[Dynamics of riboflavin level in aqueous humour of anterior chamber of experimental animals under standard stroma saturation by ultraviolet corneal cross-linking solutions]

Vestn Oftalmol. 2016;132(6):29-35. doi: 10.17116/oftalma2016132629-35.
[Article in Russian]

Abstract

Aim: To evaluate the dynamics of riboflavin changes in the aqueous humour of the anterior chamber (AHAC) of rabbits' eyes during standard ultraviolet (UV) cross-linking with account to the area of corneal debridement.

Material and methods: Forty two rabbits were studied sequentially. The following solutions of riboflavin were used for cornea saturation: IR - 0.1% isosmotic riboflavin, D - Dextralink (0.1% riboflavin with 20% dextran), R - 0.1% riboflavin with 1.0% hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). Each solution was evaluated in 3 groups that differed in the diameter of corneal debridement: group 1 - Epi-Off 3 mm (IR-3, D-3, P-3), group 2 - Epi-Off 6 mm (IR-6, D-6, R-6), and group 3 - Epi-Off 9 mm (IR-9, D-9, R-9). Aqueous humour sampling (252 samples in total) was performed in 10-minute intervals within a 60 minute period. Riboflavin levels were measured by enzyme-linked immunoassay (ID-Vit microbiological test system; Immundiagnostik, Germany).

Results: Stable growth rates of riboflavin level in the AHAC (with maximum values reached at 30-40 min) were observed for solutions D and R, regardless of the variant of corneal debridement. Moreover, throughout the whole follow-up period and regardless of the area of corneal debridement, the solution D provided a relatively lower concentration of riboflavin in the AHAC as compared to the two other solutions. At 30 minutes, when the cornea was considered ready for UV irradiation, the riboflavin level in the AHAC ranged from 385±26.1 μg/l (D-9) to 665±28 μg/l (R-9). In groups IR-9, IR-6, P-6, IR-3, and P-3 riboflavin levels were found to be in the same range starting at 20 minutes. However, even a sufficient concentration of riboflavin in the cornea or AHAC cannot guarantee safe and effective UV cross-linking, since the removed epithelium limits the area of the stroma that can be saturated with riboflavin, while the area of UV exposure is 8-10 mm.

Conclusion: Safe and efficient standard UV cross-linking may be performed only under sufficient saturation of the stroma with riboflavin, which in turn depends greatly on the area of corneal debridement (should be at least 8-9 mm). A solution of 0.1% riboflavin and 1.0% HPMC enables quick and pronounced saturation of the stroma and, thus, can be used in the UV cross-linking procedure, including cases of insufficient corneal thickness.

Цель - оценка уровня рибофлавина во влаге передней камеры (ВПК) глаза экспериментальных животных в динамике при стандартном насыщении стромы роговицы растворами для ультрафиолетового (УФ) кросслинкинга в зависимости от площади ее деэпителизации. Материал и методы. Исследования проведены последовательно на 42 кроликах. Для насыщения роговицы использовались растворы рибофлавина - 0,1% изоосмотический (ИР), Декстралинк (0,1% рибофлавин с 20% декстраном) (Д), 0,1% рибофлавин с 1% гидроксипропилметилцеллюлозой (ГПМЦ) (Р) в зависимости от диаметра деэпителизации роговицы: 1-я группа - 3 мм (ИР-3, Д-3, Р-3), 2-я - 6 мм (ИР-6, Д-6, Р-6), 3-я - 9 мм (ИР-9, Д-9, Р-9). После насыщения у всех животных в течение 1 ч с интервалом в 10 мин выполняли забор ВПК (252 образца). Уровень рибофлавина определяли методом иммуноферментного анализа с использованием тест-системы ID-Vit ('Immundiagnostik', Германия). Результаты. Установлена стабильная динамика роста уровня рибофлавина в ВПК при всех вариантах деэпителизации в течение эксперимента при использовании растворов Д и Р с максимумом на 30-40-й минуте. Средство Д во все сроки наблюдения независимо от площади удаленного эпителия роговицы обеспечивало меньшую концентрацию рибофлавина в ВПК по сравнению с ИР и Р. На 30-й минуте исследования, когда роговица после насыщения растворами считается готовой к УФ-облучению, содержание рибофлавина в ВПК составляло от 385±26,1 (Д-9) до 665±28 (Р-9) мкг/л. В этих же пределах с 20-й минуты регистрировался уровень фотосенсибилизатора в группах ИР-9, ИР-6, Р-6, а также ИР-3, Р-3. Достаточная концентрация рибофлавина в ВПК или роговице не может гарантировать выполнение качественного и безопасного УФ-сшивания, поскольку площадь удаленного эпителия образует в строме ограниченную зону, пропитанную рибофлавином, так как при выполнении кросслинкинга УФ-воздействию подвергается 8-10 мм диаметра роговицы. Заключение. Безопасный и эффективный стандартный УФ-кросслинкинг роговицы может быть выполнен при оптимальном насыщении стромы рибофлавином преимущественно за счет достаточной площади деэпителизации (не менее 8-9 мм). Раствор 0,1% рибофлавина с 1% ГПМЦ обеспечивает быстрое и значимое насыщение стромы фотосенсибилизатором, что позволяет применять его в процедуре УФ-сшивания, в том числе у пациентов с тонкой роговицей.

Цель — оценка уровня рибофлавина во влаге передней камеры (ВПК) глаза экспериментальных животных в динамике при стандартном насыщении стромы роговицы растворами для ультрафиолетового (УФ) кросслинкинга в зависимости от площади ее деэпителизации. Материал и методы. Исследования проведены последовательно на 42 кроликах. Для насыщения роговицы использовались растворы рибофлавина — 0,1% изоосмотический (ИР), Декстралинк (0,1% рибофлавин с 20% декстраном) (Д), 0,1% рибофлавин с 1% гидроксипропилметилцеллюлозой (ГПМЦ) (Р) в зависимости от диаметра деэпителизации роговицы: 1-я группа — 3 мм (ИР-3, Д-3, Р-3), 2-я — 6 мм (ИР-6, Д-6, Р-6), 3-я — 9 мм (ИР-9, Д-9, Р-9). После насыщения у всех животных в течение 1 ч с интервалом в 10 мин выполняли забор ВПК (252 образца). Уровень рибофлавина определяли методом иммуноферментного анализа с использованием тест-системы ID-Vit («Immundiagnostik», Германия). Результаты. Установлена стабильная динамика роста уровня рибофлавина в ВПК при всех вариантах деэпителизации в течение эксперимента при использовании растворов Д и Р с максимумом на 30—40-й минуте. Средство Д во все сроки наблюдения независимо от площади удаленного эпителия роговицы обеспечивало меньшую концентрацию рибофлавина в ВПК по сравнению с ИР и Р. На 30-й минуте исследования, когда роговица после насыщения растворами считается готовой к УФ-облучению, содержание рибофлавина в ВПК составляло от 385±26,1 (Д-9) до 665±28 (Р-9) мкг/л. В этих же пределах с 20-й минуты регистрировался уровень фотосенсибилизатора в группах ИР-9, ИР-6, Р-6, а также ИР-3, Р-3. Достаточная концентрация рибофлавина в ВПК или роговице не может гарантировать выполнение качественного и безопасного УФ-сшивания, поскольку площадь удаленного эпителия образует в строме ограниченную зону, пропитанную рибофлавином, так как при выполнении кросслинкинга УФ-воздействию подвергается 8—10 мм диаметра роговицы. Заключение. Безопасный и эффективный стандартный УФ-кросслинкинг роговицы может быть выполнен при оптимальном насыщении стромы рибофлавином преимущественно за счет достаточной площади деэпителизации (не менее 8-9 мм). Раствор 0,1% рибофлавина с 1% ГПМЦ обеспечивает быстрое и значимое насыщение стромы фотосенсибилизатором, что позволяет применять его в процедуре УФ-сшивания, в том числе у пациентов с тонкой роговицей.

MeSH terms

  • Animals
  • Anterior Chamber / metabolism*
  • Aqueous Humor / metabolism*
  • Biological Availability
  • Corneal Diseases / physiopathology
  • Corneal Diseases / therapy*
  • Disease Models, Animal
  • Photochemotherapy / methods*
  • Photosensitizing Agents / administration & dosage
  • Photosensitizing Agents / pharmacokinetics
  • Rabbits
  • Riboflavin* / administration & dosage
  • Riboflavin* / pharmacokinetics

Substances

  • Photosensitizing Agents
  • Riboflavin