Структурно-функциональные основы физиологическом и репаративном регенерации тканей роговицы

Статья посвящена обзору и анализу научной литературы по вопросам физиологических и репаративных гистогенезов в роговице. Наиболее уязвимой при травмах передних отделов глаза является роговица. Поэтому чрезвычайно важное значение приобретает оценка процессов ее регенерации. В тканях роговицы имеются стволовые клетки, однако их регенерационный потенциал зависит от многих внутренних и внешних факторов. Наиболее значима роль стволовых клеток в регенерации переднего эпителия роговицы. Он постоянно обновляется путем митотического деления стволовых клеток роговичного фенотипа, расположенных в роговичном участке лимба и перилимбальной зоны. Клетки других слоев роговицы -кератоциты собственного вещества и эндотелиоциты делятся редко. Кератоциты становятся способными к пролиферации только под воздействием дополнительных факторов, а эндотелий восстанавливается путем растяжения и миграции неповрежденных эндотелиоцитов, и за счет внутриклеточной регенерации. Основной причиной нарушения репаративной регенерации тканей роговицы является синдром лимбаль-ноклеточной недостаточности, обусловленный дефицитом или дисфункцией стволовых клеток лимба. Недостаток стволовых клеток какого-либо типа тканей может привести к нарушению регенерации травмированной роговицы в результате опережающей пролиферации миофибробластов и секреции внеклеточного матрикса, что способствует формированию соединительнотканного рубца и помутнению роговицы. Повреждение лимбальной области существенно нарушает репаративные гистогенезы в роговице. Нормальная эпителизация роговицы возможна при сохранности не менее половины площади лимбаль-ной области.

1. Борзенок СА., Онищенко НА., Тонаева Х.Д., Комах ЮА., Ковшун Е.В., Струсова НА. Сотрансплантация ММСК-подобных клеток лимба способствует местной иммунокоррекции и прозрачному приживлению трансплантата роговицы при кератопластике высокого риска. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014; 16(1):12-31

2. Гололобов В.Г., Гайворовский И.В., Деев Р.В., Рудько А.С., Эллиниди В.Н., Аникеева Н.В, Сухинин М.В. Репаративная регенерация многослойного эпителия роговицы: биотехнологический потенциал. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2008; 3(4):55-9

3. Гундорова РА., Ченцова Е.В. Клеточные технологии в офтальмологии: 10-летний опыт экспериментальных исследований и перспективы в клинике. Российский офтальмологический журнал. 2008; 1(1):45-9

4. Зуева Л.В. Орган зрения. В кн. Руководство по гистологии. 2-е издание, исправл. Т. 1. Санкт-Петербург: СпецЛит. 2011: 755 – 769

5. Кадышев В.В., Кадышева Л.В. Применение стимуляторов регенерации роговицы при травматических повреждениях. Клиническая офтальмология. 2011; 12(4): 153-5

6. Канюков В.Н., Стадников АА., Трубина О.М., Яхина О.М. Клинико-морфологические аспекты регенерации роговицы после химических ожогов. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2014; 5:29-31

7. Милюдин Е.С. Экспериментальная модель недостаточности региональных стволовых клеток роговичного эпителия. Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. 2006; 9(49):219-26

8. Николаева Л.Р., Ченцова Е.В. Лимбальная клеточная недостаточность. Вестник офтальмологии. 2006; 122(3):43-6

9. Омельяненко Н.П., Ковалев А.В., Сморчков М.М., Мишина Е.С. Структура собственного вещества роговицы глаза человека. Морфология. 2017; 151(3): 93

10. Попандопуло А.Г. Кавелина А.С., Иванова О.Н., Дрожжина Г.И. Роль лимбальных клеток в регенерации роговицы. Таврический медикобиологический вестник. 2013; i6(6i):158-6o

11. Пучинская М.В. Эпителиально-мезенхимальный процесс в норме и патологии. Архив патологии. 2015; 77(1):75-8З

12. Пучковская НА., Якименко СА., Непомнящая В.М. Ожоги глаз. М.: Медицина, 2001: 272

13. Радченко А.В., Шевлюк Н.Н., Кирилличев А.И. Морфофункциональная характеристика репаративных гистогенезов в роговице кролика при ожоговом повреждении лимбальной области. Вестник Оренбургского государственного университета. 2014; 13(174): 85-7

14. Радченко А.В., Шевлюк Н.Н., Кирилличев А.И. Морфофункциональная характеристика репаративных гистогенезов тканей роговицы кролика после термического повреждения лим-бальной области. Морфология. 2013; 144(5):108-9

15. Рапуано К. Дж. Роговица: пер. с англ. М.: ГЭО-ТАР-Медиа, 2010: 320

16. Симирский В.Н. Регенерация и фиброз роговицы. Онтогенез. 2014; 45(5):314-25

17. Сухинин М.В., Гололобов В.Г. Реактивные изменения переднего эпителия роговицы при повреждении ростковой зоны лимба глаза. Фундаментальные проблемы гистологии, гистогенез и регенерация тканей. СПб.: ВМедА, 2004: 490-5

18. Фролов А.Н. Влияние фраксипарина на динамику воспалительного процесса и регенерацию роговицы при различных заболеваниях роговицы и лимба. Офтальмологический журнал. 2009; 6:54-7

19. Черныш В.Ф., Бойко Э.В. Ожоги глаз - состояние проблемы и новые подходы. СПб.: ВМедА, 2008: 135

20. Чурашов С.В., Черныш В.Ф., Рудько А.С., Злобин ИА. Особенности заживления тяжелых щелочных ожогов только роговицы, только лимбальной зоны, а также их сочетания в эксперименте. Офтальмология. 2012; 4-2(59):214-7

21. Шевлюк Н.Н., Радченко А.В. Морфофункциональные преобразования в роговице кролика при ожоговом повреждении лимба. Журнал анатомии и гистопатологии. 2018; 7(1):82-6

22. Ahmad S, Kolli S, Li D-Q, de Paiva CS, Pryzborski S, Dimmick I, et al. A Putative Role for RHAMM/HMMR as a Negative Marker of Stem Cell-Containing Population of Human Limbal Epithelial Cells. Stem Cells. 2008 Jun;26(6):1609-19. doi: 10.1634Zstemcells.2007-0782

23. Burillon C, Huot L, Justin V, NatafS, Chapuis F, Decullier E, et al. Cultured Autologous Oral Mucosal Epithelial Cell Sheet (CAOMECS) Transplantation for the Treatment of Corneal Limbal Epithelial Stem Cell Deficiency. Investigative Opthalmol-ogy & Visual Science. 2012 Mar 13;53(3):1325-31. doi: 10.1167/iovs.11-7744

24. Chaffer CL, Thompson Ew, Williams ED. Mesenchymal to Epithelial Transition in Development and Disease. Cells Tissues Organs. 2007;185(1-3):7-19. doi: 10.1159/000101298

25. Daniels JT, Dart jK, Tuft SJ, Khaw PT. Corneal stem cells in review. Wound Repair and Regeneration. 2001 Nov;9(6):483-94. doi: 10.1046Zj.1524-475x.2001.00483.x

26. Davanger M, Evensen A. Role of the Pericorneal Papillary Structure in Renewal of Corneal Epithelium. Nature. 1971 Feb;229(5286):560-1. doi: 10.1038/229560a0

27. Daya SM, Watson A, Sharpe JR, Giledi O, Rowe A, Martin R, et al. Outcomes and DNA analysis of ex vivo expanded stem cell allograft for ocular surface reconstruction. Ophthalmology. 2005 Mar;112(3):470-7. doi: 10.1016/j.ophtha.2004.09.023

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

29. Dua hS, Gomes JA., King AJ, Maharajan VS. The amniotic membrane in ophthalmology. Survey of Ophthalmology. 2004 Jan;49(1):51-77. doi: 10.1016/j.survophthal.2003.10.004

30. Dua HS, Joseph A, Shanmuganathan VA, Jones RE. Stem cell differentiation and the effects of deficiency. Eye. 2003 Nov;17(8):877-85. doi: 10.1038/sj.eye.6700573

31. Dua HS, Azuara-Blanco A. Allo-limbal transplantation in patients with limbal stem cell deficiency. British Journal of Ophthalmology. 1999 Apr 1;8з(4):414-9. doi: 10.1136/bjo.834414

32. Gupta N, Kalaivani M, Tandon R. Comparison of prognostic value of Roper Hall and Dua classification systems in acute ocular burns. British Journal of Ophthalmology. 2010 Aug зо;95(2):194-8. doi: 10.1136/bjo.2009.173724

33. Hay ED. Theory for epithelial-mesenchymal transformation based on the fixed cortex cell motility model. Cell Motility and the Cytoskeleton. 198944(4)455-7. doi: I0.i002/cm.970i40403

34. He Z, Campolmi N, Gain P, Ha Thi BM, Dumol-lard J-M, Duband S, et al. Revisited Microanatomy of the Corneal Endothelial Periphery: New Evidence for Continuous Centripetal Migration of Endothelial Cells in Humans. STEM CELLS. 2012 Oct 2240(11):2523-34. doi: I0.i002/stem.i2i2

35. Joyce NC. Proliferative capacity of corneal endothelial cells. Experimental Eye Research. 2012 Feb;95(i):i6-23. doi: I0.i0i6/j.exer.20ii.08.0i4

36. Keivyon KR, Tseng SCG. Limbal Autograft Transplantation for Ocular Surface Disorders. Ophthalmology. 1989 May;96(5):709-23. doi: 10.1016/s0161-6420(89)32833-8

37. Klymkowsky MW, Savagner P. Epithelial-Mesenchymal Transition. The American Journal of Pathology. 2009 May;174(5):1588-93. doi: 10.2353/ajpath.2009.080545

38. Kolli S, Ahmad S, Mudhar HS, Meeny A, Lako M, Figueiredo FC. Successful Application of Ex Vivo Expanded Human Autologous Oral Mucosal Epithelium for the Treatment of Total Bilateral Lim-bal Stem Cell Deficiency. STEM CELLS. 2014 Jul 15;32(8):2135-4б. doi: I0.i002/stem.i694

39. Li W, Hayashida Y, Chen Y-T, Tseng SC. Niche regulation of corneal epithelial stem cells at the limbus. Cell Research. 2007 Jan;17(1):26-36. doi: I0.i038/sj.cr.73i0i37

40. Li C, Yin T, Dong N, Dong F, Fang X, Qu Y-L, et al. Oxygen tension affects terminal differentiation of corneal limbal epithelial cells. Journal of Cellular Physiology. 2011 Jun 9426(9):2429-37. doi: 10.1002/jcp.22591

41. Majo F, Rochat A, Nicolas M, Jaoude GA, Bar-randon Y. Oligopotent stem cells are distributed throughout the mammalian ocular surface. Nature. 2008 Oct 1;456(7219):250-4. doi: 10.1038/nature07406

42. Pellegrini G, Golisano O, Paterna P, Lambiase A, Bonini S, Rama P, et al. Location and Clonal Analysis of Stem Cells and Their Differentiated Progeny in the Human Ocular Surface. The Journal of Cell Biology. 1999 May 17445(4)469-82. doi: 10.1083/jcb.145.4.769

43. Pfister RR. Corneal stem cells disease: concepts, categorization and treatment by auto- and homotransplantations of limbal stem cells. CLAO J. 1994; 20(1):64-72.

44. Piatigorsky J. Enigma of the Abundant Water-Soluble Cytoplasmic Proteins of the Cornea. Cornea. 2001 Nov;20(8):853-8. doi: 10.1097/00003226-200111000-00015

45. Puangsricharern V, Tseng SCG. Cytologlogic Evidence of Corneal Diseases with Limbal Stem Cell Deficiency. Ophthalmology. 1995 Oct;102(10):1476-85. doi: 10.1016/s0161-6420(95)30842-1

46. Rama P, Bonini S, Lambiase A, Golisano O, Pa-terna P, De Luca M, et al. Autologous fibrin-cultured limbal stem cells permanently restore the corneal surface of patients with total limbal stem cell deficiency1. Transplantation. 2001 Nov;72(9):1478-85. doi: 10.1097/00007890-200111150-00002

47. Ramirez BE, Victoria DA, Murillo GM, Herreras JM, Calonge M. In vivo confocal microscopy assessment of the corneoscleral limbal stem cell niche before and after biopsy for cultivated limbal epithelial transplantation to restore corneal epithelium. Histopathol. 2014; 30(2)45-51. doi: 10.14670/HH-30.183. Epub 2014 Jul 30

48. Saika S, Yamanaka O, Sumioka T, Miyamoto T, Miyazaki K, Okada Y, et al. Fibrotic disorders in the eye: Targets of gene therapy. Progress in Retinal and Eye Research. 2008 Mar;27(2):177-96. doi: 10.1016/j.preteyeres.2007.12.002

49. Schermer A. Differentiation-related expression of a major 64K corneal keratin in vivo and in culture suggests limbal location of corneal epithelial stem cells. The Journal of Cell Biology. 1986 Jul 1403(1)49-62. doi: 10.1083/jcb.103.1.49

50. Schlotzer-Schrehardt U, Kruse FE. Identification and characterization of limbal stem cells. Experimental Eye Research. 2005 Sep;81(3):247-64. doi: 10.1016/j.exer.2005.02.016

51. Shortt AJ, Secker GA, Munro PM, Khaw PT, Tuft SJ, Daniels JT. Characterization of the Limbal Epithelial Stem Cell Niche: Novel Imaging Techniques Permit In Vivo Observation and Targeted Biopsy of Limbal Epithelial Stem Cells. Stem Cells. 2007 Jun;25(6):1402-9. doi: 10.1634/stemcells.2006-0580

52. Stoiber J, Muss WH, Pohla-Gubo G, Ruckhofer J, Grabner G. Histopathology of Human Corneas After Amniotic Membrane and Limbal Stem Cell Transplantation for Severe Chemical Burn. Cornea. 2002 Jul;21(5):482-9. doi: 10.1097/00003226-200207000-00009

53. Thomas PB, Liu Y-H, Zhuang FF, et al. Identification of Notch-1 expression in the limbal basal epithelium. Mol. Vis. Sci. 2007; 1(13): 337-44.

54. Trounson A, McDonald C. Stem Cell Therapies in Clinical Trials: Progress and Challenges. Cell Stem Cell. 2015 Jul;17(1):11-22. doi: 10.1016/j.stem.2015.06.007

55. Tsai rJ-F, Li L-M, Chen J-K. Reconstruction of Damaged Corneas by Transplantation of Autologous Limbal Epithelial Cells. New England Journal of Medicine. 2000 Jul 13;343(2):86-93. doi: 10.1056/nejm200007133430202

56. Tseng SCG. Regulation and clinical implications of corneal epithelial stem cells. Molecular Biology Reports. 199643(1)47-58. doi: 10.1007/bf00357072

57. Tseng SCG, Kruse FE, Merritt J, Li D-Q. Comparison between serum-free and fibroblast-cocultured single-cell clonal culture systems: Evidence showing that epithelial anti-apoptotic activity is present in 3T3 fibroblast-conditioned media. Current Eye Research. 1996 Jan;15(9):973-84. doi: 10.3109/02713689609017643

58. Tseng SCG, Liang L, Sheha H. Liand limbal stem cell transplantation: new progresses and challenges. Eye. 2008; 1(8)44-8.

59. Wagoner MD. Chemical injuries of the eye: Current concepts in pathophysiology and therapy. Survey of Ophthalmology. 1997 Jan;41(4):275-313. doi: 10.1016/s0039-6257(96)00007-0

60. Wilson SE. Corneal myofibroblast biology and pathobiology: Generation, persistence, and transparency. Experimental Eye Research. 2012 Jun;99:78-88. doi: 10.1016Zj.exer.2012.03.018

61. Wynn TA, Ramalingam TR. Mechanisms of fibrosis: therapeutic translation for fibrotic disease. Nature Medicine. 2012 Jul;18(7):1028-40. doi: 10.1038Znm.2807

62. Zeisberg M, Kalluri R. Cellular Mechanisms of Tissue Fibrosis. 1. Common and organ-specific mechanisms associated with tissue fibrosis. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 2013 Feb;304(3):216-25. doi: 10.1152/ajpcell.00328.2012