Нарушения регуляции объема клеток эндотелия роговицы при кератоконусе

Обложка
  • Авторы: Кузеина И.М.1, Каткова Л.Е.2, Батурина Г.С.1,2, Пальчикова И.Г.3, Искаков И.А.4, Соленов Е.И.1,2,5
  • Учреждения:
    1. Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
    2. Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН
    3. Новосибирский национальный исследовательский государственный университет Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН
    4. Национальный медицинский исследовательский центр “Межотраслевой научно-технический комплекс “Микрохирургия глаза им. акад. С.Н. Федорова” Минздрава России, Новосибирский филиал
    5. Новосибирский государственный технический университет
  • Выпуск: Том 41, № 3 (2024)
  • Страницы: 211-218
  • Раздел: СТАТЬИ
  • URL: https://rjeid.com/0233-4755/article/view/667445
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0233475524030042
  • EDN: https://elibrary.ru/csqpnk
  • ID: 667445

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе проведено исследование проницаемости для воды и мочевины плазматических мембран клеток эндотелия нормальной роговицы и роговицы с выраженной формой кератоконуса. Клетки эндотелия роговицы человека, получали из операционного материала. Определение осмотической водной проницаемости (Pf) клеток эндотелия в норме и при кератоконусе не выявило значительных различий этого показателя в обеих группах, где клетки имеют близкую по величине осмотическую водную проницаемость (контроль Pf = 0.53 ± 0.045 см/с; кератоконус Pf =0.63 ± 0.041 см/с) (n = 25; p ≥ 0.05). Коэффициенты проницаемости для мочевины в обеих группах также не имели статистически значимых различий (контроль Pu = 0.049 ± 0.003 см/с; кератоконус Pu = 0.056 ± 0.003 см/с) (n 25; p ≥ 0.05). Анализ динамики клеточного объема на основе экспоненциальной аппроксимации показал, что клетки эндотелия роговицы с кератоконусом снижают свой объем в гипертонической среде в большей степени по сравнению с клетками здоровой роговицы. Увеличение клеточного объема в результате изотонического входа мочевины в гипертонической среде также происходило до существенно более высоких значений по сравнению с нормальными клетками. Делается заключение о значительных изменениях в механизме регуляции объема клеток эндотелия роговицы при кератоконусе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. М. Кузеина

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск, 630090

Л. Е. Каткова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск, 630090

Г. С. Батурина

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет; Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск, 630090; Новосибирск, 630090

И. Г. Пальчикова

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Конструкторско-технологический институт научного приборостроения СО РАН

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск, 630090; Новосибирск, 630058

И. А. Искаков

Национальный медицинский исследовательский центр “Межотраслевой научно-технический комплекс “Микрохирургия глаза им. акад. С.Н. Федорова” Минздрава России, Новосибирский филиал

Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск, 630096

Е. И. Соленов

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет; Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: eugsol@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск, 630090; Новосибирск, 630090; Новосибирск, 630087

Список литературы

  1. Santodomingo-Rubido J., Carracedo G., Suzaki A., Villa-Collar C., Vincen S.J., Wolffsohn J.S. 2022. Keratoconus: An updated review. Cont. Lens Anterior Eye. 45.(3), 101559.
  2. Scroggs M.W., Proia A.D. 1992. Histopathological variation in keratoconus. Cornea 11 (6), 553–559.
  3. Bitirgen G., Ozkagnici A., Bozkurt B., Malik R.A. 2015. In vivo corneal confocal microscopic analysis in patients with keratoconus. Int. J. Ophthalmol. 8, 534–539.
  4. Khaled M.L., Helwa I., Drewry M., Seremwe M., Estes A., Liu Y. 2017. Molecular and histopathological changes associated with keratoconus. Biomed. Res. Int. 2017, 7803029.
  5. Rabinowitz Y.S. 1998. Keratoconus. Surv. Ophthalmol. 42, 297–319.
  6. Ghosh S., Mutalib H.A., Kaur S., Ghoshal R., Retnasabapathy S. 2017. Corneal cell morphology in keratoconus: A confocal microscopic observation. Malays J. Med. Sci. 24 (2), 44–54.
  7. Weed K.H., MacEwen C.J., Cox A., McGhee C.N.J. 2007. Quantitative analysis of corneal microstructure in keratoconus utilising in vivo confocal microscopy. Eye. 21 (5), 614–623.
  8. Efron N., Hollingsworth J.G. 2008. New perspectives on keratoconus as revealed by corneal confocal microscopy. Clin. Exp. Optom. 91 (1), 34–55.
  9. El-Agha M.S.H., Sayed Y.M.E., Harhara R.M., Essam H.M. 2014. Correlation of corneal endothelial changes with different stages of keratoconus. Cornea. 33 (7), 707–711.
  10. Marianne O.P., Jodhbir S.M., Ula V.J., Francis W.P. 2021. Corneal endothelial dysfunction: Evolving understanding and treatment options. Progr. Retinal Eye Res. 82, 100904.
  11. Fernandes B.F., Logan P., Zajdenweber M.E., Santos L.N., Cheema D.P., Burnier M.N. 2008. Histopathological study of 49 cases of keratoconus. Pathology. 40 (6), 623–626.
  12. Mocan M.C., Yilmaz P.T., Irkec M., Orhan M. 2008. In vivo confocal microscopy for the evaluation of corneal microstructure in keratoconus. Curr. Eye Res. 33 (11), 933–939.
  13. Loukovitis E., Kozeis N., Gatzioufas Z., Kozei A., Tsotridou E., Stoila M., Koronis S., Sfakianakis K., Tranos P., Balidis M., Zachariadis Z., Mikropoulos D.G., Anogeianakis G., Katsanos A., Konstas A.G. 2019. The proteins of keratoconus: A literature review exploring their contribution to the pathophysiology of the disease. Adv. Ther. 36 (9), 2205–2222.
  14. Yam G.H.F., Fuest M., Zhou L., Liu Y.C., Deng L., Chan A.S. Ong H.S., Khor W.B., Ang M., Mehta J.S. 2019. Differential epithelial and stromal protein profiles in cone and non-cone regions of keratoconus corneas. Sci. Rep. 9 (1), 2965
  15. Srivastava O.P. Chandrasekaran D., Pfister R.R. 2006. Molecular changes in selected epithelial proteins in human keratoconus corneas compared to normal corneas. Mol. Vis. 12, 1615–1625.
  16. Fan Gaskin J.C., Patel D.V., McGhee C.N.J. 2014. Acute corneal hydrops in keratoconus – new perspectives. Am.J. Ophthalmol. 157 (5), 921–928.
  17. Yahia Chérif H., Gueudry J., Afriat M., Delcampe A., Attal P., Gross H., Muraine M. 2015. Efficacy and safety of pre-Descemet’s membrane sutures for the management of acute corneal hydrops in keratoconus. Br.J. Ophthalmol. 99 (6), 773–777.
  18. Mathew J.H., Goosey J.D., Söderberg P.G., Bergmanson J.P.G. 2015. Lamellar changes in the keratoconic cornea. Acta Ophthalmol. 93 (8), 767–773.
  19. Bonanno J.A. 2012. Molecular mechanisms underlying the corneal endothelial pump. Exp. Eye Res. 95 (1), 2–7.
  20. Lang F., Busch G.L., Ritter M., Volkl H., Waldegger S., Gulbins E., Haussinger D. 1998. Functional significance of cell volume regulatory mechanisms. Physiol. Rev. 78, 247–306.
  21. O’Neill W.C. 1999. Physiological significance of volume-regulatory transporters. Am.J. Physiol. Cell Physiol. 276, C995–C1011.
  22. Strange K. 2004. Cellular volume homeostasis. Adv. Physiol. Educ. 28 (1–4), 155–159.
  23. Gulotta M., Qiu L., Desamero R., Rösgen J., Bolen D.W., Callender R. 2007. Effects of cell volume regulating osmolytes on glycerol 3-phosphate binding to triosephosphate isomerase. Biochemistry. 46 (35), 10055–10062.
  24. Alvarez B.V., Piché M., Aizouki C., Rahman F., Derry J.M.J., Brunette I., Casey J.R. 2021. Altered gene expression in slc4a11-/- mouse cornea highlights SLC4A11 roles. Sci. Rep. 11 (1), 20885. doi: 10.1038/s41598–021–98921-w.
  25. Nakayama Y., Naruse M., Karakashian A., Peng T., Sands J.M., Bagnasco S.M. 2001. Cloning of the rat Slc14a2 gene and genomic organization of the UT-A urea transporter. Biochim. Biophys. Acta. 1518 (1–2),19–26
  26. Bagnasco S.M., Peng T., Janech M.G., Karakashian A., Sands J.M. 2001. Cloning and characterization of the human urea transporter UT-A1 and mapping of the human Slc14a2 gene. Am.J. Physiol. Renal Physiol. 281 (3), F400–6.
  27. Solenov E., Watanabe H., Manley G.T., Verkman A.S. 2004. Sevenfold-reduced osmotic water permeability in primary astrocyte cultures from AQP-4-deficient mice, measured by a fluorescence quenching method. Am.J. Physiol. Cell Physiol. 286 (2), 426–432.
  28. Батурина Г.С., Каткова Л.Е., Колосова Н.Г., Соленов Е.И. 2017. Изменение транспорта воды клетками эндотелия роговицы у крыс при старении. Успехи геронтол. 30 (5), 659–664.
  29. Zarogiannis S.G., Ilyaskin A.V., Baturina G.S., Katkova L.E., Medvedev D.A., Karpov D.I., Ershov A.P., Solenov E.I. 2013. Regulatory volume decrease of rat kidney principal cells after successive hypo-osmotic shocks. Math. Biosci. 244 (2), 176–187.
  30. Solenov E.I., Baturina G.S., Ilyaskin A.V., Katkova L.Y., Ivanova L.N. 2011. Cell volume regulation of rat kidney collecting duct epithelial cells in hypotonic medium. Dokl. Biol. Sci. 436, 13–55.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема эксперимента. По оси ординат – относительная флуоресценция (F/F₀).

Скачать (73KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Усредненные профили динамики относительной флуоресценции красителя Calcein в гипертонической среде, отражающие изменения объема клеток эндотелия роговицы.

Скачать (61KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Начальные участки усредненных профилей динамики относительной флуоресценции красителя Calcein в гипертонической среде, отражающие снижение объема клеток эндотелия роговицы.

Скачать (64KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Усредненные профили динамики относительной флуоресценции красителя Calcein в гипертонической среде мочевины, отражающие изотоническое увеличение объема клеток эндотелия роговицы.

Скачать (60KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Начальные участки усредненных профилей динамики относительной флуоресценции красителя Calcein, отражающие повышение объема клеток эндотелия роговицы в гипертонической среде мочевины. 1 – Контроль (n = 26); 2 –кератоконус (n = 20). Линией серого цвета приведена линейная аппроксимация профилей.

Скачать (59KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024