Пигментный эпителий

При удалении внутренней сенсорной части сетчатки от внутренней поверхности глазного яблока открывается пигментный эпителий (пигментная часть сетчатки; pars pigmentosa). Выглядит он в виде коричневой непрерывной пластинки, простирающейся от зрительного нерва до зубчатой линии. Затем он переходит на ресничное тело в виде пигментного эпите­лия. Наиболее пигментирован эпителий в об­ласти желтого пятна. Пигментный эпителий сетчатой оболочки выполняет многообразные функции. Первоначально предполагали, что пиг­ментный эпителий является просто черным фоном, снижающим рассеивание света в про­цессе фоторецепции. В конце XIX в. установи­ли, что отделение сенсорной части сетчатки от

пигментного эпителия приводит к потере зре­ния [298]. Это исследование позволило пред­положить важную роль пигментного эпителия в фоторецепции. Многочисленные исследова­ния последнего времени установили наличие взаимодействия клеток пигментного эпителия с фоторецепторами. Использование электоронной микроскопии выявило наличие фагоцитарной активности эпителиоцитов [1032, 1219, 1226].

Определенную роль в установлении функ­ции пигментных клеток сыграло применение культуры тканей [278, 484, 821].

Мы перечислим лишь некоторые из функций пигментного эпителия сетчатки. Более подроб­ные сведения приведены в табл. 3.6.1.

Та б л и ца '3.6.1. Функции пигментного эпителия сет­чатой оболочки(по linn, Benjamin-Henkind, 1979)

Физические

1. Выполняет барьерные функции по отношению
сенсорной части сетчатки, не допуская крупные моле­
кулы со стороны хориоидеи.

2. Обеспечивает адгезию сенсорной части сетчат­
ки с пигментным эпителием посредством транспорта
специфических жидких компонентов и взаимодействия
микроворсинок клеток пигментного эпителия с наруж­
ными члениками фоторецепторов и синтеза компонен­
тов межфоторецепторного матрикса.

Оптические

1. Абсорбция световой энергии (гранулы мелани­
на), «обрезая» рассеянный свет, повышает при этом
разрешающую способность зрительной системы.

2. Является барьером на пути проникновения све­
товой энергии через склеру, повышая разрешающую
способность зрительной системы.

3. Максимально поглощает энергию лазерных из­
лучателей (аргоновый, рубиновый, криптоновый ла­
зеры) благодаря абсорбционной способности мелано-
сом, приводя к фототермическому эффекту. Последнее
свойство является основой фотокоагуляции.

Метаболические

1. Фагоцитирует наружные членики палочек и кол­
бочек.

2. Переваривает структурные элементы фагоцити­
рованных наружных члеников палочек и колбочек (ге-
терофагия) благодаря наличию хорошо развитой лизо-
сомной системы.

3. Эстерификация, изомеризация, хранение и транс­
порт витамина А.

4. Синтез межклеточного матрикса; апикального
компонента межфоторецепторного матрикса: базально-
го компонента базальной мембраны.

5. Содержит ферменты для синтеза зрительного
хроматофора 11-цис-ретинала; гранул меланина (тиро-
зиназы); ферментов детоксикации (цитохром Р450);
и др.

6. Транспорт большого количества метаболитов к
зрительным клеткам и от них в направлении сосудис­
той оболочки.

Глава 3. СТРОЕНИЕ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА

Окончание табл. 3.6.1

Транспортные

1. Активный транспорт ионов НСО₃, определяющих
выведение жидкости из субретинального пространства.

2. Na⁺/K⁺-Hacoc, обеспечивающий перенос солей
через клетки пигментного эпителия. Перенос воды
осуществляется пассивно.

3. Активный АТФ-зависимый перенос ионов Mg²⁺—
Са²⁺.

4. Насосная система, обеспечивающая отток боль­
шого объема воды из стекловидного тела.

Пигментный эпителий способствует форми­рованию фоторецепторов в эмбриогенезе, инду­цируя этот процесс, обеспечивает функциони­рование гемато-ретинального барьера, поддер­живает постоянство среды между пигментным эпителием и фоторецепторами, поддерживает структуру контакта между наружными сегмен­тами палочек и колбочек и клетками пигмент­ного эпителия, обеспечивает активный изби­рательный транспорт метаболитов между сет­чаткой и увеальным трактом, осуществляет транспорт, накопление и изомеризацию витами­на А, осуществляет фагоцитоз наружных сег­ментов фоторецепторов, а также поглощение световой энергии гранулами меланина, осуще­ствляет синтез гликозаминогликанов, окружаю­щих наружные сегменты фоторецепторов.

Клетки пигментного эпителия фагоцитиру­ют до 10% наружных члеников фоторецепто­ров ежедневно. Способность фагоцитировать наружные сегменты палочек и колбочек являет­ся прямым доказательством постоянной регене­рации последних.

Поглощение световой энергии меланиновы-ми гранулами обеспечивает четкую топографи­ческую регистрацию световой энергии наруж­ными сегментами фоторецепторных клеток, окутанных отростками клеток пигментного эпи­телия, содержащими зерна меланина. Это обес­печивает световую изоляцию каждого фоторе­цептора. При усилении освещенности глазного яблока зерна меланина мигрируют в отростки клеток пигментного эпителия. При этом сте­пень изоляции фоторецепторов усиливается.

Поглощение и транспортировка ретинола (витамин А) обеспечивается рецепторами, рас­положенными на базальной и латеральной по­верхностях клеток пигментного эпителия. Клет­ки пигментного эпителия синтезируют особый гликопротеид, который переносит ретинол в интерфоторецепторный матрикс, откуда он и поступает в фоторецепторы [371, 483].

Необходимо отметить, что нарушение функ­ции пигментного эпителия лежит в основе раз­вития ряда заболеваний. Его структурные изме­нения выявлены при возрастной макулопатии, центральной серозной ретинопатии, дистрофии сетчатки. Эти изменения хорошо выявляются офтальмоскопически.

Клетки пигментного эпителия чувствитель­ны к ряду токсинов [397].

Пигментный эпителий сетчатки располо­жен между хориокапиллярным слоем сосудис­той оболочки и сенсорной частью сетчатки (рис. 3.6.1 (см. цв. вкл.)—3.6.4). Он представ­ляет собой один слой уплощенных интенсивно пигментированных клеток, плотно прилежащих друг к другу и имеющих гексагональную форму (рис. 3.6.2; 3.6.3, см. цв. вкл.). Размеры клеток широко варьируют в зависимости от их распо­ложения. В фовеолярной области они выше (вы­сота 14—16 мкм), уже (10—14 мкм), чем в об­ласти зубчатой линии (ширина 60 мкм) [1046].

Клетки, лежащие по периферии, уплощены и менее пигментированы. Вблизи зубчатой ли­нии встречаются многоядерные клетки, а зерен меланина меньше.

На момент рождения у человека обнаружи­вается порядка 4—6 млн клеток [496]. В про­цессе развития организма плотность клеток пигментного эпителия увеличивается в области желтого пятна, достигая максимума к 6 меся­цам. И, наоборот, в области зубчатой линии число клеток быстро уменьшается на протяже­нии первого года жизни [126, 496].

С возрастом пигментные клетки в области желтого пятна увеличиваются в высоте и уменьшаются в ширине. Обратная закономер­ность обнаруживается по периферии сетчатки [1152]. Фигуры митотических делений в эпи­телиальном пласте практически не обнаружи­ваются.

Рис. 3.6.2. Пигментный эпителий сетчатой оболочки:

а — поперечный срез (/ — наружные членики палочек и кол­бочек; 2 — клетки пигментного эпителия; 3 — базальная плас­тинка (мембрана Бруха); 4 — собственно сосудистая оболочка); б—плоскостной препарат

Сетчатка

Рис. 3.6.4. Сканирующая электронная микроскопия

сетчатки (Ст) и связи ее с пигментным эпителием (Пм)

(по Kessel, Kardon, 1979):

наружные сегменты (Не) фоторецепторов контактируют с от­дельными клетками пигментного эпителия (I, II). Вакуоли (Вк) в клетках пигментного эпителия появляются в результате потери зерен меланина при гистологической обработке тканей. Слева внизу показано большее увеличение участка, приведенного в рамке на верхнем снимке. Справа снизу показана базальная поверхность клеток пигментного эпителия после снятия мембра­ны Бруха. Между клетками виден юнкциональный комплекс в виде мостиков

Строение клеток.Как и в любых эпители­альных клетках организма человека в клетках пигментного эпителия сетчатой оболочки раз­личают апикальную и базальную части. С ба-зальной стороны к ним прилежит базальная мембрана (рис. 3.6.5).

При световой микроскопии ткань, лежащая между пигментным эпителием и хориокапил-лярным слоем сосудистой оболочки гомогенно­го строения, и была названа Брухом стекловид­ной пластинкой (lamina vitrea), в последую­щем она получила название мембрана Бруха (compexus (lamina) basalis (Bruch)). При ис­пользовании более точных методов световой микроскопии в мембране Бруха выделены сле­дующие части: наружная кутикулярная часть и более волокнистая — внутренняя часть. По­скольку внутренняя часть мембраны Бруха ин­тенсивно окрашивается при применении мето-

Рис. 3.6.5. Особенности ультраструктурной организа­ции клеток пигментного эпителия сетчатки и контактов между клетками:

/ — цитоплазматические отростки; 2 — юнкциональный комп­лекс, расположенный между соседними клетками; 3 — мембрана Бруха; 4 — соединительная ткань

дов, выявляющих эластическую ткань, ее на­звали «lamina elastica». Особенности строения мембраны Бруха и ее толщина зависят как от локализации исследуемого участка, так и от возраста индивидуума. У взрослых толщина мембраны в перипапиллярной области равна 2—4 мкм, а в периферических—1—2 мкм [429]. У детей толщина ее в центральных участ­ках равна 2 мкм.

Ультраструктурные исследования позволили выделить в мембране Бруха пять слоев (зон): базальная мембрана пигментного эпителия, внутренний коллагеновый слой, слой волокон (эластический), наружный коллагеновый слой, базальная мембрана клеток эндотелия хорио-капилляров (рис. 3.6.6—3.6.8). В действитель­ности можно считать, что мембрана Бруха со­стоит только из трех внутренних слоев, по­скольку наружные слои относятся к другим образованиям.

Наиболее внутренний слой мембраны, пред­ставленный базальной мембраной пигментного эпителия сетчатки, имеет толщину приблизи­тельно 0,3 мкм. Внутренняя коллагеновая зона (толщиной 1,5 мкм) состоит из плотно упа­кованных и строго ориентированных фибрилл коллагена (диаметр волокон — 60 нм, а перио­дичность исчерченности — 64 нм). Коллаген от­носится, в основном, к коллагену IV типа. Во­локна погружены в основное вещество, состоя­щее преимущественно из протеогликанов [429].

Средняя зона (эластический слой) имеет толщину порядка 0,8 мкм, и в ней эластические волокна располагаются беспорядочно. Именно в этой зоне при старении и различных патоло­гических состояниях отмечается накопление со­лей кальция и липидов [502].

Наружная коллагеновая зона схожа по структуре с внутренней зоной. Единственным отличием является то, что она толще (0,7мкм).

Глава 3. СТРОЕНИЕ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА

Рис. 3.6.6. Объемное схематическое изображение внут­реннего слоя сосудистой оболочки и пигментного эпи­телия сетчатки, между которыми располагается мемб­рана Бруха (по Hogan ei al., 1971):

1 — цитоплазматические отростки клеток пигментного эпителия;

2 — наружный сегмент палочки; 3 — запирающая лента; 4—
десмосома; 5 — ядро клетки пигментного эпителия; 6 — мито­
хондрии; 7 — комплекс Гольджи; 5 — пигментные гранулы; 9 —
фагосомы; 10—гладкий эндоплазматический ретикулум; //—
базальная мембрана; 12— эластическая зона мембраны Бруха;
13— коллагеновые фибриллы мембраны Бруха; 14 — хорио-
капилляры сосудистой оболочки (стрелкой указаны поры);
15 — коллагеновые волокна, расположенные между капилляра­
ми сосудистой оболочки

Рис. 3.6.7. Схема структурной организации мембраны Бруха (по Hogan et al., 1971):

1 — базальная мембрана пигментного эпителия сетчатки; 2— пе­редняя коллагеновая зона; 3 — эластический слой; 4 — наружный коллагеновый слой; 5 — базальная мембрана хориокапилляров; 6 — пигментный эпителий; 7 — эндотелиальная клетка хорио­капилляров

Рис. 3.6.8. Ультраструктура мембраны Бруха:

/ — базальная мембрана клеток пигментного эпителия; 2 — внут­ренний коллагеновый слой мембраны Бруха толщиной 2,5 мкм; 3 — эластический слой мембраны Бруха; 4 — наружный коллаге­новый слой толщиной 0,7 мкм, 5 — базальная мембрана эндоте-лиальных клеток хориокапиллярного слоя сосудистой оболочки; 6 — эндотелиальная клетка

Наиболее наружный слой мембраны Бруха, представленный базальной мембраной эндоте-лиальных клеток капилляров сосудистой обо­лочки, самый тонкий (0,14 мкм).

Нередко в области мембраны Бруха и кле­ток пигментного эпителия при офтальмоскопии можно обнаружить друзы, развивающиеся в результате процессов старения или различных заболеваний (рис. 3.6.9). Различают твердые и мягкие друзы. Они могут то появляться, то ре­грессировать. Твердые друзы чаще встречаются у молодых людей и являются продуктом синте­тической деятельности клеток пигментного эпи­телия. Мягкие друзы, содержащие в своем со­ставе мембранные структуры, отражают общие нарушения функции клеток [429, 960].

Мембрана Бруха выполняет разнообразные и важные функции, в первую очередь по изби­рательному транспорту питательных веществ и воды в направлении сетчатки [429]. Именно мембрана Бруха вместе с хориокапиллярным слоем сосудистой оболочки и клетками пигмен­тного эпителия обрузует своеобразную струк­турно-функциональную единицу, обеспечиваю­щую барьерные функции. Нарушение строения мембраны является причиной различных деге­неративных заболеваний пигментного эпителия (отслойка эпителия) и сенсорной части сетчат­ки (тапеторетинальная дегенерация, дегенера­ция макулярной области и др.). Способствуют этому ее возрастные изменения и формирова­ние друз [121, 308].

Продолжая описание клеток пигментного эпителия, необходимо указать на то, что они,

Сетчатка

Рис. З.6.9. Формирование друзы во внутреннем колла-геновом слое мембраны Бруха:

/ — клетки пигментного эпителия; 2— часть друзы, располо­женной во внутреннем коллагеновом слое; 3 — наружная часть друзы, распространяющаяся на большом протяжении (стрелки)

как и другие эпителиальные клетки, в базаль-ной своей части образуют многочисленные складки. На апикальной поверхности клеток определяется множество микроворсинок, про­стирающихся в пространстве между наружны­ми сегментами фоторецепторов и окутывающих их. Выделяют два типа микроворсинок. Первый тип имеет длину 5—7 мкм, а второй — 3 мкм. Микроворсинки значительно увеличивают пло­щадь контакта клеток пигментного эпителия с фоторецепторами, способствуя тем самым вы­сокому уровню метаболизма, благодаря уве­личению интенсивности поставки питательных веществ сетчатке из хориокапиллярного слоя сосудистой оболочки и выведения из сетчатки воды, ионов и конечных продуктов метаболизма [196].

Между цитоплазматической мембраной мик­роворсинок эпителиоцитов и мембраной фото­рецепторов никаких специализированных со­единений нет и обнаруживается щелевидное пространство (рис. 3.6.10). Выполнено это про­странство «цементирующей субстанцией» сложного химического состава. Называют его «интерфоторецепторный матрикс». Синте­зируется он клетками пигментного эпителия. Интерфоторецепторный матрикс состоит из хондроитинсульфата (60%), сиаловой кислоты (25%) и гиалуроновой кислоты (15%) [40, 1080]. В настоящее время уточнен состав и функции этого вещества.

Первоначально предполагали, что матрикс представляет собой гомогенное скопление про-теогликанов. В настоящее время выявлено до­вольно сложное пространственное взаимодей­ствие протеогликанов матрикса с наружными сегментами колбочек. Именно это взаимодей­ствие и обеспечивает достаточно плотный кон­такт между пигментным эпителием и сетчаткой.

Рис. 3.6.10. Электроннограмма, иллюстрирующая ха­рактер взаимоотношения пигментного эпителия сетчат­ки с наружными сегментами палочек (по Hogan et al., 1971):

I — ядро клетки пигментного эпителия; 2 — митохондрии; 3 — гладкая эндоплазматическая сеть; 4 — гранулы меланина; 5 — микроворсинки, расположенные на апикальной поверхности кле­ток пигментного эпителия и окружающие наружные членики па­лочек; 6 — наружный сегмент фоторецептора

Интерфоторецепторный матрикс участвует в метаболизме сетчатки, а именно в переносе ретиноида [154, 371, 484]. Содействует он так­же фагоцитозу наружных сегментов фоторецеп­торов.

Нарушение структурной организации мат­рикса является немаловажной причиной воз­никновения отслойки сетчатки, а также сопро­вождает различные виды ее дегенерации.

Клетки пигментного эпителия плотно со­единены между собой при помощи зон замыка­ния, опоясывающей десмосомы и щелевых кон­тактов [154, 201, 513]. Органоиды опоясывают клетки с апикальной стороны, плотно скрепляя их. В средней части клеток располагаются дес­мосомы. Подобный контакт делает невозмож­ным прохождение метаболитов, особенно вы­сокомолекулярных веществ, вдоль межклеточ­ного пространства. Этот перенос происходит только через цитоплазму клетки активным пу­тем. Именно подобный плотный межклеточный контакт обеспечивает возможность функциони­рования гемато-ретинального барьера.

В разных участках пигментного эпителио-цита цитоплазма имеет отличающееся ультра­структурное строение. Именно по этой причине

Глава 3. СТРОЕНИЕ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА

цитоплазму клетки условно подразделяют на 3 зоны. Во всех зонах определяется хорошо развитый агранулярный эндоплазматический ретикулум.

Внешняя треть цитоплазмы эпителиоцитов отличается наличием большого количества ми­тохондрий и складок базальной мембраны. Внутренняя треть цитоплазмы эпителиоцитов насыщена гранулами меланина. Видны также многочисленные свободные и связанные рибо­сомы. Промежуточная зона цитоплазмы относи­тельно бедна органоидами (рис. 3.6.10). Именно здесь располагается ядро. Комплекс Гольджи выражен нечетко. Его цистерны содержат свет­лый материал, что свидетельствует о высокой секреторной активности клеток.

Во всех частях цитоплазмы эпителиоцитов располагаются лизосомы обычного строения. Основной их функцией является ферментатив­ное расщепление фагоцитированных фрагмен­тов наружных члеников фоторецепторов [109, 154, 454, 484, 501, 644, 1219, 1971].

Поскольку фагоцитарная активность клеток пигментного эпителия является одной из основ­ных функций [185, 196, 643, 714, 826], их ци­топлазма содержит фаголизосомы, образую­щиеся в результате слияния поглощенных на­ружных члеников фоторецепторов с первичной лизосомой [524, 1216].

В фаголизосоме первым подвергается лизи­су белковый компонент фоторецепторных дис­ков [306, 524, 1216].

Процесс фагоцитоза и лизиса сегментов на­ружных члеников фотороцепторов происходит довольно быстро. Одна клетка пигментного эпителия кролика в сутки подвергает лизису 2000 дисков в парафовеолярной области сет­чатки, 3500 дисков в перифовеолярной области и почти 4000 по периферии сетчатки [484, 1216] (рис. 3.6.11, 3.6.12). Отмечено, что при интен­сивном освещении количество фагосом увели­чивается. Клетки пигментного эпителия отщеп­ляют наружные членики колбочек таким же образом, как и палочек, но более интенсивно после прекращения освещения [644, 1033]. Процесс разрушения наружных члеников кол­бочек и палочек фоторецепторов и их утилиза­ции является адаптивным механизмом, способ­ствующим поддержанию структурной и функ­циональной целостности фоторецепторного аппарата. Тем не менее гибель фоторецепторов возникает также при различных патологичес­ких состояниях. Нередко гибель клеток проис­ходит благодаря механизмам апоптоза, находя­щимся под генетическим контролем [888].

В последнее время проводятся интенсивные исследования роли механизмов апоптоза в раз­витии большой группы наследуемых дегенера­тивных заболеваний сетчатой оболочки. Это направление исследований имеет большое практическое значение, поскольку известно бо­лее 100 генетически наследуемых синдромов,

Рис. 3.6.11. Электроннограмма, иллюстрирующая ста­дии переваривания фрагментов наружных члеников фоторецепторов клетками пигментного эпителия:

/ — наружный членик колбочки; 2 — отделившийся фрагмент наружного членика колбочки и погруженный в цитоплазму клет­ки пигментного эпителия; 3 — фагосома, содержащая фрагмент наружного членика колбочки; 4 — фагосома на более поздней стадии переваривания фрагмента наружного членика; 5 — мела-носомы; 6 — митохондрии

Рис. 3.6.12. Последовательные стадии (I—VI) погло­щения и лизиса наружных члеников фоторецепторов пигментными эпителиоцитами сетчатой оболочки. При этом отмечается регенерация наружного членика фоторецептора:

/ — наружный членик фоторецептора; 2 — клетка пигментного эпителия; 3 — фагосома