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 Apoptosis in the initiation, modulation and termination of the corneal wound healing response // Exp. Eye Res.. — 85 (September 2007) (3) С. 305–11. DOI:10.1016/j.exer.2007.06.009. PMID 17655845.
  2. а б Mootha VV, Kanoff JM, Shankardas J, Dimitrijevich S Marked reduction of alcohol dehydrogenase in keratoconus corneal fibroblasts // Mol. Vis.. — 15 (2009) С. 706–12. PMID 19365573.
  3. а б West-Mays JA, Dwivedi DJ The keratocyte: corneal stromal cell with variable repair phenotypes // Int. J. Biochem. Cell Biol.. — 38 (2006) (10) С. 1625–31. DOI:10.1016/j.biocel.2006.03.010. PMID 16675284.
  4. Müller LJ, Pels L, Vrensen GF Novel aspects of the ultrastructural organization of human corneal keratocytes // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.. — 36 (December 1995) (13) С. 2557–67. PMID 7499078.
  5. Jester JV Corneal crystallins and the development of cellular transparency // Semin. Cell Dev. Biol.. — 19 (April 2008) (2) С. 82–93. DOI:10.1016/j.semcdb.2007.09.015. PMID 17997336.
  6. Lassen N, Black WJ, Estey T, Vasiliou V The role of corneal crystallins in the cellular defense mechanisms against oxidative stress // Semin. Cell Dev. Biol.. — 19 (April 2008) (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 Antioxidant function of corneal ALDH3A1 in cultured stromal fibroblasts // Free Radic. Biol. Med.. — 41 (November 2006) (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 Keratan sulfate: structure, biosynthesis, and function // Glycobiology. — 10 (October 2000) (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 Normal human keratocyte density and corneal thickness measurement by using confocal microscopy in vivo // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.. — 42 (February 2001) (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 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 (April 1996) (4) С. 325–7. DOI:10.1006/exer.1996.0038. PMID 8795451.
  14. Wilson SE, Pedroza L, Beuerman R, Hill JM Herpes simplex virus type-1 infection of corneal epithelial cells induces apoptosis of the underlying keratocytes // Exp. Eye Res.. — 64 (May 1997) (5) С. 775–9. DOI:10.1006/exer.1996.0266. PMID 9245908.
  15. Erie JC, McLaren JW, Hodge DO, Bourne WM Long-term corneal keratoctye deficits after photorefractive keratectomy and laser in situ keratomileusis // Trans Am Ophthalmol Soc. — 103 (2005) С. 56–66; discussion 67–8. PMID 17057788.
  16. Kim WJ, Rabinowitz YS, Meisler DM, Wilson SE Keratocyte apoptosis associated with keratoconus // Exp. Eye Res.. — 69 (November 1999) (5) С. 475–81. DOI:10.1006/exer.1999.0719. PMID 10548467.
  17. Olofsson EM, Marklund SL, Pedrosa-Domellöf F, Behndig A Interleukin-1alpha downregulates extracellular-superoxide dismutase in human corneal keratoconus stromal cells // Mol. Vis.. — 13 (2007) С. 1285–90. PMID 17679946.