1.1. Пигментный эпителий сетчатки

Пигментный эпителий сетчатки выполняет разнообразные функции. Первоначально предполагали, что пигментный эпителий является просто черным фоном, снижающим рассеивание света в процессе фоторецепции. В конце XIX в. было установлено, что отделение сенсорной части сетчатки от пигментного эпителия приводит к потере зрения. Это исследование позволило предположить важную роль пигментного эпителия в фоторецепции. В дальнейшем было установлено наличие взаимодействия клеток пигментного эпителия с фоторецепторами.

Пигментный эпителий сетчатки выполняет многочисленные функции:
– способствует формированию фоторецепторов в эмбриональном развитии, запуская этот процесс;
– обеспечивает функционирование гемато-ретинального барьера;
– поддерживает постоянство среды между пигментным эпителием и фоторецепторами;
– поддерживает структуру контакта между наружными сегментами фоторецепторных клеток и клетками пигментного эпителия;
– обеспечивает активный избирательный транспорт метаболитов между сетчаткой и увеальным трактом;
– участвует в метаболизме витамина А;
– осуществляет фагоцитоз наружных сегментов фоторецепторов;
– выполняет оптические функции за счет поглощения световой энергии гранулами меланина;
– осуществляет синтез гликозаминогликанов, окружающих наружные сегменты фоторецепторов.

Функции пигментного эпителия сетчатки (по Zinn, Benjamin-Henkind, 1979)

Физические

Выполняет барьерные функции по отношению сенсорной части сетчатки, не пропуская крупные молекулы со стороны хориоидеи. Обеспечивает адгезию сенсорной части сетчатки с пигментным эпителием посредством транспорта специфических жидких компонентов и взаимодействия микроворсинок клеток пигментного эпителия с наружными члениками фоторецепторов и синтеза компонентов межклеточного матрикса.

Оптические

Абсорбирует световую энергию (гранулы меланина), «отсекая» рассеянный свет и повышая при этом разрешающую способность зрительной системы. Является барьером на пути проникновения световой энергии через склеру, повышая разрешающую способность зрительной системы.

Метаболические

Фагоцитирует наружные членики палочек и колбочек Переваривает структурные элементы фагоцитированных наружных члеников палочек и колбочек (гетерофагия) благодаря наличию хорошо развитой лизосомной системы. Участвует в метаболизме витамина А – эстерификация, изомеризация, хранение и транспорт Участвует в синтезе межклеточного матрикса: апикального компонента межфоторецепторного матрикса; базального компонента базальной мембраны. Содержит ферменты для синтеза зрительного хроматофора 11-цис-ретиналя, гранул меланина (тирозиназы), ферментов детоксикации (цитохром Р450) и др. Осуществляет транспорт большого количества метаболитов к клеткам сетчатки и от них в направлении сосудистой оболочки

Транспортные

Участвует в активном транспорте ионов HCO3, определяющих выведение жидкости из субретинального пространства Обеспечивает работу натрий-калиевого насоса, который выполняет перенос солей через клетки пигментного эпителия. Перенос воды осуществляется пассивно Образует насосную систему, обеспечивающую отток большого объема воды из стекловидного тела

Отростки клеток пигментного эпителия, в которых содержатся поглощающие световую энергию гранулы меланина, окутывают наружные сегменты фоторорецепторных клеток, за счет чего происходит световая изоляция каждого фоторецептора. Это обеспечивает четкую топографическую регистрацию световой энергии в наружных сегментах фоторецепторов. При возрастании освещенности глазного яблока зерна меланина мигрируют в отростки клеток пигментного эпителия. При этом степень фотоизоляции усиливается.

Пигментный эпителий сетчатки расположен между сосудистой оболочкой и сенсорной частью сетчатки. Гистологически он представляет собой один слой интенсивно пигментированных уплощенных клеток, имеющих гексагональную форму, плотно прилежащих друг к другу. В пигментном эпителии сетчатки человека насчитывают около 4-6 млн. клеток.

Размеры клеток различаются в зависимости от их расположения: в фовеолярной области области они выше (14-16 мкм по высоте) и уже (10-14 мкм по ширине), по сравнению с более уплощенными и широкими клетками в области зубчатой линии (60 мкм в ширину). С возрастом пигментные клетки в области желтого пятна увеличиваются в высоте и уменьшаются в ширине. Обратная закономерность обнаруживается по периферии сетчатки.

Клетки пигментного эпителия сетчатки подобно другим эпителиальным клеткам имеют апикальную и базальную части. Базальная часть обращена к сосудистой оболочке и непосредственно прилежит к стекловидной пластинке (lamina vitrea) – мембране Бруха (lamina basalis (Bruch)), которая отделяет ее от хориокапиллярного слоя сосудистой оболочки.
На апикальной поверхности клеток определяется множество микроворсинок длиной от 3 до 5-7 мкм, которые проникают в пространство между наружными сегментами фоторецепторов и окутывают их. Окончания наружных сегментов палочек глубоко внедрены в углубления в апикальной мембране. Микроворсинки значительно увеличивают площадь контакта клеток пигментного эпителия с фоторецепторами, способствуя тем самым высокому уровню метаболизма за счет возрастания интенсивности доставки питательных веществ сетчатке из хориокапиллярного слоя сосудистой оболочки и выведения из сетчатки продуктов метаболизма [1].

Между цитоплазматической мембраной микроворсинок клеток пигментного эпителия и мембраной фоторецепторов нет никаких специализированных соединений. Там обнаруживается щелевидное пространство, заполненное так называемой «цементирующей» субстанцией, имеющей сложный химический состав. Эту субстанцию называют интерфоторецепторным матриксом. Он синтезируется клетками пигментного эпителия и состоит из хондроитинсульфата (60%), сиаловой кислоты (25%) и гиалуроновой кислоты (15%). Между протеогликанами интерфоторецепторного матрикса и наружными сегментами колбочек выявлено довольно сложное пространственное взаимодействие, которое и обеспечивает достаточно плотный контакт между пигментным эпителием и сетчаткой.

Между собой клетки пигментного эпителия плотно соединены при помощи зон замыкания, десмосомы и щелевых контактов. Наличие этих контактов делает невозможным прохождение метаболитов вдоль межклеточного вещества. Этот перенос происходит только через цитоплазму клетки активным путем. Именно подобный плотный межклеточный контакт обеспечивает возможность функционирования гемато-ретинального барьера (Рис. 3).

Цитоплазма клеток пигментного эпителия содержит множество гранул меланина и органеллы, связанные с его синтезом, в том числе комплекс гранулярного и негранулярного эндоплазматического ретикулума, комплекс Гольджи, премеланосомы и меланосомы, митохондрии. Во всех частях цитоплазмы располагаются лизосомы. Основной их функцией является ферментативное расщепление фагоцитируемых фрагментов наружных члеников фоторецепторов.
Фагоцитарная активность клеток пигментного эпителия сетчатки является одной их основных функций [1, 2, 3]. Поэтому их цитоплазма содержит фаголизосомы, которые образуются в результате слияния поглощенных наружных члеников фоторецепторов с первичной лизосомой [4, 5]. Клетки пигментного эпителия фагоцитируют до 10% наружных члеников фоторецепторов ежедневно. Это является прямым доказательством постоянной регенерации последних.

Процесс фагоцитоза и лизиса сегментов наружных члеников фоторецепторов происходит довольно быстро. Так например, одна клетка пигментного эпителия кролика за сутки лизирует от 2000 дисков в парафовеолярной области сетчатки до 4000 – по ее периферии [5].
Процесс разрушения наружных члеников фоторецепторов и их утилизация являются адаптивным механизмом, способствующим поддержанию структурной и функциональной целостности фоторецепторного аппарата. Конечным продуктом этого процесса являются гранулы липофусцина, которые накапливаются в этих клетках и придают им гранулярный вид.

Липофусцин возникает в результате фагоцитоза наружных сегментов фоторецепторов с последующим перекисным окислением липидной фракции этих фрагментов и накопления в лизосомах стареющих клеток нелизирующихся агрегатов белка и липидов. В этом процессе участвует коротковолновой спектр световой энергии. Это пигмент имеет естественную желтовато-зеленую флюоресценцию.
Кроме того, в цитоплазме клеток пигментного эпителия содержатся гранулы меланина (меланосомы), пиносомы, пластинчатые тела, актиновые микрофиламенты и микротрубочки.

Литература

1. Clark V.M. The cell biology of the retinal pigment epithelium. – In: Adler R., Farber D. (eds): The retina-A model for cell biology. Part II. – Orlando FL Academic Press, 1986. – P.129-168.
2. Chaitin M.H., Hall M.O. Defective ingestion of rod outer segment by cultured dystrophic rat pigment epithelial cells // Invest Ophthalmol Vis Sci. – 1983. – Vol.24. – P.812-822.
3. Philp N., Bernstein M.H. Phagocytosis by retinal pigment epithelium explants in culture // Exp Eye Res. – 1981. – Vol.33. – P.47-58.
4. Ishikawa T., Yamada E. The degradation of the photoreceptor outer segment within the pigment epithelial cell of the rat retina // J Electron Microsc. – 1970. – Vol.19. – P.85-92.
5. Young R.W. Shedding of discs from rod puter segments in the Rhesus monkey // J Ultrastruct Res. – 1971. – Vol.34. – P.190-202.