Кератоцит рогівки

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Кератоцити рогівки  — спеціалізовані фібробласти, що містяться в стромі рогівки. Строма є найтовщим середнім шаром рогівки і становить приблизно 85-90% її товщини. Крім фібробластів тут містяться високоорганізовані колагенові пластинки і компоненти міжклітинного матриксу. Кератоцити відіграють значну роль в підтриманні прозорості рогівки, відновленні її при пошкодженні, синтезі її компонетів. В непошкодженій рогівці кератоцити знаходяться в неактивному стані і активуються при пошкодженні чи запаленні різного генезу. Після пошкодження рогівки деякі кератоцити, що розташовані під місцем пошкодження, відразу піддаються апоптозу.[1] Будь-який збій в високоорганізованому процесі загоєння може призвести до помутніння рогівки. Надмірний апоптоз кератоцитів може бути частиною патологічного процесу, який лежить в основі таких дегенеративних процесів як кератоконус, тому ці клітини є об'єктом дослідження науковців.

Походження та функції[ред.ред. код]

Імунореактивність алкогольдегідрогенази в здоровій рогівці (зверху), при дистрофії Фукса і при кератоконусі. Кератоцити мають коричневе забарвлення. При кератоконусі вони відсутні.[2]

Кератоцити походять з краніальної популяції клітин нервового гребеня, звідки вони мігрують в мезенхіму. В деяких видів міграція проходить двома хвилями: під час першої хвилі міграції утворюється рогівковий епітелій, який синтезує основу строми, що не містить на цьому етапі клітин; під час другої хвилі популяція кератоцитів мігрує в підготовлену строму. В інших видів міграція проходить в один етап. Одразу після попадання в строму, кератоцити починають синтезувати молекули колагену типів I, V, VI та молекули кератансульфату. На момент відкривання очей після народження більшість кератоцитів уже проліферували і знаходяться в неактивному стані.[3]

На момент закінчення розвитку ока сітка кератоцитів строми рогівки уже сформована, дендрити сусідніх кератоцитів контактують один з одним.[4] Неактивні кератоцити синтезують, так звані, кристаліни (містяться також в кришталику). Рогівкові кристаліни, аналогічно до кришталикових, допомагають підтримувати прозорість рогівки і забезпечувати оптимальну рефракцію.[5] Вони також є частиною антиоксидантного захисту рогівки.[6] У людини кристаліни представлені ALDH1A1, ALDH3A1[7] , ALDH2 та TKT. Для інших видів характерні інші набори кристалінів.[8] Вважають, що кератансульфат, який синтезується кератоцитами, допомагає підтримувати оптимальну гідратацію рогівки,[9] генетичні порушення синтезу кератансульфату призводять до розвитку плямистої дистрофії рогівки.[10]

Згідно з даними одного дослідження середня кількість кератоцитів в стромі рогівки людини становить приблизно 20500 клітин на мм³ або 9600 в стовпчику 1 мм² в перерізі. Найбільша щільність кератоцитів спостерігається у верхніх 10% строми рогівки. Кількість кератоцитів з віком зменшується приблизно на 0,45% за рік.[11]

Після пошкодження рогівки деякі кератоцити піддаються апоптозу, який викликається дією сигнальних молекул синтезованих верхніми шарами рогівки. Відомі наступні сигнальні молекули: інтерлекін 1-альфа (ІЛ-1-альфа) та фактор некрозу пухлин-альфа (ФНП-альфа). Інші сусідні кератоцити під дією тих же сигнальних молекул активуються, проліферують і починають синтезувати матриксні металопротеїнази, останні сприяють ремоделюванню тканини. При важких травмах чи вираженому запаленні деяка частина кератоцитів перетворюється в міофібробласти і починає активно синтезувати компоненти екстрацелюлярного матриксу. Вважають, що ця трансформація спричиняється ФНП-бета. Як тільки базальна мембрана епітелію рогівки відновлюється, ФНП-бета перестає надходити до строми рогівки і міофібробласти зникають. Залишкові активні фібробласти ще деякий час продовжують самостійно виділяти ІЛ-1-альфа для підтримання свого, так званого, «ремонтного фенотипу» (англ. repair phenotype).[12]

Процес апоптозу кератоцитів в активному і неактивному стані привертає до себе значну увагу. В непошкодженій рогівці запрограмована смерть клітин є дуже рідким явищем, але відразу після пошкодження верхній шар кератоцитів під місцем пошкодження підлягає апоптозу.[13] Одна з гіпотез пояснює таке швидке реагування необхідністю швидко зупинити через можливе поширення інфекції, тому що потрапляння імунних клітин в рогівку ока може зайняти кілька годин (див. імунна система ока).[14] При нормальному подальшому перебізі брак кератоцитів невдовзі компенсується мітозом сусідніх кератоцитів.[3] Апоптоз може спостерігатися при оперативних втручаннях на оці, включно при кератотомії та лазерній корекції,[15] і може відігравати роль у розвитку післяопераційних ускладнень.

Клінічне значення[ред.ред. код]

Кератоцити можуть відігравати роль в різних захворюваннях рогівки. Згідно з даними наукового дослідження, функції кератоцитів значно змінюються при кератоконусі, найчастішій форми дистрофії рогівки.[16] При цьому апоптоз кератоцитів виникає в ділянках віддалених від місця пошкодження епітелію. Це служить основою гіпотези, що основною причиною кератоконусу є надмірний апоптоз кератоцитів. По даним одного дослідження визначається знижений рівень однієї з форм алкогольдегідрогенази,[2] кератоцити синтезують значно менше супероксиддисмутази 3 в порівнянні з кератоцитами здорової рогівки.[17]

Література[ред.ред. код]

  1. Wilson SE, Chaurasia SS, Medeiros FW (September 2007). «Apoptosis in the initiation, modulation and termination of the corneal wound healing response». Exp. Eye Res. 85 (3). с. 305–11. doi:10.1016/j.exer.2007.06.009. PMC 2039895. PMID 17655845. 
  2. а б Mootha VV, Kanoff JM, Shankardas J, Dimitrijevich S (2009). «Marked reduction of alcohol dehydrogenase in keratoconus corneal fibroblasts». Mol. Vis. 15. с. 706–12. PMC 2666775. PMID 19365573. 
  3. а б West-Mays JA, Dwivedi DJ (2006). «The keratocyte: corneal stromal cell with variable repair phenotypes». Int. J. Biochem. Cell Biol. 38 (10). с. 1625–31. doi:10.1016/j.biocel.2006.03.010. PMC 2505273. PMID 16675284. 
  4. Müller LJ, Pels L, Vrensen GF (December 1995). «Novel aspects of the ultrastructural organization of human corneal keratocytes». Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 36 (13). с. 2557–67. PMID 7499078. 
  5. Jester JV (April 2008). «Corneal crystallins and the development of cellular transparency». Semin. Cell Dev. Biol. 19 (2). с. 82–93. doi:10.1016/j.semcdb.2007.09.015. PMC 2275913. PMID 17997336. 
  6. Lassen N, Black WJ, Estey T, Vasiliou V (April 2008). «The role of corneal crystallins in the cellular defense mechanisms against oxidative stress». Semin. Cell Dev. Biol. 19 (2). с. 100–12. doi:10.1016/j.semcdb.2007.10.004. PMID 18077195. 
  7. Lassen N, Pappa A, Black WJ, Jester JV, Day BJ, Min E, Vasiliou V (November 2006). «Antioxidant function of corneal ALDH3A1 in cultured stromal fibroblasts». Free Radic. Biol. Med. 41 (9). с. 1459–69. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2006.08.009. PMID 17023273. 
  8. list of the known crystallins in different species — from a review in PMID 17997336
  9. Funderburgh JL (October 2000). «Keratan sulfate: structure, biosynthesis, and function». Glycobiology 10 (10). с. 951–8. doi:10.1093/glycob/10.10.951. PMID 11030741. 
  10. MACULAR DYSTROPHY, CORNEAL, 1; MCDC1 — OMIM.
  11. Patel S, McLaren J, Hodge D, Bourne W (February 2001). «Normal human keratocyte density and corneal thickness measurement by using confocal microscopy in vivo». Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 42 (2). с. 333–9. PMID 11157863. 
  12. Corneal healing process, from a review in PMID 17655845
  13. Wilson SE, He YG, Weng J, Li Q, McDowall AW, Vital M, Chwang EL (April 1996). «Epithelial injury induces keratocyte apoptosis: hypothesized role for the interleukin-1 system in the modulation of corneal tissue organization and wound healing». Exp. Eye Res. 62 (4). с. 325–7. doi:10.1006/exer.1996.0038. PMID 8795451. 
  14. Wilson SE, Pedroza L, Beuerman R, Hill JM (May 1997). «Herpes simplex virus type-1 infection of corneal epithelial cells induces apoptosis of the underlying keratocytes». Exp. Eye Res. 64 (5). с. 775–9. doi:10.1006/exer.1996.0266. PMID 9245908. 
  15. Erie JC, McLaren JW, Hodge DO, Bourne WM (2005). «Long-term corneal keratoctye deficits after photorefractive keratectomy and laser in situ keratomileusis». Trans Am Ophthalmol Soc 103. с. 56–66; discussion 67–8. PMC 1447559. PMID 17057788. 
  16. Kim WJ, Rabinowitz YS, Meisler DM, Wilson SE (November 1999). «Keratocyte apoptosis associated with keratoconus». Exp. Eye Res. 69 (5). с. 475–81. doi:10.1006/exer.1999.0719. PMID 10548467. 
  17. Olofsson EM, Marklund SL, Pedrosa-Domellöf F, Behndig A (2007). «Interleukin-1alpha downregulates extracellular-superoxide dismutase in human corneal keratoconus stromal cells». Mol. Vis. 13. с. 1285–90. PMID 17679946.