Accumulation of sulfur and phosphorus in the eye’s drainage system in primary open-angle glaucoma

To analyze the chemical composition of the sclera and trabecular meshwork in patients with primary open-angle glaucoma (POAG) and to assess the impact of corneal-compensated intraocular pressure (IOP) on the chemistry of the drainage area.Biopsy specimens of the trabecular meshwork (89 specimens) and sclera (41 specimens) obtained from patients with POAG on maximal medical therapy were analyzed to determine the content of certain chemical elements - carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O), aluminum (Al), calcium (Ca), chlorine (Cl), potassium (K), magnesium (Mg), sodium (Na), phosphorus (P), silicon (Si) and sulfur (S). The elements were selected based on chemical structure target tissue and sensitivity of the method used for analysis. Visualization was performed using the «EVO LS 10» (Zeiss, Germany) scanning electron microscope (SEM), and the chemical composition was studied with the «Oxford-X-MAX-50» (Oxford, UK) energy-dispersive spectrometer (EDS). Statistical analysis was performed using the Spearman correlation.The IOP of patients with POAG was found to have positive correlation with the total amount of S, P, and Ca in the trabecular meshwork. The accumulation of sulfur-containing compounds associated with pigment granules in trabecular meshwork's tissue was identified. A correlation was determined between the organic and inorganic (mineral) phosphorus content in the trabeculae, and the IOP values. The organic component of phosphorus was better represented than the mineral component in patients with increased IOP.In patients with POAG, an increase in the IOP level causes the amount of S associated with pigment granules and the proportion of organic P to increase in the trabecular meshwork, which should be taken into account in the further search for drug therapy that would potentially affect pathologically altered tissue.Изучить химический состав склеры и трабекулярной ткани глаза при первичной открытоугольной глаукоме (ПОУГ). Оценить взаимосвязь роговично-компенсированного внутриглазного давления (ВГД) и химического состава дренажной зоны.Было определено содержание ряда химических элементов: углерода (C), азота (N), кислорода (O), алюминия (Al), кальция (Ca), хлора (Cl), калия (K), магния (Mg), натрия (Na), фосфора (P), кремния (Si), серы (S) в 89 биоптатах трабекулярной ткани и в 41 биоптате склеры у пациентов с ПОУГ, использующих максимальную местную гипотензивную терапию. Выбор анализируемых элементов был обусловлен химическим строением анализируемой ткани и чувствительностью инструмента, используемого для анализа. Визуализацию проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа EVO LS 10 (Zeiss, Германия), исследование химического состава — с использованием энергодисперсионного спектрометра Oxford-X-MAX-50 (Oxford, Великобритания). В качестве статистических критериев оценки использовали тест Спирмена.Обнаружены прямые корреляции между уровнем ВГД у пациентов с ПОУГ и общим содержанием S, P, Ca в трабекуле. Показана аккумуляция ассоциированных с пигментными гранулами серосодержащих соединений в трабекулярной ткани при ПОУГ. Прослежена связь между органической и неорганической (минеральной) формами нахождения P в трабекуле при ПОУГ в зависимости от уровня офтальмотонуса. Для P установлено преобладание органического компонента над минеральным при увеличении уровня ВГД у пациентов с открытоугольной глаукомой.Заключение. У пациентов с ПОУГ при повышении уровня ВГД в ткани трабекулы увеличивается количество S, ассоциированной с пигментными гранулами, и возрастает доля органического P, что следует учитывать при дальнейшем поиске медикаментозной терапии, потенциально воздействующей на патологически измененную ткань.