1.1 Анатомия и физиология заднего эпителия (эндотелия) роговицы

    Роговица – передняя прозрачная часть фиброзной капсулы глазного яблока. Она является главной линзой оптической системы глаза. Благодаря прозрачности и характерной форме, роговица выполняет функции светопроведения и светопреломления. Важнейшими функциями также являются опорная и защитная.

    Они обеспечены такими свойствами, как высокая механическая прочность, чувствительность и способность к регенерации переднего эпителия [5]. В течение длительного времени в роговице выделяли 5 слоев: эпителий, Боуменова мембрана, строма, Десцеметова мембрана и эндотелий (задний эпителий). Недавно был открыт 6 слой – слой Dua, или предесцеметовый (пре-ДМ) слой. Важно обратить более детальное внимание на комплекс: пре-ДМ слой, ДМ и эндотелий. Пре-ДМ слой был описан Dua и соавт. (2013): он состоит из 5–8 тонких пластин из плотно упакованных коллагеновых пучков, ориентированных в продольном, поперечном и косом направлениях. Его толщина составляет 10,15±3,6 мкм. Иммуногистохимически было показано отсутствие кератоцитов в этом слое, что отличает его от вышележащей стромы [5].

    Клетки заднего эпителия роговицы в норме имеют гексагональную форму, являются высокодифференцированными и относятся к долгоживущим. Они находятся на задней поверхности роговицы в виде иррегулярной полигональной мозаики и примыкают друг к другу, с образованием внеклеточных пространств в 2–4 нм, тем самым создавая неполный барьер для диффузии малых молекул.

    Плотность эндотелиальных клеток (ПЭК) меняется на протяжении жизни, с различной динамикой. При рождении общее количество клеток эндотелия в глазу человека составляет порядка 1 млн., или 3500-5000 кл/мм². В первый год жизни ПЭК снижается преимущественно за счет роста роговицы, далее плотность клеток снижается за счет уменьшения их числа. Естественная потеря клеток в возрасте до 14-ти лет составляет 0,6% (0,3–1,0%) в год. С возрастом количество клеток эндотелия уменьшается и к 60-ти годам достигает 500 тысяч, или 1400-2500 кл/мм². Таким образом, имеется физиологическая потеря эндотелиальных клеток (при отсутствии негативных факторов), которая составляет 30-40 клеток ежедневно или 0,5%–2% в год [15].

    Поскольку эндотелиальные клетки роговицы имеют органеллы, в частности большое количество митохондрий, то было изучено, что они имеют второй по величине уровень энергетического обмена после фоторецепторов сетчатки [186]. Эндотелий выполняет несколько функций. С одной стороны, он отвечает за поддержание прозрачности роговицы путем формирования оптимальной степени гидратации стромы за счет насосной функции. Это явление впервые описал David Maurice. Уровень гидратации стромы роговицы (75–80%) зависит от состояния эпителия и эндотелия, а также от водно-ионного транспорта через них [260].

    Жидкость постоянно попадает в роговицу через негерметичный барьер, образованный эндотелиальным слоем. Насосные транспортные системы помогают поддерживать концентрационный градиент, регулируя движение воды, как через эпителий в слезную плёнку, так и через эндотелий в переднюю камеру глаза. Среди этих двух явлений решающий вклад вносит движение воды через эндотелий в переднюю камеру. Выведение и абсорбция ионов натрия (Na⁺) и хлора (Cl^-) – это главные движущие силы водного транспорта. Водный транспорт может быть осуществлен 2-мя путями: основным – благодаря работе метаболических помп и дополнительным – благодаря движению воды через транспортные каналы, называемые аквапоринами.

    Аквапорины (AQP) – это небольшие интегральные мембранные белки в плазматической мембране. AQP1, AQP2, AQP4, AQP5, AQP8 – отвечают за транспорт молекул воды, тогда как AQP3, AQP7, AQP9 – отвечают за транспорт глицерола и других малых молекул. Аквапорины 1-го типа найдены в роговичном эпителии, кератоцитах и эндотелии. Аквапорины 5-го типа локализуются в роговичном эпителии [335].

    Эндотелий требует значительного запаса энергии для поддержания метаболической функции. Большинство питательных веществ, таких как углеводы, витамины, аминокислоты в основном попадают в роговицу через «неполный эндотелиальный барьер», а также в меньшем количестве от лимбальных сосудистых аркад. В свою очередь, углекислый газ и другие метаболические конечные продукты удаляются через эндотелий во влагу передней камеры. Каждая клетка содержит большое количество митохондрий и, кроме того, имеет 1,5х10⁶ Na⁺/K⁺ АТФ-азных метаболических помп [139].

    При различных заболеваниях эндотелия количество помп на 1 клетку может увеличиваться, компенсируя таким образом повышенную нагрузку. При критической потере эндотелиальных клеток, когда плотность находится на уровне 500 кл/мм² и менее, развивается декомпенсация в виде отёка роговицы. В этой ситуации эндотелиальные клетки уже изменили свою форму (полиморфизм) и увеличились в размере (полимегатизм) до критического предела. Но место для образования дополнительных метаболических помп на латеральных мембранах в этом случае уже отсутствует. По этой причине развивается отек роговицы [280].

    Задний эпителий роговицы человека в норме находится в нерепликативном состоянии. Joyce N. и соавт. (1996) продемонстрировали, что эндотелиальные клетки заблокированы в G1-фазе клеточного цикла. Их последующие исследования обнаружили, что контактное ингибирование играет важную роль в

    индукции блокирования клеточного цикла и, взаимодействуя с трансформирующим фактором роста-β2 (найден в водянистой влаге), поддерживает эндотелиальный слой роговицы в непролиферативном состоянии [208].

    Известно, что стимуляция митоза эндотелия роговицы in vitro возможна. Подтверждением того служат результаты исследований, проведенных у больных с различными патологическими состояниями, когда изменяется микроокружение клетки и, вероятно, снимаются некоторые механизмы, сдерживающие деление. Впервые фигуру митоза в эндотелии неизмененной роговицы донора, причиной смерти которого стала злокачественная опухоль, наблюдали Н. Kaufman и соавт. в 1966 г. [209]. Позднее было выявлено, что опухоли различной локализации усиливают пролиферативные способности эндотелия роговицы человека.

    Плотность эндотелиоцитов у таких больных значительно выше, чем в контрольных группах, при этом увеличено число малых клеток и наблюдаются фигуры митоза – профаза и телофаза [250].

    В исследованиях, проведенных в МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова на плоскостных препаратах роговичного эндотелия больных сахарным диабетом средней и высокой степени тяжести под сканирующим электронным микроскопом, были выявлены различные фигуры митоза. Вопрос, почему происходит активация деления клеток эндотелия роговицы у больных сахарным диабетом, на сегодняшний день остается открытым [49].

    Эндотелий способен к секреции внеклеточного вещества, образуя Десцеметову мембрану [168]. ДМ является базальной мембраной заднего эпителия. Имея толщину 5 мкм в детстве, она практически удваивает свою толщину к 40 годам и может достигать 15 мкм в течение жизни. ДМ состоит из 2-х пластин: передней и задней. Передняя – имеет «полосатый» вид, толщину около 3 мкм и синтезируется в период эмбрионального развития. Задняя пластина – имеет ровную, гомогенную структуру и синтезируется эндотелием на протяжении всей жизни [205]. При этом связь ДМ и прилежащей стромы слаба, и мембрана довольно легко от нее отделяется.