Микроглия сетчатки реагирует на потерю фоторецепторов, но не привлекает в поврежденный участок нейтрофилы

При повреждении центральной нервной системы (ЦНС) первыми реагируют тканевые иммунные клетки, такие как микроглия, и циркулирующие в крови нейтрофилы. Однако взаимодействия этих клеток во время ответа на повреждение ЦНС изучена плохо, а в нейроретине сетчатки глаза — еще хуже. Исследователи из Института офтальмологии Флаума и Института неврологии Дель Монте при Рочестерском университете (США) и компании Genentech изучили реакцию нейтрофилов на потерю фоторецепторов.

Сетчатка считается иммунопривилегированной тканью (то есть такой, в которой не развивается воспалительный иммунной ответ). В ней присутствует резидентная популяция клеток врожденного иммунитета, включая микроглию, которая покрывает сетчатку и, подобно микроглии мозга, исследует среду с помощью длинных отростков. Известно, что микроглия может секретировать хемокины для привлечения других клеток, которые помогают бороться с инфекцией, в частности, нейтрофилов. Но оставалось неясным, происходит ли это, например, при повреждении небольшого участка сетчатки.

Авторы статьи в eLife детально исследовали этот процесс в эксперименте на мышах. Они использовали передовые методы in vivo визуализации, такие как адаптивная оптическая сканирующая офтальмоскопия с адаптивной оптикой (AOSLO) и оптическая когерентная томография (OCT), а также широкопольная SLO и посмертная гистология.

AOSLO — технология сверхточной визуализации, которая позволяет наблюдать отдельные клетки в сетчатке живого глаза, в том числе отслеживать динамику иммунного ответа на повреждение. При этом деформируемое зеркало устраняет аберрации, создаваемые тканями передней части глаза (роговицей и хрусталиком), а серия линз фокусирует лазерный луч на нужной глубине.

Модельное повреждение сетчатки авторы создавали также с помощью AOSLO, фокусируя лазерное излучение с длиной волны 488 нм на небольшой области в наружной части сетчатки глаза животного. Этот тип воздействия обеспечивал высокую пространственную точность с минимальными побочными эффектами для окружающих тканей и сосудов.

В течение суток после повреждения OCT и AOSLO фиксировали локализованные гиперрефлексивные изменения в наружном ядерном слое (ONL), где находятся ядра фоторецепторных клеток. Эти изменения полностью исчезли к двум месяцам. Гистологический анализ выявил изменение толщины ONL в области повреждения; на 3-й день плотность ядер фоторецепторов снижалась на 18% по сравнению с интактной сетчаткой, а на 7-й день — уже на 27%. При этом внутренний ядерный слой сетчатки (INL) и сосудистая сеть остались неизменными, то есть повреждение было локальным.

Авторы наблюдали выраженную реакцию микроглии на повреждение. Уже через 24 часа флуоресцентная AOSLO визуализировала в трансгенной мышиной модели CX3CR1-GFP агрегацию микроглиальных клеток вокруг зоны повреждения. Клетки меняли форму с типичной ветвистой на амебоидную, перемещались в ONL и активно фагоцитировали фоторецепторы. Конфокальная микроскопия выявила микроглиальные фагосомы, которые содержали ядра фоторецепторов, обернутые отростками микроглии, что подтверждает активное участие в утилизации погибших нейронов. Ядра фоторецепторов и самих клеток микроглии сильно отличаются морфологически, подчеркивают авторы, так что их невозможно было перепутать.

Однако несмотря на столь интенсивную локальную реакцию, системные нейтрофилы не участвовали в воспалительном процессе. Ни в одном из временных промежутков — от 30 минут до двух месяцев после повреждения — исследователи не зафиксировали признаков экстравазации (выхода за пределы сосудов), агрегации или миграции нейтрофилов в область повреждения. Даже при том, что нейтрофилы циркулировали в капиллярах на расстоянии десятков микрометров от очага (в среднем 23 клетки/мм² в зоне повреждения против 15 клеток/мм² в контрольной — p = 0,19), все они сохраняли вытянутую форму, характерную для движения внутри сосудов.

Чтобы показать, что применяемые технологии позволяют визуализировать нейтрофилы вне сосудов, исследователи использовали модель увеита (воспаление сосудистой оболочки глаза), вызванного бактериальными эндотоксинами. Известно, что бактериальный увеит сопровождается мощным нейтрофильным ответом, и действительно, были хорошо заметны нейтрофилы, проникающие в ткань, с изменением формы на сферическую.

Таким образом, даже при потере 27% фоторецепторов микроглия обеспечивает локальный иммунный ответ без привлечения нейтрофилов. Это свидетельствует о существовании высокорегулируемых механизмов иммунной изоляции в сетчатке и подчеркивает роль микроглии как основного клеточного эффектора при легких повреждениях.

Полученные данные важны для понимания патогенеза дегенеративных заболеваний сетчатки и разработки терапевтических подходов, нацеленных на модуляцию активности резидентных клеток без стимуляции системного воспаления. Существует множество заболеваний, сопровождающихся гибелью фоторецепторных клетом, для которых в настоящее время нет эффективного лечения, включая возрастную макулярную дегенерацию, пигментный ретинит и дистрофию палочек и колбочек.

Пересадка стволовых клеток из здорового глаза, выращенных в культуре, предотвращает помутнение роговицы