Морфофункциональные особенности пигментного эпителия сетчатки в норме и при возрастной макулярной дегенерации

    

    Актуальность

    Пигментный эпителий сетчатки (ПЭС) выполняет ряд высокоспециализированных функций [1]. Открытие и изучение данной анатомической структуры началось в XIX в. Актуальность изучения морфологических изменений ПЭС связана с увеличением числа пациентов с возрастной макулярной дегенерацией (ВМД), полипоидной хориоидальной васкулопатией (ПХВ), центральной серозной ретинопатией и пигментным ретинитом. Рост числа больных с перечисленными патологиями связан как с общей тенденцией старения населения планеты, так и с современными возможностями массовой диагностики [2, 3]. Благодаря доступности диагностического поиска в кратчайшие сроки можно своевременно выявить и начать лечение патологий сетчатки. Кроме того, растет число пациентов с безвозвратной утратой зрения на фоне атрофических изменений ПЭС. Каскад метаболических нарушений у пожилых пациентов сокращает количество клеток ПЭС примерно на 0,3% в год [4]. До сих пор остается дискутабельным вопрос репаративных возможностей клеток пигментного листка. Изучение морфологического состояния ПЭС поможет выявлять предикторы различных заболеваний на ранних сроках.

    Цель

    Анализ особенностей ПЭС в норме и при патологии.

    Материал и методы

    Обзор литературы проведен с использованием поисковых систем PubMed, Сochrane Library.

    Результаты

    Основной структурной единицей является гексогональная эпителиальная клетка с большим числом меланосом, имеющих в своем составе пигмент меланин. Размеры и форма клеток варьируют в зависимости от расположения по отношению к центральной зоне сетчатки. Диаметр в центральной ямке в среднем равен 14 мкм, на периферии размер увеличивается до 60 мкм [5]. Плотность меланина выше в центре сетчатки, с самой высокой плотностью в фовеа. Базальная часть ПЭС представлена внутренним слоем мембраны Бруха. В цитоплазме базальной части преобладают митохондрии. В промежуточной зоне цитоплазмы располагаются ядро, хорошо развитый эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, лизосомы [6]. Ядро клеток ПЭС смещено к базальному полюсу. На апикальной поверхности клеток ПЭС расположено множество меланосом с пигментом и микроворсинок длиной 5–7 мкм. Они состоят из строго организованных актиновых филаментов в комплексе с многочисленными актинсвязывающими белками (α-актинин, винкулин, анкирин, эзрин, тропомиозин, миозин II, миозин Va, миозин VIIa и др.) [5, 7]. Эти нити белка актина, располагаясь в апикальный отростках, выполняют направляющую функцию для меланиновых гранул. Клетки ПЭС и фоторецепторы синтезируют вещество, заполняющие пространство между микроворсинками и фоторецепторами, именуемое межфоторецепторным матриксом (IPM) [8]. В отличие от классического внеклеточного матрикса, в IPM отсутствует коллагеновая сеть [9]. В составе клеток ПЭС развита сложноорганизованная система цитоскелета, состоящая из микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов. Пучки микротрубочек находятся вдоль апикальной поверхности, при этом положительно поляризованные концы обращены к базальной поверхности, а отрицательно поляризованные – к апикальной [6]. Полярное расположение ионных каналов и насосов на апикальной и базальной мембранах обеспечивают транспортировку необходимых ионов в определенном направлении для нормального функционирования ПЭС. Преобладающими промежуточными филаментами в ПЭС являются цитокератины 8 и 18 [6].

    Благодаря вышеописанному актиновому цитоскелету, между клетками пигментного эпителия образуются плотные контакты. Плотные соединения являются частью гематоретинального барьера (ГРБ) [5]. Одной из основных функций барьера является предотвращение парацеллюлярного транспорта крупных молекул, токсинов и продуктов метаболизма, переносимых кровотоком [5].

    Функции пигментного эпителия сетчатки

    1. Антиоксидантная. Клетки ПЭС выполняют функции, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность зрительного анализатора. Из-за высокой скорости метаболических процессов сетчатка подвержена воздействию окислительного стресса [10]. В ходе метаболизма постоянно вырабатываются активные радикалы. При этом содержащийся в клетках меланин выполняет защитную функцию и поглощает отраженный и рассеянный свет. Кроме того, меланин способствует выведению активных форм кислорода (АФК) и свободных радикалов, а также нерадикальных форм молекул, способных оказывать повреждающие действие на структуру клетки. Эти вещества дают начало цепи реакций свободнорадикального окисления, что ведет к накоплению пероксидных радикалов, моно- и димерных, циклических и полимерных перекисей и гидроперекисей [11]. Основным производителем АФК и других веществ в клетках являются митохондрии. Внутренние антиоксидантные свойства ПЭС обусловлены наличием ферментов, таких как супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и монооксигеназа цитохрома P450, и неферментативных молекул, таких как тиол, аскорбат, тиоредоксин, β-каротин [12]. Наивысшей антиоксидантной активностью среди ферментов обладает СОД, относящаяся к металлоферментам, способствующим выведению анион-адикала супероксида [13]. Другая антиоксидантная система представлена глутатионпероксидазой, относящейся к группе оксидоредуктаз, обладающих свойством восстанавливать органические гидропероксиды [13]. Неферментативные антиоксидантные системы представлены веществами прямого и непрямого действия. Вещества из этой группы осуществляют свои функции по средствам ингибирования окисления субстрата [11].

    2. Фагоцитоз. Клетки ПЭС осуществляют захват и переваривание отработанных наружных сегментов фоторецепторов. Фагоцитоз необходим для поддержания возбудимости фоторецепторов, рециркуляции питательных веществ и предотвращения фотоокисления поврежденного наружного слоя фоторецепторов [10]. Каждая клетка ПЭС ежесуточно фагоцитирует 2–4 тыс. отработанных дисков [14]. Высокая освещенность индуцирует накопление поврежденных белков и липидов в фоторецепторах [10]. В регуляции захвата и переваривания наружных сегментов фоторецепторов участвуют главным образом три рецептора клеток ПЭС: αVβ5 интегрин, отвечающий за распознавание и связывание наружных сегментов фоторецепторов; тирозинкиназа MerTK, способствующая активации процесса фагоцитоза; макрофагальный рецептор CD36 осуществляющий захват и поглощение клетками ПЭС наружных сегментов фоторецепторов. Отмечено, что процесс фагоцитоза зависит от суточного цикла [6].

    3. Метаболизм ретинола (витамин А). Зрительный цикл представляет собой преобразование проецируемых фотонов в электрические сигналы и зависит от обмена ретиноидов между ПЭС и фоторецепторами [10]. Поглощение света родопсином в наружных сегментах фоторецепторов индуцирует световой цикл [15, 16]. Клетки ПЭС активно участвуют в каскаде биохимических реакций при трансформации неактивной формы родопсина (хромогликопротеида) в активную. Родопсин состоит из опсина, хромофорной части (11-цис-ретиналь) и углеводного остатка [17]. Поглощение фотонов света родопсином запускает зрительный цикл: 11-цис-ретиналь превращается в полностью транс-ретиналь. Затем дефицит цис-транс-изомеразы в фоторецепторах индуцирует метаболизм полностью транс-ретинальной формы в форму полностью транс-ретинола. Часть ретинола возвращается в клетки ПЭС и повторно изомеризуется в исходный 11-цис-ретиналь, затем транспортируется в фоторецепторы для участия в последующих зрительных циклах [10].

    4. Транспортная функция. Тесный контакт между клетками ПЭС и фоторецепторами облегчает трансцеллюлярный транспорт питательных веществ, ионов, воды и продуктов метаболизма [5]. В процессе активного метаболизма фоторецепторов вырабатывается большое количество воды. Одновременно из стекловидного тела в сторону сетчатки также продуцируется определенное количество жидкости, способствующее гидродинамическому давлению на сетчатку [18]. Транспортировка воды зависит от движения ионов хлора, калия и натрия. Трансэпителиальный транспорт осуществляется по средствам: Na⁺/K⁺ -АТФазы на апикальной стороне, аквапоринам, Na⁺/K⁺/Cl-котранспортерам, H⁺ /лактат-котранспортерам, Cl-каналам на базальной стороне клетки ПЭС [19]. Важно, что доставка питательных веществ, включая глюкозу, аскорбат и жирные кислоты, из сосудистой сети хориоидеи к фоторецепторам происходит через иные транспортеры в мембранах клеток пигментного эпителия [5].

    Пигментный эпителий сетчаткиявляется одной из частей ГРБ, отвечающего за избирательный обмен необходимых питательных веществ. ГРБ образуется посредствам плотного контакта ПЭС с мембраной Бруха. Кроме того, между клетками ПЭС имеются тесные белковые контакты для герметизации взаимосвязанных областей. Эти соединения имеют решающее значение для образованиям ГРБ, блокируя свободное движение токсинов, крупных молекул, продуктов, передающихся через кровь, и даже воды [5].

    5. Защитная. ПЭС выполняет основную функцию в поддержании иммунной защиты зрительного анализатора. Важно отметить, что иммунная система глаза существует опосредованно от иммунной системы организма. Это осуществляется, во-первых, с помощью ГРБ. Создается специфическое микроокружение, позволяющее контролировать попадание в слои сетчатки компонентов иммунной системы. Во-вторых, клетки ПЭС способны секретировать иммуносупрессивные факторы – трансформирующий фактор роста бета (TGF-β), интерлейкин 11 и интерферон-β, а также белки и регуляторы комплемента [18].

    6. Гомеостаз. ПЭС активно секретирует различные цитокины и факторы роста для поддержания гомеостаза системы глаза. Эти факторы включают фактор роста, полученный из пигментного эпителия (PEDF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), фактор роста, полученный из эпителия хрусталика (LEDGF), фактор роста, полученный из тромбоцитов (PDGF), цилиарный нейротрофический фактор (CNTF), фактор роста фибробластов (FGF), TGF-β, тканевый ингибитор металлопротеазы (TIMP), инсулиноподобный фактор роста-1 (IGF-1) и члены семейства интерлейкинов [20, 21]. PEDF является антиангиогенным фактором, секретируемым апикальным слоем клеток ПЭС для поддержания фенестрированной структуры хориокапилляриса [20]. TGF-β регулирует воспаление и секрецию внеклеточного матрикса. Кроме того, TGF-βи TIMP вместе регулируют обменные процессы во внеклеточном матриксе, в то время как PDGF регулирует рост и заживление клеток. В качестве нейропротективных факторов роста выделяют PEDF, CNTF, FGF и LEDGF. Гиперсекреция VEGF является ключевой для хориоидальной неоваскуляризации (ХНВ) и основным направлением исследований неоваскулярной ВМД (нВМД) [20].

    Изменения пигментного эпителия сетчатки при ВМД

    Очевидно, что целостность ПЭС является одним из важнейших элементов нормального функционирования сетчатой оболочки глаза. Патоморфологические изменения пигментного листка – важный индикатор развития ВМД. В большинстве случаев формируется элевация или отслойка, в которой выделяют три типа: друзеноидная, фиброваскулярная (геморрагическая) и серозная.

    1. Друзеноидная. Встречается у 8% пациентов с ВМД [22]. Связана с накоплением продуктов обмена веществ между ПЭС и мембраной Бруха. В результате снижается скорость обменных процессов в сетчатке. Формируется порочный круг, исходом которого может стать формирование центральной географической атрофии. По данным проспективного многоцентрового исследования, в 19% случаев друзеноидная форма прогрессирует в атрофию ПЭС [22]. В течение 5 лет в 40% наблюдений отмечалось достоверное снижение максимальной корригированной остроты зрения [22]. В настоящее время не существует стандартизированного подхода к лечению данной формы элевации.

    2. Фиброваскулярная. Патогенез определяется формированием патологических сосудов, способствующих выходу жидкости и форменных элементов из сосудистого русла. Фиброваскулярная элевация, по результатам ряда исследований, выявляется в 62–80% случаев при ВМД [22, 23]. Фиброваскулярная отслойка является патоморфологической основой формирования субмакулярного кровоизлияния [24]. Возникают необратимые повреждения слоев сетчатки, в частности, в результате воздействия токсических продуктов распада гема, образования соединительнотканных отложений и формирования механических преград для обменных процессов [25].

    3. Серозная. Основным звеном накопления жидкости является нарушение оттока через мембрану Бруха. Патогенез серозных отслоек при ВМД связан со спектром различных механизмов, начиная от дегенеративных изменений в мембране Бруха и заканчивая образованием ХНВ. Серозная элевация обнаруживается примерно у 10% пациентов с ВМД [26].

    В работах ряда авторов представлены сведения об осложнении отслойки в виде развития разрыва ПЭС [23, 27, 28]. Общая частота нарушения целостности пигментного листка в крупных многоцентровых исследованиях варьирует в широких пределах: от 1,6 до 24% [23, 29]. Предполагают, что это связано с формированием дефекта в листке ПЭС в результате накопления содержимого, приводящего к перерастяжению купола отслоенного листка. Резкое сокращение ХНВ вызывает усиление поверхностного натяжения и нарушение целостности структуры на стыке неизмененного ПЭС и участка элевации. Данная тенденция показана в исследовании C.R. Clemens и соавт., где в 81,8% случаев разрыв локализуется в месте максимального натяжения пигментной ткани [30].

    Предикторы разрыва пигментного эпителия сетчатки

    Имеется ряд исследований, в которых представлены предвестники нарушения целостности ПЭС.

    Ключевым критерием угрожающего разрыва является высота отслойки пигментного листка. M. Leitritz и со-авт. одними из первых отметили зависимость элевации и высокой вероятности нарушения структурной целостности в пигментном слое [28]. C.K. Сhan и соавт. указывают, что отслойка свыше 400 мкм достоверно связана с развитием разрывов ПЭС [27]. Кроме того, отмечена прямая зависимость рисков разрыва с 0,5 до 14,8% при возрастании элевации от 100 до 600 мкм соответственно [31–33]. В свою очередь, S. Doguizi и S. Ozdek определили, что статистически значимая высота элевации составляет более 580 мкм [34]. D. Sarraf и соавт. описали подъем выше 550 мкм как фактор высокого риска последующего развития разрыва ПЭС [31].

    На сегодняшний день выделяют ряд дополнительных предикторов угрожающего разрыва ПЭС. В исследовании ряде исследований было предположено, что увеличенная площадь поверхности, а также большой линейный диаметр отслойки пигментного листка является прямым фактором для нарушения его целостности [35, 36]. Также, по данным ряда авторов, частота разрывов повышается на фоне применения анти-VEGF-препаратов при нВМД с подъемом ПЭС [35–37]. S. Doguizi и S. Ozdek сообщили об обратной зависимости между продолжительностью существующей отслойки и разрывом ПЭС, а вероятность разрыва ПЭС при антивазопролиферативной терапии повышается до 27% [34]. По заключению S. Doguizi и S. Ozdek, при недавно возникшей отслойке ПЭС сформированная незрелая ХНВ более восприимчива к анти-VEGF-препарату [34]. Острый антивазопролиферативный эффект приводит к резкому сокращение ХНВ и усилению поверхностного натяжения ткани фиксированного пигментного листка [34]. Стоит отметить, что в настоящее время нет клинических данных, достоверно доказывающих связь между риском разрыва ПЭС и использования анти-VEGF-терапии. Так, в работе P. Mitchell и соавт. средняя частота развития разрывов ПЭС в период применения анти-VEGF составила менее 1% [38]. Для глаз с высоким риском формирования разрывов были предложены альтернативные протоколы лечения анти-VEGF, предполагающие низкие дозы и частые инъекции. Однако не существует проверенного метода прогнозирования развития разрывов ПЭС [39, 40].

    Зрительные перспективы

    Нарушение целостности ПЭС в перспективе является фактором снижения или полной потери зрения. Особенно это характерно при формировании разрыва в центральной зоне сетчатки [38, 41]. Также ухудшение зрения наблюдется в случаях субмакулярного кровоизлияния и формирования фиброзного рубца. Кроме того, в исследовании отечественных авторов представлено, что наличие разрывов ПЭС не позволяет добиться хороших зрительных результатов даже после применения комбинированного лечения [42, 43].

    D. Sarraf и соавт. разработали схему классификации разрывов ПЭС, которые развились после анти-VEGF-терапии, и отметили, что визуальный прогноз был лучшим при 1-й степени – максимальный линейный диаметр менее 200 мкм при флуоресцентной ангиографии и при 2-й степени разрывов – максимальный линейный диаметр от 200 мкм до 1 диаметра, с осторожным визуальным прогнозом для разрывов 3-й степени – диаметр более 1 диска, но без вовлечения центральной ямки, неблагоприятный прогноз при 4-й степени – диаметр более 1 диска и с вовлечением центральной ямки [44].

    Заключение

    Развитие ВМД приводит к ряду функциональных и морфологических изменений ПЭС. Нарушение структурной организации, в частности нарушение целостности пигментного листка, является причиной безвозвратной потери зрения. С появлением оптической когерентной томографии обнаружение разрывов ПЭС стало более легким и доступным. На данный момент есть целый ряд основных предикторов развития данного патологического состояния. Важным моментом в настоящее время является разработка протоколов ведения пациентов со случившемся разрывов ПЭС на фоне основного заболевания. Лечение анти-VEGF должно быть направлено на содействие восстановлению пигментного эпителия сетчатки и ограничение степени рубцевания.

    

    Информация об авторах

    Ринат Рустамович Файзрахманов, д.м.н., rinatrf@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-4341-3572

    Эдуард Дмитриевич Босов, аспирант, врач-офтальмолог, bosov007@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-9816-1763

    Виолетта Анатольевна Богданова, клинический ординатор, violbogdanova@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0353-9074

    Ваганова Елена Евгеньевна, аспирант, vaganova.e.e@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-2234-0914

    Ольга Леонидовна Сехина, аспирант, sekhina.ol@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1499-1787

    Information about the authors

    Rinat R. Fayzrakhmanov, Doctor of Sciences in Medicine, rinatrf@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-4341-3572

    Eduard D. Bosov, PhD student, Ophthalmologist, bosov007@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-9816-1763

    Violetta A. Bogdanova, Clinical resident, violbogdanova@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-0353-9074

    Elena E. Vaganova, PhD student, vaganova.e.e@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-2234-0914

    Olga L. Sekhina, PhD student, sekhina.ol@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1499-1787

    Вклад авторов в работу:

    Р.Р. Файзрахманов: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, редактирование, окончательное утверждение версии, подлежащей публикации.

    Э.Д. Босов: существенный вклад в концепцию и дизайн работы, сбор, анализ и обработка материала, редактирование.

    В.А. Богданова: сбор, анализ и обработка материала, написание текста.

    Е.Е. Ваганова: сбор, анализ и обработка материала, редактирование.

    О.Л. Сехина: сбор, анализ и обработка материала, редактирование.

    Authors' contribution:

    R.R. Fayzrakhmanov: significant contribution to the concept and design of the work, editing, final approval of the version to be published.

    E.D. Bosov: significant contribution to the concept and design of the work, collection, analysis, and processing of material, editing.

    V.A. Bogdanova: collection, analysis, and processing of material, writing.

    E.E. Vaganova: collection, analysis, and processing of material, editing.

    O.L. Sechina: collection, analysis, and processing of material, editing.

    Финансирование: Авторы не получали конкретный грант на это исследование от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом и некоммерческом секторах.

    Согласие пациента на публикацию: Письменного согласия на публикацию этого материала получено не было. Он не содержит никакой личной идентифицирующей информации.

    Конфликт интересов: Отсутствует.

    Funding: The authors have not declared a specific grant for this research from any funding agency in the public, commercial or not-for-profit sectors.

    Patient consent for publication: No written consent was obtained for the publication of this material. It does not contain any personally identifying information.

    Conflict of interest: There is no conflict of interest.

    Поступила: 08.02.2023

    Переработана: 15.04.2023

    Принята к печати: 08.08.2023

    Originally received: 08.02.2023

    Final revision: 15.04.2023

    Accepted: 08.08.2023