glaucomaНациональный журнал ГлаукомаNational Journal glaucoma2078-41042311-6862Federal State Budgetary Institution of Science “Krasnov Research Institute of Eye Diseases”10.25700/NJG.2018.01.01glaucoma-172Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESЛИМФАТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ГЛАЗА И УВЕОЛИМФАТИЧЕСКИЙ (МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ) ПУТЬ ОТТОКА ВНУТРИГЛАЗНОЙ ЖИДКОСТИ. Часть 1LYMPHATIC STRUCTURES OF THE EYE AND UVEOLYMPHATIC (METABOLIC) PATHWAY OF INTRAOCULAR FLUID OUTFLOW. Part 1ЧерныхВ. B.ChernykhV. V.

Черных Валерий Вячеславович - доктор медицинских наук, профессор, директор 

630096, Новосибирск, ул. Колхидская, 10

Med.Sc.D., Professor, Director

10 Kolkhidskaya str., Novosibirsk, Russian Federation, 630071

rimma@mntk.nsk.ruБгатоваН. П.BgatovaN. P.

Доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией ультраструктурных исследований

630060, Новосибирск, ул. Тимакова, 2.

Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Laboratory of Ultrastructural Research 

2 Timakova str., Novosibirsk, Russian Federation, 630117

ФГАУ «МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова» Минздрава РФ, Новосибирский филиалРоссияS.N. Fyodorov’s Eye Microsurgery Federal State Institution, Novosibirsk departmenRussian FederationНИИ клинической и экспериментальной лимфологии — филиал ФГБУ «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики» Сибирского отделения РАНРоссияScientific Research Institute of Clinical and Experimental Lymphology, Federal Research Center of the Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation201804042018171313Copyright © Черных В.B., Бгатова Н.П., 20182018Черных В.B., Бгатова Н.П.Chernykh V.V., Bgatova N.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.glaucomajournal.ru/jour/article/view/172ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Выявить лимфатические структуры в органе зрения человека, изучить их ультраструктурную организацию и морфологические изменения в цилиарном теле и хориоидее при первичной открытоугольной глаукоме (ПОУГ).

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Исследованы фрагменты энуклеированных по медицинским показаниям глаз больных (n=28). Основная группа — 17 глаз пациентов с диагнозом «терминальная стадия ПОУГ». Проведено иммуногистохимическое исследование с использованием моноклональных антител к маркерам эндотелиоцитов кровеносных сосудов CD31 и CD34 («Novocasra», Германия), к маркерам эндотелиоцитов лимфатических сосудов LYVE-1 («Abcam», Англия), Podoplanin («Monosan», Нидерланды) и Prox-1 («Covance», Германия), к маркеру рецептора фактора роста фибробластов FGFR — («Abcam», Англия). Полученные препараты тканей глаза изучали в световом микроскопе Leiсa DMЕ. Электронно-микроскопическое исследование тканей глаза проводили на электронном микроскопе JEM 1400 (Япония).

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Иммуногистохимический и ультраструктурный анализ выявил наличие в цилиарном теле лимфатических каналов и структурированных интерстициальных пространств (тканевые щели), сформированных коллагеновыми волокнами и фибробластами. Установлено, что в структуре хориоидеи присутствуют лимфатические каналы и лимфатические лакуны. Лимфатические каналы располагаются в сосудистокапиллярной пластинке и ограничены фибробластоподобными и пигментными клетками, а лимфатические лакуны расположены в надсосудистой пластинке и выстланы фибробластоподобными клетками. Впервые лимфатические структуры выявлены на границе между склерой и решетчатой пластинкой зрительного нерва и в его оболочках. При терминальной стадии ПОУГ в цилиарном теле отмечены структурные признаки отека и набухания стромы: расширение интерстициальных пространств, увеличение просветов венозных сосудов, уменьшение степени экспрессии маркеров эндотелия лимфатических сосудов. Сходные процессы при терминальной стадии ПОУГ обнаружены в хориоидее. Показано расширение просветов кровеносных сосудов и лимфатических каналов, набухание и увеличение размеров перикапиллярных пространств, набухание стромы хориокапиллярной пластинки и нарушение связи якорных коллагеновых волокон с миофибробластами и пигментными клетками. Выявлено достоверное увеличение толщины хориоидеи, возрастание объемных плотностей эпителия, интерстициальных пространств и сосудов, связанное с отеком и набуханием стромы хориоидеи, что указывает на развитие воспалительного процесса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные в исследовании новые фундаментальные данные расширяют современные представления о наличии элементов лимфатической системы в органе зрения человека и изменении их структуры при первичной открытоугольной глаукоме. Указанное позволяет сформулировать концепцию о существовании лимфатического (увеолимфатического) пути оттока внутриглазной (тканевой) жидкости, направленного на утилизацию и выведение продуктов метаболизма и клеточной деструкции. Структурные нарушения компонентов лимфатического пути играют важную роль в механизмах развития ПОУГ.

PURPOSE

PURPOSE: To identify the lymphatic structures of the human eye, study their ultrastructural organization and morphological changes in the ciliary body and the choroid in patients with primary open-angle glaucoma.

METHODS

METHODS: Fragments of eye tissues enucleated for medical indications (n=28) were studied. The main group included 17 eyes of patients diagnosed with terminal stage primary open-angle glaucoma. The tissues underwent an immunohistochemical study using monoclonal antibodies to markers of the following agents: blood vessel endotheliocytes CD31 and CD34 («Novocasra», Germany), lymphatic endotheliocytes LYVE-1 («Abcam», England), Podoplanin («Monosan», The Netherlands) and Prox-1 («Covance», Germany), fibroblast growth factor receptor marker FGFR («Abcam», England). Obtained eye tissues were studied by means of Leica DME light microscope. Electron microscopy of the eye tissues was carried out using JEM 1400 electron microscope (Japan).

RESULTS

RESULTS: The imunohistochemical and ultrastructural analysis of the ciliary body revealed the presence of lymphatic channels and structured interstitial spaces (tissue slits) formed by collagen fibers and fibroblasts. Lymphatic canals and lacunae were also found in the choroid. Lymphatic channels were located in the vascular capillary layer and were confined to cells similar to fibroblasts and pigment cells, while lymphatic lacunae were found in the suprachoroid layer and were lined with cells similar to fibroblasts. For the first time lymphatic structures were found on the border between the sclera and the lamina cribrosa and in the optic nerve sheath. The ciliary body in patients with terminal primary open-angle glaucoma shows the following structural signs of edema and stromal swelling: interstitial space widening, venous vessels lumen enlargement, reduction of the lymphatic endothelial cells marker expression. Similar processes were found in the choroid during the terminal stage of primary open-angle glaucoma: enlarged blood and lymphatic vessels lumens, pericapillary spaces swelling and enlargement, choriocapillary layer stroma swelling as well as the disruption of the anchoring collagen fibrils binding to myofibroblasts and pigment cells. The study revealed an associated with swelling significant increase in choroid thickness and volume density of the epithelium, interstitial spaces and vessels, which indicated inflammation.

CONCLUSION

CONCLUSION: The new fundamental data obtained during the study broadens the current understanding of lymphatic system elements presence in the human eye and their changes associated with primary open-angle glaucoma. This allows us to postulate the existence of a lymphatic (uveolymphatic) pathway of intraocular (tissue) fluid outflow, aimed at utilizing and excreting metabolic and cellular destruction products. Structural disturbances of the lymphatic outflow components play an important role in the mechanisms of primary open-angle glaucoma development.

лимфатические маркерыэлементы лимфатической системы глазаультраструктуралимфатический путь оттокапервичная открытоугольная глаукомаlymphatic markersocular lymphatic systemultrastructurelymphatic outflowprimary open-angle glaucomaReferencesЕгоров Е.А., Куроедов А.В. Отдельные клинико-эпидемиологические характеристики глаукомы в странах СНГ и Грузии. Результаты многоцентрового открытого ретроспективного исследования (часть 1). РМЖ Клиническая офтальмология. 2011;3:97-100.Egorov E.A., Kuroyedov A.V. Separate clinical and epidemiological characteristics of glaucoma in the CIS and Georgia. Results of a multicentre open retrospective study (Part 1). RMJ Clinical ophthalmology. 2011;3:97-100. (In Russ.).Егоров Е.А., Куроедов А.В. Отдельные клинико-эпидемиологические характеристики глаукомы в странах СНГ и Грузии. Результаты многоцентрового открытого ретроспективного исследования (часть 2). РМЖ Клиническая офтальмология. 2012;1:19-23.Egorov E.A., Kuroyedov A.V. Separate clinical and epidemiological characteristics of glaucoma in the CIS and Georgia. Results of a multicentre open retrospective study (Part 2). RMJ Clinical ophthalmology. 2012;1:19-23. (In Russ.).Stevens G.A., White R.A., Flaxman S.R., Price H., Jonas J.B., Keeffe J., Leasher J., Naidoo K., Pesudovs K., Resnikoff S., Taylor H., Bourne R.R. Vision Loss Expert Group. Global prevalence of visual impairment and blindness: magnitude and temporal trends, 1990-2010. Ophthalmology. 2013;120:2377-2384. doi: 10.1016/j.ophtha.2013.05.025.Stevens G.A., White R.A., Flaxman S.R., Price H., Jonas J.B., Keeffe J., Leasher J., Naidoo K., Pesudovs K., Resnikoff S., Taylor H., Bourne R.R. Vision Loss Expert Group. Global prevalence of visual impairment and blindness: magnitude and temporal trends, 1990-2010. Ophthalmology. 2013;120:2377-2384. doi: 10.1016/j.ophtha.2013.05.025.Tham Y.C., Li X., Wong T.Y., Quigley H.A., Aung T., Cheng C.Y. Global prevalence of glaucoma and projections of glaucoma burden through 2040: a systematic review and meta-analysis. Ophthalmology. 2014;121:2081-2090. doi: 10.1016/j.ophtha.2014.05.013.Tham Y.C., Li X., Wong T.Y., Quigley H.A., Aung T., Cheng C.Y. Global prevalence of glaucoma and projections of glaucoma burden through 2040: a systematic review and meta-analysis. Ophthalmology. 2014; 121:2081-2090. doi: 10.1016/j.ophtha.2014.05.013.Kymes S.M., Plotzke M.R., Li J.Z., Nichol M.B., Wu J., Fain J. The increased cost of medical services for people diagnosed with primary open-angle glaucoma: a decision analytic approach. Am J Ophthalmol. 2010;150(1):74-81. doi: 10.1167/iovs.09-5147.Kymes S.M., Plotzke M.R., Li J.Z., Nichol M.B., Wu J., Fain J. The increased cost of medical services for people diagnosed with primary open-angle glaucoma: a decision analytic approach. Am J Ophthalmol. 2010; 150(1):74-81. doi: 10.1167/iovs.09-5147.Muratov S., Podbielski D.W., Jack S.M. Preference-based diseasespecific health-related quality of life instrument for glaucoma: a mixed methods study protocol. BMJ Open. 2016;8(6): e012732. doi: 10.1136/bmjopen-2016-012732.Muratov S., Podbielski D.W., Jack S.M. Preference-based disease-specific health-related quality of life instrument for glaucoma: a mixed methods study protocol. BMJ Open. 2016; 8(6): e012732. doi: 10.1136/bmjopen-2016-012732.Нестеров А.П. Первичная открытоугольная глаукома: какая концепция более правомерна? Офтальмологические ведомости. 2008;4:63-67.Nesterov A.P. Primary open-angle glaucoma: which concept is more legitimate? Ophthalmologic vedomosti. 2008;4:63-67. (In Russ.).Еричев В.П., Егоров Е.А. Патогенез первичной открытоугольной глаукомы. Вестник офтальмологии. 2014;6:98-105.Erichev V.P., Egorov E.A. Pathogenesis of primary open-angle glaucoma. Vestn Oftalmol. 2014;6:98-105. (In Russ.).Heijl A., Leske M., Bengtsson B., Hyman L., Bengtsson B., Hussein M. Reduction of intraocular pressure and glaucoma progression. Results from the early manifest glaucoma trial. Arch Ophthalmol. 2002;120:1268-1279.Heijl A., Leske M., Bengtsson B., Hyman L., Bengtsson B., Hussein M. Reduction of intraocular pressure and glaucoma progression. Results from the early manifest glaucoma trial. Arch Ophthalmol. 2002; 120:1268-1279.Martus P., Stroux A., Budde W.M., Mardin C.Y., Korth M., Jonas J.B. Predictive factors for pro-gressive optic nerve damage in various types of chronic open-angle glaucoma. Am J Ophthalmol. 2005;6:999-1009. doi: 10.1016/j.ajo.2004.12.056.Martus P., Stroux A., Budde W.M., Mardin C.Y., Korth M., Jonas J.B. Predictive factors for pro-gressive optic nerve damage in various types of chronic open-angle glaucoma. Am J Ophthalmol. 2005;6:999-1009. doi: 10.1016/j.ajo.2004.12.056.Андреева Л.Д., Журавлева А.Н. Распределение основных типов коллагена в склере глаукомных глаз. Российский офтальмологический журнал. 2009;1:4-9.Andreeva L.D., Zhuravleva A.N. Distribution of the main types of collagen in the sclera of glaucoma eyes. Russian Ophthalmological J. 2009;1:4-9. (In Russ.).Кулешова О.Н., Непомнящих Г.И., Айдагулова С.В., Шведова Е.В. Ультраструктура эндотелия дренажной системы глаза. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2008; 5:574-577.Kuleshova O.N., Nepomnyashchikh G.I., Aidagulova S.V., Shvedova E.V. Ultrastructure of the endothelium of the drainage system of the eye. Bull Exper Biol Med. 2008;5:574-577. (In Russ.).Трунов А.Н., Бгатова Н.П., Еремина А.В., Дружинин И.Б., Пожидаева А.А., Трунова Л.А., Черных В.В. Новые подходы к оценке выраженности воспалительных нарушений в патогенезе первичной открытоугольной глаукомы. Аллергология и иммунология. 2016;17(2):107-111.Trunov A.N., Bgatova N.P., Eremina A.V., Druzhinin I.B., Pozhidaeva A.A., Trunova L.A., Chernykh V.V. New approaches to assessing the severity of inflammatory disorders in the pathogenesis of primary open-angle glaucoma. Allergology and Immunology. 2016;17(2):107-111. (In Russ.).Negrini D., Moriondo A. Lymphatic anatomy and biomechanics. J Physiol. 2011;589:2927-2934. doi: 10.1113/jphysiol.2011.206672/Negrini D., Moriondo A. Lymphatic anatomy and biomechanics. J Physiol. 2011; 589:2927-2934. doi: 10.1113/jphysiol.2011.206672/Коненков В.И., Бородин Ю.И., Любарский М.С. Лимфология. Новосибирск: Манускрипт 2012; 1104.Konenkov V.I., Borodin Yu.I., Lyubarsky M.S. Limfologiya [Lymphology]. Novosibirsk: Manuscript Publ., 2012. 1104 p.Петров С.Ю. Лимфатическая система глаза. Национальный журнал глаукома. 2014;3:58-62.Petrov S.Yu. Lymphatic system of the eye. Natsional’nyi zhurnal glaucoma. 2014;3:58-62. (In Russ.).Николенко В.Н., Шугаева К.Я., Гусейнов Т.С. Современные представления о структурно-функциональной организации лимфатической системы в физиологических условиях и при патологии. Научное обозрение. Медицинские науки. 2016;1:37-39.Nikolenko V.N., Shugaeva K.Ya., Huseynov Т.S. Modern ideas about the structural and functional organization of the lymphatic system in physiological conditions and in pathology. Scientific review. Medical sciences. 2016;1:37-39. (In Russ.).Bill A. Blood circulation and fluid dynamics in the eye. Physiolog Rev. 1975; 55(3):383-417. doi: 10.1152/physrev.1975.55.3.383.Bill A. Blood circulation and fluid dynamics in the eye. Physiolog Rev.1975; 55(3):383-417. doi: 10.1152/physrev.1975.55.3.383.Kim M., Johnston M.G., Gupta N., Moore S., Y cel Y.H. A model to measure lymphatic drainage from the eye. Exp Eye Res. 2011; 93(5):586-591. doi: 10.1016/j.exer.2011.07.006.Kim M., Johnston M.G., Gupta N., Moore S., Y cel Y.H. A model to measure lymphatic drainage from the eye. Exp Eye Res. 2011; 93(5):586-591. doi: 10.1016/j.exer.2011.07.006.Nakao S., Hafezi-Moghadam A., Ishibashi T. Lymphatics and Lymphangiogenesis in the Eye. J Ophthalmology. 2012; Article ID 783163, http://dx.doi.org/10.1155/2012/783163Nakao S., Hafezi-Moghadam A., Ishibashi T. Lymphatics and Lymphangiogenesis in the Eye. J Ophthalmology. 2012; Article ID 783163, http://dx.doi.org/10.1155/2012/783163Yücel Y.H., Johnston M.G., Ly T., Patel M., Drake B., E., Fraenkl S., Moore S., Tobbia D., Armstrong D., Horvath E., Gupta N. Identification of lymphatics in the ciliary body of the human eye: a novel “uveolymphatic” outflow pathway. Exp Eye Res. 2009;89(5):810-809. doi: 10.1016/j.exer.2009.08.010.Yücel Y.H., Johnston M.G., Ly T., Patel M., Drake B., G m E., Fraenkl S., Moore S., Tobbia D., Armstrong D., Horvath E., Gupta N. Identification of lymphatics in the ciliary body of the human eye: a novel "uveolymphatic" outflow pathway. Exp Eye Res. 2009;89(5):810-809. doi: 10.1016/j.exer.2009.08.010.Birke K., L tjen-Drecoll E., Kerjaschki D., Birke M.T. Expression of Podoplanin and other lymphatic markers in the human anterior eye segment. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010; 51(1):344-354. doi: 10.1167/iovs.08-3307.Birke K., L tjen-Drecoll E., Kerjaschki D., Birke M.T. Expression of Podoplanin and other lymphatic markers in the human anterior eye segment. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2010;51(1):344-354. doi: 10.1167/iovs.08-3307.Бородин Ю.И., Бгатова Н.П., Черных В.В., Трунов А.Н., Пожидаева А.А., Коненков В.И. Структура лимфатических капилляров ресничного тела глаза человека. Морфология. 2015;148(6):43-47.Borodin Y.I., Bgatova N.P., Chernykh V.V., Trunov A.N., Pozhidaeva A.A., Konenkov V.I. Structure of lymphatic capillaries of the human ciliary body. Morphology. 2015;148(6):43-47. (In Russ.).Черных В.В., Дружинин И.Б., Еремина А.В., Ходжаев Н.С., Коненков В.И., Бородин Ю.И., Бгатова Н.П., Пожидаева А.А., Трунов А.Н. Роль лимфатической системы в увеосклеральном оттоке внутриглазной жидкости. Офтальмохирургия. 2015;2:74-79.Chernykh V.V., Druzhinin I.B., Eremina A.V., Khodzhaev N.S., Konenkov V.I., Borodin Yu.I., Bgatova N.P., Pozhidaeva A.A., Trunov A.N. The role of the lymphatic system in the uveoscleral outflow of the intraocular fluid. Ophthalmosurgery. 2015;2:74-79. (In Russ.).Schroedl F., Kaser-Eichberger A., Schlereth S.L., Bock F., Regenfuss B., Reitsamer H.A., Lutty G.A., Maruyama K., Chen L., L tjen-Drecoll E., Dana R., Kerjaschki D., Alitalo K., De Stefano M.E., Junghans B.M., Heindl L.M., Cursiefen C. Consensus statement on the immunohistochemical detection of ocular lymphatic vessels. Invest Opthalmol Vis Sci. 2014;55(10):6440-6442. doi:10.1167/iovs.14-15638.Schroedl F., Kaser-Eichberger A., Schlereth S.L., Bock F., Regenfuss B., Reitsamer H.A., Lutty G.A., Maruyama K., Chen L., L tjen-Drecoll E., Dana R., Kerjaschki D., Alitalo K., De Stefano M.E., Junghans B.M., Heindl L.M., Cursiefen C. Consensus statement on the immunohistochemical detection of ocular lymphatic vessels. Invest Opthalmol Vis Sci. 2014;55(10):6440-6442. doi:10.1167/iovs.14-15638.Louveau A., Smirnov I., Keyes T.J., Eccles J.D., Rouhani S.J., Peske J.D., Derecki N.C., Castle D., Mandell J.W., Lee K.S., Harris T.H., Kipnis J. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. 2015;523(7560):337-341. doi: 10.1038/nature14432.Louveau A., Smirnov I., Keyes T.J., Eccles J.D., Rouhani S.J., Peske J.D., Derecki N.C., Castle D., Mandell J.W., Lee K.S., Harris T.H., Kipnis J. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. 2015;523(7560):337-341. doi: 10.1038/nature14432.

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