Адгезия мигрирующих эпителиальных клеток роговицы к матриксу фибронектина опосредуется интегринами, которые представляют собой семейство белков-рецепторов клеточной поверхности. На сегодняшний день было показано, что это семейство включает 24 различных α-субъединиц и девять различных β-субъединиц, при этом селективная комбинация этих α- и β-субъединиц определяет специфичность связывания с белками ВКМ. В роговице человека были обнаружены субъединицы интегринов α2, α3, α5, α6, αv, β1, β4 и β5.^[136] Связывание интегринов α5β1, αvβl и αIIβ3 с фибронектином опосредуется последовательностью RGD. Появление и исчезновение цепи интегрина β1 и фибронектина в процессе заживления ран эпителия роговицы хорошо скоординированы (Рис. 1.13).^[83] Сразу после разреза роговицы крысы на поверхности V-образного дефекта в строме обнаруживался фибронектин. Затем эпителиальные клетки, экспрессирующие субъединицу интегрина β1, начали мигрировать и заполнять дефект. За исключением базальных клеток, экспрессия цепи интегрина β1 в эпителиальных клетках снижалась одновременно с завершением заживления раны. Количество фибронектина на границе между новым эпителием и стромой в это время также заметно снижалось.

Гетеродимер интегрина α6β4 является компонентом гемидесмосом и не связан с опосредованной фибронектином адгезией и миграцией клеток. В ответ на повреждение эпителия роговицы гемидесмомы в базальном слое клеток разрушаются. В конечном итоге они снова появляются после того, как миграция оставшегося эпителия привела к восстановлению обнаженной области.^[137]

Гиалуронан

Гиалуронан также признан биологической сигнальной молекулой и, подобно фибронектину, играет важную роль в воспалении и заживлении ран.^[138] В нормальной роговице гиалуронан отсутствует. В отличие от других гликозаминогликанов, основной белок для связывания гиалуронана до сих пор не идентифицирован. Гиалуронан транзиторно экспрессируется в роговице кролика во время заживления ран.^[139],[140] Эти наблюдения позволяют предположить, что гиалуронан играет ключевую роль на поздних стадиях заживления ран роговицы.

Экзогенный гиалуронан также увеличивает скорость заживления ран эпителия роговицы. Таким образом, применение капель гиалуронана способствует закрытию ран эпителия роговицы после дебридмента эпителия у кроликов^[141] и у крыс с сахарным диабетом.^[142],[143]

Протеолитические ферменты

Протеолитические ферменты также играют важную роль в заживлении ран. Подвижность клеток зависит не только от взаимодействия клеток с нижележащим ВКМ, но и от прекращения такого взаимодействия путем деградации белков матрикса. В слезной жидкости были обнаружены протеазы, включая активатор плазминогена.^[143–146] ММП также экспрессируются в повышенном количестве в мигрирующем эпителии роговицы.^[147]

Цитокины и факторы роста

Эпидермальный фактор роста

Также изучалась роль различных цитокинов и факторов роста в регуляции миграции эпителия роговицы.^[148] В целом, эти молекулы модулируют заживление ран эпителия роговицы, регулируя различные описанные выше системы, связанные с заживлением.

Эпидермальный фактор роста (EGF) был впервые выделен из поднижнечелюстной железы мыши как фактор, стимулирующий открытие глаз и прорезывание резцов у новорожденных мышей.^[149] Этот полипептид из 53 аминокислот является мощным стимулятором пролиферации различных типов клеток, включая эпителиальные клетки роговицы.^[150],[151] Было также обнаружено, что он способствует закрытию ран эпителия роговицы у животных.^[152],[153]

Постоянное воздействие EGF, присутствующего в слезной жидкости, на эпителий роговицы позволяет предположить, что стимулирующий эффект этого фактора роста на пролиферацию эпителиальных клеток должен быть уравновешен, чтобы поддерживалась нормальная толщина и функция эпителия. Помимо стимулирующего влияния на пролиферацию клеток, EGF оказывает ряд других воздействий на эпителиальные клетки роговицы, включая стимуляцию адгезии клеток к матриксу фибронектина.^[154],[155]

Трансформирующий фактор роста-β

Эпителиальные клетки роговицы экспрессируют трансформирующий фактор роста (TGF)-β1.^[156] Стимулирующее действие EGF на пролиферацию эпителиальных клеток роговицы, их прикрепление к фибронектину и миграцию модулируется TGF-β.^[157],[158] Хотя сам по себе TGF-β подавляет пролиферацию эпителиальных клеток роговицы, он не влияет на прикрепление клеток к матриксу фибронектина в отсутствие EGF. Эндогенный TGF-β также способствует миграции эпителиальных клеток роговицы.

Основной фактор роста фибробластов и тромбоцитарный фактор роста

Основной фактор роста фибробластов (bFGF) — это еще один полипептидный фактор роста, который стимулирует пролиферацию различных типов клеток мезодермального или нейроэктодермального происхождения.^[159] Было показано, что применение рекомбинантного человеческого bFGF (200–500 нг дважды в день) ускоряет закрытие ран эпителия роговицы у кроликов.^[160] Эпителиальные клетки роговицы кролика также экспрессируют рецепторы тромбоцитарного фактора роста (PDGF) как β-, так и α-типа с плотностью 4.3 × 10⁴ и 2.8 × 10³/клетку соответственно.^[161] В соответствии с этим наблюдением, изоформы BB и AB PDGF повышали цитозольную концентрацию свободного Ca²⁺ в этих клетках. Хотя Ca²⁺ задействован в качестве вторичного посредника в регуляции ряда функций во многих типах клеток, роль этого иона в заживлении ран эпителия роговицы еще предстоит определить.

Интерлейкины

Интерлейкины — это цитокины, которые регулируют функцию иммунной системы, воспаление и другие реакции тканей на внешние стимулы.^[162] Они модулируют активность иммунных или воспалительных клеток как локально в тканях, так и системно в кровотоке и костном мозге. Хотя на сегодняшний день было идентифицировано 35 членов семейства интерлейкинов (от IL-1 до IL-35), роль многих из этих белков в заживлении ран роговицы еще предстоит изучить. Например, эпителий роговицы экспрессирует IL-1, а экзогенный IL-1 способствует заживлению ран эпителия роговицы.^[163] Эпителиальные клетки роговицы также экспрессируют IL-6.^[164] Воздействие IL-6 на культуру эпителиальных клеток роговицы кролика привело к заметному увеличению числа клеток, прикрепившихся к матриксу фибронектина. IL-6 стимулирует экспрессию интегрина α5β1 в эпителиальных клетках роговицы, что позволяет предположить, что этот цитокин может регулировать миграцию эпителия роговицы посредством модуляции системы фибронектин-интегрин.^[53,165,166]

Нервная регуляция

Физиологическая роль иннервации роговицы в заживлении ран эпителия роговицы еще не до конца выяснена. Однако потеря чувствительности роговицы часто приводит к нарушению ее нормальной целостности. Стойкие дефекты эпителия роговицы или замедленное заживление эпителиальных ран часто наблюдаются у лиц с пониженной чувствительностью роговицы, например, у инфицированных вирусом простого герпеса или вирусом опоясывающего лишая, а также у больных сахарным диабетом. Злоупотребление местными анестетиками также нарушает миграцию эпителия роговицы в системе органных культур.^[167] Более того, было показано, что в анестезированных глазах может развиться явная язва роговицы. Таким образом, эти различные наблюдения указывают на роль нервной регуляции в поддержании и восстановлении эпителия роговицы.

Как обсуждалось ранее, роговица густо иннервирована чувствительными нервными волокнами тройничного нерва, которые содержат сенсорный нейромедиатор вещество P. Считается, что вещество P регулирует различные физиологические процессы, включая экстравазацию плазмы, вазодилатацию и высвобождение гистамина из тучных клеток.^[168–171] Воздействие на культуру эпителиальных клеток роговицы кролика комбинации вещества P и инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1) привело к заметному увеличению числа клеток, прикрепившихся к матриксу фибронектина.^[154] Вещество P также задействовано в нейрональных реакциях на различные стимулы в глазу, а также в других тканях.^[20,172,173]

Денервация тройничного нерва коррелирует со снижением содержания вещества P в роговице.^[174] Пересечение тройничного нерва приводит к трофическим или дегенеративным изменениям в роговице, а также к истощению запасов вещества P.^[175] Таким образом, вещество P может способствовать поддержанию нормальной целостности эпителия роговицы. Комбинация вещества P и IGF-1 синергически стимулирует миграцию эпителия роговицы, при этом ни один из этих агентов в отдельности не оказывает влияния на этот процесс. Кроме того, было показано, что применение глазных капель, содержащих IGF-1 и либо вещество P, либо тетрапептид, производный от его карбоксильного конца, является эффективным методом лечения стойких дефектов эпителия роговицы у лиц с нейротрофическим кератитом или диабетической нейропатией.^[176–178]

Фактор роста нервов (NGF), впервые открытый Леви-Монтальчини в начале 1950-х годов,^[179] представляет собой полипептид, который стимулирует регенерацию периферических нервных волокон.^[180] Кроме того, глазные капли, содержащие NGF, способствуют восстановлению при стойких дефектах эпителия роговицы у животных и людей.^[181–185]

Поддержание стромы

Внеклеточный матрикс и восстановление стромы

Таким образом, структурный и биохимический гомеостаз внеклеточного матрикса (ВКМ) в строме роговицы поддерживается балансом регуляции синтеза и деградации компонентов ВКМ кератоцитами. В ответ на повреждение роговицы кератоциты трансдифференцируются в миофибробласты и активно вырабатывают компоненты матрикса для заживления поврежденной стромы, при этом каждая вновь экспрессируемая макромолекула, по-видимому, играет важную роль в процессе восстановления.