helmholtzeyeinstituteРоссийский офтальмологический журналRussian Ophthalmological Journal2072-00762587-5760Real time Publishers10.21516/2072-0076-2022-15-2-supplement-121-128helmholtzeyeinstitute-970Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL AND LABORATORY STUDIESСтруктура сосудистого русла и интерстиция сетчатки глаза человека при терминальной стадии первичной открытоугольной глаукомыThe structure of human retinal vasculature and interstitium in the terminal stage of primary openangle glaucomahttps://orcid.org/0000-0002-4507-093XБгатоваН. П.BgatovaN. P.

Наталия Петровна Бгатова — д-р биол. наук, профессор, заведующая лабораторией ультраструктурных исследований

 ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060

Nataliya P. Bgatova — Dr. of Biol. Sci., professor, head of the laboratory of ultrastructural research

2, Timakov St., Novosibirsk, 630060

https://orcid.org/0000-0003-3238-5155ОбанинаН. А.ObaninaN. A.

Наталья Андреевна Обанина — младший научный сотрудник лаборатории ультраструктурных исследований, ORCID ID 

ул. Тимакова, д. 2, Новосибирск, 630060

Natalia A. Obanina — junior researcher, laboratory of ultrastructuralresearch

2, Timakov St., Novosibirsk, 630060

https://orcid.org/0000-0002-6913-0925ЕреминаА. В.EreminaA. V.

Алена Викторовна Еремина — канд. мед. наук, научный сотрудник научного отдела

ул. Колхидская, д. 10, Новосибирск, 630096

Alena V. Eremina — Cand. of Med. Sci., research associate of the scientific department

10, Kolkhidskaya St., Novosibirsk, 630096

https://orcid.org/0000-0002-7592-8984ТруновА. Н.TrunovA. N.

Александр Николаевич Трунов — д-р мед. наук, профессор, заместитель директора по научной работе

ул. Колхидская, д. 10, Новосибирск, 630096

Aleksandr N. Trunov — Dr. of Med. Sci., professor, deputy director for science

10, Kolkhidskaya St., Novosibirsk, 630096

https://orcid.org/0000-0002-7623-3359ЧерныхВ. В.ChernykhV. V.

Валерий Вячеславович Черных — д-р мед. наук, профессор, директор

ул. Колхидская, д. 10, Новосибирск, 630096

Valeriy V. Chernykh — Dr. of Med. Sci., professor, director

10, Kolkhidskaya St., Novosibirsk, 630096

Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии — филиал ФГБУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН»РоссияResearch Institute of Clinical and Experimental Lymphology, branch of the Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationНовосибирский филиал ФГАУ НМИЦ «МНТК “Микрохирургия глаза” им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава РоссииРоссияS. Fyodorov Eye Microsurgery Clinic, Novosibirsk BranchRussian Federation202216062022152 (Прил)приложение121128Copyright © Бгатова Н.П., Обанина Н.А., Еремина А.В., Трунов А.Н., Черных В.В., 20222022Бгатова Н.П., Обанина Н.А., Еремина А.В., Трунов А.Н., Черных В.В.Bgatova N.P., Obanina N.A., Eremina A.V., Trunov A.N., Chernykh V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://roj.igb.ru/jour/article/view/970

Цель работы — изучение структурной организации сосудистого русла сетчатки глаза человека при терминальной стадии первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ).

Материал и методы

Материал и методы. Проведен сравнительный иммуногистохимический анализ содержания сосудов в фрагментах сетчатки глаз пациентов с терминальной стадией ПОУГ, энуклеированных по медицинским показаниям, и увеальной меланомы с использованием маркера эндотелия кровеносных сосудов CD34. Методами электронной микроскопии и морфометрии исследована ультраструктурная организация интерстиция и эндотелиоцитов кровеносных микрососудов сетчатки.

Результаты

Результаты. Выявлено статистически значимое увеличение объемной плотности интерстиция и снижение объемной плотности CD34+-кровеносных сосудов в сетчатке глаза человека при терминальной стадии ПОУГ по сравнению с увеальной меланомой. Отмечено повышение объемной плотности люминальных и базальных кавеол и образование трансэндотелиальных каналов в цитоплазме эндотелиоцитов кровеносных капилляров сетчатки при терминальной стадии ПОУГ.

Заключение

Заключение. При терминальной стадии ПОУГ в сетчатке человека увеличиваются размеры интерстициальных пространств и снижается объемная плотность кровеносных сосудов. Увеличение объемной плотности люминальных и базальных кавеол и образование трансэндотелиальных каналов в цитоплазме эндотелиоцитов кровеносных капилляров свидетельствуют о росте трансцитоза и повышении проницаемости гематоретинального барьера.

Purpose

Purpose: to study the structural organization of the vascular bed of human retina in the terminal stage of primary open-angle glaucoma (POAG).

Material and methods

Material and methods. We performed a comparative immunohistochemical analysis of the content of vessels in the retina of 13 eyes of patients in the terminal stage of POAG, enucleated for medical reasons, and 17 eyes with uveal melanoma, using the markers of blood vessels endothelium CD34. The ultrastructural organization of the interstitium and endothelial cells of retinal microvessels was studied by electron microscopy and morphometry.

Results

Results. A significant increase in the volume density of the interstitium and a decrease in the volume density of CD34+-blood vessels in the retina of patients in the terminal stage of POAG, as compared with uveal melanoma, were revealed. An increased volume density of luminal and basal caveolae and the formation of transendothelial channels in the cytoplasm of endotheliocytes of retinal blood capillaries in the terminal stage of POAG were noted.

Conclusion

Conclusion. In the terminal stage of POAG, the interstitial spaces of the retina are increased and the volume density of blood vessels is dropping. The increased volume density of luminal and basal caveolae and the formation of transendothelial channels in the cytoplasm of blood capillary endotheliocytes indicate the growth of transcytosis and the permeability of the blood-retinal barrier.

терминальная стадия первичной открытоугольной глаукомыинтерстицийкровеносные сосудыэндотелийультраструктураterminal stage of primary open-angle glaucomainterstitiumblood vesselsendotheliumultrastructureReferencesKri aj D. What is glaucoma? In: Kolb H., Fernandez E., Nelson R., Jones B.W. eds. Webvision: The organization of the retina and visual system. Available at: https://webvision.med.utah.edu/book/part-xii-cell-biology-of-retinaldegenerations/what-is-glaucoma/ (Accessed May 30, 2019).Kri aj D. What is glaucoma? In: Kolb H., Fernandez E., Nelson R., Jones B.W. eds. Webvision: The organization of the retina and visual system. Available at: https://webvision.med.utah.edu/book/part-xii-cell-biology-of-retinaldegenerations/what-is-glaucoma/ (Accessed May 30, 2019).Jassim A.H., Inman D.M. Evidence of hypoxic glial cells in a model of ocular hypertension. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2019; 60 (1): 1–15. doi: 10.1167/ iovs.18-24977Jassim A.H., Inman D.M. Evidence of hypoxic glial cells in a model of ocular hypertension. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2019; 60 (1): 1–15. doi: 10.1167/ iovs.18-24977Flammer J., Org l S., Costa V.P., et al. The impact of ocular blood flow in glaucoma. Prog. Retin. Eye Res. 2002; 21 (4): 359–93. doi:10.1016/s1350-9462(02)00008-3Flammer J., Org l S., Costa V.P., et al. The impact of ocular blood flow in glaucoma. Prog. Retin. Eye Res. 2002; 21 (4): 359–93. doi:10.1016/s1350- 9462(02)00008-3Tezel G., Wax M.B. Increased production of tumor necrosis factor-alpha by glial cells exposed to simulated ischemia or elevated hydrostatic pressure induces apoptosis in cocultured retinal ganglion cells. J. Neurosci. 2000; 20 (23): 8693–700. doi:10.1523/JNEUROSCI.20-23-08693.2000Tezel G., Wax M.B. Increased production of tumor necrosis factor-alpha by glial cells exposed to simulated ischemia or elevated hydrostatic pressure induces apoptosis in cocultured retinal ganglion cells. J. Neurosci. 2000; 20 (23): 8693–700. doi:10.1523/JNEUROSCI.20-23-08693.2000Wax M.B., Tezel G. Immunoregulation of retinal ganglion cell fate in glaucoma. Exp. Eye. Res. 2009; 88 (4): 825–30. doi:10.1016/j.exer.2009.02.005Wax M.B., Tezel G. Immunoregulation of retinal ganglion cell fate in glaucoma. Exp. Eye. Res. 2009; 88 (4): 825–30. doi:10.1016/j.exer.2009.02.005Howell G.R., Soto I., Zhu X., et al. Radiation treatment inhibits monocyte entry into the optic nerve head and prevents neuronal damage in a mouse model of glaucoma. J. Clin. Invest. 2012; 122 (4): 1246–61. doi:10.1172/JCI61135Howell G.R., Soto I., Zhu X., et al. Radiation treatment inhibits monocyte entry into the optic nerve head and prevents neuronal damage in a mouse model of glaucoma. J. Clin. Invest. 2012; 122 (4): 1246–61. doi:10.1172/JCI61135Huang J., Zhao Q., Li M., et al. The effects of endothelium-specific CYP2J2 overexpression on the attenuation of retinal ganglion cell apoptosis in a glaucoma rat model. FASEB J. 2019; 33 (10): 11194–209. doi: 10.1096/fj.201900756RHuang J., Zhao Q., Li M., et al. The effects of endothelium-specific CYP2J2 overexpression on the attenuation of retinal ganglion cell apoptosis in a glaucoma rat model. FASEB J. 2019; 33 (10): 11194–209. doi: 10.1096/fj.201900756RAlyahya K., Chen C.T., Mangan B.G., et al. Microvessel loss, vascular damage and glutamate redistribution in the retinas of dogs with primary glaucoma. Vet. Ophthalmol. 2007; Suppl 1: 70–7. doi: 10.1111/j.1463-5224.2007.00562.xAlyahya K., Chen C.T., Mangan B.G., et al. Microvessel loss, vascular damage and glutamate redistribution in the retinas of dogs with primary glaucoma. Vet. Ophthalmol. 2007; Suppl 1: 70–7. doi: 10.1111/j.1463-5224.2007.00562.xTrost A., Motloch K., Bruckner D., et al. Time-dependent retinal ganglion cell loss, microglial activation and blood-retina-barrier tightness in an acute model of ocular hypertension. Exp. Eye Res. 2015; 136: 59–71. doi:10.1016/j.exer.2015.05.010Trost A., Motloch K., Bruckner D., et al. Time-dependent retinal ganglion cell loss, microglial activation and blood-retina-barrier tightness in an acute model of ocular hypertension. Exp. Eye Res. 2015; 136: 59–71. doi:10.1016/j. exer.2015.05.010Курышева Н.И., Маслова Е.В., Трубилина А.В., Арджевнишвили Т.Д., Фомин А.В. Особенности макулярного кровотока при глаукоме. Вестник офтальмологии. 2017; 133 (2): 29–38.Kurysheva N.I., Maslova E.V., Trubilina A.V., Ardzhevnishvili T.D., Fomin A.V. Macular blood flow in glaucoma. Vestnik oftal'mologii. 2017; 133 (2): 29–38 (in Russian)]. doi:10.17116/oftalma2017133229-37Brusini P. OCT Glaucoma Staging System: a new method for retinal nerve fiber layer damage classification using spectral-domain OCT. Eye (Lond). 2018; 32 (1): 113–9. doi:10.1038/eye.2017.159Brusini P. OCT Glaucoma Staging System: a new method for retinal nerve fiber layer damage classification using spectral-domain OCT. Eye (Lond). 2018; 32 (1): 113–9. doi:10.1038/eye.2017.159Усман А.Б., Марченко Л.Н., Качан Т.В., Далидович А.А. АнгиоОКТ в ранней диагностике первичной открытоугольной глаукомы. Офтальмология. Восточная Европа. 2018; 8 (1): 19–26.Usman A.B., Marchenko L.N., Kachan T.V., Dalidovich A.A. Angio-OCT in early diagnosis of primary open angle glaucoma. Oftal'mologiya. Vostochnaya Evropa. 2018; 8 (1): 19–26 (in Russian).Almasieh M., Wilson A.M., Morquette B., et al. The molecular basis of retinal ganglion cell death in glaucoma. Prog. Retin. Eye Res. 2012; 31 (2): 152–81. doi:10.1016/j.preteyeres.2011.11.002Almasieh M., Wilson A.M., Morquette B., et al. The molecular basis of retinal ganglion cell death in glaucoma. Prog. Retin. Eye Res. 2012; 31 (2): 152–81. doi:10.1016/j.preteyeres.2011.11.002Liu W.W., Margeta M.A. Imaging retinal ganglion cell death and dysfunction in glaucoma. Int. Ophthalmol. Clin. 2019; 59 (4): 41–54. doi:10.1097/ IIO.0000000000000285Liu W.W., Margeta M.A. Imaging retinal ganglion cell death and dysfunction in glaucoma. Int. Ophthalmol. Clin. 2019; 59 (4): 41–54. doi:10.1097/ IIO.0000000000000285Нестеров А.П. Патогенез первичной открытоугольной глаукомы: какая концепция более правомерна? Офтальмологические ведомости. 2008; 1 (4): 63–7.Nesterov A.P. Primary open-angle glaucoma pathogenesis: which theory is more abcurate? Oftal'mologicheskie vedomosti. 2008; 1 (4): 63–7 (in Russian).Saba A., Usmani A., Islam Q.U., Assad T. Unfolding the enigma of lamina cribrosa morphometry and its association with glaucoma. Pak. J. Med. Sci. 2019; 35 (6): 1730–5. doi:10.12669/pjms.35.6.568Saba A., Usmani A., Islam Q.U., Assad T. Unfolding the enigma of lamina cribrosa morphometry and its association with glaucoma. Pak. J. Med. Sci. 2019; 35 (6): 1730–5. doi:10.12669/pjms.35.6.568Kang J.M., Tanna A.P. Glaucoma. Med. Clin. North Am. 2021; 105 (3): 493–510. doi:10.1016/j.mcna.2021.01.004Kang J.M., Tanna A.P. Glaucoma. Med. Clin. North Am. 2021; 105 (3): 493–510. doi:10.1016/j.mcna.2021.01.004Семенова Н.С., Гурова Е.В., Соколова Е.Н., Акопян В.С. Оптическая когерентная томография — ангиография для оценки сосудистой плотности сетчатки при глаукоме. Современные технологии в офтальмологии. 2017; 4: 177–9.Semenova N.S., Gurova E.V., Sokolova E.N., Akopyan V.S. Optical coherence tomography - angiography to assess retinal vascular density in glaucoma. Sovremennye tekhnologii v oftal'mologii. 2017; 4: 177–9 (in Russian).Rao H.L., Pradhan Z.S., Suh M.H., et al. Optical Coherence Tomography Angiography in glaucoma. J. Glaucoma. 2020; 29 (4): 312–21. doi:10.1097/ IJG.0000000000001463Rao H.L., Pradhan Z.S., Suh M.H., et al. Optical Coherence Tomography Angiography in glaucoma. J. Glaucoma. 2020; 29 (4): 312–21. doi:10.1097/ IJG.0000000000001463Frank P.G., Woodman S.E., Park D.S., Lisanti M.P. Caveolin, caveolae, and endothelial cell function. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2003; 23 (7): 1161–8. doi:10.1161/01.ATV.0000070546.16946.3AFrank P.G., Woodman S.E., Park D.S., Lisanti M.P. Caveolin, caveolae, and endothelial cell function. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2003; 23 (7): 1161–8. doi:10.1161/01.ATV.0000070546.16946.3AParton R.G., McMahon K.A., Wu Y. Caveolae: Formation, dynamics, and function. Curr. Opin. Cell Biol. 2020; 65: 8–16. doi:10.1016/j.ceb.2020.02.001Parton R.G., McMahon K.A., Wu Y. Caveolae: Formation, dynamics, and function. Curr. Opin. Cell Biol. 2020; 65: 8–16. doi:10.1016/j.ceb.2020.02.001Simionescu M., Popov D., Sima A. Endothelial transcytosis in health and disease. Cell Tissue Res. 2009; 335 (1): 27–40. doi:10.1007/s00441-008-0688-3Simionescu M., Popov D., Sima A. Endothelial transcytosis in health and disease. Cell Tissue Res. 2009; 335 (1): 27–40. doi:10.1007/s00441-008-0688-3Ayloo S., Gu C. Transcytosis at the blood-brain barrier. Curr. Opin. Neurobiol. 2019; 57: 32–38. doi:10.1016/j.conb.2018.12.014Ayloo S., Gu C. Transcytosis at the blood-brain barrier. Curr. Opin. Neurobiol. 2019; 57: 32–38. doi:10.1016/j.conb.2018.12.014Zhao Z., Nelson A.R., Betsholtz C., Zlokovic B.V. Establishment and dysfunction of the blood-brain barrier. Cell. 2015; 163: 1064–78. doi: 10.1016/j. cell.2015.10.067Zhao Z., Nelson A.R., Betsholtz C., Zlokovic B.V. Establishment and dysfunction of the blood-brain barrier. Cell. 2015; 163: 1064–78. doi: 10.1016/j. cell.2015.10.067Ben-Zvi A., Lacoste B., Kur E., et al. Mfsd2a is critical for the formation and function of the blood-brain barrier. Nature. 2014; 509: 507–11. doi: 10.1038/ nature13324Ben-Zvi A., Lacoste B., Kur E., et al. Mfsd2a is critical for the formation and function of the blood-brain barrier. Nature. 2014; 509: 507–11. doi: 10.1038/ nature13324Chow B.W., Gu C. Gradual suppression of transcytosis governs functional bloodretinal barrier formation. Neuron. 2017; 93 (6): 1325–33.e3. doi:10.1016/j.neuron.2017.02.043Chow B.W., Gu C. Gradual suppression of transcytosis governs functional bloodretinal barrier formation. Neuron. 2017; 93 (6): 1325–33.e3. doi:10.1016/j. neuron.2017.02.043

The authors declare that there are no conflicts of interest present.