Что такое строма роговицы

В роговице выделяют 5 слоев:
— самый наружный слой – эпителий;
— боуменова мембрана;
— строма роговицы;
— десцеметова мембрана;
— самый внутренний слой – эндотелий.

Эпителий

Эпителий роговицы является неороговевающим многослойным плоским эпителием и составляет около 10 % всей толщины роговицы. Клетки эпителия роговицы расположены в 5-7 рядов: 2-3 ряда плоских клеток (поверхностный слой), 2-3 ряда крыловидных клеток (средний слой) и 1 ряд из базальных клеток (глубокий слой). 

Эпителий роговицы выполняет механическую защитную функцию, поскольку препятствует тому, что микроорганизмы и инородные тела проникали внутри глаза; биологическую защитную функцию (содержит клетки Лангерганса, которые участвуют в иммунном ответе); оптическую функцию — муцин слезной пленки заполняет все неровные элементы в поверхностном слое, что обеспечивает гладкую, прозрачную поверхность для прохождения и преломления лучей света; мембранную функцию – эпителий роговицы представляет собой биологическую мембрану, через которую могут проникать некоторые вещества.

Разные клетки эпителия роговицы имеют различные функции. Плоские клетки поверхностного слоя наиболее функционально дифференцированы. Они способны к дезинтеграции и десквамации, а также могут удерживать слезную пленку и выполняют барьерную функцию, поскольку отделяют межклеточное пространство роговицы от слезы.  Эти клетки имеют гексагональную форму и имеют микроворсинки и микроскладки. Такое сложное строение способствует образованию плотных межклеточных контактам и более сильному сцеплению гликокаликса поверхностных клеток с белковым слоем слезной пленки.

Благодаря базальным клеткам происходит обновление роговицы, поскольку около 5 % клеток могут митотически делиться. Новые базальные клетки постепенно продвигаются кнаружи, сперва превращаются в крыловидные клетки, а затем становятся поверхностными. Со временем поверхностные клетки отслаиваются и выводятся со слезой. Отслаиванию способствуют моргательные движения век. Эпительный слой роговицы обычно обновляется за 1 неделю.

Базальная мембрана

Базальная мембрана представляет собой тонкую эпителиальную мембрану, расположенную под эпителием роговицы. Базальная мембрана содержит переднюю пластину и заднюю плотную пластину. Этот слой роговицы является опорным для эпителия роговицы и участвует в процессах восстановления эпителия.

Боуменова мембрана

Боуменова мембрана расположена под базальной мембраной, имеет толщину 12 мкм и не содержит клеток. Боуменова мембрана состоит из хаотично расположенных коллагеновых фибрилл. Имеет переднюю гладкую поверхность и заднюю поверхность для сглаживания неоднородного рельефа стромы, что обеспечивает прозрачность роговицы. Боуменова мембрана не может восстанавливаться после повреждения, поэтому после повреждений роговицы в этой части, на месте дефектов образуются рубцы и прозрачность роговицы в этих участках нарушается – образуются помутнения.

Строма роговицы

Строма является основной частью роговицы и занимает приблизительно 90 % ее толщины. Строма роговицы состоит из параллельно расположенных пластин. Пластины образованы из коллагеновых фибрилл. Коллаген обеспечивает прозрачность роговицы и ее прочность. В строме роговицы выделяют две основные части: переднюю строму роговицы и заднюю строму роговицы. Передняя строма более рыхлая и состоит из более тонких пластин, задняя строма имеет более плотное и компактное строение.

Регенерация стромы осуществляется за счет клеток – кератоцитов, которые способны к синтезу коллагена и, за счет этого, поддерживают оптимальный уровень коллагеновых волокон и внеклеточного матрикса.

Десцеметова мембрана

Десцеметова мембрана расположена между стромой и эндотелием, который ее синтезирует. Десцеметова мембрана представляет собой толстую мембрану, которая рыхло соединена со стромой и способна к растяжению. Десцеметова мембрана содержит коллагеновые волокна. Основной функцией десцеметовой мембраны является барьерная: механическая (вследствие ее прочности) и биологическая (устойчива к расплавлению под воздействием гнойного экссудата, что способствует ограничению воспалительного процесса).

Эндотелий
Эндотелий – это самый внутренний слой роговицы, который состоит из одного слоя гексагональных клеток. Клетки эндотелия неспособны к делению, но могут увеличиваться в размерах для сохранения целостности эндотелия (предел клеточной плотности для поддержания целостности – 400-700 кл/мм2.

Гексагональные клетки эндотелия роговицы под микроскопом

У этого термина существуют и другие значения, см. Кератоцит.

Кератоциты роговицы — особые фибробласты, содержащиеся в строме роговой оболочки глаза. Строма, образованная по большей части коллагеновыми волокнами и другими элементами внеклеточного матрикса, составляет 85-90 % толщины роговицы, и кератоциты играют важную роль в поддержании её прозрачности и заживлении повреждений. В здоровой роговице кератоциты находятся в спокойном состоянии, а при нарушении её целостности активируются и приступают к деятельности по починке повреждений. Часть кератоцитов при повреждении совершает апоптоз.[1] Сбой процесса заживления может приводить к помутнению роговицы, а некроз и повышенный апоптоз — играть роль в дистрофических заболеваниях роговицы и при кератоконусе, кроме того, апоптоз наблюдается при хирургических операциях глаза. В связи с этим функции кератоцитов активно изучаются.

Происхождение и функции кератоцитов роговицы[править | править код]

Кератоциты образуются при развитии организма из краниальной популяции клеток нервного гребня и затем мигрируют в мезенхиму. У некоторых видов происходит две волны миграции: одна порождает эндотелий роговицы, вторая вторгается в уже существующую, но еще не содержащую клеток строму, выработанную эпителием; у других видов обе популяции образуются одной волной миграции. В строме кератоциты начинают активно синтезировать коллаген разных типов (I, V, VI) и кератансульфат. К моменту первого открытия глаз число пролиферирующих кератоцитов падает практически до нуля, и они переходят в спокойное состояние.[2]

По окончании развития глаза в строме образуется согласованная сеть кератоцитов, объединенных дендритными отростками.[3] Кератоциты в состоянии покоя синтезируют так называемые кристаллины — молекулы, изначально более известные благодаря своей роли в хрусталике глаза. Как и в хрусталике, кристаллины стромы предположительно позволяют поддерживать оптимальную прозрачность и рефракцию света в роговице,[4] а также составлять часть антиоксидантной защиты роговицы.[5] Описана экспрессия кератоцитами человека таких кристаллинов, как ALDH1A1, ALDH3A1,[6]ALDH2 и TKT (транскетолаза). Для разных видов характерны разные наборы производимых в строме кристаллинов.[7] Выделяемый в толщу стромы кератансульфат может играть несколько ролей, в том числе роль динамического буфера, поддерживающего оптимальную гидрацию;[8] при генетическом нарушении его синтеза развивается пятнистая дистрофия роговицы.[9]

Авторы одного исследования сообщают о том, что кератоциты конвертируют производимый в роговице[10] профермент плазминоген в ангиостатин; возможно, это является одним из механизмов сдерживания васкуляризации роговицы.[11]

По данным одного исследования, кератоциты производят также супероксид.[12]

По данным одного исследования, число кератоцитов в роговице человека в среднем составляет 20500 клеток на мм³ либо 9600 в колонке стромы площадью сечения 1 мм², причем наибольшая плотность размещения клеток отмечена в верхних 10 % стромы. С возрастом число кератоцитов снижается, примерно на 0,45 % в год.[13]

При повреждении роговицы, часть кератоцитов совершают апоптоз под воздействием выделяемых верхним слоем молекул.[1] Исследования приписывают значительную роль в инициации апоптоза цитокинам IL1-alpha и TNF-alpha. Другие кератоциты в ответ на те же сигналы активируются, пролиферируют, синтезируют MMP, способствующие ремоделингу ткани. Такие кератоциты в разных источниках называют либо активными кератоцитами, либо фибробластами, либо говорят об их преобразовании в «ремонтный фенотип» (англ. repair phenotype). При более тяжёлых повреждениях либо на поздних стадиях заживления часть кератоцитов превращается в миофибробласты, активно секретирующие ряд элементов внеклеточного матрикса. Показано, что это происходит под воздействием TGF-beta. При восстановлении базальной мембраны, поступление TGF-beta в строму падает, и миофибробласты исчезают. Активированные кератоциты какое-то время продолжают переделку внеклеточного матрикса, самостоятельно выделяя IL1-alpha для поддержания своего «ремонтного фенотипа».[14]

Интересно, что и в разреженной культуре кератоцитов эти клетки превращаются в миофибробласты без добавления TGF-бета, вероятно, выделяя этот фактор самостоятельно из-за потери контакта с другими кератоцитами.[15]:133

Роли апоптоза кератоцитов, как «спокойных», так и активированных, уделяется особое внимание.[1] В обычной здоровой роговице запрограммированная клеточная смерть кератоцитов почти не наблюдается, однако сразу после повреждения верхнего её слоя (эпителия) наблюдается немедленный апоптоз кератоцитов, расположенных под местом повреждения.[16] Существует гипотеза, объясняющая такую быструю реакцию необходимостью предотвратить распространение инфекции, поскольку клеткам иммунной системы требуется до нескольких часов для мобилизации в роговицу.[17] При нормальном ходе событий, через некоторое время митоз близлежащих кератоцитов способствует восполнению их количества.[2] Апоптоз кератоцитов отмечен при хирургических вмешательствах, в том числе кератотомии и лазерной хирургии роговицы,[18] и, возможно, играет роль в развитии послеоперационных осложнений.

Клиническое значение[править | править код]

Кератоциты могут играть роль в патогенезе различных форм дистрофии роговицы. По данным нескольких исследований, их реакции разительно отклоняются от нормы при кератоконусе. При этом заболевании отмечается их апоптоз вдалеке от какого-либо повреждения эпителия, в связи с этим возникла гипотеза о том, что кератоконус обусловлен избыточным апоптозом кератоцитов.[20]

По данным одного исследования, в кератоцитах, изъятых при кератопластике у больных кератоконусом, значительно снижен уровень мРНК одной из форм алкогольдегидрогеназы,[19] также отмечается сниженный синтез супероксиддисмутазы 3.

Данные о количестве кератоцитов при кератоконусе разнятся: сообщается как о пониженном,[21][22][23][24][25] так и о повышенном их числе.[26] Как при кератоконусе, так и в здоровых глазах ношение контактных линз ассоциировано со сниженным числом этих клеток.[21][26]

Реакция на лекарства[править | править код]

Ряд исследований демонстрирует гибель кератоцитов под воздействием хинолонов,[27] причём больше клеток гибнет при нарушенной целостности эпителиального слоя роговицы.[28] Другой класс средств, также применяемый для борьбы с роговичными инфекциями, аминогликозиды, наносит лишь незначительный ущерб кератоцитам при сравнении с хинолонами.[29]

Существуют сообщения о случаях перфорации роговицы, предположительно ассоциированных с топическим применением хинолонов.[30] В одном исследовании говорится, что хинолоны индуцируют экспрессию матриксных металлопротеиназ (MMP1, MMP2, MMP8, MMP9).[31]

Альтернативные названия[править | править код]

• «Кератобласты» (этот термин также используется для описания прекурсоров эпидермальных кератиноцитов) (англ. keratoblasts)
• «Фибробласты роговицы», «роговичные фибробласты» (англ. corneal fibroblasts)
• «Стромальные фиброциты роговицы», «роговичные стромальные фиброциты» (англ. corneal stromal fibrocytes)
• «Мезенхимально-порожденные роговичные клетки», «клетки роговицы мезенхимального происхождения» (англ. corneal mesenchymal-derived cells)
• «Роговичные стромальные клетки», «клетки стромы роговицы» (англ. corneal stromal cells)
• (устар.) «Роговичные тельца», «роговичные корпускулы» (англ. corneal corpuscles)

См. также[править | править код]

• VSX1 — при повреждениях роговицы, рост экспрессии в кератоцитах;

Литература[править | править код]

• Обзоры:
  • Кератоцит: West-Mays J. A., Dwivedi D. J. The keratocyte: corneal stromal cell with variable repair phenotypes (англ.) // Int. J. Biochem. Cell Biol. (англ.)русск. : journal. — 2006. — Vol. 38, no. 10. — P. 1625—1631. — doi:10.1016/j.biocel.2006.03.010. — PMID 16675284.
  • Роль апоптоза: Wilson S. E., Chaurasia S. S., Medeiros F. W. Apoptosis in the initiation, modulation and termination of the corneal wound healing response (англ.) // Exp. Eye Res. : journal. — 2007. — September (vol. 85, no. 3). — P. 305—311. — doi:10.1016/j.exer.2007.06.009. — PMID 17655845.
• Сборники, книги:
  • Возможная роль апоптоза кератоцитов в патогенезе кератоконуса: Кератоконус (этиология, патогенез, медикаментозное лечение): Учебное пособие — Севостьянов Е. Н., Горскова Е. Н., Экгардт В. Ф. Челябинск: УГМАДО, 2005. — 32 с.

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]

• Nigel Brookes — изображения кератоцитов роговицы.
• Разработка технологии восстановления прозрачности роговицы путём аутотрансплантации культивированных кератоцитов — инновационный проект, руководитель — Максим Герасимов