MODERN VIEW ON THE ROLE OF THE SCLERA IN PATHOGENESIS OF MYOPIA
Abstract
Nowadays myopia is one of the main reasons of vision impairment in the world. There is a continuous increase in the prevalence of this disease. At present, scientists do not agree on all aspects of the pathogenesis of myopia. However, it is generally accepted that the development of the disease is associated both with the impact of unfavorable external factors, and hereditary predisposition. Violation of the biomechanical properties of the sclera is considered one of the key factors in the pathogenesis of myopia. These disorders are associated with structural and biochemical changes in the sclera: a loose and orderless arrangement of collagen fibrils, their splitting into subunits, the collapse of proteoglycan complexes, reduced levels of collagen and glycosaminoglycans, stabilizing transverse sutures. Furthermore, myopic sclera differs from the normal in micronutrient composition and distribution. Experimental and clinical data point to a special role of the lack of stabilizing cross-links in the weakening of the scleral tissue in myopia, which confirms the necessity of studying the cross-linking of the sclera as a new pathogenetically oriented treatment of this disease.
Keywords
близорукость,
склера,
патогенез,
кросслинкинг,
ультрафиолет,
myopia,
sclera,
pathogenesis,
cross-linking,
ultraviolet
References
1. McCarty, C.A. Myopia and Vision 2020 / C.A. McCarty, H.R. Taylor // Am. J. Ophthalmol. - 2000. - Vol. 129, № 4. - P. 525-527
2. Czepita, D. Myopia: incidence, pathogenesis, management and new possibilities of treatment / D. Czepita // Российский офтальмологический журнал. - 2014. - Т. 7, № 1. - С. 96-101
3. Myopia: attempts to arrest progression / S.M. Saw [et al.] // Brit. J. Ophthalmol. - 2002. - Vol. 86, № 11. - P. 1306-1311
4. McBrien, N. Role of the sclera in the development and pathological complications of myopia / N. McBrien, A. Gentle // Prog. Retin. Eye Res. - 2003. - Vol. 22, №3. - P. 307-338
5. Morgan, I.G. Myopia / I.G. Morgan, K. Ohno-Matsui, S.M. Saw // Lancet. - 2012. - Vol. 379, №9827. - P. 1739-1748
6. Vitale, S. Increased prevalence of myopia in the United States between 1971-1972 and 1999-2004 / S. Vitale, R.D. Sperduto, F.L. Ferris // Arch. Ophthalmol. - 2009. - Vol. 127, №12. - P. 1632-1639
7. High prevalence of myopia and high myopia in 5060 Chinese university students in Shanghai / J. Sun [et al.] // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2012. - Vol. 53, №12. - P. 7504-7509
8. Prevalence of myopia and its association with body stature and educational level in 19-year-old male conscripts in Seoul, South Korea / S.K. Jung [et al.] // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2012. - Vol. 53, №9. - P. 5579-5583
9. Иомдина, Е.Н. Биомеханика глаза: теоретические аспекты и клинические приложения / Е.Н. Иомдина, С.М. Бауэр, К.Е. Котляр. - М.: Реал Тайм, 2015. - 208 с.: ил
10. Нероев, В.В. Новые аспекты проблемы патологии сетчатки и зрительного нерва / В.В. Нероев // Вестн. офтальмол. - 2000. - Т. 116, № 5. - С. 14-16
11. Либман, Е.С. Инвалидность вследствие нарушения зрения в России / Е.С. Либман, Д.П. Рязанов, Э.В. Калеева // V Российский общенациональный офтальмологический форум: сб. научн. тр. научно-практ. конф. с международным участием. - М., 2012. - С. 797-798
12. A retrospective study of myopia progression in adult contact lens wearers / M.A. Bullimore [et al.] // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2002. - Vol. 43, № 7. - P. 2110-2113
13. Rada, J.A. The sclera and myopia / J.A. Rada, S. Shelton, T.T. Norton // Exp. Eye Res. - 2006. - Vol. 82, № 2. - P. 185-200
14. Аветисов, Э.С. Близорукость / Э.С. Аветисов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 2002. - 288 с.: ил
15. Czepita, D. Myopia - epidemiology, pathogenesis, present and coming possibilities of treatment / D. Czepita // Case Rep. Clin. Pract. Rev. - 2002. Vol. 3, № 4. - P. 294-300
16. Epidemiology, genetics and treatments for myopia / L. Yu [et al.] // Int. J. Ophthalmol. - 2011. - Vol. 4, № 6. - P. 658-669
17. Wojciechowski, R. Nature and nurture: the complex genetics of myopia and refractive error / R. Wojciechowski // Clin. Genet. - 2011. - Vol. 79, № 4. - P. 301-320
18. Morgan, I.G. Myopia / I.G. Morgan, K. Ohno-Matsui, S.M. Saw // Lancet. - 2012. - Vol. 379, № 9827. - P. 1739-1748
19. Goh, L.K. New approaches in the genetics of myopia / L.K. Goh, R. Metlapally, T. Young. - In: Myopia. Animal models to clinical trials. Singapore: World Scientific, 2010. - P. 163-182
20. Raviola, E. Animal model of myopia / E. Raviola, T.N. Wiessel // New Engl. J. Med. - 1985. - Vol. 312, № 25. - P. 1609-1615
21. Developing eyes that lack accommodation grow to compensate for imposed defocus / F. Schaeffel [et al.] // Vis. Neurosci. - 1990. - Vol. 4, № 2. - P. 177-183
22. Wallman, J. Retinal influences on sclera underlie visual deprivation myopia / J. Wallman // Ciba Found. Symp. - 1990. - Vol. 155. - P. 126-134
23. Pan, C.W. Worldwide prevalence and risk factors for myopia / C.W. Pan, D. Ramamurthy, S.M. Saw // Ophthalmic Physiol. Opt. - 2012. - Vol. 32, № 1. - P. 3-16
24. Sivak, J. The cause(s) of myopia and the efforts that have been made to prevent it / J. Sivak // Clin. Exp. Optom. - 2012. - Vol. 95, № 6. - P. 572-582
25. Peripheral refraction in myopia corrected with spectacles versus contact lenses / S. Backhouse [et al.] // Ophthalmic Physiol. Opt. - 2012. - Vol. 32, № 4. - P. 294-303
26. Relationship between central corneal thickness, refractive error, corneal curvature, anterior chamber depth and axial length / M.J. Chen [et al.] // J. Chin. Med. Assoc. - 2009. - Vol. 72, № 3. - P. 133-137
27. Comparison of Corneal Layers and Anterior Sclera in Emmetropic and Myopic Eyes / G. Pekel [et al.] // Cornea. - 2015. - Vol. 34, № 7. - P. 786-790
28. Shape of the myopic eye as seen with high-resolution magnetic resonance imaging / H.M. Cheng [et al.] // Optom. Vis. Sci. - 1992. - Vol. 69, № 9. - P. 698-701
29. Vurgese, S. Scleral thickness in human eyes / S. Vurgese, S. Panda-Jonas, J.B. Jonas // PLoSOne. - 2012. - Vol. 7, № 1. - e29692
30. Sergienko, N.M. The scleral rigidity of eyes with different refractions / N.M. Sergienko, I. Shargorogska // Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. - 2012. - Vol. 250, № 7. - P. 1009-1012
31. Iomdina, E.N. Certain biomechanical properties and crosslinking of the sclera shell of the eye in progressive myopia / E.N. Iomdina, V.A. Daragan, E.E. Ilyina. - In: Proceedings of XIVth congress on biomechanics. Paris: International Society of Biomechanics, 1993. - P. 616-617
32. Иомдина, Е.Н. Биомеханическое состояние склеры и эффективность склеропластики при прогрессирующей миопии / Е.Н. Иомдина, Ф.Е. Фридман, Э.Ш. Шамхалова // Функциональная реабилитация в офтальмологии. - М., 1991. - С. 111-115
33. Biochemical, morphological and biomechanical properties of sclera and their changes in progressive myopia / E.S. Avetisov [et al.] // Exp. Eye Res. - 1998. - Vol. 67, Suppl. 1. - P. 263
34. cAMP level modulates scleral collagen remodeling, a critical step in the development of myopia / Y. Tao [et al.] // PLoS One. - 2013. - Vol. 8, № 8. - e71441
35. Биохимические аспекты прогрессирующей миопии / Е.Н. Иомдина [и др.] // Офтальмологический журнал. - 1988. - № 3. - С. 155-158
36. Обмен меди в склеральной ткани и возможности его коррекции при миопии / Э.С. Аветисов [и др.] // Вестник офтальмологии. - 1991. - № 5. - С. 31-34
37. Иомдина, Е.Н. Уровень поперечного связывания коллагена и содержание меди в склеральной оболочке глаза при миопии / Е.Н. Иомдина, М.И. Винецкая // Актуальные проблемы детской офтальмологии. - СПб., 1995. - С. 133-134
38. Iomdina, E.N. The content of trace elements of the sclera and its elastic properties in myopia / E.N. Iomdina, M.I. Vinetskaya // Exp. Eye Res. - 1998. - Vol. 67, Suppl 1. - P. 68
39. A study of biochemical and biomechanical qualities of normal and myopic eye sclera in humans of different age groups / E.S. Avetisov [et al.] // Metab. Pediatr. Syst. Ophthalmol. - 1983. - Vol. 7, № 4. - P. 183-188
40. Curtin, B.J. Scleral changes in pathological myopia / B.J. Curtin, C.C. Teng // Trans. Am. Acad. Ophthalmol. Otolaryngol. - 1958. - Vol. 62, № 6. - P. 777-788
41. Curtin, B.J. Normal and staphylomatous sclera of high myopia. An electron microscopic study / B.J. Curtin, T. Iwamoto, D.P. Renaldo // Arch. Ophthalmol. - 1979. - Vol. 97, № 5. - P. 912-915
42. Liu, K.R. Electron microscopic studies of the scleral collagen fiber in excessively high myopia / K.R. Liu, M.S. Chen, L.S. Ko // J. Formosan. Med. Assoc. - 1986. - Vol. 85, № 11. - P. 1032-1038
43. McBrien, N.A. Structural and ultrastructural changes to the sclera in a mammalian model of high myopia / N.A. McBrien, L.M. Cornell, Gentle/ / Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2001. - Vol. 42, № 10. - P. 2179-2187
44. Вит, В.В. Строение зрительной системы человека: учебное пособие / В.В. Вит. - Одесса: Астропринт, 2010. - 664 с
45. Сомов, Е.Е. Клиническая анатомия органа зрения человека / Е.Е. Сомов. - М.: МЕДпресс-информ, 2016. - 136 с.: ил
46. Metlapally, R. Scleral mechanisms underlying ocular growth and myopia / R. Metlapally, C.F. Wildsoet // Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. - 2015. - Vol. 134. - P. 241-248
47. Myopia: a collagen disease? / Y. Yang [et al.] // Med. Hypotheses. - 2009. - Vol. 73, №4. - P. 485-487
48. Funata, M. Scleral change in experimentally myopic monkeys / M. Funata, T. Tokoro // Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. - 1990. - Vol. 228. - P. 174-179
49. Иомдина, Е.Н. Биомеханические и биохимические нарушения склеры при прогрессирующей близорукости и методы их коррекции / Е.Н. Иомдина // Зрительные функции и их коррекция у детей. - М., 2005. - С. 163-183
50. McBrien, N.A. Prevention of collagen crosslinking increases form-deprivation myopia in tree shrew / N.A. McBrien, T.T. Norton // Exp. Eye Res. - 1994. - Vol. 59, № 4. - P. 475-486
51. Bell, G.R. A review of the sclera and its role in myopia / G.R. Bell // J. Am. Optom. Assoc. - 1978. - Vol. 49. - P. 1399-1403
52. Bailey, A.J. Structure, function and ageing of the collagens of the eye / A.J. Bailey// Eye. - 1987. - Vol. 1. - P. 175-183
53. Long term influence of insulin dependent diabetes mellitus on refraction and its components: a population based twin study / N. Logstrup [et al.] // Br. J. Ophthalmol. - 1997. - Vol. 81, №5. - P. 343-349
54. Axial length in patients with diabetes / L. Pierro [et al.] // Retina. - 1999. - Vol. 19, № 5. - P. 401-404
55. Mechanic, G. Crosslinking of collagen in a heritable disorder of connective tissue: Ehlers-Danlos syndrome / G. Mechanic // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 1972. - Vol. 47, № 1. - P. 267-272
56. Кросслинкинг склеры с рибофлавином и ультрафиолетом А (UVA). Обзор литературы / М.М. Бикбов [и др.] // Офтальмология. - 2015. - Т. 12, № 4. - С. 4-8
57. Wollensak, G. Collagen crosslinking of human and porcine sclera / G. Wollensak, E. Spoerl // J. Cataract Refract. Surg. - 2004. - Vol. 30, № 3. - P. 689-695
58. Structural response of human corneal and scleral tissues to collagen cross-linking treatment with riboflavin and ultraviolet A light / S. Choi [et al.] // Lasers Med. Sci. - 2013. - Vol. 28, № 5. - P. 1289-1296
59. Regional Biomechanical properties of human sclera after cross-linking by riboflavin/ultraviolet A / M. Wang [et al.] // J. Refract. Surg. - 2012. - Vol. 28. - P. 723-728
60. Бикбов, М.М. Эктазии роговицы (патогенез, патоморфология, клиника, диагностика, лечение) / М.М. Бикбов, Г.М. Бикбова. - М.: Изд-во Офтальмология, 2011. - 164 c., ил
61. Bikbova, G. Transepithelial corneal collagen cross-linking by iontophoresis of riboflavin / G. Bikbova, M. Bikbov // Acta Ophthalmologica. - 2014. - Vol. 92, № 1 - P. 30-34
62. Бикбов, М.М. Применение кросслинкинга роговичного коллагена в лечении буллезной кератопатии / М.М. Бикбов, Г.М. Бикбова, А.Ф. Хабибуллин // Офтальмохирургия. - 2011. - № 1. - С. 24-27
63. Бикбова, Г.М. Терапевтический потенциал кросслинкинга в лечении буллезной кератопатии / Г.М. Бикбова, М.М. Бикбов // Офтальмохирургия. - 2009. - № 2. - С. 30-33
64. Бикбов, М.М. Кросслинкинг роговичного коллагена в лечении кератоконуса / М.М. Бикбов, Г.М. Бикбова, А.Ф. Хабибуллин // Вестник офтальмологии. - 2011. - Т. 127, № 5. - С. 21-25
65. Бикбов, М.М. Результаты лечения кератоконуса методом имплантации интрастромальных роговичных колец MyoRing в сочетании с кросслинкингом роговичного коллагена / М.М. Бикбов, Г.М. Бикбова // Офтальмохирургия. - 2012. - № 4. - С. 6-9
66. Бикбов, М.М. Метод перекрестного связывания коллагена роговицы при кератоконусе. Обзор литературы / М.М. Бикбов, В.К. Суркова // Офтальмология. - 2014. - Т. 11, № 3. - С. 13-18
67. Бикбов, М.М. Результаты кросслинкинга роговичного коллагена в лечении кератоконуса / М.М. Бикбов, В.А. Заболотная // Практическая медицина. - 2012. - Т. 59, № 4. - С. 85-86
68. Влияние кросслинкинга с рибофлавином/ультрафиолетом А на биомеханическую прочность склеры в эксперименте (пилотное исследование) / М.М. Бикбов [и др.] // Точка зрения. Восток-Запад. - 2016. - № 4. - С. 5-7
69. Scleral Cross-Linking Using Riboflavin UVA Irradiation for the Prevention of Myopia Progression in a Guinea Pig Model: Blocked Axial Extension and Altered Scleral Microstructure / S. Liu [et al.] // PLoS ONE. - 2016. - Vol. 11, № 11. - e0165792
70. Scleral cross-linking using riboflavin and ultraviolet-A radiation for prevention of progressive myopia in a rabbit model / A. Dotan [et al.] // Exp. Eye Res. - 2014. - Vol. 127. - P. 190-195
71. Cross-linking of scleral collagen in the rabbit using riboflavin and UVA / G. Wollensak [et al.] // Acta Ophthalmol Scand. - 2005. - Vol. 83, № 4. - P. 477-482
72. Safety evaluation of rabbit eyes on scleral collagen cross-linking by riboflavin and ultraviolet A / M. Wang [et al.] // Clin. Exp. Ophthalmol. - 2015. - Vol. 43, № 2. - P. 156-163
Review
For citations:
Astrelin M.N. MODERN VIEW ON THE ROLE OF THE SCLERA IN PATHOGENESIS OF MYOPIA. Bashkortostan Medical Journal. 2017;12(6):133-137. (In Russ.)
Views:
60
Email this article 
