نقدم بروتوكولًا لتحديد مستويات الكثافة البصرية الشاملة للصبغة البقعية واللوتين والزياكسانثين في المناطق الوسطى والباراففية من شبكية العين. ويتضمن البروتوكول نظام مسار جديد قابل للتعديل يستخدم لقياس الكثافة البصرية للصبغة البقعية في الغرابة الطوال.
يقيس مقياس انعكاس الصباغ البقعي (MPR) بموضوعية الكثافة البصرية للصبغة البقعية (MPOD) ويوفر كذلك الكثافة البصرية للوتين (L-OD) والكثافة البصرية الزياكسانثين (Z-OD) في درجة 1 مركزية من fovea. تم تطوير تعديل للتقنية لتقييم كثافة الكاروتينويد في الجسم الحي غريب الأطوار إلى fovea. تم وضع نظام مسار قابل للتعديل مع أضواء LED حمراء على بعد 6.1 متر من المشارك لتسهيل تثبيت العين. تم فصل الأضواء بشكل مناسب لخلق زيادات من 1 درجة التفاوت الشبكية خلال قياسات قياس العاكسة. تم الحصول على جميع قياسات قياس الانعكاس مع تمدد pupillary. وكان متوسط قيمة MPR-MPOD للقياس المركزي 0.593 (SD 0.161) مع نسبة L-OD إلى Z-OD من 1:2.61. وكانت قيمة MPR-MPOD عند درجة واحدة 0.248 وكان متوسط قيمة MPR-MPOD عند درجتين في منطقة الباراففية 0.143. وكانت نسبة L-OD إلى Z-OD عند درجة واحدة ودرجتين قبالة المركز 1.38:1.0 و 2.08:1.0، على التوالي. وتبين النتائج أن قياسات MPOD التي تم الحصول عليها باستخدام MPR تنخفض كدالة لشذوذ الشبكية وأن هناك تركيزًا أعلى من الزياكسانثين مركزيًا مقارنة باللوتين. تتغير نسبة L-OD إلى Z-OD مع الشذوذ المنفطي، مع اللوتين أكثر مرتين من الزياكسانثين عند درجتين قبالة المركز. لدينا تقنية يوفر بنجاح سريع في طريقة الجسم الحي لقياس كثافة الصباغ البقعي البصرية في الانحرافات المختلفة. وتتفق النتائج مع ما سبق نشره في قياسات توزيع الكثافة الكارواني ة في الجسم الحي وفي المختبر إكسانهوفيل كاروتينويد.
العمر ذات الصلة الضمور البقعي (AMD) هو السبب الرئيسي للعمى ومسؤولة عن 8.7٪ من العمى في جميع أنحاء العالم1. وتشمل عوامل الخطر المرتبطة بـ AMD زيادة العمر، والجنس الأنثوي، والتدخين، ولون القزحية الخفيفة، وعدم توازن الدهون، والتعرض مدى الحياة لأشعة الشمس والأشعة فوق البنفسجية، والمستويات الأقل من مضادات الأكسدة، وانخفاض الكثافة البصرية للصبغة البقعية (MPOD)، وعلم الوراثة، والعرق2. من بين هذه العوامل، عوامل الخطر القابلة للتعديل هي الإقلاع عن التدخين، والمكملات الفموية لمضادات الأكسدة، والكاروتينات. الكاروتينات هي أصباغ طبيعية موجودة في النباتات والكائنات الحية الدقيقة ، وهي مضادات أكسدة فعالة3. وهي تنتجها الكائنات الاصطناعية الضوئية؛ البشر الحصول على الكاروتينات من نظامهم الغذائي3،4. تتكون الأصباغ البقعية من ثلاثة كاروتينويدات: اللوتين، الزياكسانثين، وميسو زياكسانثين4. تم العثور على اللوتين xanthophylls وزياكسانثين5 في شبكية العين، وتحديدا البقعة، وإعطاء fovea لونه الأصفر6. ويلاحظ تركيزات أعلى من xanthophylls في محاور المستقبلات الضوئية والطبقات الضفيرة الداخلية من شبكية العين5،7. تناول الكاروتينات، مثل اللوتين والزياكسانثين، يزيد من مستوى الصباغ البقعي. يتم الحصول على اللوتين وزياكسانثين من المدخول الغذائي أو مع مكملات المغذيات، في حين أن الميسو زياكسانثين هو مجرد منتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي للوتين3،7،8. تختلف تركيزات اللوتين والزياكسانثين في مناطق مختلفة من شبكية العين. مركزيا، في fovea، تركيز الزياكسانثين هو أكبر من ذلك من اللوتين، مع نسبة 2.3:19،10. تركيز الكاروتينات يقلل 100 مرة لكل مم في محيط foveal، حيث اللوتين هو أكثر انتشارا من زياكسانثين، بنسبة 2.4:19،10.
وجود زانتهوفيل في شبكية العين يحمي دوائر الشبكية، وخاصة في fovea والبقعة، وحاسم للرؤية المركزية. وxanthophylls حماية شبكية العين من قبل اثنين من الآليات الممكنة: 1) تصفية الضوء الأزرق و 2) خفض الإجهاد التأكسدي5،11،12،13. الضوء الأزرق ينثر أكثر في شبكية العين ومستويات أعلى من الصباغ البقعي تمتص الضوء المتناثر مركزيًا ، وبالتالي تحسين الرؤية. بالإضافة إلى ذلك ، يتكون الجزء الأزرق من الطيف المرئي من طاقة عالية ، وأطوال موجية قصيرة يمكن أن تؤدي إلى إنتاج كميات مفرطة من أنواع الأكسجين التفاعلي في شبكية العين. لذلك ، يعتقد أن الكاروتينات تقلل من العبء التأكسدي على البقعة من خلال العمل كمضادات للأكسدة في الشبكية الداخلية والشبكية الضوئية الشبكية الصباغ الظهاري المركب عن طريق إخماد هذه الجذور الحرة5،12،13،14.
قياس الكاروتينات الشبكية له آثار أكبر في الصحة الجهازية. أظهرت تجربة حديثة أن العلاج الكاروتيني يحسن وظيفة الشبكية في مرضى السكري دون أي تعديلات على مستويات السكر في الدم15. كما ترتبط مستويات كثافة الكاروتينات في شبكية العين بقوة مع المستويات في الدماغ16. مستويات الكاروتينات قد تكون حاسمة في سنوات النمو17،18، ومستويات في انخفاض الدماغ مع سن19. ترتبط مستويات MPOD بالحماية العصبية والكفاءة العصبية في كل من الأطفال وكبار السن20،21. وبالتالي ، هناك حاجة لقياس MPOD وخصائصها سريريا. وهذا سوف تلعب دورا في التشخيص والإدارة والعلاج من مختلف الظروف العين والجهازية7،15،16،17،18،19،20،21.
التكنولوجيات الحالية المتاحة تجاريا لقياس MPOD هي مقياس ضوئي وميض heterochromatic (HFP) ، والتي تقوم على الاختبار النفسي الفيزيائي. هذه قياس التصحيح 1 درجة على fovea، والتي تصل إلى دائرة قطرها ~ 0.30 ملم22. في حين أن هذه الأنواع من الأجهزة قد ثبت أن تكون موثوقة، فهي محدودة بطبيعتها الذاتية، وتستغرق وقتا طويلا للاستخدام، وغير قادرة على التمييز بين الكميات الفردية من xanthophylls التي تشكل MPOD13،22،23،24. والصباغ البقعي reflectometer (انظر جدول المواد)، ويشار إليها أيضا باسم مقياس العاكس (انظر الشكل 1)، ويعالج هذه القيود من خلال قياس موضوعي MPOD ومكوناته الفردية من اللوتين والزياكسانثين (xanthophylls)25. يستخدم مقياس الانعكاس مصدر هالوجين كوارتز للأشعة فوق البنفسجية/الأشعة تحت الحمراء للإرسال إلى شعاع ضوء متحكم فيه إلى الشبكية (انظر الشكل التخطيطي 2)وتمتص المرشحات الداخلية معظم الإشعاع المنتج. ولذلك، لا يوجد خطر يذكر أو لا يوجد أي خطر من التعرض للإشعاع بالنسبة للمشارك. يتم وصف الكروموفوريات والهياكل المختلفة في العين البشرية وأنماط الامتصاص والانعكاس المقابلة بشكل جيد في الأدب26،27،28. يسمح تحليل الضوء المنعكس الذي تتم معالجته بواسطة مطياف داخلي بالعزلة الكمية وقياس الكثافات البصرية للوتين والزياكسانثين (L-OD، Z-OD) إلى جانب MPOD بشكل عام. الثالث ة الكاروتينويد الشبكي meso-zeaxanthin هو طيفي لا يمكن تمييزها عن زياكسانثين وبالتالي Z-OD يمثل مزيجا من كل من الكاروتينات29. وقد أظهرت الأعمال السابقة قياس العاكسة لتكون موثوقة عند قياس المركزية L-OD، Z-OD، وMPOD25،29.
والغرض من الدراسة الحالية هو خلق تقنية يمكن استخدامها لإنتاج في vivo تقديرات مستويات الزياكسانثين واللوتين في مناطق الشبكية foveal وparafoveal في البشر. وتتمثل الأهداف الإضافية في مقارنة النتائج بنتائج المختبرات والأنسجة المنشورة سابقاً14و29. النهج الذي تم تطويره ووصفه في هذه المخطوطة واستخدامه إلى جانب قياس العاكسلقياس MPOD المحيطية هو نهج جديد. ويمكن استخدام هذه التقنية مع أي وحدة قياس انعكاسية موجودة دون تعديل كبير لقياس مستويات الشبكية من الكاروتينات الفردية، مثل L-OD و Z-OD، في مواقع مختلفة من الفوفويال والبارافيا.
تشمل الدراسة المقدمة في هذه المخطوطة ثمانية مشاركين تتراوح أعمارهم بين 22 و29 سنة. تتضمن أساليبنا أولاً إجراء فحص روتيني للعوى لضمان استيفاء المشاركين في الدراسة لمعايير الاشتمال. وبعد الحصول على الموافقة المستنيرة، خضع كل مشارك في الدراسة للاختبارات الأربعة التالية: 1) استخدام جهاز مقياس ضوئي للوميض الهيتروروماتي متاح تجارياً للحصول على قياس مركزي لـ MPOD؛ (2) استخدام جهاز مقياس ضوئي للوميض الهيتروروماتي متاح تجارياً للحصول على قياس مركزي لـ MPOD؛ (2) استخدام جهاز مقياس ضوئي للوميض الهيتروروماتي متاح تجارياً للحصول على قياس مركزي لـ MPOD؛ (2) استخدام جهاز مقياس ضوئي للوميض الهيتروروماتي متاح تجارياً للحصول على قياس مركزي لـ MPOD؛ (2) استخدام جهاز مقياس ضوئي للوميض 2) تم استخدام جهاز مقياس العاكسة للحصول على اثنين من القياسات المركزية؛ 3) باستخدام نفس جهاز مقياس العاكسة بالتزامن مع نظام المسار المحيطي، وقياسات مستويات الكاروتينويد في 1 درجة الشذوذ، وهذا هو دائرة قطرها 0.30 ملم، وتركزت في 0.30 ملم من fovea المركزية؛ 4) باستخدام نفس الإعداد، تم قياس مستويات الكاروتينويد في شذوذ 2 درجة، دائرة قطرها 0.30 مم وضعت على حافة fovea (منطقة بارافوفيال).
تم إجراء قياسات MPR بعد توسيع حدقة كل مشارك بقطرات العيون المدارية بنسبة 1٪. ومن المعروف أن توسيع pupillary ليست هناك حاجة للحصول على قيم MPOD باستخدام قياس العاكسات، ولكن قد يحسن تكرار قياسات L-OD و Z-OD25،29. وربما يرجع ذلك إلى حقيقة أن القياسات التي تم الحصول عليها من شبكية العين باستخدام مقياس العاكسات كان لها نسبة أفضل من الإشارة إلى الضوضاء عندما كانت البؤبؤات متوسعة. بالنسبة لقياسات قياس الانعكاس الطرفية الدقيقة والمستقرة، استخدم المشاركون أهداف التثبيت التي تم وضعها في اللانهاية البصرية30،31.
حصلنا على قياسات مقياس العاكسة لمدة 30 s وتخلصنا من أول 10 s من البيانات. هذا الإجراء له ميزتين: 1) مصدر الإشارة مشرق ويسمح للعيون للتكيف والتكيف مع المهمة؛ 1) مصدر الإشارة مشرق ويسمح للعيون للتكيف والتكيف مع المهمة. و 2) والأهم من ذلك، فإن الصباغ مستقبلات ضوئية تبيض خلال 10 S الأولى. ولذلك، فإن القضاء على أول 10 s من القياس يسمح لإشارة أكثر استقرارا ودقة29. لقد قمنا بإجراء جميع اختبارات قياس الانعكاس مرتين في هذه الدراسة، وبعد ذلك قمنا بمتوسط القياسات للحصول على قيم MPOD وL-OD وZ-OD ونسبة Z-OD/L-OD لكل مشارك.
توضح دراستنا التقنية والمنهجية اللازمة لإجراء قياسات MPOD في الجسم الحي في مناطق مختلفة من الفوع وparafoveal باستخدام جهاز مقياس انعكاسي. قمنا بتطوير ومعايرة نظام المسار المحيطي للحصول على قياسات في درجة واحدة و 2 درجة من التثبيت المركزي. تظهر نتائج دراستنا أن MPOD و L-OD و Z-OD يمكن قياسها في مناطق مختلفة من المناطق الخالية من العيوب والبارافية باستخدام هذا البروتوكول في اللانهاية البصرية. يمكن تكييف البروتوكول لمسافات أقصر عندما لا تتوفر غرف طويلة في العيادة. ولكن في هذه الحالة، سيكون من الضروري توسيع نطاق البوديلي للسيطرة على أماكن الإقامة النشطة (انظر الجدول 1).
هناك خطوتان حاسمتان عند تنفيذ هذه التجربة: 1) معايرة درجة 0 و 2) المعايرة السوداء. عند استخدام نظام المسار المحيطي لقياس MPOD ومكوناته خارج المركز ، فإن التثبيت الخارجي لمعايرة 0 درجة أو قياس foveal هو في غاية الأهمية. إذا كان المشارك الذي يتم قياس عينه لا يفهم هذا الإجراء أو لا يمكن أن يؤدي الخطوات اللازمة، سيتم اختراق القياسات وخاطئة. كما أن المعايرة السوداء أمر بالغ الأهمية لأنها تسمح لـ MPR بإنشاء قياس مطياف خط الأساس عندما لا يكون هناك ضوء، والذي يقارنه الجهاز بعد ذلك بجميع القيم التي تم الحصول عليها من الموضوع. لذلك، المعايرة السوداء أمر لا بد منه لكل مشارك.
تشير نتائج دراستنا إلى أن مستويات MPOD المركزية تتطابق مع البيانات من الدراسات التجريبية والHISTOLOGICAL (الHISTOLOGICAL) السابقة المنشورة7و10و14. وعلاوة على ذلك، وجدنا أن مستويات MPOD تنخفض مع زيادة شذوذ الشبكية، مع قيم MPOD أكبر في foveal مقارنة بالمنطقة البارافوفية. تختلف مستويات اللوتين والزياكسانثين أيضًا في مواقع شبكية مختلفة مع تغير نسب اللوتين والزياكسانثين كوظيفة من وظائف الشذوذ. وجدنا نسب L-OD و Z-OD المركزية من 1:2.6 ، والتي تغيرت إلى 2.08:1 عند درجتين من التثبيت المركزي. وهذا يتفق مع تقارير الدراسات السابقة10،29. وجدنا أن مستويات اللوتين والزياكسانثين أظهرت اختلافًا كبيرًا بين الأفراد. قبل التجارب المختبرية في الجسم الحي قد قيمت ثلاثة مواضيع فقط وهناك معلومات محدودة في هذا المجال29. إذا كان الاختلاف بين الأفراد كبيرة من مستويات الكاروتينات هو الصحيح, ثم هذا من شأنه أن يدعم الحاجة إلى الحصول على مقاييس خط الأساس من الكاروتينات وخياطة المكملات الفردية. وستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحوث لتأكيد هذه النتيجة من التباين بين الأفراد عالية من مستويات اللوتين والزياكسانثين في الأفراد الأصحاء. تظهر المنشورات السابقة والعمل مع جهاز MPR هذا أنه يمكن الحصول على قياسات قابلة للتكرار لـ MPOD في كل من ظروف pupillary غير المتوسعة والموسعة ، على الرغم من أن تكرار قياسات L-OD و Z-OD قد تحسنت عندما تم توسيع التلاميذ25. في هذه الدراسة، قمنا بإجراء جميع قياسات MPR مع التلاميذ المتوسعة. وبالنظر إلى أن مستويات الكاروتينويد أقل في المحيط المحيطي ومنطقة البارافيال، فقد يكون من الضروري أن يتم تعليم البؤبؤ للحصول على قوة إشارة متسقة وقياسات محيطية موثوقة.
حاولنا أساليب مختلفة، وفي نهاية المطاف وضعت واختبار نظام المسار لدينا. وقد ثبت أنها أكثر الطرق فعالية لتحقيق نتائج موثوقة. تم اختبار النظام من خلال فحص ثلاثة مشاركين عدة مرات لمعرفة ما إذا كان يمكن تحقيق نتائج مماثلة مع كل محاولة. وشمل ذلك قياس المشاركين في ثلاث مناسبات منفصلة على مدى شهرين. وشملت الأساليب الأخرى التي تمت محاولة تعديل العدسة قياس العاكسة عن طريق إنشاء غطاء مع قاصد مسبق في 0، 1، و 2 درجة قبالة المركز. أثبتت هذه التقنية عدم فعاليتها لأن النُقاب كانت قريبة جدًا من بعضها البعض بالنسبة لموضوع ما للتمييز بشكل كافٍ.
هناك العديد من القيود في هذه الدراسة. تتطلب الدراسة أن يكون للمواضيع مناظير طبيعية. وهذا يضمن أن هذا الموضوع سوف تكون قادرة على التركيز على الهدف في حين يجري قياس العين الأخرى. لن يتمكن الأشخاص الذين لا يستوفون هذا المعيار من الامتثال للتعليمات ، ولن يركزوا بشكل صحيح أثناء إشراكهم في التحفيز ، ولا يمكن قياسهم بنجاح باستخدام هذه التقنية. ونظام المسار موثوق به، ولكن يمكن معالجة حدوده في الدراسات المقبلة. يمكن تحسين البروتوكول من خلال وجود أضواء تثبيت LED حمراء مدمجة مع جزء من نظام قياس البوات بادال كجزء من مقياس العاكس. وهذا من شأنه أن يسمح للمشارك لتثبيت في الشذوذ المطلوب مع العين التي يجري قياسها مع الإقامة المناسبة للعدسة.
في الوقت الحاضر، لا توجد تقنيات بديلة لقياس في Vivo L-OD و Z-OD. ومع ذلك، توجد أجهزة بديلة تقيس MPOD. واحد من هذه الأجهزة هو photometer وميض heterochromatic المستخدمة في هذه الدراسة. يستخدم مقياس الوميض الهيتروروماتيك طريقة نفسية في الاختبار ولا يمكنه تحديد قيم اللوتين والزياكسانثين الفردية. وكانت قياسات MPOD المركزية التي تم الحصول عليها باستخدام مقياس ضوئي للوميض الهيتروروماتي أقل بمعدل 0.11 من تلك التي حصل عليها جهاز MPR مع انحراف معياري قدره 0.16. وكان قياس MPOD التي تم الحصول عليها باستخدام كل من التقنيات ارتباط ممتاز كما ذكرت سابقا25.
وعلى الرغم من أن الدراسة الحالية لها حجم عينة صغير، فقد كان الغرض منها إثبات المفهوم الذي مفاده أنه يمكن الحصول على قياسات طرفية للكثافة البصرية للزياكسانثين واللوتين باستخدام جهاز قياس العاكسات. على حد علمنا، كان غيرها من الدراسات في الجسم الحي أحجام عينة أصغر بكثير من العينة المستخدمة في هذه الدراسة. لذلك ، نحن واثقون من أن نتائجنا تثبت أنه يمكن قياس كثافة الكاروتينويد في الجسم الحي في foveola ، ومحيط foveal ، والمنطقة الباراففية باستخدام مقياس انعكاسي. تسلط دراستنا المزيد من الضوء على كيفية توزيع مستويات الزياكسانتين واللوتين في المناطق البقعية المركزية والمحيطية داخل شبكية العين البشرية. ولأننا وجدنا تبايناً ملحوظاً في القيم بين المشاركين في دراستنا، هناك حاجة إلى دراسات أكبر في الجسم الحي وفي المختبر لفهم توزيع اللوتين والزياكسانثين ومستوياته ونسبه بين عامة السكان بشكل أفضل.
The authors have nothing to disclose.
نشكر كلية ويسترن يو للعلوم والبوظة وبرنامج ماجستير العلوم في العلوم الطبية في ويسترن يو على مساعدتهم ودعمهم. كما نشكر “زيافيجن” على دعمها السخي وتمويلها.
1-1/4-in x 36-in Silver Under Door Threshold | Frost King LLC | 77578013947 | Any adjustable strip that can be mounted on a wall will suffice. |
Black electrical tape | 3M Company | 054007-00053 | Used to adjust fixation light to create a 1cm by 1cm region. |
LED lights with remote control | Elfeland LLC | ELFELANDhoasupic1295 | Any small red fixation LED light with remote control that can be mounted to track will suffice. |
Macular Pigment Reflectometer | Zeavision LLC | N/A | Prototype not available for sale. |
Quantifeye Macular Pigment Spectromter 2 | Zeavision LLC | Catalog Number N/A | Only model available from Zeavision LLC. |
Ultra Gel Control 4g Super Glue | Henkel AG & Company | 1405419 | Used to fix LED lights to track, but any strong adhesive will suffice. |
Zeavision Proprietary Reflectometry Software, native to Macular Pigment Reflectometer | Zeavision LLC | N/A | The software and algorithm are proprietary to Zeavision LLC. |