ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФУНКЦИИ ЭНДОТЕЛИЯ РОГОВИЦЫ ГЛАЗА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
Реферат
В обзоре рассматриваются молекулярно-клеточные механизмы нарушения функции эндотелия роговицы глаза человека, вызывающие ухудшение зрения. Помутнение роговицы является одной из наиболее распространенных причин потери зрения. Прозрачность роговицы определяется степенью гидратации стромы, структуры коллагеновых фибрилл и межфибриллярного пространства. Эндотелий осуществляет осморегуляцию матрикса роговицы, что необходимо для поддержания ее прозрачности. В обзоре рассматриваются перспективы методов коррекции функционирования эндотелия роговицы. У человека цикл клеток эндотелия роговицы остановлен в фазе G1 пролиферативного клеточного цикла, что приводит к отсутствию митотической активности клеток. Современные исследования указывают как на возможное существование стволовых клеток, способных дифференцироваться в клетки эндотелия, так и на возможность пролиферации клеток эндотелия в особых условиях. Рассмотрены новые способы и усовершенствованные методы хранения и консервации ткани трансплантатов роговицы, паллиативные способы оперативного лечения, направленные на уменьшение гидратации поверхностных слоев роговицы. В обзоре присутствует раздел, посвященный работам по тканевой инженерии с целью создания трансплантатов эндотелия на основе культуральных технологий, разрабатываемых для получения достаточного количества трансплантационного материала и снижения зависимости от трансплантатов, получаемых от доноров посмертно.
Тэги
Список литературы1. Искаков И.А. Интрастромальная барьерная фемтокератопластика в паллиативном лечении далеко зашедшей стадии эндотелиально-эпителиальной дистрофии // Соврем. технологии в офтальмологии. 2018. 5. (25). 280–282.
2. Оганесян О.Г., Грдиканян А.А., Яковлева С.С., Гетадарян В.Р. Частичный десцеметорексис без трансплантации при эндотелиальной дистрофии роговицы // Рос. мед. журн. 2017. 23. (6). 302–307.
3. Филиппова Е.О., Кривошеина О.И., Запускалов И.В. Интрастромальная имплантация трековых полимерных мембран в лечении эндотелиально-эпителиальной дистрофии роговицы // Мед. вестн. Башкортостана. 2015. 10. (2). 137–139.
4. Arita T., Okamura R., Kodama R., Takeuchi T., Kadoya Y., Eguchi G. Density dependent growth of corneal endothelial cells cultured in vitro // Cell Differ. 1987. 22. 61–69.
5. Brunette I., Roberts C.J., Vidal F., Harissi-Dagher M., Lachaine J., Sheardown H., Durr G.M., Proulx S., Griffith M. Alternatives to eye bank native tissue for corneal stromal replacement // Prog. Retin. Eye Res. 2017. 59. 97–130.
6. Bukowiecki A., Hos D., Cursiefen C., Eming S.A. Wound-healing studies in cornea and skin: parallels, differences and opportunities // Int. J. Mol. Sci. 2017. 18. 1257–1280.
7. Chen S., Zhu Q., Sun H., Zhang Y., Tighe S., Xu L., Zhu Y. Advances in culture, expansion and mechanistic studies of cornealendothelial cells: a systematic review // J. Biomed. Sci. 2019. 26. (1). 2.
8. Congdon N.G., Friedman D.S., Lietman T. Important causes of visual impairment in the world today // JAMA. 2003. 290. 2057–2060.
9. Davies E., Jurkunas U., Pineda R. Predictive factors for corneal clearance after descemetorhexis without endothelial keratoplasty // Cornea. 2018. 37. (2). 137–140.
10. Delmonte D.W., Kim T. Anatomy and physiology of the cornea // J. Cataract Refract. Surg. 2011. 37. 588–598.
11. Edelhauser H.F. The balance between corneal transparencyand edema: the Proctor Lecture // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2006. 47. 1754–1767.
12. Fuest M., Ang M., Htoon H.M., Tan D., Mehta J.S. Long-term visual outcomes comparing descemet stripping automated endothelial keratoplasty and penetrating keratoplasty // Am. J. Ophthalmol. 2017. 182. (10). 62–71.
13. Garg P., Krishna P.V., Stratis A.K., Gopinathan U. The value of corneal transplantation in reducing blindness // Eye. 2005. 19. 1106–1114.
14. Gavert N., Ben-Ze’ev A. Epithelial-mesenchymal transition and the invasive potential of tumors // Trends. Mol. Med. 2008. 14. 199–209.
15. Godde N.J., Galea R.C., Elsum I.A., Humbert P.O. Cell polarity in motion: redefining mammary tissue organization through EMT and cell polarity transitions // J. Mammary Gland. Biol. Neoplasia. 2010. 15. 149–168.
16. Goyer B., Theriault M., Gendron S.P., Brunette I., Rochette P.J., Proulx S. Extracellular matrix and integrin expression profiles in Fuchs endothelial corneal dystrophy cells and tissue model // Tissue Engineering. 2018. 24 Part A (7, 8). 607–615.
17. Gumbiner B.M. Cell adhesion: the molecular basis of tissue architecture and morphogenesis // Cell. 1996. 84. 345–357.
18. Hay E.D. An overview of epithelio-mesenchymal transformation // Acta Anat. (Basel). 1995. 154. 8–20.
19. He Z., Campolmi N., Gain P., Ha Thi B.M., Dumollard J.M., Duband S., Peoc’h M., Piselli S., Garraud O., Thuret G. Revisited microanatomy of the corneal endothelial periphery: new evidence for continuous centripetal migration of endothelial cells in humans // Stem Cells. 2012. 30. 2523–2534.
20. Honda H., Ogita Y., Higuchi S. Kani K. Cell movements in a living mammalian tissue: long-term observation of individual cells in wounded corneal endothelia of cats // J. Morphol. 1982. 174. 25–39.
21. Huang R.Y., Guilford P., Thiery J.P. Early events in cell adhesion and polarity during epithelial-mesenchymal transition // J. Cell. Sci. 2012. 125. 4417–4422.
22. Iovieno A., Neri A., Soldani A.M., Adani C., Fontana L. Descemetorhexis without graft placement for the treatment of fuchs endothelial dystrophy: Preliminary results and review of the literature // Cornea. 2017. 36. (6). 637–641.
23. Joyce N.C. Proliferative capacity of corneal endothelial cells // Exp. Eye Res. 2012. 95. 16–23.
24. Joyce N.C., Meklir B., Joyce S.J., Zieske J.D. Cell cycle protein expression and proliferative status in human corneal cells // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1996. 37. 645–655.
25. Kaimori A., Potter J., Kaimori J., Wan C., Mezey E., Koteish A. Transforming growth factor-β1 inducesan epithelial-to-mesenchymal transition state in mouse hepatocytes in vitro // J. Biol. Chem. 2007. 282. 22089–22101.
26. Kim K.W., Park S., Oh D.H., Lee S.H., Lim K.S., Joo K., Chun Y.S., Chang S.I., Min K.M., Kim J.C. Ribonuclease 5 coordinates signals for the regulation of intraocular pressure and inhibits neural apoptosis as a novel multi-functional anti-glaucomatous strategy // Biochim. Biophys. Acta. 2016. 1862. (2). 145–154.
27. Kourtidis A., Ngok S.P., Anastasiadis P.Z. P120 catenin: an essential regulator of cadherin stability, adhesion-induced signaling, and cancer progression // Prog. Mol. Biol. Trans. Sci. 2013. 116. 409–432.
28. Kymionis G.D., Diakonis V.F., Kankariya V.P., Plaka A.D., Panagopoulou S.I., Kontadakis G.A., Grentzelos M.A., Tsilimbaris M.K., Pallikaris I.G. Femtosecond laser-assisted intracorneal biopolymer insertion for the symptomatic treatment of bullous keratopathy // Cornea. 2014. 33. (5). 540–543.
29. Lamouille S., Xu J., Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial-mesenchymal transition // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2014. 15. 178–196.
30. Lee J.G., Ko M.K., Kay E.P. Endothelial mesenchymal transformation mediated by IL-1beta-induced FGF-2 in corneal endothelial cells // Exp. Eye Res. 2012. 95. 35–39.
31. Lee J.G., Kay E.P. NF-κB is the transcription factor for FGF-2 that causes endothelial mesenchymal transformation in cornea // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2012. 53. 1530–1538.
32. Lim M., Goldstein M.H., Tuli S., Schultz G.S. Growth factor, cytokine and protease interactions during corneal wound healing // Ocul. Surf. 2003. 1. (2). 53–65.
33. Mcniven M.A. Breaking away: matrix remodeling from the leading edge // Trends Cell. Biol. 2013. 23. 6–21.
34. Mimura T., Yamagami S., Amano S. Corneal endothelial regeneration and tissue engineering // Prog. Retin. Eye Res. 2013. 35. 1–17.
35. Mimura T., Shimomura N., Usui T., Noda Y., Kaji Y., Yamgami S., Amano S., Miyata K., Araie M. Magnetic attraction of iron-endocytosed corneal endothelial cells to Descemet’s membrane // Exp. Eye Res. 2003. 76. 745–751.
36. Miyagi H., Thomasy S.M., Russell P., Murphy C.J. The role of hepatocyte growth factor in corneal wound healing // Exp. Eye Res. 2018. 166. 49–55.
37. Miyamoto T., Sumioka T., Saika S. Endothelial mesenchymal transition: A therapeutic target in retrocorneal membrane // Cornea. 2010. 29. S52–S56.
38. Moreno-Bueno G., Portillo F., Cano A. Transcriptional regulation of cell polarity in EMT and cancer // Oncogene. 2008. 27. 6958–6969.
39. Moroianu J., Riordan J.F. Nuclear translocation of angiogenin in proliferating endothelial cells is essential to its angiogenic activity // Proc. Natl. Acad.Sci. USA. 1994. 91. 1677–1681.
40. Nakahara M., Okumura N., Kay E.P., Hagiya M., Imagawa K., Hosoda Y., Kinoshita S., Koizumi N. Corneal endothelial expansion promoted by human bone marrow mesenchymal stem cell-derived conditioned medium // Plos. One. 2013. 8. e69009.
41. Nelson W.J. Remodeling epithelial cell organization: transitions between front-rear and apical-basal polarity // Cold. Spring Harb. Perspect. Biol. 2009. 1. a000513.
42. Niehrs C. The complex world of WNT receptor signaling // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2012. 13. 767–779.
43. O’Connor J.W., Gomez E.W. Biomechanics of TGFβ-induced epithelial-mesenchymal transition: implications for fibrosis and cancer // Clin. Transl. Med. 2014. 3. 23.
44. Okumura N., Kinoshita S., Koizumi N. Cell-based approach for treatment of corneal endothelial dysfunction // Cornea. 2014. 33. (Suppl. 11). S37–S41.
45. Okumura N., Kay E.P., Nakahara M., Hamuro J., Kinoshita S., Koizumi N. Inhibition of TGF-beta signaling enables human corneal endothelial cell expansion in vitro for use in regenerative medicine // Plos. One. 2013. 8. e58000.
46. Okumura N., Nakano S., Kay E.P., Numata R., Ota A., Sowa Y., Sakai T., Ueno M., Kinoshita S., Koizumi N. Involvement of cyclin D and p27 in cell proliferation mediated by ROCK inhibitors Y-27632 and Y-39983 during corneal endothelium wound healing // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2014. 55. 318–329.
47. Okumura N., Ueno M., Koizumi N., Sakamoto Y., Hirata K., Hamuro J., Kinoshita S. Enhancement on primate corneal endothelial cell survival in vitro by a ROCK inhibitor // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2009. 50. 3680–3687.
48. Okumura N., Koizumi N., Kay E.P., Ueno M., Sakamoto Y., Nakamura S., Hamuro J., Kinoshita S. The ROCK inhibitor eye drop accelerates corneal endothelium wound healing // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2013. 54. 2493–2502.
49. Okumura N., Koizumi N., Ueno M., Sakamoto Y., Takahashi H., Tsuchiya H., Hamuro J., Kinoshita S. ROCK inhibitor converts corneal endothelial cells into a phenotype capable of regenerating in vivo endothelial tissue // Am. J. Pathol. 2012. 181. 268–277.
5. Patel S.V., Bachman L.A., Hann C.R., Bahler C.K., Fautsch M.P. Human corneal endothelial cell transplantation in a human ex vivo model // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2009. 50. 2123–2131.
51. Pavlovic I., Shajari M., Herrmann E., Schmack I., Lencova A., Kohnen T. Meta-analysis of postoperative outcome parameters comparing descemet membrane endothelial keratoplasty versus descemet stripping automated endothelial keratoplasty // Cornea. 2017. 36. (12). 1445–1451.
52. Peh G.S., Toh K.P., Ang H.P, Seah X.Y., George B.L., Mehta J.S. Optimization of human corneal endothelial cell culture: density dependency of successful cultures in vitro // BMC Res. Notes. 2013. 6. 176.
53. Peh G.S., Toh K.P., Wu F.Y., Tan D.T., Mehta J.S. Cultivation of human corneal endothelial cells isolated from paired donor corneas // PLoS One. 2011. 6. e28310.
54. Piera-Velazquez S., Li Z., Jimenez S.A. Role of endothelial mesenchymal transition (EndoMT) in the pathogenesis of fibrotic disorders // Am. J. Pathol. 2011. 179. 1074–1080.
55. Proulx S., Audet C., Uwamaliya J., Devaux A., Allaire G., Germain L., Brunette I. Tissue engineering of feline corneal endothelium using a devitalized human cornea as carrier // Tissue Eng. Part A. 2009. 15. 1709–1718.
56. Proulx S., Bensaoula T., Nada O., Audet C., d’ArcUwamaliya J., Devaux A., Allaire G., Germain L., Brunette I. Transplantation of a tissue engineered corneal endothelium reconstructed on a devitalized carrier in the feline model // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2009. 50. 2686.
57. Proulx S., Bourget J.M., Gagnon N., Martel S., Deschambeault A., Carrier P., Giasson C.J., Auger F.A., Brunette I., Germain L. Optimization of culture conditions for porcine corneal endothelial cells // Mol. Vis. 2007. 13. 524–533.
58. Proulx S., Brunette I. Methods being developed for preparation, delivery and transplantation of a tissue-engineered corneal endothelium // Exp. Eye Res. 2012. 95. 68–75.
59. Sheerin A.N., Smith S.K., Jennert-Burston K., Brook A.J., Allen M.C., Ibrahim B., Jones D., Wallis C., Engelmann K., Rhys-Williams W., Faragher R.G., Kipling D. Characterization of cellular senescence mechanisms in human corneal endothelial cells // Aging Cell. 2012. 11. 234–240.
60. Singh A., Zarei-Ghanavati M., Avadhanam V., Liu C. Systematic review and meta-analysis of clinical outcomes of Descemet membrane endothelial keratoplasty versus Descemet stripping endothelial keratoplasty/Descemet stripping automated endothelial keratoplasty // Cornea. 2017. 36. (11). 1437–1443.
61. Srinivas S.P. Dynamic regulation of barrier integrity of the corneal endothelium // Optom. Vis. Sci. 2010. 87. E239–E254.
62. Sumioka T., Ikeda K., Okada Y., Yamanaka O., Kitano A., Saika S. Inhibitory effect of blocking TGF-β/S mad signal on injury-induced fibrosis of corneal endothelium // Mol. Vis. 2008. 14. 2272–2281.
63. Tsuji T., Sun Y., Kishimoto K., Olson K.A., Liu S., Hirukawa S., Hu G.F. Angiogeninis translocated to the nucleus of HeLa cells and is involved in ribosomal RNA transcription and cell proliferation // Cancer Res. 2005. 65. 1352–1360.
64. Wheelock M.J., Shintani Y., Maeda M., Fukumoto Y., Johnson K.R. Cadherin switching // J. Cell. Sci. 2008. 121. 727–735.
65. Whitcher J.P., Srinivasan M., Upadhyay M.P. Corneal blindness: A global perspective // Bull. World Health Organ. 2001. 79. 214–221.
66. Yilmaz M., Christofori G. EMT, the cytoskeleton, and cancer cell invasion // Cancer Metastasis Rev. 2009. 28. 15–33.
67. Yilmaz M., Christofori G. Mechanisms of motility in metastasizing cells // Mol. Cancer Res. 2010. 8. 629–642.
68. Zhu C., Joyce N.C. Proliferative response of corneal endothelial cells from young and older donors // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2004. 45. 1743–1751.
69. Zhu L., Zha Y., Cai J., Zhang Y. Descemet stripping automated endothelial keratoplasty versus descemet membrane endothelial keratoplasty: a meta-analysis // Int. Ophthalmol. 2018. 38. (2). 897–905.
70. Zhu Y.T., Hayashida Y., Kheirkhah A., He H., Chen S.Y., Tseng S.C. Characterization and comparison of intercellular adherent junctions expressed by human corneal endothelial cells in vivo and in vitro // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2008. 49. (9). 3879–3886.
Батурина Г.С. – к.б.н., старший научный сотрудник сектора молекулярной физиологии клетки, e-mail: baturina@bionet.nsc.ru
