1.1 Фиброз: определение и основные концепции развития процесса

    Современная наука рассматривает соединительную ткань как совокупность клеток, основного вещества и волокон, объединенных общностью строения, происхождения и выполняемых функций. Она включает внеклеточный матрикс, резидентные и транзиторные клеточные элементы и является сложнейшей многокомпонентной системой [43].

    В настоящее время распространенность патологий, при которых избыточный рост соединительной ткани является одним из основных факторов патогенеза (кардиосклероз, эпиретинальный фиброз, спаечная болезнь, пневмосклероз, цирроз печени, почечный фиброз) неуклонно растет [10, 15, 16, 19, 21]. Поэтому соединительная ткань привлекает внимание все большего количества исследователей, которое фокусируется на возможности управления её ростом и развитием с целью предотвращения различных патологических состояний.

    К одному из таких патологических состояний относится фиброз – разрастание и уплотнение соединительной ткани, постепенно приводящее к утрате органом своей функции. Данный патологический процесс обусловлен повышенной выработкой коллагена. Это универсальный патофизиологический ответ на повреждение тканей, характеризующийся избыточным отложением компонентов экстрацеллюлярного матрикса (ЭЦМ) в результате увеличения их синтеза и уменьшения скорости их разрушения [21, 43]. Также фиброз рассматривают как форму нарушения процесса восстановления ткани или как результат хронического воспаления в ответ на постоянное повреждение ткани патогеном. При этом отмечается отсутствие нормальной регенерации после тканевого повреждения из-за стимуляции клеток к гиперпродукции компонентов ЭЦМ (коллагенов, эластина, фибронектина, протеогликанов, ламинина и других) [59].

    Следует отметить, что в основе всех фиброзных реакций лежат молекулярные и клеточные механизмы. Основным аспектом ответа в виде фиброгенеза является то, что повреждение эффекторных клеток органов стимулирует воспалительный ответ. Различные повреждающие факторы вызывают целый спектр взаимосвязанных реакций, приводящих к гиперпродукции компонентов ЭЦМ и последующему ремоделированию ткани [21, 33, 43, 59]. Современная концепция фибротического процесса включает следующие этапы:

    1. Воспалительная реакция с повреждением клеток ткани органа, активация и экспрессия цитокинов и факторов роста: трансформирующий фактор роста β1 (TGFβ1), фактор некроза опухоли α (TNFα), тромбоцитарный фактор роста β (PDGFβ), фактор роста фибробластов, эпидермальный ростовой фактор, эндотелин1, инсулиноподобный ростовой фактор1 (IGF1), ангиотензин II, агонисты рецепторов, тромбин, активируемых пролифератором пероксисом (PPAR) и другие;

    2. Стимулирование вышеуказанными факторами различных типов клеток, которые дифференцируются и подвергаются главной фенотипичной трансформации в пролиферативный "миофибробластподобный" фенотип;

    3. Продукция активированными и трансформированными клетками компонентов ЭЦМ (различные типы коллагена, структурные гликопротеины, протеогликаны, гиалуронан), а также матриксных металлопротеиназ (MMPs), гепатоцито-, эпидермальный, фибробласто-, соединительнотканные и гемопоэтический факторы роста);

    4. Повреждение ткани с нарушением ее функции в результате сократимости миофибробластоподобных клеток, гиперпродукции коллагена с нарушением процесса деградации компонентов ЭЦМ [36].

    Также, в последнее время, большой интерес, в вопросах патогенетических механизмов формирования фиброза, вызывает теория эпителиально -мезенхимальной транзиции (ЭМТ) или эпителиально - мезенхимального перехода (ЭМП) [108, 109]. Данный термин был утвержден в 2003 г. в австралийском Порт- Дугласе на первой встрече Международной Ассоциации ЭМТ (The EMT International Association, TEMTIA), где было принято соглашение о применении именно термина «эпителиально-мезенхимальная транзиция» (epithelialmesenchymal transition), который более точно подчеркивает обратимость, транзиторность, а также природу процесса. Термин «эпителиально-мезенхимальный переход» больше распространен в русскоязычной литературе.

    Он был утвержден научным сообществом в 2007 году в Польше. В марте 2008 года Cold Spring Harbor Laboratories выделили три типа ЭМТ. При заживлении ран и фиброзировании тканей различных органов наблюдается 2-й тип ЭМТ [9, 28, 89, 188]. При данном типе ЭМТ происходит превращение эпителиальных клеток в фибробласты и миофибробласты, которые впоследствии образуют волокна экстрацеллюлярного матрикса [111].

    Согласно описанию в зарубежных литературных источниках, ЭМТ представляет собой временную утрату клетками эпителиального фенотипа и временное приобретение ими фенотипа мезенхимальных клеток, для увеличения миграционной способности этих клеток в эмбриогенезе, инвазивности в опухолевом росте и при фиброзировании тканей [5, 10, 52, 82, 93, 162, 175]. При изменении эпителиальными клетками своего фенотипа на мезенхимальный, образующиеся клетки обладают повышенной подвижностью и инвазивностью, что позволяет им перемещаться и дать начало другим типам клеток [18]. В ходе ЭМТ эпителиальные клетки теряют свою апикабазальную полярность, происходит их разделение на отдельные клетки и дисперсия при приобретении клеточной подвижности. При разрушении плотных, адгезионных контактов или десмосом эпителиоциты высвобождаются из системы межклеточной связи в организованной эпителиальной ткани. Далее происходит реструктуризация цитоскелета клетки. После этого клетки способны мигрировать через экстрацеллюлярный матрикс. Изменение локального микроокружения и утрата эпителиальной морфологии могут способствовать снижению уровня дифференцировки, которая приводит к нарушениям функций исходной ткани [27, 29, 153, 158, 184]. Кроме того, ЭМТ сопровождается изменением профилей транскрипции генов, в том числе компонентов цитоскелета и внеклеточного матрикса (ВКМ), а также протеолитических ферментов, участвующих в деградации последнего [184].

    Основы представлений о закономерностях и динамике реорганизации цитоскелета, определяющих изменения формы клеток, характерных для ЭМТ, были заложены в серии работ Васильева Ю.М. и его сотрудников (2008, 2009) [7, 8]. Также большой вклад в изучение процесса ЭМТ среди отечественных исследователей внесли Репин В.С. и Сабурина И.Н. (2006, 2010), которые занимались изучением процессов трансплантации мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) в ходе репарации в поврежденных органах и тканях [27, 29]. Авторы в ходе исследований обратили внимание на то, что в зоне повреждения различных тканей ММСК способны пролиферировать и дифференцироваться в разных направлениях под влиянием локальных сигналов микроокружения [24, 27, 29, 167]. Поврежденные нормальные ткани органов оказываются триггером, запускающим образование так называемых «репаративных сфероидов» из региональных или системно циркулирующих мультипотентных стромальных клеток. Репарирующие сфероиды, в свою очередь, являются бифункциональным донором-модулем эпителиальных и стромальных клеток, особенно в условиях, когда реэпителизация блокирована или ограничена.

    Проведенное авторами исследование образования эпителио-мезенхимальных сфероидов в эксперименте in vitro представило новую модель для изучения эпителио-мезенхимальной пластичности клеток, что дает возможность с новых позиций изучать клеточные механизмы репарации поврежденных органов и тканей и представляет важный научно-практический интерес в отношении изучения фибротических процессов [27, 29].

    Следует отметить, что изменения, происходящие при ЭМТ, затрагивают все уровни организации клетки. Первоначально меняется экспрессия ряда генов, что ведет к изменению функционирования и реорганизации внутриклеточных структур с последующими изменениями морфологии клеток, в результате чего происходит изменение их функциональных свойств [26, 162]. Однако, несмотря на успехи, достигнутые в области изучения ЭМТ и ее роли в фибротических процессах, остаётся неизвестным, почему при некоторых повреждениях дефинитивных тканей собственные запасы региональных стволовых клеток не мобилизуются и не принимают участие в репарации, а наблюдается патологическая репарация (фиброз) в ответ на повреждение [27, 29]. Кроме того, ведется активная дискуссия о важности этого механизма в генерации фибробластов при фиброгенезе [167].

    Известно, что хроническое воспаление, в исходе которого развивается органный фиброз, является стимулятором ЭМТ. При персистирующем повреждении клеток, а именно при раздражении мембраны эпителиоцитов происходит ряд процессов, приводящих к морфологическим изменениям молекулярных носителей ЭМТ. В клетках накапливаются лизосомы, нарастает количество стресс-волокон, идет синтез сократительных волокон, лизис подлежащей базальной мембраны с последующим формированием псевдоподий на мембране клеток и выходом их в ЭЦМ, где они начинают проявлять свойства фибробластов, которым принадлежит одна из ведущих ролей в процессе фиброзного преобразования органов и тканей [19].

    В то же время, согласно данным литературы, некоторые авторы ставят под сомнение роль ЭМТ в развитии фиброза при ряде хронических заболеваний [69, 106, 188]. Так, одной из существенных проблем при изучении ЭМТ является отсутствие четких критериев данного процесса, вследствие чего у разных исследователей в различных экспериментальных системах они могут несколько отличаться [111]. Большинство авторов считают, что признаком ЭМТ является снижение экспрессии в клетках эпителиальных маркеров и повышение мезенхимальных. Однако до сих пор не известно одинаковы ли чувствительность и специфичность различных маркеров при выявлении ЭМТ. Также неразрешенным остается вопрос о том, проходят ли в ходе фибротического процесса эпителиоциты «промежуточную» мезенхимальную или малодифференцированную стадию, или же сразу претерпевают изменения до «зрелых» фибробластов [21, 43, 59]. В связи с наличием разноречивых результатов данные вопросы окончательно не решены. Поэтому дальнейшее изучение ЭМТ в настоящее время представляется обоснованным и перспективным направлением медикобиологических исследований.

    Понимание механизмов ЭМТ может помочь в выявлении важных патогенетических особенностей развития фиброза в различных органах, в том числе в глазном яблоке. ЭМТ, несомненно, представляет огромный интерес для исследователей различных специальностей, в частности для понимания фундаментальных свойств биологии идиопатического фиброза в офтальмологии.