Помутнение роговицы глаза и белок LRIG1

Установлено, что на прозрачность роговой оболочки глазного яблока активно влияет деятельность гена, отвечающего за продукцию белка LRIG1.

Зрительный анализатор - важнейший источник информации для человека и большинства представителей животного мира. Он не только помогает получать до 90% сигналов окружающей среды, но и нередко позволяет избегать реальных угроз жизни организму. Орган зрения человека сформировался посредством длительного эволюционного совершенствования, отчего он достиг достаточно высокой степени развития. Однако, для полноценного функционирования необходимо постоянное поддержание абсолютной прозрачности светопреломляющих сред глаза. К ним относятся: роговица, жидкость передней камеры глаза, хрусталик, стекловидное тело.

Роговица (роговая оболочка) - передняя, бессосудистая, наиболее выпуклая прозрачная часть глазного яблока. Она состоит из нескольких слоёв особых эпителиальных клеток, обладает уникальным метаболизмом и гомеостазом (саморегуляцией). Поскольку роговица находится в передней части глаза, она достаточно часто контактирует с объектами внешнего мира (песком, пылью, растениями, насекомыми и т.п.) и нередко травмируется. Поэтому, для сохранения полной прозрачности роговицы чрезвычайно важны механизмы её быстрого восстановления (регенерации).



Существует немало причин нарушения гомеостаза, метаболических процессов и механизмов регенерации роговицы. К ним относятся: микробные факторы (вирусы, бактерии, грибки), паразиты, ультрафиолетовое излучение, интенсивный свет (например, во время сварочных работ), некоторые химические вещества и т.д. Результатом их воздействия становится серьёзное повреждение роговой оболочки, приводящее к сопутствующему длительному воспалению, носящему название хронический кератит. Он развивается из-за того, что под влиянием указанных выше факторов существенно нарушаются барьерные свойства роговицы и изменяется её клеточный состав (прозрачные клетки роговичного эпителия замещаются непрозрачными кератиноцитами), что резко снижает светопроводящую функцию роговицы [1,2]. Всё это не только уменьшает остроту зрения, но и постепенно может привести к слепоте.

Известно, что для сохранения структурно-функциональных параметров роговицы большое значение имеют стволовые клетки (незрелые, многократно делящиеся клетки, способные превращаться в специализированные клеточные структуры тканей). Достаточно много их содержится в периферических областях роговицы, что позволяет им быстро реагировать на повреждения и своевременно участвовать в процессах регенерации. Система роговичных эпителиальных стволовых клеток является объектом многочисленных исследований, однако до настоящего времени не выяснены механизмы молекулярного взаимодействия этих клеток с другими компонентами, влияющими на метаболизм, гомеостаз и восстановление роговицы. В частности, до сих пор не установлено, каким образом стволовые клетки могут влиять на обладающие разной степенью регенерации различные клеточные слои роговицы при повреждении и воспалении.

Группой учёных из Японии, Швейцарии, Великобритании под руководством Takahiro Nakamura [3] было проведено сложное экспериментальное исследование, направленное на установление молекулярных и генетических аспектов воспалительных и восстановительных процессов в роговице. Для этого у лабораторных животных исследовалась деятельность гена Lrig1, отвечающего за синтез уникальных белковых молекул LRIG1 (богатых лейцином и подобных иммуноглобулиновой области 1), которых достаточно много содержится в роговичных стволовых эпителиальных клетках.



В результате проведенного исследования было установлено, что белок LRIG1 регулирует активность стволовых клеток и влияет на последующие стадии их превращения в пределах роговой оболочки глаза. При искусственном блокировании гена, отвечающего за синтез LRIG1, стволовые клетки не могут эффективно способствовать торможению хронического воспалительного процесса в роговице и не осуществляют её восстановление после повреждения, а вместо прозрачных клеток появляется непрозрачный эпителий, подобный дерме (коже). Из-за этого постепенно формируется стабильная слепота.

Таким образом, раскрыты новые механизмы восстановления роговицы после повреждения, а также особенности регуляции метаболизма и защиты роговой оболочки глаза от хронического воспаления. Все они связанны с функционированием гена Lrig1 и белка LRIG1. Понимание этих механизмов позволит разработать методы предотвращения помутнения роговицы при травмах и иных неблагоприятных воздействиях на глаза.


Примечание:

[1] Br J Ophthalmol. 96: 293-299 (2012)

[2] BMC Ophthalmology. 13:54 (2013)

[3] J. Clin. Invest. 124: (1) 385–397 (2014)

С.Холин