Суетов А.А.

Кафедра офтальмологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Бойко Э.В.

Кафедра офтальмологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Гиалоциты стекловидного тела и их значение в глазной патологии

Журнал: Вестник офтальмологии. 2018;134(6): 94-101

Просмотров : 39

Загрузок :

Как цитировать

Суетов А. А., Бойко Э. В. Гиалоциты стекловидного тела и их значение в глазной патологии. Вестник офтальмологии. 2018;134(6):94-101. https://doi.org/10.17116/oftalma201813406194

Авторы:

Суетов А.А.

Кафедра офтальмологии Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Все авторы (2)

Стекловидное тело (СТ), занимая значительный объем глазного яблока, по-прежнему остается одной из наименее изученных структур органа зрения. Будучи оптической средой с содержанием воды до 98—99,3% от объема при малом количестве клеток в своем составе, СТ имеет важное клиническое значение, вовлекаясь в различные патологические процессы в органе зрения и во многом определяя исход, в частности, таких заболеваний, как пролиферативная диабетическая ретинопатия и регматогенная отслойка сетчатки [1—3]. Возможным ключом к разработке новых подходов к лечению витреоретинальной патологии может стать изучение биологии клеток СТ, глубокое исследование их особенностей в норме и патологии.

Основным клеточным компонентом (до 80% всех клеток) СТ являются гиалоциты, впервые описанные А. Hannover в 1840 г. [4]. Позже G. Schwalbe, опираясь на морфологические особенности, локализацию и поведение клеток, определил их в группу «Wander-zellen», объединявшую известные в тот момент клетки-фагоциты («мигрирующие клетки»), и назвал «Subhyaloidale zellen» [5]. Современное название «hyalocytes» было введено лишь в середине XX века Е. Balazs [6]. В настоящее время в экспериментальных и клинических исследованиях гиалоциты описаны, помимо человека, у крупных (бык, свинья, лошадь, человекообразные обезьяны) и мелких (морские свинки, мыши, крысы, кролики) млекопитающих, а также у птиц.

Локализация и плотность распределения гиалоцитов

Гиалоциты описывают как изолированно расположенные клетки с концентрацией до 100 кл/1 мм2, при этом их количество может варьировать в зависимости от функционального состояния и возраста [7—9]. Наибольшее их число наблюдается в зоне основания СТ (плотность клеток у отростков цилиарного тела до 500 кл/1 мм2) и около зрительного нерва, а также в проекции крупных сосудов сетчатки, наименьшая концентрация — в зоне экватора [10]. Клетки располагаются в преретинальном слое СТ на расстоянии до 20—50 мкм от внутренней пограничной мембраны (ВПМ) сетчатки и базальной мембраны эпителия отростков цилиарного тела [3]. В то же время сообщалось о различиях в локализации клеток у человека и животных: например, в СТ лошади гиалоциты идентифицировали практически исключительно в зоне отростков и плоской части цилиарного тела, у морских свинок они располагались как у цилиарного тела, так и у ВПМ сетчатки, а у кроликов гиалоциты (или гиалоцитоподобные клетки) были обнаружены в том числе в задней камере глаза [11, 12].

Морфология гиалоцитов

Гиалоциты человека представляют собой клетки диаметром 10—15 мкм веретеновидной, округлой или звездчатой формы с дольчатым ядром, при этом в цитоплазме при микроскопии заметны множество митохондрий и секреторных лизосомальных гранул с PAS-позитивным содержимым, фагосомы, хорошо развитые аппарат Гольджи, гладкий и шероховатый эндоплазматический ретикулум (рис. 1)

Рис. 1. Ультраструктура гиалоцита. Дольчатое ядро (N) с конденсированным хроматином ©, в цитоплазме множественные митохондрии (M), вакуоли (V) и плотные гранулы (указаны стрелками), визуализируются цитоплазматические отростки — микровилли (Mi). Ув. 1670. Фотография из J. Sebag [3].
[13—16]. Установлена вариабельность морфологии гиалоцитов в пределах С.Т. Например, при исследовании СТ морских свинок были выявлены две формы гиалоцитов в различных участках витреума: у заднего полюса, у ВПМ гиалоциты имели вытянутую (до 50 мкм) веретенообразную форму с гладкой поверхностью и перикарионом до 5 мкм, от которого в противоположных направлениях отходили два цитоплазматических отростка, а в зоне основания СТ, у поверхности цилиарных отростков, гиалоциты имели более овоидную или звездчатую форму с перикарионом до 5 мкм и небольшим количеством коротких цитоплазматических отростков [10]. Сходные клеточные формы наблюдаются в СТ кроликов (рис. 2)
Рис. 2. Гиалоциты (указаны стрелками) кролика различной формы у отростков и плоской части цилиарного тела. Варианты гиалоцитов овоидной формы с округлым ядром (а, б), звездчатой формы с дольчатым ядром (в) и веретеновидной формы с эллипсоидным ядром (г). Во всех примерах клетки имеют небольшое количество коротких цитоплазматических отростков. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 600. Фотографии авторов.
[13]. У лошадей исследователи выделили 4 варианта морфологии гиалоцитов: 1-й — клетки с округлым или овальным ядром и цитоплазмой, 2-й — с округлым или овальным ядром и наличием коротких или длинных цитоплазматических отростков, 3-й — уплощенные или вытянутые клетки с уплощенным или эллипсоидным ядром и 4-й— уплощенные или вытянутые клетки с уплощенным или эллипсоидным ядром с короткими или длинными цитоплазматическими отростками [12].

Предполагается, что различие в форме клеток и их расположении (у ВПМ или свободно в СТ) обусловлено наличием нескольких отдельных популяций гиалоцитов, имеющих разные источники для воспроизведения [17]. В то же время нельзя исключать, что на форму клеток преимущественно влияет их положение — свободное во внеклеточном матриксе или закрепление на поверхности ВПМ, а также активированы клетки или нет. Кроме того, в ряде работ, описывающих морфологию гиалоцитов человека и животных, не учитывалось (не исключалось, например, при иммуногистохимическом типировании клеток) наличие в СТ сходных клеток, в частности ламиноцитов и глиальных клеток у ВПМ, имеющих иное происхождение [18].

Источники происхождения и обновления гиалоцитов

При иммуногистохимическом анализе установлена экспрессия гиалоцитами маркеров моноцитов/макрофагов (например, MHC-I, MHC-II, CD45, CD11a, CD64, TLR2, TLR4), что указывает на принадлежность гиалоцитов к моноцитарно-макрофагальной клеточной линии [19, 20]. В то же время отсутствие экспрессии таких маркеров нейроглиальных клеток и пигментного эпителия сетчатки, как CD68, глиальный фибриллярный кислый протеин, клеточный ретинальдегидсвязывающий протеин и цитокератин, а также реагирование с антителами ED2 (CD163), характерное для специализированных тканевых макрофагов при отсутствии характерной для всех макрофагов реакции с антителами ED1 (CD68), указывает на то, что гиалоциты являются отдельной специализированной разновидностью тканевых макрофагов, как, например, синовиоциты [19, 20].

Время жизни гиалоцитов человека остается неизвестным, хотя для тканевых макрофагов оно составляет от нескольких недель до нескольких месяцев, значительно снижаясь у активированных макрофагов [19]. По данным В. Gloor и соавторов, клетки СТ у мышей имеют жизненный период до 1 нед [21]. Согласно J. van Meurs, время, в течение которого число меченых макрофагов, введенных в СТ, снижается в 2 раза, у кролика составляет в среднем 4,8 дня [22]. Очевидно, что время жизни клеток, в том числе гиалоцитов, значительно отличается у человека и разных видов животных.

Источники происхождения и обновления гиалоцитов также остаются предметом дискуссии. В целом считается, что на ранних стадиях эмбриогенеза гиалоциты развиваются из недифференцированных мезенхимальных клеток, окружающих систему гиалоидных сосудов, при этом количество гиалоцитов постепенно становится относительно постоянным, что на фоне увеличения объема глазного яблока приводит к снижению плотности распределения клеток [7]. Начиная с 26-го дня эмбрионального развития у кролика, 7,5 нед у кошки и 12 нед у человека, в кортикальный слой СТ постепенно начинают мигрировать моноциты из сосудистого русла, дифференцируясь в полностью сформированные зрелые гиалоциты на 5-м месяце гестации у человека и в первые дни после рождения у мышей, кроликов, кошек [23]. В опытах на мышах было показано, что по мере старения количество гиалоцитов в СТ увеличивается [9].

В настоящее время большинство исследователей сходятся на том, что в постнатальном периоде основным источником обновления гиалоцитов являются мигрирующие из кровеносного русла моноциты [3]. Эта гипотеза была подтверждена в опытах по трансплантации облученным мышам костного мозга трансгенных мышей с усиленной экспрессией зеленого флуоресцирующего белка (GFP), при этом в СТ до 60% гиалоцитов обновлялось в течение 4 мес после трансплантации костного мозга и до 90% через 7 мес [19]. Исследователями также было отмечено незначительное количество митозов в популяции гиалоцитов в гистологических препаратах интактного СТ, что косвенно указывает на преимущественно внеглазной путь обновления популяции гиалоцитов. С другой стороны, есть указания на то, что в физиологических условиях популяция гиалоцитов в СТ самостоятельно поддерживает свое воспроизводство, а увеличение митотической активности гиалоцитов является реакцией на различные воздействия, в частности в ответ на фотокоагуляцию сетчатки в эксперименте [8]. А. Haddad и J. André, используя в опытах 3Н-тимидин в качестве метки, также пришли к выводу о воспроизводстве гиалоцитов внутри глаза, при этом сходное воспроизводство гиалоцитоподобных клеток было выявлено и в задней камере глаза [11].

Вероятно, СТ является более открытой структурой, в которой немногочисленные специализированные тканевые макрофаги — гиалоциты — регулярно обновляются. Кроме того, поступление клеток из кровеносного русла с преодолением гематоофтальмического барьера свидетельствует о том, что потенциально в составе мигрирующих клеток в СТ могут привноситься внутриклеточные инфекции.

Участие гиалоцитов в синтезе компонентов внеклеточного матрикса СТ

Основу макромолекулярного каркаса СТ составляют коллаген, гиалуроновая кислота (ГК), а также ряд гликопротеидов, при этом структурная целость и оптическая прозрачность прямо зависят от соотношения макромолекул [24]. В продукции, деградации и обновлении тех или иных макромолекул внеклеточного матрикса в разные периоды эмбрионального развития и после рождения участвуют клеточные структуры сетчатки, цилиарного тела и СТ, в том числе гиалоциты как преобладающий тип клеток в постнатальном периоде [23].

С момента открытия и описания клеток СТ предполагалось, что они выполняют основную синтетическую функцию в СТ, поэтому кортикальный слой СТ, в котором располагаются клетки, обозначали «метаболическим центром» СТ [3]. При последующих исследованиях было подтверждено участие гиалоцитов в продукции Г.К. Так, Е. Balazs установил, что гиалоциты локализуются в местах наибольшей концентрации ГК в СТ [13]. Кроме того, в гиалоцитах были обнаружены ферменты, необходимые для синтеза гликозаминогликанов, в том числе ГК, а введенные в СТ меченые промежуточные звенья, предназначенные для включения в ГК, поглощаются гиалоцитами [25, 26]. Несмотря на то что в работах in vivo и in vitro были получены подтверждения синтеза значительного количества ГК в гиалоцитах, ряд исследователей получали противоположные результаты [27].

Установлено, что в культуре клеток продукция гиалоцитами ГК и внеклеточного матрикса в целом усиливается под влиянием таких ростовых факторов, как трансформирующий фактор роста β (TFGβ), тромбоцитарный фактор роста (PDFG-BB) и основной фактор роста фибробластов (bFGF) [28, 29].

Гиалоциты обеспечивают синтез и метаболизм гликопротеидов в СТ, что было продемонстрировано при авторадиографическом выявлении активного включения меченой фукозы в гликопротеиды в СТ кролика, а также подтверждено обнаружением высокой активности сиалил- и галактозилтрансфераз в гиалоцитах телячьего СТ [30, 31].

Возможность синтеза коллагена остается дискутабельной. D. Newsome в работе с куриными эмбрионами установил, что если в раннем эмбриональном периоде синтез коллагена осуществляется преимущественно нейральной сетчаткой, то в позднем эмбриональном периоде преобладает синтез гиалоцитами [32]. В исследовании S. Ayad и J. Weiss выявили C-PS1- и C-PS2-коллагены вокруг гиалоцитов и предположили, что метаболизм и биосинтез коллагена в СТ осуществляется в гиалоцитах и во многом сходен с таковым в хондроцитах [33]. В клеточной культуре гиалоциты под влиянием ростовых факторов синтезируют коллаген I и II типов [28]. В то же время в СТ взрослого человека и животных при относительно постоянном общем содержании концентрация коллагена низкая и уменьшается по мере роста глазного яблока (составляя около 60 мкг/мл в бычьем СТ и 300 мкг/мл в СТ человека) [34]. С учетом выявления во взрослом СТ предшественника для синтеза коллагена — проколлагена предполагается, что, несмотря на отдельные данные о синтезе коллагена гиалоцитами, во взрослом СТ синтез коллагена происходит преимущественно в периферических отделах сетчатки и цилиарного тела (зона основания СТ) [35, 36].

Таким образом, в условиях интактного СТ синтетическая роль гиалоцитов, вероятно, имеет ограниченное значение. Тем не менее до сих пор остается неизвестным, насколько весом вклад гиалоцитов в продукцию различных макромолекул СТ как в обычных условиях постэмбрионального онтогенеза, так и на фоне различных патологических изменений.

Роль гиалоцитов в модуляции иммунного ответа

Участие гиалоцитов в иммунных процессах определяется наличием у них свойств антигенпредставляющих клеток (АПК). Установлено, что зрелые человеческие гиалоциты обладают фагоцитарной активностью и содержат на своей поверхности такие необходимые для связывания, процессинга и представления антигенов молекулы, как MHC-II, F4/80, а также Fc-рецепторы к иммуноглобулинам IgG и компонентам системы комплемента [14, 37]. М. Uehara наблюдал миграцию из СТ гиалоцитов, фагоцитировавших частицы введенного в СТ углерода, при этом клетки дренировались через венозный синус склеры [37]. Также в экспериментах на трансгенных мышах после введения GFP-положительных клеток в СТ специфическую флуоресценцию меченых клеток выявляли через 7 сут в маргинальной зоне селезенки [38]. В то же время D. Korkmaz в куриных гиалоцитах не выявил MHC-II, в связи с чем поставил под сомнение антигенпредставляющую функцию гиалоцитов [39].

В отличие от работы АПК в других тканях и органах гиалоциты, поглощая антигены и мигрируя в лимфоидные органы, вызывают иммунологическую толерантность к антигену с подавлением развития реакции гиперчувствительности замедленного типа [38]. В частности, при инъекции в СТ овальбумина, аллогенных спленоцитов или опухолевых клеток антигенспецифическая реакция гиперчувствительности замедленного типа была значительно ослабленной при повторном введении антигенов уже подкожно [38, 40, 41]. Для обозначения такого механизма иммунной привилегии глаза по аналогии с ACAID (англ. anterior chamber associated immune deviation — иммунное отклонение, связанное с передней камерой) было введено понятие VCAID (англ. vitreous cavity associated immune deviation — иммунное отклонение, связанное со стекловидной камерой) [41, 42]. Предполагается, что при VCAID, как и при ACAID, попадающие в селезенку АПК (из СТ гиалоциты) стимулируют NKT-клетки к продукции иммуносупрессивных факторов, таких как IL-10 и TGFβ с генерацией антигенспецифических T-регуляторных лимфоцитов [38]. В то же время VCAID не развивается в случаях введения антигена на фоне существующего внутриглазного воспаления, например, в условиях экспериментального аутоиммунного увеита или введения в СТ провоспалительного цитокина IL-6 [42].

В экспериментах с мышами N. Vagaja установил, что в СТ значимо увеличивается количество гиалоцитов на фоне как системного, так и местного воздействия патогенассоциированных молекулярных паттернов [9]. В частности, уже через 1 нед после аппликации на роговицу лиганда TLR 9 CpG-ODN, симулирующего вирусную и бактериальную ДНК, а также интраперитонеального введения лиганда TLR4 LPS, полученного из E. coli, наблюдали увеличение плотности клеток в передних отделах С.Т. Возможно, инфекции на поверхности роговицы, а также системные воспалительные процессы могут приводить к перестройке гиалоцитов в СТ и макрофагальной популяции в целом в заднем сегменте глаза, изменять их функциональное состояние в рамках обеспечения гематоофтальмического барьера.

Таким образом, имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о важном значении гиалоцитов для подавления воспаления в интактных глазах и реакции клеток на местные и системные провоспалительные стимулы.

Участие гиалоцитов во внутриглазном воспалении

В условиях отсутствия внутриглазного воспаления гиалоциты как АПК участвуют в обеспечении иммунной привилегии СТ, но при развитии воспаления целость гематоофтальмического барьера нарушается и в СТ мигрируют различные клетки (нейтрофилы, мононуклеарные клетки), запускающие и регулирующие каскад воспалительных реакций [43]. При этом гиалоциты также оказываются задействованы в различных фазах воспаления. Например, на ранних этапах гиалоциты, вероятно, продолжают выполнять функцию АПК. В то же время под влиянием выделяемых в зоне воспаления клетками ростовых и регуляторных факторов, например, ФНОα и PDGF гиалоциты активно пролиферируют, продуцируя внеклеточный матрикс и формируя мембраны, а синтез клетками ГК стимулирует последующую контракцию мембран [44, 45].

Воздействие PDGF на гиалоциты стимулирует секрецию ими активатора плазминогена урокиназного типа (uPA), который обеспечивает восстановление прозрачности СТ за счет конвертации плазминогена в плазмин, обладающий фибринолитической активностью [46]. Помимо запуска фибринолиза, uPA, предположительно, влияет на процессы ангиогенеза и ремоделирования тканей.

Под воздействием одного из ключевых провоспалительных цитокинов IL-1α в культуре гиалоцитов было выявлено увеличение экспрессии IL-6, участвующего в качестве кофактора при дифференцировке В-лимфоцитов, их созревании и преобразовании в плазматические клетки, пролиферации Т-лимфоцитов, а также усиливающего экспрессию IL-2 Т-лимфоцитами и рецепторов к IL-2 на активированных иммуноцитах [47, 48].

Также гиалоциты под влиянием HIF-1, IL-1α и ФНОα вырабатывают VEGF, стимулирующий пролиферацию сосудистого эндотелия [49]. Таким образом, гиалоциты, будучи интравитреальным источником ангиогенных факторов роста, способны усиливать рост новообразованных сосудов в СТ.

С другой стороны, гиалоциты могут выступать как фактор подавления роста новообразованных сосудов, что было показано в опытах по пересаживанию культуры клеток сосудистого эндотелия в СТ и культуру клеток гиалоцитов [50]. При этом наблюдаются как подавление пролиферативной активности эндотелия, так и снижение жизнеспособности клеток.

С учетом известных данных, гиалоциты, вероятно, при внутриглазном воспалении имеют ряд регуляторных функций (посредством секреции ростовых и провоспалительных факторов), а также принимают участие в формировании пролиферативной ткани в С.Т. Тем не менее известные данные носят ограниченный характер, а возможные механизмы участия гиалоцитов в различных типах внутриглазного воспалительного процесса требуют изучения.

Гиалоциты и инфекционные агенты

Биопсия СТ имеет важное значение в диагностике задних увеитов, при этом в пробах с использованием различных методов (культуральных, молекулярно-генетических, гистологических) выявляют различные инфекционные агенты — вирусы, бактерии, грибы, но без связи с определенной внутриклеточной локализацией [51, 52]. В отдельных экспериментальных работах было показано, что гиалоциты фагоцитируют помещенные в СТ E. coli, а при системном заражении животных C. trachomatis возбудители локализуются и в клетках СТ, что можно объяснить функционированием гиалоцитов как АПК, фагоцитирующих антигенный материал [37, 53]. В то же время имеющиеся данные не позволяют достоверно судить, в каких клетках в пределах СТ локализуются возбудители и как в случае внутриклеточных инфекций изменяется функционирование зараженных клеток.

Участие гиалоцитов в патогенезе глазных заболеваний

Гиалоциты исследуются прежде всего как потенциально одно из основных звеньев в развитии пролиферативной ткани в СТ [54]. Косвенным подтверждением тому служат результаты эксперимента Т. Sakamoto с клеточными культурами, в соответствии с которыми контрактильные свойства мембран, имеющих в своем составе гиалоциты, значимо выше, чем мембран, в которых клетки представлены нейроглией и пигментным эпителием сетчатки [55].

Данные различных гистологических исследований указывают на то, что гиалоциты как клеточный тип значимо преобладают по отношению к нейроглии в эпицентрах сокращения эпиретинальных мембран (ЭРМ) [56]. R. Shumann, исследуя образцы мембран, забранных у пациентов с идиопатическим эпиретинальным глиозом, также обнаружил значительное количество гиалоцитов в составе мембран, при этом с учетом особенностей расположения гиалоцитов, их контрактильных свойств на фоне аномальной задней отслойки СТ и витреошизиса он сделал вывод о значительной роли гиалоцитов в развитии ЭРМ и идиопатических макулярных отверстий [57, 58].

Гиалоциты за счет продукции в СТ цитокинов и ростовых факторов, в частности VEGF и IL-6, могут играть важную роль в патогенезе влажной формы возрастной макулярной дегенерации, пролиферативной диабетической ретинопатии и пролиферативной витреоретинопатии [59, 60].

В целом, по данным исследования N. Vagaja, гиалоциты СТ могут выступать первичным индикатором различных патологических процессов не только в сетчатке и СТ, но и в органе зрения в целом, поскольку в экспериментах они реагировали посредством изменения количества, морфологии и продукции различных молекул на старение, гипергликемию, локальную продукцию ростовых факторов (VEGF), а также системную и местную продукцию TLR-лигандов [9].

Гиалоциты как мишень для фармакологических препаратов

В настоящее время исследуются новые фармакологические подходы к лечению пролиферативных заболеваний витреоретинального интерфейса, при этом клетки СТ, главным образом гиалоциты, рассматриваются как основная мишень ввиду их участия в формировании мембран. Так, в работах по блокированию Rho-киназы (ROCK), играющей важную роль в контракции за счет фосфорилирования легких цепей миозина, специфический ингибитор ROCK фасудил in vitro позволил остановить сокращение геля с коллагеном и гиалоцитами, в модели пролиферативной витреоретинопатии у кроликов остановил прогрессирование пролиферативного процесса [61]. Сходные эффекты были получены при применении статинов, в частности симвастатина, одним из эффектов которого является блокирование TGFβ2-зависимого фосфорилирования легких цепей миозина и транспорта Rho-киназы из цитоплазмы к цитоплазматической мембране клеток [62]. Также исследуется применение различных противовоспалительных препаратов (кортикостероидов) и антиметаболитов (например, 5-фторурацила, даунорубицина), преследующих подавление пролиферации клеток [49, 63]. Возможно, в будущем могут быть разработаны подходы, связанные с антиангиогенными функциями, обеспечением прозрачности СТ за счет фибринолитической активности, иммуномодуляторными свойствами гиалоцитов.

Таким образом, гиалоциты, представляя собой разновидность тканевых макрофагов, выполняют различные функции — от обеспечения синтеза компонентов внеклеточного матрикса и модуляции иммунного ответа в СТ до участия в воспалительном процессе на разных его этапах. Некоторые аспекты биологии гиалоцитов остаются еще малоизученными и спорными, тем не менее клетки СТ начинают рассматриваться как потенциальная точка приложения в лечении заболеваний СТ и сетчатки.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Суетов Алексей Александровичканд. мед. наук, врач-офтальмолог, ст. науч. сотр.

e-mail: ophtalm@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-8670-2964

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail