2.1. Строение роговицы у детей в норме и при кератоконусе

    Роговица составляет 1/6 часть наружной оболочки глаза. Ее формирование у человека начинается на 5–6-й неделе эмбрионального развития [Zantos S.G. et al. 1977] после того, как сформирован первичный глазной пузырь. Роговица образуется из нейромезенхимы. В постнатальном периоде развития роговица — это оптико-биологическая система, состоящая из 5 слоев (рис. 1). Первый наружный слой — неороговевающий многослойный плоский эпителий, состоящий из 5–7 рядов клеток. Различают три вида: поверхностный, или слой плоских клеток в 2–3 ряда, имеющих гексагональную форму и отличающихся особым микрорельефом; средний, или слой крыловидных клеток в 2–3 ряда, и глубокий слой базальных клеток, лежащих на базальной мембране в 1 ряд.

    Лимбальные стволовые клетки служат источником клеток с постоянным пролиферативным потенциалом, поддерживающим пул клеток роговичного эпителия. Они обеспечивают устойчивое равновесие между количеством высокодифференцированных тканеспецифичных клеток и сохранением резервуара стволовых клеток. Дочерняя клетка, вступившая на путь дифференцировки, называется временно амплифицирующейся клеткой. Временно амплифицирующиеся клетки делятся и дифференцируются в крыловидные клетки, которые затем переходят в терминально дифференцированные роговичные эпителиальные клетки. Последние в конечном счете десквамируются на поверхность роговицы. Среди базальных клеток только 5 % могут митотически делиться.

    Новые базальные клетки постепенно продвигаются кнаружи и превращаются вначале в крыловидные клетки, затем в поверхностные. Обновление эпителиального слоя происходит в среднем за 7 дней [Hanna C. еt al. 1961]. Далее следует передняя пограничная пластинка, или Боуменова оболочка, представляющая собой тонкий бесклеточный слой беспорядочно ориентированных коллагеновых фибрилл. С помощью якорных филаментов она соединяется со стромой. Строма составляет примерно 90 % толщины роговицы и представлена параллельно расположенными пластинами в количестве 300–500 штук, состоящими из коллагеновых фибрилл. Диаметр фибрилл варьирует от 22 до 32 нм [Hogan M.J. et al. 1971; Giraud J.P. et al. 1975]. Коллагеновые волокна окружаются протеогликановым матриксом. В норме строма роговицы состоит на 78 % из воды. Кератоциты составляют 3–5 % от общего объема стромы.

    Они способны мигрировать. Далее следует задняя пограничная пластинка, или десцеметовая мембрана (ДМ). Распределение коллагена в роговице в норме: боуменова оболочка состоит из коллагена I типа, а также коллагенов III–VII типов; коллагеновые волокна стромы состоят в основном из коллагена I типа, хотя выявлен и коллаген III, VI и XII типов, иммуноморфологически в цитоплазме кератоцитов выявлены коллагены III, V и VI типов; в ДМ — помимо преобладающего коллагена IV типа обнаружены коллагены III, V, VI и VIII типов. За десцеметовой оболочкой расположен задний эпителий роговицы, или эндотелий, — это монослой клеток гексагональной формы. Эти клетки не способны к делению, но могут увеличиваться в размерах. Плотность эндотелиальных клеток (ПЭК) варьирует от 4000 при рождении до 1400–2500 клеток/мм² у взрослых. Преломляющая сила роговицы в среднем равна 43 дптр. Иннервация роговицы осуществляется из трех ганглиев: чувствительного — полулунного (тройничный нерв), симпатического — верхнего шейного и парасимпатического — ресничного.

    Строение роговицы новорожденных имеет свои особенности. Так, у новорожденных толщина ее в центре составляет примерно 1,2 мм, к 4 годам и до 15 лет — 0,6–0,8 мм (приблизительно такая же толщина роговицы у взрослых). Истончение роговицы с возрастом имеет большое практическое значение, особенно при решении вопроса о сроках и методе кератопластики. У новорожденных толщина роговицы больше, чем у детей первого года жизни, что связывают с формированием в этот период времени функции эндотелиальных клеток.

    Преломляющая сила роговицы изменяется в зависимости от возраста обратно пропорционально радиусу ее кривизны и составляет у детей 1 года в среднем 50 Д, в возрасте 7 лет, как у взрослых — 40 Д. В первые месяцы жизни чувствительности роговицы низкая в связи с незавершенностью развития черепных нервов, только к 1-му году, чувствительность роговицы соответствует таковой у взрослого человека. [Гусева М.Р. 2014.]

    Кривизна роговицы изменяется с возрастом. У новорожденных она более сферичная и уплощается к 5-летнему возрасту. При этом изменяются диаметр и площадь роговицы (табл. 1).

    По-видимому, эти изменения в известной мере связаны с этапами общего роста и развития ребенка, в том числе и органа зрения. Исследования показывают, что в возрасте до 1 года происходит формирование переднего отдела глаза, в возрасте до 3 лет — области экватора и до 7 лет — заднего отдела.

    Ряд авторов, изучающих анатомические особенности глаза ребенка считают, что в позднем возрасте развивается «правильный» астигматизм, заключающийся в том, что в вертикальном меридиане радиус кривизны роговицы меньше.

    В связи с этим, роговица в вертикальном меридиане обладает более сильной рефракционной способностью. Роговица становится сферичной приблизительно в возрасте 45 лет. При этом развивается «неправильный» астигматизм.

    Сферичность и гладкость передней поверхности роговицы являются важными факторами, обеспечивающими ее прозрачность. При нарушении сферичности развивается астигматизм и существенно снижается зрение. Наиболее ярко это проявляется при кератоконусе. В тех случаях, когда формируется рубцовая ткань роговицы, но сохраняется ее кривизна, острота зрения страдает в меньшей степени.

    В роговице коллагеновые волокна ориентированы преимущественно горизонтально и вертикально (под углом 90 и 180°), параллельно друг другу и поверхности роговицы, что определяет ее кривизну и прозрачность. Подобная закономерность имеет место на большей части роговицы, за исключением полосы шириной 2 мм вдоль лимба. Коллагеновые волокна, идущие от лимба до лимба, связаны между собой в переднезаднем направлении посредством матриксных белков (протеогликаны и др.), а также коллагена VI типа, являющегося своеобразным «мостом» между коллагеновыми фибриллами I типа. Кератоциты, благодаря наличию отростков, также участвуют в образовании поперечных связей, взаимодействуя друг с другом и коллагеновыми фибриллами. Коллаген составляет около 80 % органического содержания собственного вещества роговицы. Взаимноадаптированные фибриллы коллагена (преимущественно I, а также III, и V типов) роговичной стромы окружены протеогликановым матриксом. Они обеспечивают радиально во всех направлениях равномерное распределение прочности на разрыв, минимальное светорассеяние и достаточную прозрачность роговицы. Нефибриллярный коллаген IV типа является основным компонентом передней и задней пограничных мембран роговицы. Коллаген VII типа необходим для закрепления связи между базальными клетками эпителия, базальной мембраной и передней стромой.

    Первостепенной задачей кератоцитов (стромальных фибробластов) является поддержание в прозрачном состоянии и регенерация роговичной стромы. Они принадлежат к мезенхимальным клеткам. В ходе защитно-восстановительных процессов, следующих за повреждением стромы, кератоциты способны изменять свои фибропластические способности, включая: фагоцитоз коллагеновых фибрилл, синтез коллагена, гликозаминогликанов, синтез коллагеназы и ингибиторов металлопротеиназ. При определенных условиях эти метаболические функции кератоцитов могут регулироваться цитокинами из эпителия, клеток воспаления или других кератоцитов. Репарация поврежденного собственного вещества роговицы происходит за счет продукции коллагена кератоцитами, которые мобилизуются из прилежащих участков роговицы посредством миграции, начинающейся обычно на эндотелиальной стороне стромы.

    В интактном глазу регулируемое расщепление коллагена собственного вещества роговицы связано с действием группы энзимов, называемыми матричными металлопротеиназами (коллагеназа I типа, стромальная желатиназа и др.). Коллагеназа I типа расщепляет молекулы фибриллярного коллагена I, II и III типов. Она является единственным энзимом, способным расщеплять спираль нативного коллагена I типа в условиях физиологически нейтрального рН внеклеточного пространства стромы. Первоначально считалось, что роговичная коллагеназа I типа продуцируется роговичным эпителием, однако в дальнейшем было установлено, что она вырабатывается кератоцитами.

    При этом интактный роговичный эпителий секретирует специфический цитокин, угнетающий продукцию коллагеназы кератоцитами. В случае повреждения эпителия угнетающая функция может быть утрачена, что способствует изъязвлению роговицы. Более того, поврежденный эпителий начинает вырабатывать коллагеназу V типа, действующую на коллаген IV и VII типов и вызывающую деградацию эпителиальной базальной мембраны. Коллагеназа I типа также может продуцироваться полиморфноядерными лейкоцитами.

    По мнению ряда ученых, усиление продукции коллагена представляется сомнительным, и более эффективным для усиления биомеханических свойств роговицы может быть воздействие на уже имеющееся в ней собственные коллагеновые волокна.

    Считалось, что кератоконус проявляется во втором десятилетии жизни, когда роговица приобретает более коническую форму, что приводит к нерегулярному астигматизму, прогрессирующей миопии, истончению роговицы и, как следствие, снижению остроты зрения. В большинстве литературных источников дебют заболевания приходится на период полового созревания, но ряд авторов описывает самый ранний случай кератоконуса у ребенка в возрасте 4 лет. Среди пациентов с кератоконусом, которых мы наблюдали в МНТК «Микрохирургия глаза» им. ак. Фёдорова был 6-летний ребенок с прогрессирующим кератоконусом.

    Строение роговицы при КК характеризуется истончением роговицы в зоне эктазии. Наблюдаются вакуольная дистрофия и некробиоз отдельных клеток, целостность базальной мембраны местами нарушена, боуменова мембрана неравномерно утолщена, а местами отсутствует, за счет чего происходит контакт эпителия и стромы роговицы. Коллаген в строме роговицы при КК распределяется следующим образом: I и III тип — в собственном веществе роговицы, II тип — в боуменовой и десцеметовой мембранах, а коллаген IV типа — в базальной мембране эпителия. Однако коллагены этих типов определяются в значительно меньшем количестве, иногда не обнаруживаются совсем. Объемная доля этих типов коллагенов при КК снижена в 3,6–6,0 раз по сравнению с нормой. Объемная доля основного вещества, содержащего гликозамингликаны, в 2 раза меньше, чем в норме. Относительное число кератоцитов в 1,6 раза меньше. В собственном веществе из-за нарушения параллельности расположения фибрилл происходят их фрагментация, деструкция и лизис с явлениями фагоцитоза.