Наші очі мають багато агентів, від яких їм необхіден захист — пил та сміття; віруси і бактерії; хімічні речовини з речей, якими ми користуємося щодня, наприклад мила та лосьйони; ультрафіолетове випромінювання сонця; і не слід забувати про години перегляду екранів комп’ютерів або пристроїв. Враховуючи всі ці потенційні загрози, може здатися дуже дивним, що частини ока, які виконують центральну роль для зору — кришталик, рогівка та сітківка — мають імунні привілеї, і це означає, що їм не вистачає імунних клітин та захисту, який дані клітини пропонують пропонують. Але як тоді ці критично важливі тканини захищаються?

Це те питання, над яким замислився Sue Menko, Ph.D., професор патології, анатомії та клітинної біології в Університеті Томаса Джефферсона і провідний спеціаліст в області досліджень очей. Кілька років тому вона та дослідницька команда в її лабораторії вивчали мишей, в яких не вистачало ключового білка, необхідного для розвитку ідеально чіткої структури кришталика. Як вони й очікували, без цього білка кришталик формувався неправильно. Але на свій подив, вони також спостерігали як імунні клітини в кришталику намагалися виправити дані пошкодження. Це був перший випадок, коли було виявлено імунні клітини, які були залучені у процеси в кришталику, і це кинуло виклик десятиліттям наукових догм.

Крім того, дослідники виявили, що коли відбувалося пошкодження кришталика, то імунні клітини з’являлися в інших частинах ока, таких як рогівка – шар, який утворює передню частину ока і фокусує світло на кришталику. І навпаки, минулого року лабораторія Menko у співпраці з лабораторією Мері Енн Степп в Університеті Джорджа Вашингтона виявила, що коли рогівка була пошкоджена, то імунні клітини спрямовувались до поверхні кришталика.

Тепер у новому дослідженні вчені виявили, що імунні клітини реагують і спрямовуються до кришатлика не тільки після гострої травми ока, але й під час тривалого запалення. У співпраці з лабораторією Dr. Rachael Caspі в Національному інституті ока та лабораторією Stepp вони вивчили мишачу модель увеїту – форми запалення очей, викликаної інфекцією або травмою, і яка вважається аутоімунним захворюванням, таким як цукровий діабет. Якщо не лікувати увеїт, то це може призвести до ряду ускладнень, включаючи рубці на сітківці ока, глаукому та катаракту. Однак, оскільки так довго вважалося, що кришталик має імунні привілеї, то роль імунних клітин у формуванні катаракти, пов’язаної з увеїтом, ніколи не досліджувалася.

У своїй роботі, опублікованій в FASEB Journal, доктор Menko та її лабораторія використовували мікроскопію високої роздільної здатності, щоб розглянути все око та поверхню кришталика. Перше, що хотіли дізнатися дослідники, чи взаємодіють імунні клітини з кришталиком у цій експериментальній моделі увеїту. Вони були шоковані побаченим.

«У нашому попередньому дослідженні, під час якого була пошкоджена рогівка, ми побачили невелику кількість імунних клітин на поверхні кришталика, які діяли майже як вартові, – каже доктор Menko, – У цьому випадку картина була схожа на таран. Були десятки імунних клітин різних типів, включаючи Т-клітини та макрофаги. Очевидно, це сильна імунна відповідь і вона частково може відображати те, чому запалення при увеїті настільки серйозне».

Потім дослідники відстежували цю імунну відповідь на кришталику протягом 26 днів, оскільки запалення виникає на 14 день, досягає свого піку на 19 день, і починає зникати на 26 день.

Використовуючи свої потужні мікроскопи, вони спостерігали різні ділянки поверхні кришталика. По обидва боки від кришталика є дві заповнені рідиною камери — водяниста волога в передній частині ока між кришталиком і рогівкою, і скловидне тіло в задній частині ока, що відокремлює кришталик і сітківку. При увеїті одна або обидві камери заповнюються імунними клітинами. Однак вважається, що кришталик захищений від цих імунних клітин товстим шаром, багатим на білок, який його оточує, і називається капсулою кришталика.

JodiRae DeDreu, Ph.D., та учень в лабораторії доктора Menko в Джефферсоні і перший автор дослідження забарвлював кришталик флуоресцентними маркерами, щоб позначити білок, з якого складається капсула, червоним кольором, імунні клітини – зеленим, а їх ядра – синім. Потім вона зняла зображення з високою роздільною здатністю та використала програмне забезпечення для створення зображень, щоб згенерувати 3D-відображення капсули і виявити зміни в її структурі. Програмне забезпечення дозволило їй дивитися на всі три кольори одночасно, видаляти один або два, або ж робити один із кольорів прозорим.

«Коли ми дивимося на усі кольори одразу, ми можемо бачити сині точки, які є ядрами імунних клітин, що стирчать з червоної поверхні капсули кришталика, – пояснює DeDreu, – Коли ми прибираємо блакитні ядра, ми бачимо ці глибокі ямки або поглиблення вздовж капсули. Це свідчення того, що імунні клітини насправді інтегруються в капсулу кришталика, чого раніше ніколи не було показано».

З 14 по 19 день не тільки збільшується кількість розривів, але й вони стають глибшими, що свідчить про збільшення інвазії в капсулу кришталика по мірі прогресування захворювання. Крім того, коли DeDreu робила червоний колір капсули кришталика прозорим, вона могла дуже детально відобразити морфологію імунних клітин, які були інтегровані в капсулу. На правій панелі внизу імунні клітини, позначені зеленим кольором, сплощені, щоб поміститися в капсулу кришталика.

Їхні колеги в лабораторії Dr. Stepp підтвердили це за допомогою скануючого електронного мікроскопа, який може фіксувати детальні зміни на поверхні капсули кришталика. Вони виявили багато нерівностей, як показано на зображенні нижче, які вказують на ділянки, де імунні клітини інтегрувалися в капсулу кришталика. Це корелює з результатами флуоресцентного маркування, отриманими в лабораторії Menko.

Імунні клітини добре озброєні, щоб дістатися до місць, де можуть бути пошкодження або інфекції, виділяючи ферменти, які розщеплюють тканини, що знаходяться на шляху. Але чи зможуть вони пройти повз товсту капсулу кришталика? У несподіваному відкритті дослідники виявили, що деякі імунні клітини змогли це зробити (перша панель нижче – імунні клітини присутні поза червоною капсулою кришталика) і фактично проникли в тканину кришталика (на другій панелі нижче імунна клітина вбудовується в тканину кришталика сірого кольору).

«До цього часу механізми пошкодження цієї області ока після увеїту були недостатньо вивчені, – каже доктор Menko, – Вперше ми змогли надати докази того, що імунні клітини можуть викликати дані пошкодження, і особливо це стосується кришталика». Це також відкриває можливості для розуміння патологічних змін кришталика при інших захворюваннях очей, таких як глаукома.

Цікаво, що вони також виявили, що навіть після того, як увеїт починає зникати на 26-й день і більшість імунних клітин зникає, все ще залишаються деякі із них, що були інтегрованими на поверхні капсули кришталика (друга і третя панелі знизу) і інфільтрувалися всередину самої тканини кришталика (перша панель, нижче).

«Чому ці клітини прилипають? Чи забезпечують вони постійний захист, чи вони можуть сприяти майбутньому запаленню ока? – питає доктор Menko, – І якою є остаточна доля цих клітин?» Усі ці питання становлять основу майбутніх досліджень лабораторії Menko, і відповіді на них можуть відкрити нам важливі нові ролі імунних клітин в оці. Важливим є те, що їхня робота наразі підкреслює, що наявність імунних клітин в оці є набагато складнішою, ніж вважалося раніше.

Оригінальна стаття була опублікована на порталі Medical Xpress 9 грудня 2021 року.