Роговица: анатомо-функциональные особенности, новые методы прижизненной диагностики патологических состояний

Роговица - сложноорганизованная, прозрачная часть фиброзной оболочки глазного яблока. Она обеспечивает защиту интраокулярных структур от различных повреждений и служит основным элементом оптической системы глаза. В ней выделяют эпителий, Боуменову мембрану, строму, Десцеметову мембрану и эндотелий. Роговица является аваскулярной тканью. Питательные вещества поступают в ее слои из слезной жидкости, внутриглазной жидкости (ВГЖ) и перилимбального сплетения. Афферентная иннервация роговицы обеспечивается длинными ресничными нервами, формирующими субэпителиальное и суббазальное сплетения. Многорядный неороговевающий эпителиальный слой роговицы представлен различными типами клеток, которые связаны друг с другом посредством непрерывного адгерентного пояса, а с подлежащей, синтезируемой ими базальной мембраной - полудесмосомами. Боуменова мембрана сформирована плотной сетью коллагеновых волокон I и V типа и якорными фибриллами коллагена IV и VII типа. Строма состоит из пластин, образованных коллагеном различных типов, а также из протеогликанов, эластина, гликопротеинов и клеток (преимущественно, кератоцитов). Десцеметова мембрана - базальная мембрана, секретируемая эндотелиальными клетками (ЭК). Она представляет собой сеть, образованную молекулами коллагена VIII типа, полупроницаемую для биологически активных эндогенных веществ, циркулирующих в ВГЖ. Эндотелиальный слой состоит из компактно расположенных высокодифференцированными клеток гексагональной формы. В условиях in vivo клеточный цикл ЭК остановлен в G₁-фазе. Наличие в эндотелиальном слое плотных и щелевидных межклеточных контактов, а также осмотические давление, создаваемое трансмембранным переносом веществ, поддерживает динамическое равновесие между поступлением ВГЖ в строму роговицы и ее оттоком в переднюю камеру глаза, препятствуя отеку роговицы. Современные методы исследования прижизненного состояния роговой оболочки глаза включают в себя зеркальную микроскопию эндотелия, оптическую когерентную томографию и сканирующую конфокальную микроскопию. Эти исследования позволяют установить локализацию и этиологию патологического процесса, оценить особенности слоев роговицы (в т.ч. при кераторефракционных хирургических вмешательствах и в послеоперационном периоде).

1. Офтальмология: национальное руководство. Под ред. Аветисова С.Э., Егорова Е.А., Мошето-вой Л.К. и др. 2-е изд. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2019

2. Пальцев М.А., Иванов А.А., Северин С.Е. Межклеточные взаимодействия. 2-е издание. М.: Медицина; 2003

3. Adachi E, Hopkinson I, Hayashi T. BasementMembrane Stromal Relationships: Interactions between Collagen Fibrils and the Lamina Densa. International Review of Cytology. 1997;173:73-156.. doi: 10.1016/s0074-7696(08)62476-6

4. Ang M, Baskaran M, Werkmeister RM, Chua J, Schmidl D, Aranha dos Santos V, et al. Anterior segment optical coherence tomography. Progress in Retinal and Eye Research. 2018 Sep;66:132-56. doi:10.1016/j.preteyeres.2018.04.002

5. Karsdal MA. Biochemistry of collagens, laminins and elastin. Structure, function and biomarkers. Cambridge: Academic Press; 2016.

6. Bonanno JA. Identity and regulation of ion transport mechanisms in the corneal endothelium. Progress in Retinal and Eye Research. 2003 Jan 1;22(1):69-94. doi: 10.1016/s1350-9462(02)00059-9

7. Bonanno JA. Molecular Mechanisms Underlying the Corneal Endothelial Pump. Experimental Eye Research. 2012 Feb 1;95(1):2-7. doi: 10.1016/j.exer.2011.06.004

8. Bourne WM. Biology of the corneal endothelium in health and disease. Eye. 2003 Nov;17(8):912-8. doi: 10.1038/sj.eye.6700559

9. Chaurasia S, Vanathi M. Specular microscopy in clinical practice. Indian Journal of Ophthalmology. 2021;69(3):517-24. doi: 10.4103/ijo.IJO_574_20

10. Cintron C, Covington HI, Kublin CL. Morphologic analyses of proteoglycans in rabbit corneal scars. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1990 Sep;31(9):1789-98.

11. de Oliveira RC, Wilson SE. Descemet's membrane development, structure, function and regeneration. Experimental Eye Research. 2020 Aug;197:108090. doi: 10.1016/j.exer.2020.108090

12. DelMonte DW, Kim T. Anatomy and physiology of the cornea. Journal of Cataract & Refractive Surgery. 2011 Mar;37(3):588-98. doi: 10.1016/j.jcrs.2010.12.037

13. Dua HS, Faraj LA, Said DG, Gray T, Lowe J. Human Corneal Anatomy Redefined. Ophthalmology. 2013 Sep;120(9):1778-85. doi: 10.1016/j.ophtha.2013.01.018

14. Edelhauser HF. The Balance between Corneal Transparency and Edema The Proctor Lecture. Investigative Opthalmology & Visual Science. 2006 May 1;47(5):1755-67. doi: 10.1167/iovs.05-1139

15. Espana EM, Birk DE. Composition, structure and function of the corneal stroma. Experimental Eye Research. 2020 Sep;198:108137. doi: 10.1016/j.exer.2020.108137

16. Flaxman SR, Bourne RRA, Resnikoff S, Ackland P, Braithwaite T, Cicinelli MV, et al. Global causes of blindness and distance vision impairment 19902020: a systematic review and meta-analysis. The Lancet Global Health. 2017 Dec;5(12):e1221-34. doi: 10.1016/S2214-109X(17)30393-5

17. Frikeche J, Maiti G, Chakravarti S. Small leucine-rich repeat proteoglycans in corneal inflammation and wound healing. Experimental Eye Research. 2016 Oct;151:142-9. doi: 10.1016/j.exer.2016.08.015

18. Hamrah P, Huq SO, Liu Y, Zhang Q, Dana MR. Corneal immunity is mediated by heterogeneous population of antigen-presenting cells. Journal of Leukocyte Biology. 2003 May 22;74(2):172-8. doi: 10.1189/jlb.1102544

19. He Z, Forest F, Gain P, Rageade D, Bernard A, Acquart S, et al. 3D map of the human corneal endothelial cell. Scientific Reports. 2016 Jul;6(1): 29047. doi: 10.1038/srep29047

20. HO MSP, Bose K, Mokkapati S, Nischt R, Smyth N. Nidogens—Extracellular matrix linker molecules. Microscopy Research and Technique. 2008;71(5):387-95. doi: 10.1002/jemt.20567

21. Inagaki E, Hatou S, Yoshida S, Miyashita H, Tsubota K, Shimmura S. Expression and Distribution of Claudin Subtypes in Human Corneal Endothelium. Investigative Opthalmology & Visual Science. 2013 Nov 8;54(12):72587-65. doi: 10.1167/iovs.13-12022

22. Inomata T, Ebihara N, Funaki T, Matsuda A, Watanabe Y, Ning L, et al. Perlecan-Deficient Mutation Impairs Corneal Epithelial Structure. Investigative Opthalmology & Visual Science. 2012 Mar 9;53(3):1277-84. doi: 10.1167/iovs.11-8742

23. Johnson DH. The Ultrastructure of Descemet's Membrane. Archives of Ophthalmology. 1982 Dec 1;100(12):1942-47. doi: 10.1001/archopht.1982.01030040922011

24. Johnston MC, Noden DM, Hazelton RD, Coulombre JL, Coulombre AJ. Origins of avian ocular and periocular tissues. Experimental Eye Research. 1979 Jul;29(1):27-4 doi: 10.1016/0014-4835(79)90164-7

25. Joyce N. Proliferative capacity of the corneal endothelium. Progress in Retinal and Eye Research. 2003 May;22(3):359-89. doi: 10.1016/s1350-9462(02)00065-4

26. Joyce NC. Cell cycle status in human corneal endothelium. Experimental Eye Research. 2005 Dec;81(6):629-38. doi: 10.1016/j.exer.2005.06.012

27. Kabosova A, Azar DT, Bannikov GA, Campbell KP, Durbeej M, Ghohestani RF, et al. Compositional Differences between Infant and Adult Human Corneal Basement Membranes. Investigative Opthalmology & Visual Science. 2007 Nov 1;48(11):4989-99. doi: 10.1167/iovs.07-0654

28. Kreutziger GOscar. Lateral membrane morphology and gap junction structure in rabbit corneal endothelium. Experimental Eye Research. 1976 Sep;23(3):285-93. doi: 10.1016/0014-4835(76)90129-9

29. Li S, Kim E, Bonanno JA. Fluid transport by the cornea endothelium is dependent on buffering lactic acid efflux. American Journal of PhysiologyCell Physiology. 2016 Jul 1;311(1):C116-26. doi: 10.1152/ajpcell.00095.2016

30. Liu C-Y, Birk DE, Hassell JR, Kane B, Kao WW-Y . Keratocan-deficient Mice Display Alterations in Corneal Structure. Journal of Biological Chemistry. 2003 Jun;278(24):21672-7. doi: 10.1074/jbc.M301169200

31. Massoudi D, Malecaze F, Galiacy SD. Collagens and proteoglycans of the cornea: importance in transparency and visual disorders. Cell and Tissue Research. 2015 Jul 24;363(2):337-49. doi: 10.1007/s00441-015-2233-5

32. McKee HD, Irion LCD, Carley FM, Brahma AK, Jafarinasab MR, Rahmati-Kamel M, et al. Re: Dua et al.: Human corneal anatomy redefined: a novel pre-Descemet layer (Dua's layer) (Ophthalmology 2013;120:1778-85). Ophthalmology. 2014 May;121(5):e24-5. doi: 10.1016/j.ophtha.2013.12.021

33. Meek KM, Boote C. The use of X-ray scattering techniques to quantify the orientation and distribution of collagen in the corneal stroma. Progress in Retinal and Eye Research. 2009 Sep;28(5):369-92. doi: 10.1016/j.preteyeres.2009.06.005

34. Meek KM, Knupp C. Corneal structure and transparency. Progress in Retinal and Eye Research. 2015 Nov;49:1-16. doi: 10.1016/j.preteyeres.2015.07.001

35. Murphy C, Alvarado J, Juster R. Prenatal and postnatal growth of the human Descemet's membrane. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1984;25(12):1402-15.

36. Papas EB. The limbal vasculature. Contact Lens and Anterior Eye. 2003 Jun;26(2):71-6. doi: 10.1016/S1367-0484(02)00054-1

37. Petroll WM, Robertson DM. In vivo confocal microscopy of the cornea: New developments in image acquisition, reconstruction and analysis using the HRT-Rostock Corneal Module. The ocular surface. 2015 Jul 1;13(3):187-203. doi: 10.1016/j.jtos.2015.05.002

38. Saikia P, Medeiros CS, Thangavadivel S, Wilson SE. Basement membranes in the cornea and other organs that commonly develop fibrosis. Cell and Tissue Research. 2018 Oct 3;374(3):439-53. doi: 10.1007/s00441-018-2934-7

39. Schlotzer-Schrehardt U, Bachmann BO, Tourtas T, Torricelli AAM, Singh A, Gonzalez S, et al. Ultrastructure of the Posterior Corneal Stroma. Ophthalmology. 2015 Apr;122(4):693-9. doi: 10.1016/j.ophtha.2014.09.037

40. Shaheen BS, Bakir M, Jain S. Corneal nerves in health and disease. Survey of Ophthalmology. 2014 May;59(3):263-85. doi: 10.1016/j.survophthal.2013.09.002

41. Sharma VK, Sinha R, Sati A, Agarwal M. Was it thickened Dua's layer? Clinical, tomographical, and histopathological correlation: A case report. European Journal of Ophthalmology. 2020 Nov 30;112067212097427. doi: 10.1177/1120672120974271

42. Sridhar MS. Anatomy of cornea and ocular surface. Indian journal of ophthalmology. 2018 Feb;66(2):190-4. doi: 10.4103/ijo.IJO_646_17

43. Theerakittayakorn K, Thi Nguyen H, Musika J, Kunkanjanawan H, Imsoonthornruksa S, Somredngan S, et al. Differentiation Induction of Human Stem Cells for Corneal Epithelial Regeneration. International Journal of Molecular Sciences. 2020 Oct 22;21(21):7834. doi: 10.3390/ijms21217834

44. orricelli AAM, Singh V, Santhiago MR, Wilson SE. The Corneal Epithelial Basement Membrane: Structure, Function, and Disease. Investigative Opthalmology & Visual Science. 2013 Sep 27;54(9):6390-6400. doi: 10.1167/iovs.13-12547

45. Tuori A, Uusitalo H, Burgeson RE, Terttunen J, Virtanen I. The Immunohistochemical Composition of the Human Corneal Basement Membrane. Cornea. 1996 May;15(3):286-94. doi: 10.1097/00003226-199605000-00010

46. Vaddavalli PK, Garg P, Sharma S, Sangwan VS, Rao GN, Thomas R. Role of Confocal Microscopy in the Diagnosis of Fungal and Acanthamoeba Keratitis. Ophthalmology. 2011 Jan;118(1):29-35. doi: 10.1016/j.ophtha.2010.05.018

47. Verkman AS, Ruiz-Ederra J, Levin MH. Functions of aquaporins in the eye. Progress in Retinal and Eye Research. 2008 Jul;27(4):420-33. doi: 10.1016/j.preteyeres.2008.04.001

48. Vittitow J, Borras T. Genes expressed in the human trabecular meshwork during pressure-induced homeostatic response. Journal of Cellular Physiology. 2004 Jan 29;201(1):126-37. doi: 10.1002/jcp.20030

49. Wang SB, Cornish EE, Grigg JR, Mccluskey PJ. Anterior segment optical coherence tomography and its clinical applications. Clinical and Experimental Optometry. 2019 May 1;102(3):195-207. doi: 10.1111/cxo.12869

50. Wilson SE. Bowman's layer in the corneastructure and function and regeneration. Experimental Eye Research. 2020 Jun;195:108033. doi: 10.1016/j.exer.2020.108033

51. Yam GHF, Riau AK, Funderburgh ML, Mehta JS, Jhanji V. Keratocyte biology. Experimental Eye Research. 2020 Jul;196:108062. doi: 10.1016/j.exer.2020.108062

52. Zhang G, Chen S, Goldoni S, Calder BW, Simpson HC, Owens RT, et al. Genetic Evidence for the Coordinated Regulation of Collagen Fibrillogenesis in the Cornea by Decorin and Biglycan. Journal of Biological Chemistry. 2009 Jan 9;284(13):8888-97. doi: 10.1074/jbc.M806590200

53. Zhang W, Li H, Ogando DG, Li S, Feng M, Price FW, et al. Glutaminolysis is Essential for Energy Production and Ion Transport in Human Corneal Endothelium. EBioMedicine. 2017 Feb;16:292-301. doi: 10.1016/j.ebiom.2017.01.004

54. Zhang W, Ge Y, Cheng Q, Zhang Q, Fang L, Zheng J. Decorin is a pivotal effector in the extracellular matrix and tumour microenvironment. Oncotarget. 2018 Jan 3;9(4). doi: 10.18632/oncotarget.23869