Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

СТРУКТУРА ХРУСТАЛИКА В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ ЧЕЛОВЕКА

Тясто В.А. 1 Горобец Е.А. 1
1 Школа биомедицины Дальневосточного федерального университета
1. A. de Castro, Siedlecki D., Borja D., Stephen Uhlhorn, Jean-Marie Parel, Fabrice Manns, and Marcos S. Age-dependent variation of the Gradient Index profile in human crystalline lenses // J Mod Opt. 2011; 58(19-20): 1781–1787.
2. Augusteyn R.C. On the growth and internal structure of the human lens. Exp Eye Res. 2010 Jun;90(6):643-54. doi: 10.1016/j.exer. 2010. 01. 013. Epub 2010 Feb 18.
3. Bassnett S.1., Shi Y., Vrensen G.F. Biological glass: structural determinants of eye lens transparency. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2011 Apr 27;366(1568):1250-64. doi: 10.1098/rstb.2010.0302.
4. Catherine Cheng, Moham M. Ansari, Jonathan A. Cooper, and Xiaohua Gong,*EphA and Src regulate equatorial cell morphogenesis during lens development. Development. Oct 15, 2013; 140(20): 4237-4245.
5. Duncan M.K. Development. A new focus on RNA in the lens. Science 2011 Mar25; 331(6024): 1523-4.
6. Firsova N.V., Markitantova Iu.V., Smirnova Iu.A., et al. Analysis of TGFbeta2 expression in human eye tissues in prenatal development. English Abstract, Journal Article, Research Support, Non-U.S. Gov’t. Izv Akad Nauk Ser Biol 2011 Jan Feb; (1):16-23.
7. Gunhaga L. The lens: a classical model of embryonic induction providing new insights into cell determination in early development. Philos Trans R Soc Lond В Biol Sci 2011 Apr 27; 366(1568): 1193 203.
8. Jean D., Ewan K., Gruss P. Molecular regulators involved in vertebrate eye development // Mech Develop 76: 1 2 (AUG 1998) Page(s) 3-18.
9. Kallifatidis G., Boros J., Shin E.H., et al. The fate of dividing cells during lens morphogenesis, differentiation and growth. Exp Eye Res 2011 Jun; 92(6): 502-11.
10. Kim Y.S., Kim N.H., Lee Y.M., et al. Preventive effect of chlorogenic acid on lens opacity and cytotoxicity in human lens epithelial cells. Biol Pharm Bull 2011; 34(6):925 8.
11. Mengarelli I., Barberi T. Derivation of multiple cranial tissues and isolation of lens epithelium-like cells from human embryonic stem cells. Stem Cells Transl Med. 2013 Feb;2(2):94-106. doi: 10.5966/sctm.2012-0100. Epub 2013 Jan 22.
12. Nagata M., Matsuura H., Fujinaga Y. Ultrastructure of posterior subcapsular cataract in human lens. Ophthalmic Res. 1986;18(3):180-4. [Pub med]
13. Panova I.G., Markitantova Iu.B., Firsova N.V., Podgornyĭ O.V., Smirnova Iu.A., Sukhikh G.T., Zinov’eva R.D., Mitashov V.I. Study of expression of beta-III tubulin in human eye tissues during prenatal development. Izv Akad Nauk Ser Biol. 2008 Mar-Apr;(2):146-50.
14. Sivak J.G., Dovrat A. Embryonic lens of the human eye as an optical structure. Am J Optom Physiol Opt. 1987 Aug;64(8):599-603. [Pub med]
15. Song X., Tanaka H., Ohta K. Multiple roles of Equarin during lens development. Dev Growth Differ. 2014 Apr;56(3):199-205. doi: 10.1111/dgd.12121. Epub 2014 Feb 20.
16. Zarina S., Abbasi A., Zaidi Z.H. Primary structure of beta s-crystallin from human lens. Biochem J. Oct 15, 1992; 287(Pt 2): 375–381. [Pub med].

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.).


Библиографическая ссылка

Тясто В.А., Горобец Е.А. СТРУКТУРА ХРУСТАЛИКА В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ ЧЕЛОВЕКА // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 2-2. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=13085 (дата обращения: 02.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074