Актуальность
Понимание развития хрусталика в онтогенезе человека необходимо для решения проблемы лечения катаракты глаза, ведущей к слепоте и инвалидности. На современном этапе существует единственный метод лечения катаракты – хирургический. Для разработки альтернативных методов лечения на основе управления репаративными процессами в хрусталиковой линзе следует разобраться в физиологической регенерации этой важной прозрачной структуры.
Целью исследования послужило процесс развития хрусталика в ранний период онтогенеза.
Материал и методы
В работе использован материал 47 хрусталиков глаза эмбрионов и плодов человека и изучен с помощью классического морфологического метода окрашивания срезов гематоксилин-эозином. Анализ материала выполнен на микроскопе Olympus Bx51 с цифровой фотокамерой и программным обеспечением.
Результаты и их обсуждение
На современном этапе известно, что хрусталик развивается из эктодермальной плакоды, которая формирует при инвагинации хрусталиковый пузырёк. По данным некоторых исследователей [1], плакода инвагинирует вследствие сокращения цитоплазматических нитей, которые имеют диаметр 3,5-4,5 нм и располагаются параллельно вершинам клеток [8, 15]. Другие авторы предполагают участие других механизмов в этом процессе [4, 13]. После инвагинации хрусталиковый пузырек отделяется от эктодермы, погружаясь внутрь глазного бокала. После погружения формирующаяся линза приобретает округлую форму. Первоначально деление клеток наблюдается по всему хрусталиковому пузырьку, впоследствии митозы обнаруживаются только в его проксимальной стенке. В это время клетки внутренней стенки прекращают предмитотический синтез ДНК и, соответственно, не поглощают меченый тимидин [5]. Структура хрусталика неоднородна, встречаются клетки с темной и светлой цитоплазмой. Эктодерма в области, прилежащей к хрусталику, впячивается, соответствуя области зрачка. По нашим наблюдениям, края желобка образуют инвагинации под углом около 90 градусов. Известно, что уже к 5-й неделе округлый хрусталиковый пузырек утрачивает связь с эктодермой [11]. У низших позвоночных такая форма хрусталика сохраняется в течение всей жизни, а у человека и высших животных хрусталик, уплощаясь, приобретает форму двояковыпуклой линзы [2. 14, 16]. В динамике изменений стенка хрусталикового пузырька вначале представлена одним слоем клеток, в переднем отделе – кубических, в заднем отделе – призматических [3]. В конце 6-й недели клетки задней поверхности пузырька начинают удлиняться, превращаясь в первичные волокна [9]. Основания этих волокон прилежат к задней половине капсулы, образованной по наружной поверхности хрусталикового пузырька его клетками, а вершины быстро достигают эпителиальных клеток передней половины пузырька и к 6,5 неделям вся его полость заполнена ими. Эти волокна представляют собой удлиненные дифференцированные клетки, ядра которых постепенно резорбируются, митохондрии постепенно исчезают. Образуется капсулозрачковая мембрана. К 9-й неделе формируется зачаток эмбрионального ядра хрусталика [6]. Уплотнение первичных волокон приводит к уменьшению объема вещества хрусталика и, как правило, к ослаблению натяжения его капсулы, что компенсируется образованием новых волокон, носящих название вторичных [10]. Тем самым, уже в начале эмбрионального развития хрусталика, в действие приводится механизм его физиологической регенерации, функционирующий затем на протяжении всей жизни. Формирование вторичных волокон начинается на 9–10-й неделе эмбрионального развития и затем продолжается с постепенно затухающей интенсивностью в течение постнатального онтогенеза, практически прекращаясь только в глубокой старости [10, 12]. Принято считать, что источником образования этих волокон служат клетки эпителия передней капсулы. В эмбриональном и постэмбриональном периодах развития эти кубические клетки размножаются под всей передней капсулой, но наиболее интенсивно – вблизи экватора. Клетки, расположенные в области экватора хрусталика, перестают размножаться и начинают дифференцироваться, смещаясь своими основаниями по задней капсуле в направлении к заднему полюсу. Одновременно они удлиняются таким образом, что основания формирующихся вторичных клеток – волокон – оказываются у задней капсулы, а верхушки – под ее эпителием у передней. Концы волокон растут по направлению к наружному и внутреннему полюсам хрусталика. Волокна некоторое время сохраняют ядра, расположенные в их средней части, чуть ближе к вершине, и, налагаясь концентрическими слоями на подлежащие им первичные волокна, отодвигают последние внутрь хрусталика. Новые слои дифференцирующихся волокон оттесняют от капсулы ранее образовавшиеся, вследствие чего основания и вершины последних «отрываются « от сумки, формируя в конце 10-й недели соответственно задний и передний хрусталиковые швы, или звезды. Первой появляется задняя звезда хрусталика, а спустя 2 недели – передняя. Эти звезды состоят из цементирующего вещества, находящегося между волокнами хрусталика и располагаются не поверхностно, а проникают до ядра, которым и отделяются друг от друга. Сначала швы имеют по 3–4 плеча, а затем их количество увеличивается. Ядра первичных и вторичных волокон, оказавшихся в глубине хрусталика, постепенно утрачивают ДНК и дегенерируют. Сложившаяся таким образом структура хрусталика не претерпевает принципиальных изменений до конца внутриутробного развития, но вторичное волокнообразование приводит к возрастанию его размеров и массы параллельно росту глазного яблока, увеличивающемуся в этот период в 11-12 раз [16]. Увеличение массы хрусталика и глаза в целом в пренатальном периоде происходит таким образом, что их доля по отношению к массе плода уменьшается. Так, масса хрусталика на 10-й неделе развития составляет 0,02% массы тела, при рождении – 0,04%, а у взрослого человека – только 0,0006%. Следует отметить, что в эмбриональном периоде вокруг хрусталиковой сумки образуется из окружающей мезенхимы сосудистая оболочка, выполняющая по отношению к нему трофическую функцию [1]. Она получает кровоснабжение через артерию стекловидного тела, а также от веточек зрачковой мембраны и наиболее развита от 2-го до 6-го месяца эмбриогенеза. К моменту рождения она редуцируется. Лишь у 23,3% новорожденных продолжается рассасывание ее остатков [3].
При сохранности этих временных структур могут быть нарушены зрительные функции, которые требуют хирургической коррекции. Существует мнение, что некоторые виды патологии глаза и хрусталика, в частности, могут быть связаны с включением эмбриональных механизмов развития при эндогенном повреждении их структур.
Работа выполнена при поддержке научного фонда ДВФУ, в рамках государственного задания 2014/36 от 03.02.2014 г. и Международного гранта ДВФУ (соглашение № 13-09-0602-м от 6 ноября 2013 г.).