Диссертация (Молекулярные и клеточные механизмы ультрафиолетового сшивания роговицы), страница 7

Роль апоптоза в патогенезе кератоконусаВ современной офтальмологии для объяснения сложных патогенетическихмеханизмов развития различных глазных заболеваний и их лечения все чащеисследуется апоптоз (Борисова А.С., Коломойцева Е.М., 2003).До недавнего времени перечень известных видов клеточной смерти, которыйбыл регламентирован Номенклатурным комитетом, насчитывал 13 типов (Galluzzi L.et al., 2012; Потапнев М.П., 2014). В данный момент классификация множествавариантов гибели клетки включает две основные группы – случайная клеточнаягибель(АCD,accidentalcelldeath)игенетическизапрограммированная,физиологически регулируемая (RCD, regulated cell death) (Galluzzi L.

et al., 2015;Коршунова А.Ю., 2016).31Для настоящего исследования, с точки зрения развития патологическогопроцесса при КК и состояния роговицы после УФ сшивания, представляет интереснекроз и апоптоз кератоцитов. Апоптоз – результат действия внутриклеточнойгенетическойрегуляцииорганизма,обеспечивающейгомеостаззасчетсамоуничтожения мутированных, дефектных клеток. Запуск программы апоптозаможет быть вызван как физиологическими, так и патологическими факторами.Запрограммированнаягибельклеткизависитотрегуляторныхклеточныхмеханизмов, в которых важная роль отводится цитокинам, выступающим в качествеиндукторов и ингибиторов апоптоза (Jacobson M.D.

et al., 1994).В запуске механизма клеточной гибели ведущую роль выполняют каспазы, заисключением случаев каспазо-независимого апоптоза. Биохимически при апоптозенаблюдается распад ядерной ДНК, рибосомальной РНК и белков, повышающихвнутриклеточное содержание кальция, что вызывает изменение трансмембранногопотенциала митохондрий. Повреждение митохондрий приводит к высвобождениюцитохрома С, являющегося мощным активатором каспаз. Это явление обусловленоизменением экспрессии генов семейства Вс1-2, находящихся под контролем генар53, активность которого определяет внутриклеточные механизмы запуска апоптоза(Сепиашвили Р.И. и соавт., 2000). При адекватной регуляции апоптоза Bcl-2поддерживает клеточное равновесие, выступая в качестве ингибитора апоптоза.Рецептором индукции и передачи сигнала к развитию апоптоза являетсямембранный Fas-рецептор (CD95, АРО-1), который локализуется спонтанно илипосле активации на клетках различных типов – тимоцитах, фибробластах,кератоцитах и др.

(Nagata S., Golstein P., 1995). Fas-лиганд (Fas-L) служитисточником сигнала для Fas-рецептора, которые связываясь, включают механизмFas-опосредованного апоптоза. В глазу Fas-L продуцируется клетками эпителия,эндотелия, сетчатки, радужки и цилиарного тела (Yonehara S. et al., 1989).Иммуногистохимическиеисследованияроговичныхдисковпослесквознойкератопластики позволили выявить экспрессию антигена к CD95 на мембранахкератоцитов, что отражает готовность клеток к апоптозу при действиисоответствующих инициирующих сигналов. При КК включаются механизмыактивации Fas-опосредованного апоптоза кератоцитов, а их объемная доля,32экспрессирующая на клеточной мембране CD95, увеличивается почти в 8 раз(Севостьянов Е.Н. и соавт., 2002).Установлено, что в норме выполняется слабая выработка FasL итрансмембранного белка неприлизина в базальном слое эпителия, тогда как ККсопровождается экспрессией FasL в эпителии, эндотелии и всех слояхстромы.

Усиленный синтез FasL способствует активации апоптоза кератоцитов, вто время как неприлизин может препятствовать клеточной гибели (Hasby E., SaadH., 2013).Хронические повреждения корнеального эпителия вызывают истончениестромы и эпителиальную гиперплазию, что, наряду с гиперпродукцией ферментовдеградации и их экстрацеллюлярным высвобождением может быть одной из причинактивации апоптоза кератоцитов. Эти изменения в структуре роговицы имеютнепосредственное отношение к патофизиологии КК (Wilson S. et al., 1998; Kim W.

etal.,1999;1999а).Намодуляциюклеточнойгибеликератоцитовприофтальмохирургических вмешательствах, связанных с нарушением целостностиэпителия, оказывает влияние характер повреждения, в частности, площадь и глубинавоздействия (Helena M.C.

et al., 1998). Показано, что нарушение целостностиэпителия влечет индукцию апоптоза кератоцитов, опосредованную выбросом Fas-L,IL1-α и -β. Последние данные свидетельствуют о том, что гибель кератоцитов,связаннаяхроническимповреждениемэпителия,вследствиетравмилихирургических вмешательств может играть существенную роль в патогенезе КК(Wilson S., 1998).При дегенерациях роговицы зоны повреждений Боуменовой оболочкизаполняются, как правило, клетками базального эпителия и поверхностнымистромальнымикератоцитами,вкоторыхобнаруживаютсяповышенныеконцентрации лизосомальных ферментов, в частности, протеаз (катепсин G и В).

Какизвестно, катепсин В является одним из медиаторов лизосомальной клеточнойгибели. Имеются сведения, что активация специфических рецепторов, p53, а такжеусилениесвободно-радикальныхограниченно,проницаемостьпроцессовмогутлизосомальныхиндуцировать,мембран,хотьприводящихиквысвобождению катепсинов в цитозоль (Jaattela et al., 2004; Guicciardi et al., 2004).33Zhou L. и соавт. выявлена повышенная ферментативная активность катепсинов B иG в экстрактах роговиц с конусом, как в эпителиальных, так и в стромальныхкорнеальных слоях (Zhou L.

et al., 1998). Иммуногистохимические исследованияпоказали заметное снижение α2-макроглобулина, одного из основных ингибиторовпротеиназ, в эпителиальном слое роговиц с КК (Sawaguchi S. et аl., 1994; NakamuraH. et аl., 2005). Было установлено, что в зависимости от величины транслокациилизосомальных протеаз в цитоплазму запускается тот или иной тип клеточнойсмерти – апоптоз или некроз. Катепсины активируют классический путьпрограммируемой клеточной гибели, вероятно, посредством расщепления Bid белка,являющегося членом семейства Bcl-2 (Cirman T. et al., 2004).

Выявлена способностькатепсинов к запуску апоптоза независимо от каспазного механизма. Катепсины,являясь медиаторами лизосомального пути клеточной гибели, вместе с ММПпринимаютучастиевдеградацииЭЦМ,чемспособствуютувеличениюподвижности клеток, инвазии и ангиогенезу (Jaattela M. et al., 2004; Guicciardi M. etal., 2004). Фактор некроза опухоли и интерлейкины также способны опосредоватьпроизводство и активацию протеаз катепсина B, G и К (Balasubramanian S. et al.,2010). Определение содержания катепсинов В и G, ингибиторов протеиназ и Sр1 втканях глаза показало, что патологический процесс, протекающий при КК,локализован преимущественно в роговице и не затрагивает ткани конъюнктивы(Maruyama I.

et al., 2000).Активация апоптоза в роговице при КК охватывает все слои роговицы,включая эндотелий, где средний процент гибели клеток многократно превышаетаналогичный показатель в норме (Borderie V.M. et al., 2000). Представленные данныесвидетельствуют о том, что кератэктазии характеризуются невоспалительнымтечением заболевания не связанным с развитием клеточного некроза. Однаконевоспалительный характер кератэктазий, и КК в частности, рядом исследователейставится по сомнение (Lema I., Duran J.A., 2005). Одним из механизмов развитияпатологических дегенеративных процессов в роговице является индукция апоптозакератоцитов, проходящая как по рецепторному, так и по митохондиральному пути.При этом факторами активации корнеального апоптоза, кроме «внутренних» –34нарушения клеточного метаболизма, могут быть и «внешние» – травмы,офтальмохирургические вмешательства и др.

Механизмы этого явления донастоящего времени мало изучены и требуют дополнительных экспериментальных иклинических наблюдений (Борисова А.С., Коломойцева Е.М., 2003).1.5. Матриксные металлопротеиназы в развитии кератоконусаМатриксные металлопротеиназы (ММП) – большая группа структурнородственных ферментов, функция которых связана с обменом белков ЭЦМ. ММПотносятся к семейству Zn+2 и Ca+2 зависимых эндогенных пептидаз, которые вместе сдругими внеклеточными протеиназами участвуют в различных физиологическихпроцессах – таких как морофогенез, коагуляция, физиологическая репродукция ипостраневое ремоделирование тканей, миграция адгезия, дифференцировка ипролиферация клеток. ММП играют роль в развитии патологических состояний,связанныхсвоспалением,злокачественнымростом,индукциейапоптоза.Экспрессия ММП в тканях регулируется скоростью их синтеза с одной стороны, иуровнем эндогенных тканевых ингибиторов матриксных металлопротеиназ (ТИМП)– с другой (Соловьева Н.И., 1998; Потеряева О.Н., 2010; Рогова Л.Н.

и соавт., 2011;Халимов А.Р., Шевчук Н.Е., 2016). Тонкий баланс между уровнями ММП и ихингибиторовиграетглавнуюрольвмеханизмах,регулирующихраспадвнеклеточного матрикса (Kurpakus-Wheater M. et al., 2001).ММП традиционно разделяются на: коллагеназы (ММП-1, -8, -13);желатиназы (ММП-2 и -9); стромелизины (ММП-3, -10, и -11); матрилизины (ММР7 и -26); металлоэластазы (ММР-12) и ММП мембранного типа (ММП-МТ 1-8)(Kandasamy A. et al., 2010).Основной мишенью тканевой реконструкции являются стромальные элементыи базальные мембраны, включающие в себя фибриллярные белки (коллагены,эластин), протеогликаны и гликопротеины (ламинин, фибронектин). ММП –единственныепротеолитическиеферменты,способныеденатурироватьфибриллярные коллагены, в том числе и коллагены ЭЦМ.Все металлопротеиназы оказывают избирательное действие по отношению ксубстратам межклеточного матрикса – так, представители подсемейства коллагеназ35способны расщеплять преимущественно коллагены I, II и III типов, желатиназы истромелизины ответственны за деградацию коллагена IV, V типов, а такжеламинина, желатина, фибронектина и эластина (Потеряева О.Н., 2010).Основными клетками, секретирующими ММП в СЖ пациентов с КК,являются гранулоциты (Smith V.

et al., 2001). Увеличение содержания ММП упациентов с КК наблюдается не только в тканях роговицы, но и в слезе, гдевыявлен рост уровней ММП-1, -3, -7, -13 (Balasubramanian S. et al., 2012).Подтверждением повышенной коллагеназной активности СЖ может служитьтакже 2,5-кратное увеличение уровня телопептидов (продуктов деградацииколлагена) (Abalain J.H. et al., 2000).Методом иммуногистохимии установлено распределение ММП и ихингибиторов в роговице.