarczenie czynników wzrostu w tym neurotrofin. Istnieją również hipotezy , iż jaskra może mieć etologię zapalną. (13) Te tezy wymagają jednak jeszcze wielu badań klinicznych.

Badanie SD – OCT

Badanie SD- OCT ( Spectral Domain Optical Coherent Tomography) ma wysoką korelację z badaniem perymetrii, jest to badanie, które dobrze prognozuje progresję choroby.  Badanie  OCT dotyczące  kompleksu GCL- IPL jest bardzo czułe i specyficzne i  może być wykorzystane w diagnostyce różnych stanów neurookulistycznych, takich jak stwardnienie rozsiane, druzy tarczy n II, stany zaniku nerwu II po epizodzie zaplenia nerwu lub też zmiany zanikowe po urazach okulistycznych tępych lub ostrych.

Bibliografia:

1. Glovinsky Y, Quigley HA, PeaseME. Foveal ganglion cell loss in size dependent experimental glaucoma.Invest Ophthalmol Vis Sci 1993: 34395-34400.
2. Quigley HA, Dunkelberger GR, GreenWR. Retinal ganglion cell atrophycorrelated with automated perimetry in human eyes with glaucoma. Am J Ophthalmol 1989; 107: 453-464.
3. Zeimer R, AsraniS, Zou S, Quigley H, Jampel H: Quantitative detection of glaucomatous damage at the posterior pole by retinal thickness mapping : a pilot study. Arch.Ophthalmol. 1998;105(2):224-231.
4. Wollstein G, Schuman JS, Price LL, Aydin A, Beaton SA, Stark PC at al: Optical coherence tomography (OCT) macular and peripapillary retinal nerve fibre layer measurements and automated visual fields. Am. J Opthalamol. 2004; 138:218-225.  
5. Lederer DE, Schuman JS, Hertzmark E, Heltzner J, Velaszques LJ, Fujimoto JG, et al: Analysis of macular vulome in normal and glaucomatous eyes using optical coherence 
6. Tomography. Am J Ophthalmol. 2003; 135(6):838-843.
7. La Morgia Ch,  Di Vito L,  Carelli V,  Carbonelli M. Patterns of retinal ganglion cell damage in neurodegenerative disorders: parvocellular vs magnocellular degeneration in OCT studies, Front. Neurol.8:710.
8. Hood DC, Raza AS, de Moraes CGV, Johnson CA, Liebmann JM, Ritch R. The nature of macular damage in glaucoma as revealed by averaging optical coherence tomography data. Trans Vis Sci Technol (2012) 1(1):3.
9. Schuman JS, Hee MR, Puliafito CA, Wong C, Pedut- Kloizman T, Lin CP et al. Quantification of nerve fibre layer thickness normal and glaucomatous eyes using coherence tomography. Arch Ophthalmol (1995)113(5):586-96.
10. Pietrzyk- Rosołowska M, Filipek E, Ptak- Szypuła A, Kabiesz A: Przydatność oceny komórek zwojowych plamki w diagnostyce jaskry i jej monitorowaniu- przegląd piśmiennictwa. Okulistyka 2/2015, 84-87.
11. Borkowska- Kuczkowska A, Filipek E, Kuczkowski S: Zastsosowanie aparatu OCT RTV-ue w diagnostyce i ocenie progresji jaskry: Okulistyka 4/2013, 36-39.
12. Mwanza JC, Oakley JP, Budenz DL, Chang RT, Knight OJ, Feuer WJ: Macular ganglion cell- inner plexiform layer automated detection and thickness reproducibility with spectral domain optical coherence tomography in galucom. Invest Ophthalmol. 2011 Oct; 52 (11: 8323-8329). 
13. Vrabec JP, Levin LA: The neurobiology of cell death in glaucoma. Eye. 2007;21:S11-S14.
14. Williams PA, Marsh- Armstrong N, Howell GR: Neuro inflammation in glaucoma: A new opportunity. Experimental Eye Research. 2017;157:20-27. ISSN 0014-4835.