Содержание к диссертации
ЕЕЕДЕЇНИЕ . 5
ЗЖШ I. ОБЗОР ЖЕЕРАТУШ 10
1.1. Структура и функции ретинального пигментного эпителия 10
І.ІЛ. Общая характеристика пиидентного . эпителия 10
1.1.2. Роль пигментного эпителия в метаболизме . зрительных пигментов .. 21
1.1.3. Роль пигментного эпителия в обновлении мембранных дисков наружных отростков фоторецепторов 27
1.1.4. Синтез меланина. Структура и функции меланосом .,...,..,..^. 34
1.2. Пролиферативная активность* клеток пигментного эпителия 41
1.2.1. Клеточная пролиферация пигментного эпителия у взрослых животных и человека • 41
1.2.2. Клеточная пролиферация пигментного . эпителия в развитии животных и человека 42
1.2.2а. Куриные зародыши 44
1.2.26. Пролиферация, пигментация и рост . пигментного эпителия у человека 49 1.2.2в. Пролиферация и дафферешщровка пигментного эпителия у крыс 52
ТЛШ 2. ШЕВШЫ.И ЖРОЖ ИССЛЕДОВАНИЯ 57
2.1. Объекты исследования 57
2.2. Измерение роста глаза и приготовление гистологических срезов пигментного эпителия 58
2.3. Авторадиографический и колхициновый метода 61
2.4. Экспериментальное получение микрофтальмичных глаз 62
2.5. Ферментативное выделение пигментного эпителия 63
2.6. ЭПР-слектроскопия 64
2.7. Определение синтеза общего белка и сухого веса клеток пигментного эпителия 65
ШШ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 69
3.1. Динамика накопления двухъядерных клеток у крыс СК, Бистар и msubi 69
3.2. Кинетика клеточной популяции пигментного эпителия в постнатальном развитии у крыс 73
3.2.1. Определение параметров митотического цикла 74
3.2.2. Вшвление пролиферативного пула клеток пигментного эпителия на последовательных стадиях постнатального развития 79
3.2.3. Выявление индекса ДНК-синтезирующих клеток и их судьбы в опытах с двойным импульсным мечением и при многократном насыщении 84
3.2.4. Обсуждение 103
3.3. Рост глаза и склерального отдела в онтогенезе у крыс 105
3.4. Экспериментальная и наследственная микрофтальмия НО
3.4.1. Экспериментальная микрофталылия , ПО
3.4.2. Наследственная микрофтальмия 128
3.4.3. Обсуждение 128
3.5. Меланогенез в пигментном эпителии и его связь с клеточной пролиферацией в постнатальном развитии у крыс 131
3.6. Изменения общего синтеза белка, сухого веса и площади клеток пигментного эпителия 137
ІЯАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССДЕДОШИН 142
imm 5. зшшение ш ШВСда 157
ЛИТЕРАТУРА , 159
Введение к работе
Взаимоотношение процессов пролиферации и дифференцировки остается одним из актуальных вопросов в общей проблеме иадивцдуаль-ного развития. Все увеличивающееся число примеров при разработке этого вопроса указывает на многообразие форм этих взаимоотношений. Для понимания обпіих закономерностей интересующего нас явления необходимо хорошее знание строения, функции, роста и дифференциров-ки отдельных частных систем во избежание ошибочных экстраполяции. Особый интерес к ретинальноцу пигментному эпителию глаза (И1Э) позвоночных животных вызван не только тем, что этот относительно просто устроенный эпителий, маркированный меланином, специфическим признаком его дифференцировки, является удобной моделью для различных экспериментов. Его изучение представляет также и практический интерес, так как нагушение основных функций ШЭ может приводить к расстройству зрения и даже к слепоте. Следовательно, знание закономерностей развития ШЭ у разных животных может оказаться полезным в понимании развития и этиологии ряда врожденных и наследственных заболеваний глаза у человека. Что касается пролиферации клеток ШЭ, то до настоящего времени в мировой офтальмологической литературе основное внимание уделялось реактивной пролиферации ИГО, возникающей в ответ на- поранение глаза-или на рост злокачественных опухолей у взрослых особей (г«н , 1979), так как согласно укоренившимся представлениям, клеточное деление в этой структуре глаза ограничено самыми ранними стадиями онтогенеза. Однако, отечественные исследования, посвященные развитию глаза позвоночных, внесли существенную поправку в эти представления (Строева, Миташов, 1983).
Крысы представляют особый интерес для изучения пигментного эпителия ввиду того, что имеются »фгтантные линии с наследственной микрофтальмией, но с цитологически и фушащонально нормальным пигментным эпителием, линии с наследственной дистрофией сетчатки, у которых первичное звено поражения локализовано в пигментном эпителии и связано с его неспособностью фагоцитировать сброшенные диски наружных отростков фоторецепторов, а также альбинотические линии. Это позволяет использовать их в сравнительных исследованиях для изучения различных сторон роста и дифференцировки Н1Э. Следовательно, изучение крыс важно не только как одного из представителей в сравнительном ряду позвоночных, но и как модельного объекта на пути понимания этиологии пигментного ретинита у человека.
С открытием гетерогенности клеточной популяции ШЭ по числу одноядерных и многоядерных клеток у крыс (Строева, Бродский, 1968; Строева, Никифоровская, 1970; Tso, Friedman, 1967) и постнаталь-ной пролиферации клеток ШЭ в нормальном развитии (Маршак и др., 1972) были сделаны попытки понять биологический смысл этого явления в развитии глаза и его связь с процессами дифференцировки и роста ШЭ. После того, как было показано, что дщухьядерные клетки в ШЭ крыс образуются в результате ацитокинетического митоза (Маршак, 1974), для объяснения причин образования дщухьядерных клеток была привлечена гипотеза Бродского и УрываевоЙ (1970, 1974). На основе сопоставления количества меланина в клетках ШЭ и времени образования двухъядершх клеток был сделан вывод о том, что причиной полишюддизации клеток ШЭ у крыс является пороговый уровень накопления продукта специфической дифференцировки, препятствующий нормальному протеканию митоза, из чего следовало, что в ШЭ угнетение пролиферативнои функции связано со специализацией клеток, то есть происходит вследствие кош рвнтных отношений меаду ауто- и гетеросинтезами (Маршак и др., 1976).
Вавода этой работы не могли, однако, объяснить уменьшенного числа дзухъядерных клеток в пигментном эпителии микрофтальмичних глаз у мутантшх крыс MSUBI ПО сравнению с нормальшми глазами (Строева, Никифоровская, 1970). Гипотеза Бродского и Урываевой (1970, 1974) в применении к ШЭ не могла также объяснить появление двухъ-ядерных клеток в ШЭ крыс-альбиносов, у которых нет синтеза меланина, а ШЭ по соотношению одно- дЕухъядерных клеток не отличается от такового пигментированных щыс (Tso, Friedman, 1967). Интерпретация этого явления была дана Строевой и Никифоровской (1970) в свете данных Куломбра о роли механического растяжения стенок глаза в росте ШЭ, показавшего, что в нормальном развитии і финих за-родапей концентрация ядер в ШЭ уменьшается, а в микрофтальмичных глазах увеличивается (couiombre et ai., 1963), и гипотезы Туманишвили (1965), согласно которой увеличение концентрации ядер на единицу площади ткани должно угнетать лролнферативную активность. Однако гипотеза Туманишвили-Строевой-Никифоровской не учитывала роли специфической дифференцировки клеток ШЭ в разбираемом явлении. Таким образом, ни одна из предложенных гипотез не могла объяснить в полной мере соотношение процессов роста, меланизации и пролиферации клеток ШЭ и, следовательно, этот вопрос нуждался в дальнейшем изучении. Более адекватное объяснение появления двухъ-ядерных клеток в пигментном эпителии у крыс должно было, очевидно, базироваться на более полных исследованиях, охватывающих процессы общего роста глаза, компонентов роста пигментного эпителия, пролиферации, меланизации и динамики накопления двухъядерных клеток в онтогенезе ШЭ у крыс, что и составило задачу настоящего исследования. Первоначально ШЭ рассматривался только как модельная система для изучения причинных связей между процессами пролиферации, специфической дифференцировки и полиплоидизации (Маршак, 1973; Маршак и др., 1976). В настоящем исследовании изучение этих процессов было соотнесено с разштием многообразных функций ШЭ и установлением его морфофуншщональных связей с развивающейся сетчаткой.
Актуальность проблемы. Изучение процессов дифференцировки ШЭ в нормальном развитии имеет большое значение в связи с недавним открытием важной роли РПЭ в поддержании жизнедеятельности и функции всей зрительной системы. Нарушение основных функций ШЭ мажет приводить к нарушению зрения и слепоте. Следовательно, знание закономерностей развития ШЭ у животных необходимо для понимания закономерностей развития и этиологии врожденных и наследственных заболеваний глаза у человека.
Новизна работы. Впервые показано, что постнатальная клеточная пролиферация ШЭ у крыс подразделяется на два периода: период пролиферации независимой и период пролиферации зависимой от общего роста глаза. Во время последнего под действием внутриглазного давления на стенки глаза включаются внутритканевые факторы регуляции числа кяеток в ШЭ» обеспечивающие размерное соответст-вие дефинитивной шющади ШЭ и склерального сектора глаза. На основе детального изучения кинетики клеточной популяции ШЭ была выдвинута гипотеза о том, что постнатальная пролиферация в перше дни после рождения крыс может быть причинно связана с завехшающим этапом дифференцировки пигментного эпителия; клетки, находящиеся в митотическом цикле, являются мишенями для действия меланотропи-нов, необходимого для завершения меланотической дифференцировки ШЭ и, возможно, для созревания его фагоцитирующей активности. Экспериментальная проверка этой гипотезы позволила выявить двухфазный характер постнатальной механизации ШЭ у крнс и предсказать стадию наибольшей чувствительности ШЭ к меланотропным гор монам. Вперше выявлены периода становления, зрелости и старения Н1Э в онтогенезе крас и дана хронология событий, связанных с диф-ференцировкой ШЭ в период становления.
Практическая значимость работы. Детальное исследование роста и дифференцировки ШЭ во время установления его дефинитивной мор-фофункциональной связи с сетчаткой у крыс, модельного объекта в изучении закономерностей нормального развития и патологии глаза, имеет большое значение в разработке экспериментальных подходов к пониманию этиологии ряда ванных наследственных заболеваний глаза у человека, одним из которых является пигментный ретинит. Установление точной хронологии событий, связанных с постнатальной диф-ференцировкой и становлением ШЭ, открывает возможность для прицельного анализа повреждающего действия внешней среда, фармакологических и токсических агентов на ШЭ и их влияния на функциональное состояние глаза. Результаты работы могут быть использованы в Институте глазных болезней им. Гелъмголъца МЗ РСФСР, в Институте морфологии человека АШ СССР, в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова Ж СССР и включены в курс лекций по цитологии высших учебных заведений биологического и медицинского профиля.
