Эмбриогенез роговицы глаза и дифференциация ее структур
Основная функция роговицы, как прозрачного «окна», определяет ее уникальную структуру и состав, которые обеспечивают прозрачность и преломление света. Она состоит из трех слоев: наружного эпителиального слоя, среднего стромального слоя, состоящего из богатого коллагеном экстрацеллюлярного матрикса с рассеянными в нем кератоцитами, и одного слоя клеток эндотелия.
Эпителий роговицы развивается из поверхностной эктодермы и его созревание происходит одновременно с развитием век. Зачаточные веки срастаются через восемь недель после овуляции и не разъединяются до 26 недель. Лежащая под эпителием роговицы боуменова мембрана развивается из отростков поверхностных мезенхимальных стромальных клеток. Впервые она становится заметной на сроке примерно 16 недель и легко различима на пятом месяце гестации.
Корнеосклеральное соединение, которое позже превратится в лимб, начинает оформляться к концу восьмой недели. Это проявляется изменениями во внешнем виде стромы на периферии роговицы, где клетки утрачивают правильную ориентацию и становятся более полиморфными по форме. К 11 неделе это соединение уже четко отграничено. На месте складок лимба, различимых на роговице у взрослых, развивающуюся роговицу окружает и отграничивает структура наподобие гребня. Она представляет собой нишу примитивных стволовых клеток роговичного эпителия.
Зрелые эндотелий и слои стромы, мезенхимальный слой лимба и трабекулярная сеть у млекопитающих; каждая из этих структур состоит из зрелых клеток двух линий, одни происходят из нервного гребня, а другие — из мезодермы. Клетки мезодермального происхождения созревают в различные антиген-презентирующие клетки, в том числе дендритные клетки и макрофаги лимба и периферической зоны роговицы. Мезенхимальные стромальные клетки, происходящие из нервного гребня и мезодермы, мигрируют в пространство между эндотелием роговицы и превращаются в кератобласты.
Кератобласты пролиферируют и синтезируют большое количество гиалуроновой кислоты и формируют экстрацеллюлярный матрикс стромы роговицы эмбриона. Кератобласты дифференцируются в кератоциты, синтезирующие коллагены и протеогликаны-кератансульфатны, которые замещают гиалуронат (насыщенный водой экстрацеллюлярный матрикс) плотно упакованным коллагеновым фибриллярным экстрацеллюлярным матриксом. Дифференцировка стромы и эндотелия зависит от сигналов эпителия хрусталика, природа молекул-медиаторов неизвестна.
Строма роговицы — единственная ткань, содержащая гомогенно распределенные фибриллы коллагена малого диаметра 25-30 нм, упакованные в правильные слои. Такое строение минимизирует отражение света и обеспечивает прозрачность. Строма роговицы состоит преимущественно из коллагена I типа, меньшего количества коллагена V типа и четырех протеогликанов, трех с цепями кератансульфата и одним с цепью хондроитинсульфата. Ядерные протеины протеогликанов и коллагена V типа регулируют рост фибрилл коллагена. Суммарный размер протеогликанов мал, они помещаются в промежутки между фибриллами коллагена и регулируют их ориентацию в пространстве.
(А) Формирование глазного пузыря на латеральной стенке диэнцефалона. Зрительный стебель соединяет глазной пузырь с передним мозгом. (9,5 дней гестации мыши, соответствуют 26 дням гестации человека).
(Б) Инвагинация глазного пузыря и образование хрусталикового пузырька (начало 10,5 дней гестации мыши, соответствует 28 дням гестации человека).
(В) Инвагинация хрусталиковой ямки, формирование из инвагинированного глазного пузыря двухслойного глазного бокала (конец 10,5 дней гестации мыши, соответствует 32 дням гестации человека).
(Г) Закрытие эмбриональной хориоидальной щели, формирование хрусталикового пузырька и первичного стекловидного тела (12,5 дней гестации мыши, соответствует 44 дням гестации человека).
(Д) Образование слоя нервных волокон, миграция клеток нервного гребня и образование ядерного пояса хрусталика (14,5 дней гестации мыши, соответствует 56-60 дням гестации человека).
(Е) Глаз в конце стадии органогенеза. Хорошо видны роговица, начинающие формироваться радужка, зачатки экстраокулярных мышц и слезная железа.
Стрелками показана зрачковая мембрана (16,5 дней гестации мыши соответствуют >60 дней гестации человека).
Развитие нервного гребня и мезодермы в глазах птиц и млекопитающих.
Схематическое изображение разрезов глаз взрослой курицы и мыши, суммирующие различия и сходства в распределении клеток нервного гребня (отмечены красным цветом) и мезодермы (синим).
Основные различия отмечаются в строении переднего сегмента.