Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 11
1.1. Развитие роговицы глаза человека 11
1.1.1. Современные представления об источниках развития роговицы .
1.1.2. Фило- и онтогенез роговицы 16
1.1.3. Механизмы развития роговицы 28
1.2. Гистофизиология роговицы 38
Глава 2. Материалы и методы исследования. 54
2.1. Клиническая характеристика материала 54
2.2. Морфологические методы исследования
Метод окрашивания гематоксилин-эозином 57
Метод Ван-Гизона 58
Импрегнационные методики: 58
Импрегнация серебром по Кахалю 58
Импрегнация осмием по Гольджи 60
Иммунная гистохимия 60 Морфометрия 67
Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение
3.1. Гистогенез структур роговицы глаза человека 68
Этапы развития роговицы глаза человека
Заключение 122
Выводы 140
Список сокращений 142
Список литературы
- Современные представления об источниках развития роговицы
- Механизмы развития роговицы
- Метод окрашивания гематоксилин-эозином
- Этапы развития роговицы глаза человека
Введение к работе
Актуальность проблемы
По данным ВОЗ за 2016 год, во всем мире около 291 миллионов
человек страдают от нарушений зрения, из которых 45 миллионов поражены
слепотой и 246 миллионов имеют пониженное зрение
).
Основной причиной слепоты и слабовидения у детей являются врожденные заболевания органа зрения (Стоюхина А.С., 2013).
Для лечения заболеваний роговицы необходимы правильные
представления о их патогенезе, чтобы иметь возможность целенаправленно вмешиваться в патологический процесс (T. Chen, H. Bai, Y. Shao at al., 2015).
Новые перспективы лечения патологии роговицы могут быть открыты только при помощи более глубоких знаний онтогенеза этой важной для зрения структуры.
Одной из причин врожденной патологии органа зрения является отсутствие
обратного развития части временных эмбриональных структур. Состояние
представлений о наружной оболочке глаза человека требует
дополнительного изучения в связи с тем, что нет единого мнения о времени
структуризации фиброзной оболочки на склеру и роговицу, как и остатся
спорным вопрос о стадиях развития роговицы. Дискуссионным является
вопрос о наличии единого источника развития роговицы и склеры. На
современном этапе нет окончательного представления о механизмах перестройки фиброзной оболочки в непрозрачную склеру и прозрачную роговицу, механизмах индукции и ингибирования ангиогенеза на границе этих двух структур.
В связи с актуальностью данной проблемы, обусловленной большим количеством пациентов с заболеваниями органа зрения, и накопившимся огромным количеством литературы по этим вопросам мы предприняли
попытку систематизировать имеющиеся сведения по морфологии и
морфогенезу роговицы глаза
Цель. Целью исследования является изучение особенностей
физиологической регенерации и строения роговицы глаза в пренатальном онтогенезе человека.
Задачи:
-
Изучить особенности пролиферации и дифференцировки тканевых элементов роговицы глаза.
-
Установить особенности структуры роговицы глаза эмбриона и плода человека.
-
Изучить механизмы развития роговицы и склеры глаза человека.
-
Рассмотреть роль иммунокомпетентных клеток в развитии и обособлении роговицы глаза от склеры как одной из составляющих структур физиологической регенерации фиброзной оболочки глаза человека.
-
Дать анализ роли роговицы в гистофизиологии глаза.
Провести мониторинг переднего и заднего эпителия, а также кератиноцитов собственного вещества роговицы глаза человека в пренатальном онтогенезе.
Научная новизна
Впервые представлены иммуногистохимические морфологические научные
доказательства участия в обособлении структур передней камеры глаза
механизма фагоцитоза в структурах развивающейся роговицы. Впервые
установлено значение механизмов фагоцитоза на основных этапах
перестройки и обособления роговицы глаза в онтогенезе человека. Впервые
установлена роль клеток иммунофагоцитарного звена, имеющих маркеры
CD68 и CD163, в перестройке фиброзной оболочки и формировании
прозрачной роговицы и непрозрачной склеры глаза человека, рассмотрены механизмы, способствующие развитию роговицы на переднем полюсе глаза человека. Доказана роль иммуноцитов в развитии роговицы и ее обособлении. Установлено участие фибробластов из нейромезенхимы нервного гребня и фибробластов, предшественники которых являются мигрантами из внутреннего листка глазного бокала.
Теоретическая и практическая значимость работы
Выдвинутая концепция о роли нейроглиальных предшественников,
участвующих в формировании прозрачных сред глаза, в зрительном
восприятии, раскрывает причины развития соединительнотканных рубцов
на роговице. Установлено, что граница формирования роговицы и склеры
обусловлена регулирующим контролем за счт специализированных
антигенпредставляющих клеток иммунофагоцитарного звена. Особая
практическая значимость исследования заключается в том, что для работы был использован только материал человека. Впервые показана роль нейроглиальных мигрантов, участвующих в формировании прозрачной роговицы. Предложена модель формирования сосудистой системы склеры на границе с прозрачной роговицей, в которой главную ингибирующую роль для ангиогенеза и прорастания сосудов в роговицу играют нейроглиальные предшественники фибробластов, образующих строму всех прозрачных сред глаза.
Материал и методы исследования
В работе использовался только материал человека в возрасте от 4 до 40
недель внутриутробной жизни, полученный при искусственных прерываниях
беременности по социальным показаниям, судебно-медицинских вскрытиях
беременных женщин, погибших от травм. Учитывались следующие
возрастные группы: 1) эмбрионы и плоды первой половины беременности
(95); 2) плоды второй половины беременности (87). Возраст эмбрионов
человека определяли методом Гроссера и по таблице, составленной на
основании данных УЗИ, в зависимости от длины эмбриона. Более поздние
сроки развития проверяли по правилу Гаазе. Для изучения структуры
роговицы были применены морфологические методы с использованием окрашивания гематоксилином и эозином; импрегнации серебром по Кахалю; импрегнации серебром по Гольджи; гистохимические: Браше и Victoria blue; иммуногистохимические на выявление активности гена Ki-67; TUNEL;
нейроглиального белка S100; фенотипирование клеток
иммунофагоцитарного звена CD68; СD163, СD204. Визуализацию изображения микропрепаратов на компьютере получали с помощью микроскопа Olympus Bx51. Все статистические данные получены с помощью лицензионного компьютерного программного обеспечения микроскопа OlympusBX51и цифровой камеры CD25 фирмы Olympus.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Динамика развития роговицы глаза человека.
Особенности закладки, дифференцировки и гистогенеза основных структур роговицы глаза человека.
-
Одним из основных механизмов развития роговицы глаза человека является влияние и взаимодействие макрофагов и антигенпрезентирующих клеток.
-
Роль иммуноцитов заключается в создании условий для ограничения процесса перестройки в развитии структуры прозрачной роговицы глаза человека, обособления роговицы от окружающих структур.
4. В формировании стромы роговицы участвуют нейроглиальные
мигранты из внутренней стенки глазного бокала.
Личный вклад автора
Автором осуществлялось самостоятельное планирование работы и
проведение исследований по всем разделам диссертации. Проведен анализ
обзора зарубежной и отечественной литературы, выдвинута рабочая
гипотеза, сформулированы цель и задачи исследования. Определены этапы и методы исследования. Лично автором выполнялись все этапы проведения диссертационного исследования, включая взятие материала, проведение клинических, иммуногистохимических, цитологических исследований и анализ полученных данных. Проведено изучение распространенности заболеваний роговицы, методов диагностики и лечения офтальмологических
больных. Проведены морфологические исследования 192 глаз эмбрионов
человека. Выполнение морфологических исследований осуществлялось в
лаборатории патоморфологии Медицинского университета Ниигаты
(Япония), лаборатории нанотоксикологии Инженерной Школы, лаборатории иммунной гистохимии школы биомедицины Дальневосточного федерального университета.
Автор выражает глубокую признательность и благодарность профессору Т.
Ямамото за предоставленную возможность выполнения исследования в
лаборатории иммунной гистохимии Международного медицинского научно-
образовательного центра (Ниигата, Япония); к.м.н., старшему научному
сотруднику Дирекции научно-исследовательского комплекса департамента
научной и инновационной деятельности Службы проректора по науке и
инновациям Дальневосточного федерального университета И.В. Реве;
заведующему кафедрой нефтегазового дела и нефтехимии Инженерной
школы ДВФУ д.т.н., профессору А.Н. Гулькову; директору Инженерной
школы ДВФУ д.т.н., профессору А.Т. Беккеру; директору Школы
биомедицины ДВФУ, д.б.н., профессору Ю.С. Хотимченко.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Программы Развития и научного фонда ДВФУ, в рамках государственного задания 2014/36 от 03.02.2014 г. и Международного гранта ДВФУ (соглашение № 13-09-0602-м от 6 ноября 2013 г.).
Апробация работы
Результаты исследования доложены на конференции с международным
участием «Актуальные проблемы экспериментальной, профилактической и
клинической медицины (Владивосток, 2010, 2011, 2012); Международной
конференции иммунологов, аллергологов (Москва, 2010); Всероссийской
конференции глаукоматологов (Москва, 2011); Всероссийской конференции
офтальмологов (Владивосток, 2010); Международной научно-практической
конференции «Фундаментальные исследования» (Майорка, Испания, 2011);
Международной научно-практической конференции «Наукомкие
технологии» (Рим, Италия, 2011);конгрессе глаукоматологов (Москва, 2011);
конференции «Фундаментальные и прикладные исследования» (12 – 19
сентября 2011г., Италия, Рим); конференции «Прикладная морфология»
(Италия, Римини , 2011); конгрессе «Allergy, asthma&immunophisiology:
frombasicscincetoclinicalapplication» (Нью-Йорк, США, 2012);
Международном конгрессе «Микроциркуляция в клинической практике»
(Москва, 2012); конгрессе «Euromedica-Hanover Internationaler Kongress
Fachmesse.Moderne Aspekte der Prophylaxe, Behandlung und Rehabilitation»,
2013 – 2014, 2016, (Ганновер, Германия); Японо-Российском
международном конгрессе «Infection deseases (New aspects of epidemiology, pathogenesis, Treatment, Prevention».Japan-Russia International Workshop 2013 (JRIW2013)-2013 (Токио – Киото, Япония, 2013); конференциях молодых учных и студентов ДВФУ 2013 – 2016; III Japanese-Russian International Conference «Socially Significant Human Diseases.Medical, environmental and technical problems and their solutions» (III JRIС SSD-2016, Obihiro-Sapporo, Обихиро – Саппоро, Япония).
Объем и структура диссертации.
Современные представления об источниках развития роговицы
Возможность трансплантации клеточных культур тканей, входящих в состав роговицы, на современном этапе напрямую зависит от правильного и исчерпывающего понимания их генеза [9, 192, 244]. Тем не менее, вопрос о происхождении структур роговицы глаза человека сегодня остаётся открытым, хотя он является ключевым для создания фундаментальной платформы в разработке клеточных технологий, перспективных к применению в офтальмологии при лечении и трансплантации роговицы [77, 200, 272]. Более изученными являются вопросы развития глаз экспериментальных лабораторных животных – как млекопитающих, так и рыб [131, 208]. Молекулярно-генетические исследования проводятся в основном на мушках-дрозофилах, данные по которым лишь условно можно экстраполировать на человека [34, 139, 227].
На современном этапе получены данные по развитию глаза человека, которые свидетельствуют об особенностях закладки и раннего морфогенеза структур органа зрения [99]. Установлено, что одновременно из части эктодермы, находящейся между формирующейся нейральной пластинкой и кожной эктодермой, из специализированных мезенхимных клеток образуются ганглиозные пластинки – нервный гребень. Клетки-предшественники нервных складок мультипотентны и способны формировать разнообразные производные эктодермы, включая клетки эпидермы, нервного гребня и нервной трубки [137]. Поведение этих клеток определяется взаимодействием нервной пластинки и эпидермиса [240]. Эти звёздчатые клетки мигрируют под поверхностной эктодермой в пределах всего эмбриона, окружая также область развивающихся зрительных ямок. Клетки нервного гребня играют важную роль в развитии глаза, поскольку являются предшественниками основных его структур, включая строму роговицы и радужки, ресничную мышцу, хориоидею, склеру, костную и хрящевую ткань орбиты. Характер появления и миграции клеток нервного гребня соответствует сегментной топографии развивающегося мозга [73, 241].
Перемещение и дифференцировка клеток нервного гребня определяется богатым гиалуроновой кислотой экстрацеллюлярным матриксом и базальной мембраной зрительного пузырька [113, 245]. Этот бесклеточный матрикс секретируется поверхностным эпителием, а также клетками нервного гребня и формирует заселяемое ими пространство. Фибронектин, в образовании которого клетки нервного гребня не участвуют, определяет пределы миграции мезенхимных клеток [96].
По данным ряда авторов, взаимодействие между нервным гребнем и соседней мезодермой имеет существенное значение для нормальной дифференцировки нервного гребня. Другие исследователи отрицают участие мезодермы в формировании структур головного конца зародыша в связи с её отсутствием в этих отделах [183]. Хотя часть авторов отрицает наличие в головном конце мезодермы, другие продолжают рассматривать формирование головного мозга и органа зрения в зависимости от мезодермальной индукции [222]. В период развития и закрытия нервного желоба парааксиальная мезодерма увеличивается в размерах в центре эмбриона и формирует сомиты. Их количество достигает приблизительно 40. Одновременно из мезодермы выселяются клетки, заполняющие все пространство между зародышевыми листками. Так формируется мезенхима, из которой развивается соединительная ткань, хрящи, мышцы, кости туловища и конечностей. Следует подчеркнуть, что термин «мезенхима» широко используется для обозначения любой эмбриональной соединительной ткани, тогда как мезодермальная мезенхима имеет отношение исключительно к среднему зародышевому листку. Раньше считали, что мезодерма дает начало большинству глазных тканей и придаточному аппарату глаза [98]. В настоящее время доказано, что средний зародышевый листок играет относительно небольшую роль в развитии соединительной ткани головы и шеи. Его участие, вероятно, ограничивается формированием экстраокулярных поперечно-полосатых мышц и сосудистого эндотелия. Большая же часть соединительнотканных образований глазного яблока происходит из клеток нервного гребня [251].
Характер сегментации нервной трубки напрямую зависит от подлежащей мезодермы. По одним данным, в области будущего мозга имеются мезодермальные сегменты, которые называются сомитомерами, и сегменты, расположенные каудально, называющиеся сомитами [246]. Сомитомеры дают начало миобластам экстраокулярных мышц, сосудистому эндотелию внутри и вокруг глаза. Другие авторы утверждают, что, в отличие от туловища и конечностей, кости орбиты и соединительная ткань глазного яблока происходят из клеток нервного гребня, а не из мезодермы [37, 172].
Эти эктомезенхимные клетки дифференцируются в роговичное стромальное собственное вещество, структуры радужно-роговичного угла, радужки и цилиарного тела. (У человека эктомезенхима появляется до инвагинации). Беспигментные и пигментированные эпителии радужки и цилиарного эпителия являются мигрантами из периферийной кромки пигментного эпителия и нейроэпителия сетчатки.
В последнее время мезенхимальные стволовые клетки (мск) приобретают широкую известность вследствие проведения экспериментов для изучения их способности подавления воспаления и функции восстановления тканей роговицы, обладающих в дефинитивном состоянии прозрачными свойствами. При этом в последнее время установлено, что мезенхима в головном конце и на боковых поверхностях эмбриона человека уже на 3-й неделе неидентична [67].
Механизмы развития роговицы
Прозрачность, сферичность, отсутствие кровеносных сосудов, зеркальность, высокая чувствительность – главные свойства роговицы. С возрастом роговица становится более выпуклой, происходит сдвиг от правильного астигматизма к неправильному. В молодом возрасте в центральной части роговицы имеется вертикальная выпуклость, которая указывает на наличие правильного астигматизма. С возрастом происходит выбухание роговицы на периферии. В возрасте 60 – 70 лет роговица принимает правильную сферическую форму, астигматизм нейтрализуется. В возрасте 70 – 80 лет роговица выбухает в форме горизонтального овала, что и определяет неправильный астигматизм [55].
Незнание гистофизиологических особенностей роговицы глаза человека ставит в последние годы под сомнение её роль в обеспечении проницаемости для пептидов и для доставки лекарственных средств в глазные ткани передних и задних сегментов. Создание условий для трансроговичного транспорта в переднем сегменте глаза – это очень важный вопрос, решение которого, возможно, приведет к высоким результатам и эффективности и возможности местного применения молекул со слабыми свойствами проникновения [234]. Bai Y., Wang W.,Sun G., Zhang M., Dong J. (2016) считают одним из важнейших вопросов офтальмохирургии постоянный мониторинг роговиц глаз пациетов, указывая на возрастные изменения её толщины, а также отличия от нормы при эндокринной патологии, что особенно важно во время предоперационной подготовки в лазерной хирургии [104]. Авторы подчёркивают наличие в последних научных публикациях данных об иммунных клетках на поверхности роговицы, повышенных уровнях цитокинов на глазной поверхности при патологии глаза [107], при этом другие исследователи утверждают, что роговица глаза человека является иммунопривилегированной структурой [81]. Версии об отсутствии иммуноцитов в роговице придерживаются многие авторы [43]. Значимость взаимодействий между корнеальными иммунными клетками и нервами приводит к нейротрофической кератопатии [215].
Установлено, что роговица на порядок менее чувствительна к УФ индуцированному раку по сравнению с кожей [167]. Сравнительный анализ показал, что клетки эпителия роговицы и эпидермис при УФ-индуцированном повреждении ДНК имеют разные чувствительность и репаративный потенциал, а также уровень гибели клеток. Апоптоз после УФ-индуцированного повреждения клеток эпидермиса происходит в 4 раза быстрее, чем в таких же условиях эпителиальных клеток роговицы [101]. Прозрачность роговицы является необходимым главным условием для оптимального видения и сохранности зрительных функций. По данным Wu N., Doorenbos M., Chen D.F. (2016), глазная травма является ведущей причиной помутнения роговицы, что приводит к 25 миллионам случаев ежегодно диагностируемой слепоты [262]. Восстановление прозрачности возможно только в случае полного обратного развития вросших сосудов. До сих пор точно не известна природа свойства прозрачности роговицы [99]. Имеются как минимум три гипотезы: а) из-за упорядоченного расположения волокон коллагена роговичной стромы; в склере расположение этих волокон хаотическое; подтверждение этой гипотезы – склерозирующий кератит, при котором нарушается упорядоченность волокон роговичного коллагена; б) прозрачность основного вещества роговицы обеспечивается сернистой солью сульфогиалуроновой кислоты; в) в роговице меньшее по сравнению со склерой содержание воды: если на склеру направить сильную струю воздуха, она, высыхая, сразу становится прозрачной; наоборот, прозрачность роговицы теряется там, где в ее ткань попадает жидкость (нарушение барьерной функции эндотелия, раневой канал и т.п.) [11].
Анализ научной литературы по состоянию вопроса источников развития и гистофизиологии роговицы человека, определяющих соотношение биомеханических показателей опорных оболочек, роговицы и склеры, показал, что до сих пор исчерпывающих исследований проведено явно недостаточно, хотя информация такого рода в настоящее время необходима офтальмологам для построения адекватной модели, позволяющей, в частности, прогнозировать эффект весьма распространенных рефракционных операций на роговице [124, 209]. Кроме того, изучение патогенеза кератоконуса и прогрессирующей миопии, в развитии которых большую роль играет повышенная растяжимость роговицы и склеры, также требует детальных знаний о гистофизиологии этих глазных структур. Таким образом, на основании данных доступной литературы о происхождении структур роговицы, её строении и функциональных особенностях, природе корнеальной прозрачности возникает множество не решённых, дискутабельных вопросов. При этом современное состояние вопроса о возможности применения клеточных технологий при травмах и врождённой патологии роговицы глаза человека диктует направление дальнейших исследований именно в плане изучения закладки всех структур роговицы, установления сроков приобретения компетенций, раннего коммитирования и дифференцировки с последующей специализацией клеток переднего отрезка глаза, что и явилось определяющим в выборе цели и постановке задач нашего исследования.
Метод окрашивания гематоксилин-эозином
Таким образом, на переднем полюсе глазного пузырька происходят сложнейшие процессы морфогенеза, которые не могут быть объяснены только с позиций молекулярно-генетической концепции дифференцировки клеток и перестройки их генома. Данные о времени формирования роговицы и склеры противоречивы. В. Архангельский и М. Зальцман утверждают, что примитивная роговица появляется у 4-недельного эмбриона. По данным М.Х. Хамидовой, формирование роговицы происходит после 5 – 6 недель, а склеры и сосудистого тракта — еще позже, что согласуется с нашими результатами; только на 7 – 8-й неделях внутриутробного развития появляется эмбриональная ткань склеры, в которой едва намечается структура будущих волокон. Наши данные соответствуют наблюдениям М. Зальцмана и В. Архангельского, т. е., роговица закладывается у эмбриона 4-х недель, а сосудистая оболочка представлена в это время островками клеток. Роговая оболочка обособляется раньше, чем склера, которая представляет собой прослойку мезенхимы, являющейся общим зачатком для фиброзной и сосудистой оболочек. Склера в это время выглядит более темно – окрашенной полоской клеток, четко отдифференцированных от окружающей мезодермы. В ней появляются кровеносные сосуды. В конце 3-й, начале 4-й недели внутриутробного развития стадия первичного глазного пузыря сменяется стадией вторичного пузыря, или глазного бокала [156]. По данным других авторов [220, 292], только на 5-й неделе эмбриогенеза благодаря впячиванию дистальной стенки глазного пузыря последний преобразуется в двухстенный бокал, или чашу. А.И. Бабухиным в 1863 году установлено, что внутренняя стенка глазного бокала преобразуется в светочувствительный листок сетчатки, а наружная — в пигментный [2]. Мнения ученых о времени появления глазной ямки и превращения ее в глазной пузырь и обособления глазного бокала, в принципе, совпадают. Однако предположения о механизмах образования глазного бокала противоречивы. Агарков превращение глазного пузыря в глазной бокал объяснял процессом самодифференцирования. Архангельский этот процесс связывал с непропорциональным ростом отдельных частей глазного пузыря. Воrwein считает эти процессы генетически запрограммированными и характеризующимися взаимодействием 2-х различных клеток, одна из которых принимает на себя роль координатора. Пэттен, Фалин полагают, что направленная дифференцировка эктодермального презумптивного эпителия в хрусталик совершается под морфогенным влиянием на него со стороны глазного пузыря, глазной чаши, а позднее, сетчатой оболочки. Строева считает, что под индуцирующим влиянием нейроэктодермального зачатка глаза, каковым является глазной пузырь, эктодермальная плакода также приобретает свойства нейроэктодермальной ткани (цит. по Рева Г.В. [52]).
Фигуры митоза идентифицируются в камбиальном слое нервной трубки, что согласуется с данными литературы о том, что прогениторные клетки располагаются во внутреннем слое нервной трубки, соответствующем эпендимной зоне.
На современном этапе известны гены, отвечающие за формирование и выпячивание глазного пузыря, но механизмы экспрессии и репрессии генов рассматриваются гипотетически. Методом иммунной гистохимии выявлена локализация структур с помощью маркеров CD68 и CD163, отвечающих за фагоцитоз и антигенпрезентирование. Это подтверждает результаты наших исследований и выводы об участии макрофагов в формировании органа зрения.
Локализация иммуноцитов CD68 и CD163 свидетельствует о том что не только информация положения, контактные взаимодействия, потенциал клеток развивающегося эмбриона влияют на формирование индуцибельного комплекса клеток формирующегося мозга и органа зрения человека, на их экспрессию и репрессию в клеточном геноме, но и миграция эктомезенхимоцитов, обладающих, по нашим данным, как фагоцитарной активностью, так и антигенпрезентирующими свойствами. При этом клетки иммунофагоцитарного звена эмбриона 4-х недель идентифицируются исключительно вокруг нервной трубки эмбриона и в эктомезенхиме, заполняющей мозговые пузыри (рис. 9).
При подрастании глазного пузыря к головной эктодерме, представленной в это время слоем эпителиальных кубических клеток, последние, усиленно размножаясь, формируют многослойную хрусталиковую плакоду, что предшествует формированию роговицы [11]. Морфогенез хрусталика происходит параллельно превращению глазного пузыря в глазной бокал в течение 3 – 4-й недель внутриутробного развития. Между клетками плакоды и глазного пузыря возникают связи, образуемые ультрамикроскопическими цитоплазматическими отростками [47]. При этом, по данным многочисленных авторов, эктодерма, лежащая непосредственно над формирующимся глазным пузырем, все больше отделяется и погружается в глазной бокал, обособляясь как пузырек; с этого времени начинается образование капсулы линзы и капсулярного эпителия. По нашим данным, в область формирования углубления глазной чаши устремляются производные эктомезенхимы, на раннем этапе представляя собой скопления многочисленных клеток (рис. 10). Хрусталик напоминает паренхиматозную структуру; в направлении развивающейся сетчатки от основной массы зачатка хрусталика тянутся тяжи в виде трабекул, состоящих из двух – трёх клеток. В области, прилежащей к эктомезенхиме, хрусталиковая паренхима истончается, представляет собой тонкую ножку (рис. 10, А), а затем ножка, уменьшаясь в размерах, полностью исчезает (рис. 10, Б). При этом уменьшаются размеры первичного глазного пузырька, а просвет вторичного почти полностью занят клеточной хрусталиковой массой.
Этапы развития роговицы глаза человека
Рыхлая нейромезенхима первоначально заполнившая будущую переднюю камеру глаза, дает начало строме роговицы, ее эндотелию (заднему эпителию), а также передней строме радужной оболочки, ресничной мышце и большинству структур иридокорнеального угла. Отделение роговичной мезенхимы (нейроэктодермального происхождения) от хрусталика (производное наружной эктодермы) по данным С.Д. Денисова, Ю.А. Гусевой, (2008) и результатам наших исследований, ведет к появлению передней камеры глаза (Рева Г.В., Рева И.В., Можилевская Е.С., 2013-2016), этот механизм регулируется нейроглиальными клетками (Гапонько О.В., 2014) [16, 18]. В наших исследованиях установлено, что на переднем полюсе между радужкой и задним эпителием роговицы идентифицируются многочисленные клетки CD163, что является свидетельством того, что они участвуют в обособлении радужки и роговицы, а также ответственны за формирование радужно-роговичного угла и, соответственно, передней камеры глаза человека. Современные представления о развитии глаза человека располагают данными о том, что в формировании структур радужно-роговичного угла глаза ответственны процессы апоптоза, которые способствуют формированию трабекулярного аппарата и системы оттока внутриглазной жидкости (Филина Н.В., Рева Г.В., 2010). Наличие эффекторных иммуноцитов CD68 и CD163 между капсулярным эпителием на передней поверхности хрусталика и эндотелием роговицы подтверждает наши предположения о том, что не только апоптоз, но и механизм фагоцитоза ответственен за формирование передней камеры глаза [16, 18].
Передние субэпителиальные отделы роговичной стромы остаются бесклеточными и сохраняются таковыми во взрослом состоянии в виде Боуменовой мембраны. На 18-й неделе эмбрионального развития базальная пластинка эпителия роговицы состоит из двух слоев — относительно тонкой lamina lucida (толщина – 41,68 нм) и полностью развитой lamina densa. Причем между эпителиальными клетками и базальной пластинкой полудесмосомы и «якорные» микрофиламенты развиты лишь частично. Постепенно микрофиламенты (средняя длина – 474 нм, диаметр – 17,6 нм) возникают у базальной поверхности эпителиальных клеток, пересекают lamina densa и lucida и заканчиваются в боуменовом слое. Принято считать, что формируется боуменова оболочка в результате синтетической активности фибробластов передних слоев будущей стромы роговой оболочки (Wilson S.E., Hong J.W., 2000). Структурные компоненты оболочки (основное вещество, волокна) также способны синтезироваться клетками переднего эпителия роговицы. В норме Боуменова мембрана не содержит клеток. Первым признаком развития патологического состояния роговой оболочки является появление в этой зоне клеток. Правда, необходимо отметить, что через поры в боуменовой оболочке и в норме возможна миграция к эпителиоцитам клеток иного происхождения (Вит В.В., 2003). Таким образом, роговичный эпителий является производным поверхностной эктодермы, а Боуменова мембрана - как уплотнение переднего стромального слоя роговицы – имеет, по мнению некоторых авторов, нейроэктодермальное происхождение из нервного гребня, равно как и кератоциты (В.В. Куренков, 2008), но, возможно, как и другие прозрачные структуры глаза, развиваются из нейромезенхимы с более ограниченными потенциями, мигрирующей из состава внутреннего листка глазного бокала (Рева Г.В., Рева И.В., Можилевская Е.С., 2016). Что означает, что это не обычные фибробласты, а именно отвечающие за прозрачность роговицы. Свойствами типичных для соединительной ткани стромы роговицы фибробластов, происходящих из нервного гребня, являются неспособность ингибировать ангиогенез, отсутствие секреции кристаллинов, что необходимо для обеспечения прозрачности бессосудистых структур глаза.
Поэтому мы считаем, что в строме роговицы два типа фибробластов, один тип – производное мезенхимоцитов нервного гребня, второй – нейроглиальные мигранты с ограниченными потенциями из внутреннего листка глазного бокала (Reva G., Mojilevskaya E., Novikov S., 2013). Последние в процессе развития секретируют коллагеновые волокна I типа и фибронектин, формируя тем самым вторичную роговичную строму. Последующее обезвоживание роговичной стромы ведет к потере большей части фибронектина и 50%-му уменьшению ее толщины. Важную роль в дегидратации стромы роговицы играет роговичный эндотелий. Первоначально разрозненные участки эндотелия в начале четвертого месяца беременности начинают сливаться, а к середине четвертого месяца между апикальными частями соседних клеток образуются плотные контакты, что отличает их от контактов эпителиоцитов в других тканях. К шестому месяцу структурная и функциональная состоятельность стромы роговицы, десцеметовой мембраны и эндотелия проявляется в виде относительной прозрачности роговицы. Помимо эндотелия протеогликаны (в основном представленные кератансульфатом) также играют роль в обеспечении и поддержании роговичной прозрачности.
В последнюю очередь закладывается передняя пограничная мембрана (5 – 6-й месяц). Рост глазного бокала осуществляется за счет как увеличения клеток в размерах, так и их деления. Формирование иннервации роговицы начинается с 3-го месяца пренатального онтогенеза и заканчивается на 5-м месяце.
В результате морфогенеза роговицы получается упорядоченная оптико-биологическая структура с оптической силой 44-64 D, средним передним радиусом кривизны 7,8 мм, задним радиусом кривизны 6,8 мм, размерами 10,6 – 11,5 мм, толщиной в центре 0,52 мм и на периферии 0,67 мм.