Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова

Корсакова Н.В., Паштаев Н.П., Поздеева Н.А.

В статье описан новый способ экспериментального моделирования катаракты in vivo, который инициирует формирование коркового вида помутнения хрусталика в обоих глазах и позволяет экспериментальным путем воссоздать у экспериментального животного гистологические и фенотипические изменения клеток хрусталика аналогично изменениям при возрастной корковой катаракте, выявленным у человека. Описанный в данной статье нетрудоемкий, патогенетически обоснованный, простой в использовании способ моделирования корковой катаракты in vivo позволит значительно повысить эффективность исследований по изучению патогенеза катаракты и разработке эффективных мер ее профилактики и терапии.

Статья в формате PDF

277 KB

хрусталик

возрастная катаракта

корковая катаракта

экспериментальная модель

По данным Всемирной организации здравоохранения, среди причин слепоты на долю катаракты приходится 43 %. Заболеваемость среди лиц старше восьмидесяти лет составляет более 97 %[5].

Однако различия в распространенности катаракты среди населения разных регионов, в сроках и локализации помутнения, динамике прогрессирования, а также возможность сохранения прозрачности хрусталика у определенной части людей преклонного возраста подтверждают необходимость поисков новых способов консервативного лечения и профилактики данного заболевания [6].

Исследование трофической функции нервной системы - важнейшая и актуальная биологическая проблема при разработке способов поддержания стабильности тканевой дифференцировки и тканевого метаболизма живых организмов.

Современная литература, посвященная изучению изменений вегетативной нервной системы в онтогенезе, достаточно обширна и раскрывает важные механизмы формирования многих возрастных заболеваний [1, 2, 7].

Доказано, что между видом формирующейся возрастной катаракты и характером вегетативного статуса пациента существует закономерность, определяющая локализацию и вид формирующегося помутнения хрусталика, что позволяет рассматривать возрастную катаракту в качестве местного проявления возрастного нейродистрофического процесса [3, 4].

Таким образом, создание патогенетически обоснованной экспериментальной модели катаракты in vivo, способной адекватно отражать процесс патологического старения хрусталика, является важной, актуальной задачей современной офтальмологии и морфологии.

Цель исследования - разработать доступный, нетрудоемкий и высоко специфичный способ экспериментального моделирования коркового вида катаракты in vivo.

Материал и методы исследования

Исследование проведено на 20 беспородных лабораторных кроликах массой 1800-2200 г, которым под общей анестезией произведена двусторонняя симпатэктомия верхнего шейного ганглия хирургическим путем. С целью общей анестезии внутримышечно применены: рометар по 0,35 мл дважды с интервалом 10 мин, спустя 10 мин дополнительно вводят 0,1 мл золетил-100. Объектом исследования служил хрусталик глазного яблока, энуклеация которого производилась под общим наркозом через 12-14 месяцев с момента постановки эксперимента. Все действия, предусматривавшие контакт с животными, осуществлялись с учетом требований «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных».

Сущность предлагаемого способа экспериментального моделирования коркового вида катаракты in vivo заключается в проведении хирургической двусторонней десимпатизации экспериментального животного путем иссечения верхнего симпатического сплетения, влекущего изменение тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы организма.

Применены следующие методы клинического и морфологического исследования: метод биомикроскопии переднего отдела глаза при помощи щелевой лампы с целью идентификации характера помутнения хрусталика; общегистологическая окраска гематоксилином-эозином; методы иммуногистохимического окрашивания с моноклональными антителами к нейрон-специфической энолазе (NSE), белку S-100 (S-100), виментину (Vim), панцитокератину (EMA) и α-гладкомышечному актину (α-SMA). Полученные цифровые данные обрабатывались по компьютерной статистической программе DVM 486DX-2 с использованием пакета программ Microsoft office.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проведенной двусторонней десимпатизации экспериментального животного уже через 5-7 месяцев при биомикроскопии переднего отрезка обоих глаз видны начальные признаки коркового помутнения хрусталиков, преимущественно в нижне-носовом квадранте: интенсивно отражающие свет, спицеобразные помутнения серовато-белого цвета, обращенные основанием к периферии хрусталика и расположенные в области его коры.

Через 12-14 месяцев с момента постановки эксперимента площадь описанных ранее при биомикроскопии переднего отрезка глаза серовато-белых помутнений коркового отдела хрусталиков обоих глаз значительно увеличилась, формируя ослепительные клиновидные помутнения с основанием, обращенным к периферии хрусталика. Кроме того, отмечается появление следующих признаков гидратации в области коры хрусталика - диссоциация клеток-волокон хрусталика, формирование водяных щелей и вакуолей.

Описанные макроскопические изменения хрусталиков экспериментального животного полностью соответствуют клинической картине созревающей возрастной катаракты коркового вида у человека, выявляемой при биомикроскопии переднего отрезка глаза в ходе стандартного офтальмологического обследования.

Еще одним важным доказательством высокой специфичности предлагаемой модели является полная идентичность гистологических и иммуногистохимических изменений клеток хрусталика при формировании смоделированной предложенным способом корковой катаракты экспериментального животного и возрастной корковой катаракты человека (по результатам морфологического изучения послеоперационного материала помутневших хрусталиков).

Сравнительный гистологический анализ срезов хрусталиков с возрастной и смоделированной корковой катарактой после их окраски гематоксилином-эозином показал идентичные морфологические изменения: отчетливая гидратация коркового отдела хрусталика, диссоциация хрусталиковых клеток-волокон, клиновидные пространства, заполненные детритом и вакуолями. Ядерный отдел хрусталика сдавлен оводненными корковыми массами, но не имеет структурных отклонений от нормы.

Сравнительное иммуногистохимическое окрашивание с моноклональными антителами к нейрон-специфической энолазе (NSE), белку S-100 (S-100), виментину (Vim), α-гладкомышечному актину (α-SMA) и панцитокератину (EMA), во всех отделах интактного хрусталика человека и экспериментального животного не выявляет их специфического окрашивания, так как интактный хрусталик, являясь частью «забарьерного органа» (гематоофтальмический барьер), не имеет иммуногистохимических меток основных видов тканей организма. Однако при формировании в хрусталике возрастной или смоделированной предлагаемым способом корковой катаракты обнаружена выраженная иммунопозитивная реакция к определенным моноклональным антителам - NSE, Vim и белку S-100. Область ее проявления ограничена корковым отделом хрусталика. Возможность патогенетически обоснованного экспериментального моделирования коркового вида катаракты in vivo, воссоздающего фенотипические изменения клеток хрусталика при возрастной корковой катаракте у человека, подтверждается полным совпадением иммуногистохимических характеристик (таблица).

Сравнительная иммуногистохимическая характеристика клеток хрусталика кролика
и человека при экспериментальной и возрастной корковой катаракте

Примечание: (+) - иммунопозитивная реакция; (-) - иммунонегативная реакция.

В последние годы появилась тенденция к изучению тонких морфологических, биохимических и иммуногистохимических механизмов формирования катаракты. Известно, что в условиях формирования различных видов катаракты у человека выявлены позитивные реакции клеток хрусталика к vimentin, в связи с чем авторами выдвинуто предположение о трансформации эпителиальных клеток хрусталика в мезенхимальные в ходе катарактогенеза. По этой причине ряд авторов склонен называть такие измененные клетки миофибробластами или мезенхимальными клетками. По мнению HL. Nielsen et al. (2003) [10], в результате описанной пластичности фенотипа данных клеток, позволяющей осуществлять процесс эпителиально-мезенхимального перехода, указанные клетки приобретают различные функциональные дефекты.

Известна экспериментальная модель образования катаракты, основанная на влиянии трансформирующего фактора роста b, индуцирующего эпителиально-мезенхимальный переход в клетках хрусталика [9].

Приведенные выше данные мировой научной литературы подчеркивают важность изучения и демонстрируют возможность изменения клетками организма своих фенотипических характеристик в различных условиях [8], в том числе и в условиях катарактогенеза [10].

Приведенные в настоящей работе сведения послужили основанием для предложения «Способа экспериментального моделирования коркового вида катаракты in vivo» (Заявка на изобретение № 2011101611 от 18.01.2011 года).

Выводы

Таким образом, предложен доступный, нетрудоемкий и высоко специфичный способ экспериментального моделирования коркового вида катаракты in vivo, способный воссоздать гистологические и фенотипические изменения клеток хрусталика при возрастной корковой катаракте, выявленные у человека. Предлагаемый способ может найти широкое применение в научно-исследовательской практике офтальмологических, геронтологических, морфологических и фармакологических лабораторий.

Список литературы

1. Ажипа Я.И. О гормональном звене механизма нейрогенных дистрофий / Нервная трофика в физиологии и патологии. - М., 1970. - С. 117-126.
2. Аршавский И.А. Очерки по возрастной физиологии. - М.: Медицина, 1967. - 476 с.
3. Волкова О.В. Нейродистрофический процесс (морфологические аспекты). - М., 1978. - 255 с.
4. Лепехина Л.М. Адаптационно-трофическое влияние шейных симпатических ганглиев в онтогенезе. - Л.: Наука, 1984. - 170 с.
5. Либман Е.С., Шахова Е.В. Состояние и динамика слепоты и инвалидности вследствие патологии органа зрения в России / 7-й Съезд офтальмол. России: тезисы докладов. - М., 2000. - Ч. 2. - С. 209-214.
6. Мальцев Э.В., Павлюченко К.П. Биологические особенности и заболевания хрусталика. - Одесса: Астропринт, 2002. - 448 с.
7. Преобразования симпатико-адреналовой системы в пожилом и старческом возрасте как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний / В.Н. Швалев, Г. Гуски, А.А. Сосунов, Н.А. Тарский // Казанский медицинский журнал. - Казань, 2003. - Т. LXXXIV, № 6. - С. 401-408.
8. Bariety J., Hill GS., Mandet C. et al. Glomerular epithelial-mesenchymal transdifferentiation in pauci-immune crescentic glomerulonephritis / Nephrol. Dial. Transplant. - 2003. - Vol. 18, №9. - P. 1777-1784.
9. De Iongh RU., Wederell E., Lovicu FJ. et al. Transforming growth factor-beta-induced epithelial-mesenchymal transition in the lens: a model for cataract formation / Cells. Tissues. Organs. - 2005. - Vol. 179, №1-2. - P. 43-55.
10. Nielsen HL., Gudjonsson T., Villadsen R. et al. Collagen gel contraction serves to rapidly distinguish epithelial- and mesenchymal-derived cells irrespective of α-smooth muscle actin expression / In Vitro Cell Dev. Biol. Anim. - 2003. - Vol. 39, №7. - P. 297-303.

Рецензенты:

Сергеева В.Е., д.б.н., профессор кафедры медицинской биологии ГОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова», г. Чебоксары;

Шилкин Г.А., д.м.н., профессор кафедры глазных болезней «Московский государственный медико-стоматологический университет», г. Москва.

Библиографическая ссылка