Визуализация структуры эпителия роговицы методом сканирующей электронной микроскопии с лантаноидным контрастированием на основе Ca/Nd изоморфного замещения в Сa-зависимых молекулярных системах

Авторы:
  • С. Э. Аветисов
    ФГБНУ «НИИ глазных болезней», ул. Россолимо, 11, А, Б, Москва, 119021, Российская Федерация; ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России, ул. Большая Пироговская, 2, стр. 4, Москва, 119991, Российская Федерация
  • С. В. Труфанов
    ФГБНУ «НИИ глазных болезней», ул. Россолимо, 11, А, Б, Москва, 119021, Российская Федерация
  • И. А. Новиков
    ФГБНУ «НИИ глазных болезней», ул. Россолимо, 11, А, Б, Москва, 119021, Российская Федерация
  • А. М. Суббот
    ФГБНУ «НИИ глазных болезней», ул. Россолимо, 11, А, Б, Москва, 119021, Российская Федерация
  • А. А. Федоров
    ФГБНУ «НИИ глазных болезней», ул. Россолимо, 11, А, Б, Москва, 119021, Российская Федерация
Журнал: Вестник офтальмологии. 2016;132(6): 11-19
Просмотрено: 1295 Скачано: 610

Совокупность признаков, выделяемых биомикроскопически, как правило, позволяет диагностировать рецидивирующую эрозию роговицы и буллезную кератопатию, однако для раскрытия патогенеза заболевания необходима визуализация структуры на субклеточном уровне. В работе предпринимается попытка одновременной визуализации различных структур, отвечающих за организацию эпителиальной ткани, с использованием лантаноидного контрастирования и последующим проведением сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). В частности, доказывается применимость Ca/Nd изоморфного замещения Ca2+-сайтов в белках клеточной адгезии для визуализации соответствующих им структур. Цель — оценка информативности изображений, полученных посредством визуализации структуры эпителия роговицы методом СЭМ с лантаноидным контрастированием на основе Ca/Nd изоморфного замещения в Сa-зависимых молекулярных системах. Материал и методы. Соскобы переднего эпителия роговицы, полученные у больных, страдающих рецидивирующей эрозией роговицы или буллезной кератопатией, а также с кадаверных глаз без признаков офтальмологических заболеваний изучали на сканирующем электронном микроскопе (Zeiss EVO LS10, BSE, EP — 70 Па, 20—28 кВ, лантаноидное контрастирование набором реактивов BioREE). Результаты. Во всех случаях лантаноидное контрастирование биоптатов позволило получить на сканирующем электронном микроскопе контрастные изображения с хорошо распознаваемой клеточной структурой и элементами ультраструктуры, связанной с Ca2+-сайтами белков клеточной адгезии. Заключение. Лантаноидное контрастирование биоптатов эпителиального слоя роговицы для проведения СЭМ позволяет визуа-лизировать особенности строения эпителиальной ткани при различных патологических состояниях. Механизм Ca/Nd изоморфизма позволяет оценить структурную позицию большинства белковых молекул, участвующих в Ca-зависимых процессах, формирующих клеточную адгезию. На основании данных о распределении неодима в структуре базальной мембраны описан механизм локального воздействия веществ на плотную пластинку в проекции клеточных границ базального слоя, возникающий при однонаправленной ультрафильтрации. Подтверждены наблюдения о несостоятельности якорного комплекса адгезии при развитии рецидивирующей эрозии роговицы.

Ключевые слова:
  • эпителий
  • роговица
  • буллезная кератопатия
  • рецидивирующая эрозия роговицы
  • сканирующая электронная микроскопия
  • СЭМ
  • сканирующий электронный микроскоп
  • лантаноидное контрастирование
  • молекулы клеточной адгезии

КАК ЦИТИРОВАТЬ:

Аветисов С.Э., Труфанов С.В., Новиков И.А., Суббот А.М., Федоров А.А. Визуализация структуры эпителия роговицы методом сканирующей электронной микроскопии с лантаноидным контрастированием на основе Ca/Nd изоморфного замещения в Сa-зависимых молекулярных системах. Вестник офтальмологии. 2016;132(6):11-19. https://doi.org/10.17116/oftalma2016132611-19

Список литературы:

  1. Mannis MJ, Holland EJ. Ocular Surface Disease: Medical and Surgical Management. Springer Science & Business Media; 2006:59-62.
  2. Труфанов С.В., Маложен С.А., Полунина Е.Г., Пивин Е.А., Текеева Л.Ю. Синдром рецидивирующей эрозии роговицы (обзор). Офтальмология. 2015;12(2):4-12.
  3. Heyworth P, Morlet N, Rayner S, Hykin P, Dart J. Natural history of recurrent erosion syndrome — a 4 year review of 117 patients. Br J Ophthalmol. 1998;82:26-28.
  4. Reidy JJ, Paulus MP, Gona S. Recurrent erosions of the cornea: epidemiology and treatment. Cornea. 2000;19:767-771. doi:10.1016/S0002-9394(01)00884-4
  5. Mencucci R, Paladini I, Brahimi B, Menchini U, Dua HS, Romagnoli P. Alcohol delamination in the treatment of recurrent corneal erosion: an electron microscopic study. Br J Ophthalmol. 2010;94(7):933-939. doi:10.1136/bjo.2009.174409
  6. Pal-Ghosh S, Blanco T, Tadvalkar G, Pajoohesh-Ganji A, Parthasarathy A, Zieske JD et al. MMP9 cleavage of the β4 integrin ectodomain leads to recurrent epithelial erosions in mice. J Cell Sci. 2011;124(Pt 15):2666-2675. doi:10.1242/jcs.085480
  7. Oliver VF, van Bysterveldt KA, Cadzow M, Steger B, Romano V, Markie D et al. A COL17A1 Splice-Altering Mutation Is Prevalent in Inherited Recurrent Corneal Erosions. Ophthalmology. 2016;123(4):709-722. doi:10.1016/j.ophtha.2015.12.008
  8. Garrana RM, Zieske JD, Assouline M, Gipson IK. Matrix metalloproteinases in epithelia from human recurrent corneal erosion. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1999;40(6):1266-1270.
  9. Ljubimov AV, Burgeson RE, Butkowski RJ, Couchman JR, Wu RR, Ninomiya Y et al. Extracellular matrix alterations in human corneas with bullous keratopathy. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1996;37(6):997-1007.
  10. Savige J, Sheth S, Leys A, Nicholson A, Mack HG, Colville D. Ocular features in Alport syndrome: pathogenesis and clinical significance. Clin J Am Soc Nephrol. 2015;10(4):703-799. doi:10.2215/CJN.10581014
  11. Akhtar S, Bron A, Hawksworth N, Bonshek R, Meek K. Ultrastructural morphology and expression of proteoglycans, βig-h3, tenascin-C, fibrillin-1, and fibronectin in bullous keratopathy. Br J Ophthalmol. 2001;85(6):720-731. doi:10.1136/bjo.85.6.720
  12. Torricelli AAM, Singh V, Santhiago MR, Wilson SE. The Corneal Epithelial Basement Membrane: Structure, Function, and Disease. Invest Opthalmol Vis Sci. 2013;54(9):6390. doi:10.1167/iovs.13-12547
  13. Новиков И.А., Суббот А.М., Федоров А.А., Грибоедова И.Г., Антонов Е.Н, Вахрушев И.В. Суправитальное контрастирование лантаноидами для визуализации структуры биологических образцов на сканирующем электронном микроскопе. Гены и клетки. 2015;10(2):90-96.
  14. Novikov IA, Subbot AM, Kiryushchenkova NP, Nesterova TV, Gabashvili AN, Sitnikov AV, и др. Fast and easy method of lanthanoid staining for visualization of cellular ultrastructure and spatial arrangement. В: AIP Conference Proceedings. AIP Publishing; 2016 с. 20009. http://scitation.aip.org/content/aip/proceeding/aipcp/10.1063/1.4954343;jsessionid=kbwfzGpq96qMxc-Ro31dkHwy.x-aip-live-02
  15. Ferreira-Gomes MS, González-Lebrero RM, de la Fuente MC, Strehler EE, Rossi RC, Rossi JPFC. Calcium occlusion in plasma membrane Ca2+-ATPase. J Biol Chem. 2011;286(37):32018-32025. doi:10.1074/jbc.M111.266650
  16. Cailliez F, Lavery R. Cadherin Mechanics and Complexation: The Importance of Calcium Binding. Biophys J. 2005;89(6):3895-3903. doi:10.1529/biophysj.105.067322
  17. Burton PR, Fernandez HL. Delineation by Lanthanum Staining of Filamentous Elements Associated with the Surfaces of Axonal Microtubules. Journal of Cell Science. 1973;12(2):567-583.
  18. Evans CH. Biochemistry of the Lanthanides. Springer Science & Business Media; 2013.
  19. Rubashkin A, Iserovich P, Hernández JA, Fischbarg J. Epithelial fluid transport: protruding macromolecules and space charges can bring about electro-osmotic coupling at the tight junctions. J Membr Biol. 2005;208(3):251-263. doi:10.1007/s00232-005-0831-y
  20. Aitken DA, Beirouty ZA, Lee WR. Ultrastructural study of the corneal epithelium in the recurrent erosion syndrome. Br J Ophthalmol. 1995;79(3):282-289.