Цветовое зрение (color vision) является важным компонентом зрительного восприятия человека. Три типа колбочек сетчатки (S-, M- и L-колбочки) поглощают свет разных длин волн, и цвет воспринимается в результате сравнительной обработки этих сигналов. Большинство млекопитающих имеют дихроматическое цветовое зрение, но приматы приобрели трихроматическое зрение благодаря дупликации и дивергенции генов M- и L-колбочек на X-хромосоме.
Состояние, при котором цветовое зрение нарушено, называется аномалией цветового зрения (color vision deficiency). Она делится на врожденную и приобретенную.
Врожденные аномалии цветового зрения: обусловлены генетическими нарушениями колбочковых фотопигментов. Являются бинокулярными и непрогрессирующими; ощущение цвета не меняется на протяжении жизни.
Приобретенная аномалия цветового зрения: все нарушения цветового зрения, вызванные приобретенными причинами, такими как заболевания сетчатки, зрительного нерва или головного мозга. Даже если основное заболевание врожденное, оно классифицируется как приобретенная аномалия цветового зрения.
Частота врожденной красно-зеленой аномалии цветового зрения различается в зависимости от расы: у мужчин европеоидной расы — 6–8%, у японских мужчин — около 5%, у женщин — около 0,2%. У мужчин негроидной расы частота несколько ниже — 2–4%. Метаанализ по всей Африке сообщает о распространенности 2,71% 3). У мужчин североевропейского происхождения она достигает 8%, что делает ее одним из самых распространенных моногенных заболеваний в мире 4).
В Японии с 2003 года проверка цветового зрения в начальных школах стала необязательной, что привело к увеличению числа случаев, когда люди вырастают, не зная о своей аномалии цветового зрения. Впоследствии, в 2014 году, Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий издало уведомление, вновь активно рекомендующее проводить проверку цветового зрения и обеспечивать соответствующие меры в школах.
QКак часто встречается врожденная аномалия цветового зрения?
A
У японских мужчин она встречается примерно в 5% случаев, у женщин — около 0,2%. У мужчин европеоидной расы частота еще выше — 6–8%. Предполагается, что около 10% женщин являются носителями.
При врожденной аномалии цветового зрения главной особенностью является слабая осознанность неправильного распознавания цветов. Поскольку ощущения являются врожденными, самому человеку трудно заметить различия в цветах. Неправильное распознавание цветов чаще всего происходит при следующих условиях.
Когда цветовая область мала
Когда насыщенность низкая
При тусклом освещении или быстром движении
При рассеянном внимании
В раннем детском возрасте дети часто путают цвета, но с накоплением опыта частота ошибок уменьшается по мере взросления.
При приобретенных аномалиях цветового зрения, поскольку сохраняется память о нормальном цветовом зрении, пациенты часто осознают изменения в цветовосприятии. Часто сопровождаются нарушениями остроты зрения и полей зрения, и степень дискомфорта в повседневной жизни от этих нарушений больше, чем от нарушения цветового зрения.
Характеристики цветового зрения при врожденной красно-зеленой аномалии: при дихромазии цвета, которые нормальный наблюдатель различает, кажутся одинаковыми (цвета путаницы). Характерны линии путаницы на диаграмме цветности CIE.
Протанопия: нейтральная точка около 495 нм. Относительная спектральная светочувствительность смещена в коротковолновую область, красный воспринимается как темный цвет.
Дейтеранопия: нейтральная точка около 500 нм. Относительная спектральная светочувствительность близка к нормальной.
Тританопия (врожденная сине-желтая цветовая слепота): нейтральная точка около 570 нм. Ось путаницы совпадает с сине-желтой осью.
Клинические признаки приобретенной цветовой аномалии включают следующие особенности.
Изменения параллельны ухудшению или улучшению основного заболевания
Одностороннее или двустороннее с разной степенью выраженности
На ранних стадиях заболеваний сетчатки и зрительного нерва часто наблюдается приобретенная сине-желтая цветовая аномалия
При церебральной цветовой аномалии пациенты жалуются на монохромное зрение, снижение насыщенности и сероватый оттенок. Часто сочетается с прозопагнозией и топографической дезориентацией. Сопровождается гомонимной гемианопсией (чаще верхнеквадрантной).
При полной цветовой слепоте на электроретинограмме (ЭРГ) выявляются аномалии колбочковых реакций. Тест Панель D-15 показывает скотопическую ось. Для дифференциации палочкового монохроматизма и S-колбочкового монохроматизма полезна специальная S-колбочковая ЭРГ.
QКак отличить полную цветовую слепоту от красно-зеленой цветовой аномалии?
A
При полной цветовой слепоте электроретинограмма колбочек аномальна, сопровождается врожденным нистагмом, светобоязнью и значительным снижением остроты зрения. При красно-зеленой аномалии цветового зрения острота зрения и поле зрения не нарушены, электроретинограмма в норме.
Врожденная красно-зеленая аномалия цветового зрения: X-сцепленное рецессивное наследование. Гены L и M расположены на длинном плече X-хромосомы (Xq28). Высокая гомология генов (98%) способствует неравному кроссинговеру.
Врожденная сине-желтая аномалия цветового зрения: Аутосомно-доминантное наследование. Ген S-колбочкового пигмента расположен на 7-й хромосоме (7q22-qter). Встречается очень редко: 1 на 13 000–65 000 человек.
Полная цветовая слепота (палочковая монохромазия): Аутосомно-рецессивное наследование. Частота около 1:30 000. Идентифицировано 6 генов-кандидатов, включая CNGA3 и CNGB31).
Прочие: глаукома, катаракта, лекарственные (силденафил, дигоксин), поражения головного мозга, психогенные.
Согласно правилу Кёльнера (Kollner’s rule, 1912), поражения сетчатки и макулы обычно вызывают сине-желтую цветоаномалию, а поражения зрительного нерва — красно-зеленую. Однако в настоящее время признано, что как при заболеваниях сетчатки, так и зрительного нерва на ранних стадиях часто наблюдается приобретенная сине-желтая цветоаномалия.
Ниже приведены типичные примеры лекарственно-индуцированных изменений цветового зрения.
Силденафил: слабо ингибирует фосфодиэстеразу 6, накопление цГМФ препятствует гиперполяризации колбочек. Вызывает преходящую цианопсию (синее зрение), которая проходит через несколько часов или дней после отмены.
QСуществуют ли лекарства, вызывающие приобретенную цветовую слепоту?
A
Силденафил может вызывать преходящую цианопсию (синее зрение), а дигоксин — ксантопсию (желтое зрение). Оба эффекта обусловлены фармакологическим действием на фоторецепторы сетчатки. Лекарства с нейротоксичностью для зрительного нерва также могут вызывать приобретенные нарушения цветового зрения.
Обследование на цветовую слепоту проводится в зависимости от цели. Для выявления врожденных нарушений цветового зрения используется комбинация нескольких скрининговых псевдоизохроматических таблиц. Для окончательной диагностики требуется аномалоскоп.
Псевдоизохроматические таблицы (таблицы для проверки цветоощущения)
Это таблицы, основанные на теории смешения цветов, и наиболее распространенный метод скрининга цветового зрения.
Таблицы Исихары: отлично выявляют врожденную красно-зеленую цветовую слепоту. Используется международная версия из 38 таблиц. Чувствительность высокая, но точность определения типа по классификационным таблицам низкая.
Стандартные таблицы SPP для проверки цветового зрения, часть 1: для врожденных аномалий. Нормальное цветовое зрение диагностируется при правильном ответе на 8 и более из 10 таблиц. Точность классификационных таблиц выше, чем у таблиц Исихары.
Стандартная таблица цветового зрения SPP, часть 2: для приобретенных аномалий. Акцент на выявлении сине-желтых нарушений. Проверять каждый глаз по отдельности.
Псевдоизохроматические таблицы предназначены только для скрининга; не следует определять тип и степень аномалии только по этим таблицам.
Это прибор, основанный на уравнении Рэлея: смесь красного (671 нм) и зеленого (546 нм) света уравнивается с монохроматическим желтым (589 нм). Это единственный прибор, позволяющий точно диагностировать тип и степень врожденной аномалии цветового зрения. Не используется для диагностики тританопии, так как S-колбочки не задействованы.
Панель D-15: расположить 15 цветных пластинок в порядке градации цвета. Подходит для оценки профессиональной пригодности. Время теста: 3–5 минут.
100-оттеночный тест: расположить 85 плиток. Оценка по углу путаницы, C-индексу и S-индексу. Время теста: 15–20 минут. Верхняя граница нормы общего количества ошибок зависит от возраста: для 20-летних — 50–90, для 50-летних — около 160.
Лантан-тест: проверка пригодности для профессий, связанных с восприятием сигнальных огней. Лантан JFC использует три цвета: красный, зелёный и жёлтый.
Тест на снижение насыщенности красного цвета: прикроватный тест, сравнивающий восприятие красного цвета левым и правым глазом. Полезен для оценки оптической нейропатии.
Кембриджский цветовой тест (CCT): компьютеризированный псевдоизохроматический тест. Позволяет количественно оценить врождённые и приобретённые аномалии цветового зрения, обладает высокой чувствительностью для раннего выявления приобретённых нарушений2).
Ниже приведены характеристики основных методов проверки цветового зрения.
Метод
Основное применение
Время теста
Таблица Исихары
Скрининг красно-зелёных аномалий
5–10 минут
Аномалоскоп
Окончательный диагноз (тип, степень)
Около 30 минут
Панель D-15
Оценка степени, профессиональная пригодность
3–5 минут
100-цветовой тест
Количественная оценка цветоразличения
15–20 минут
CCT
Количественная оценка врожденных и приобретенных нарушений
5–20 минут
QМожно ли поставить окончательный диагноз аномалии цветового зрения только с помощью таблиц Исихары?
A
Таблицы Исихары являются скрининговым тестом с высокой чувствительностью для выявления красно-зеленых аномалий цветового зрения, но точность классификации типов низкая. Для окончательной диагностики требуется аномалоскоп. Кроме того, таблицы Исихары не позволяют выявить сине-желтые аномалии (тританопию).
В настоящее время радикального лечения врожденных аномалий цветового зрения не существует. Основой лечения являются консультирование и социальная поддержка.
Консультирование: объясните особенности неправильного распознавания цветов на конкретных примерах. Детям скажите, что в повседневной жизни обычно нет проблем, чтобы успокоить их. Подросткам старше 15 лет объясните, что они должны полностью осознавать свои ошибки в распознавании цветов и принимать меры.
Принцип избегания неправильного распознавания цветов: основное правило — не различать по цвету. Используйте другие подсказки, такие как форма, положение, этикетки и т.д.
Профориентация: в профессиях, требующих тонкого различения цветов, могут возникнуть трудности. Обсудите содержание работы и ограничения, дайте рекомендации.
Для контроля симптомов полной цветовой слепоты используются светозащитные линзы или цветные контактные линзы для уменьшения светобоязни. Сообщается, что красные линзы полезны для облегчения светобоязни1). Однако улучшения самого цветового зрения не происходит.
Поскольку приобретенные аномалии цветового зрения являются лишь вторичным изменением основного заболевания, лечение направлено на основное заболевание. Тестирование цветового зрения используется как показатель состояния и активности заболевания.
Процесс фототрансдукции в колбочках происходит следующим образом. Фотон вызывает фотоизомеризацию 11-цис-ретиналя, связанного с опсином (G-белок-связанный рецептор). Превращение в полностью транс-ретиналь приводит к изменению конформации опсина, активируя G-белок (трансдуцин). Активированный трансдуцин стимулирует фосфодиэстеразу (ФДЭ), которая ускоряет расщепление цГМФ. Снижение концентрации цГМФ приводит к закрытию цГМФ-управляемых катионных каналов, и фоторецепторная клетка гиперполяризуется 1).
В темноте постоянная концентрация цГМФ поддерживает каналы в открытом состоянии, и приток катионов (темновой ток) деполяризует фоторецепторную клетку. Световой стимул прекращает этот темновой ток, уменьшая высвобождение глутамата.
Цветовая информация передается через ганглиозные клетки сетчатки в латеральное коленчатое тело (ЛКТ).
Информация от L- и M-колбочек: передается через карликовые клетки в парвоцеллюлярные слои ЛКТ. Здесь кодируется красно-зеленая оппонентность.
Информация от S-колбочек: передается через малые бистратифицированные клетки в кониоцеллюлярные клетки ЛКТ. Это отражает сине-желтую оппонентность.
После ЛКТ информация поступает в корковые области V1, V2 и V4 затылочной доли. В области V4 находится множество клеток, участвующих в обработке цвета. Повреждение вентральной затылочной коры может вызвать полную церебральную ахроматопсию, а повреждение затылочно-височной области — гемиахроматопсию5).
В цветовом восприятии важны следующие принципы.
Принцип унивариантности (principle of univariance): один фотопигмент не может определить длину волны фотона. Для различения цветов требуется сравнительный ввод от разных фоторецепторов.
Цветовая константность (color constancy): даже при изменении условий освещения человек способен воспринимать цвет объекта постоянным. Важную роль играет соотношение активности локальных фоторецепторов.
Выявлено шесть генов, вызывающих ахроматопсию (палочковую монохромазию)1).
Основные гены
CNGA3 (2q11.2): α-субъединица CNG-канала. Составляет около 25% всех случаев.
CNGB3 (8q21.3): β-субъединица CNG-канала. Наиболее частый, составляет около 50%.
GNAT2 (1p13.3): α-субъединица специфического для колбочек G-белка. Около 1,7%.
Редкие гены
PDE6C (10q23.33): каталитическая α-субъединица ФДЭ. Около 2,4%.
PDE6H (12p12.3): ингибирующая γ-субъединица ФДЭ. Около 0,3%.
ATF6 (1q23.3): фактор транскрипции, участвующий в ответе на стресс эндоплазматического ретикулума. <2%.
Мутации в CNGA3 и CNGB3 приводят к потере функции CNG-каналов, останавливая весь каскад фототрансдукции в колбочках. При мутациях GNAT2 описаны случаи частичного сохранения цветового зрения1).
Гены L-колбочкового опсина (OPN1LW) и M-колбочкового опсина (OPN1MW) расположены тандемно на X-хромосоме в локусе Xq28. Оба гена имеют более 98% гомологии нуклеотидной последовательности, что приводит к частому образованию гибридных генов в результате неравного кроссинговера. Различия в спектральных характеристиках поглощения в основном определяются аминокислотными остатками в 277-м и 285-м положениях экзона 5.
7. Новейшие исследования и перспективы (исследовательские отчеты)
Все гены, вызывающие полную цветовую слепоту, имеют кодирующую последовательность длиной менее 2600 пар оснований, что позволяет встраивать их в AAV-векторы. В настоящее время проводятся несколько клинических испытаний фазы I/II, нацеленных на CNGA3 и CNGB31).
Краткий обзор основных клинических испытаний приведен ниже.
Идентификатор исследования
Целевой ген
Вектор
Страна проведения
NCT02610582
CNGA3
rAAV8
Германия
NCT02935517
CNGA3
AAV2tYF
США, Израиль
NCT03001310
CNGB3
AAV8
Великобритания
Фишер и соавт. (2020) в исследовании NCT02610582 сообщили о безопасности и улучшении функции после субретинальной инъекции AAV8.CNGA3. Через год после лечения наблюдалось улучшение остроты зрения, контрастной чувствительности и цветового зрения, а по данным опросников пациентов также подтверждено улучшение способности различать цвета1).
Михаэлидес и соавт. (2023) в исследовании NCT03001310 ввели AAV8-hCARp.hCNGB3 11 взрослым и 12 детям. Безопасность была приемлемой, у некоторых испытуемых наблюдалось улучшение светочувствительности и качества жизни, связанного со зрением1).
Манкузо и соавт. (2009) ввели третий опсин взрослым приматам с красно-зеленой цветовой слепотой и продемонстрировали приобретение трихроматического цветового зрения. Этот результат предполагает, что трихроматическое зрение может быть достигнуто без прохождения ранних стадий развития1).
Однако не доказано, что генная терапия позволила лабораторным животным «воспринимать» новые цвета, и клиническое применение у человека остается проблематичным1).
Очки для коррекции цветового зрения (например, Enchroma) используют многоступенчатые гребенчатые фильтры для устранения перекрытия длин волн красного и зеленого, однако в тесте CAD не показано значительного улучшения симптомов1). Также разрабатываются цветные контактные линзы (например, гидрогель с наночастицами золота), но все они находятся на стадии исследований.
В будущем рассматривается технология реализации искусственного цветового зрения путем имплантации электродов в сетчатку, зрительный нерв и зрительную кору 5). На данный момент удается воспроизводить только черно-белое зрение с низким разрешением, а контролируемое цветовое зрение не достигнуто.
Yang Z, Yan L, Zhang W, Qi J, An W, Yao K. Dyschromatopsia: a comprehensive analysis of mechanisms and cutting-edge treatments for color vision deficiency. Front Neurosci. 2024;18:1265630.
Costa MF, Henriques LD, Souza GS. An integrative review for clinical evaluation of color vision: The right test for the right disease. J Curr Ophthalmol. 2024;36:355-64.
Tilahun MM, Sema FD, Mengistie BA, Abdulkadir NH, Jara AG. Prevalence of color vision deficiency in Africa: Systematic review and meta-analysis. PLoS ONE. 2024;19(12):e0313819.
Almustanyir A. A global perspective of color vision deficiency: Awareness, diagnosis, and lived experiences. Healthcare. 2025;13:2031.
Zhang B, Zhang R, Zhao J, Yang J, Xu S. The mechanism of human color vision and potential implanted devices for artificial color vision. Front Neurosci. 2024;18:1428565.
Скопируйте текст статьи и вставьте его в выбранный ИИ-ассистент.
Статья скопирована в буфер обмена
Откройте ИИ-ассистент ниже и вставьте скопированный текст в чат.
