Дисфункція муцинів і глікокаліксу

Старіші схеми часто зображують слізну плівку як три охайні шари:

ліпідний→водний→муциновий

де муцин утворює тонкий шар безпосередньо біля рогівки. Ця модель корисна для базового навчання, але вона не відображає точно того, що ми тепер розуміємо про слізну плівку.

Сучасна картина складніша. Основну частину слізної плівки часто описують як муко-водну фазу, у якій співіснують вода, білки, електроліти та секреторні муцини. На самій поверхні ока мембранні муцини виступають із клітин епітелію й утворюють важливу частину глікокаліксу — багатого на вуглеводи інтерфейсу між клітинами епітелію та сльозами.

Тож, говорячи про проблему муцинів/глікокаліксу, ми говоримо не просто про один відсутній шар. Ми говоримо про порушення важливої системи, що допомагає з’єднувати слізну плівку з поверхнею ока.

Поверхня ока, муцини та глікокалікс: як це працює в нормі

На поверхні ока є кілька різних муцинів, і вони виконують не зовсім однакові ролі.

Один із особливо важливих секреторних муцинів — MUC5AC, який виробляють келихоподібні клітини кон’юнктиви. Він стає частиною муко-водних сліз і сприяє зволоженню, змащенню та захисту поверхні ока. Секреторні муцини також можуть допомагати захоплювати сторонні частки й мікроорганізми, щоб їх можна було видалити з ока.

Інші муцини — зокрема MUC1, MUC4 і MUC16 — пов’язані з мембранами клітин епітелію. Ці мембранні муцини сприяють утворенню глікокаліксу, що вкриває відкриту поверхню епітелію. Разом з іншими молекулами цей глікокалікс створює високоспеціалізований інтерфейс між живими клітинами поверхні ока та слізною плівкою над ними. Він сприяє зволоженню поверхні, змащенню та бар’єрній функції й допомагає слізній плівці нормально взаємодіяти з поверхнею епітелію.

Проблема муцинів/глікокаліксу може охоплювати кілька різних змін:

• •здорових келихоподібних клітин кон’юнктиви може бути менше
• •кількість або властивості секреторних муцинів, таких як MUC5AC, можуть змінюватися
• •експресія або будова мембранних муцинів можуть бути порушені
• •сам глікокалікс може бути порушений
• •епітелій поверхні під ним може бути ушкоджений, що ще більше змінює інтерфейс між сльозами та оком

Ці порушення пов’язані між собою, але не тотожні. Тому дефіцит муцинів, втрату келихоподібних клітин і дисфункцію глікокаліксу не слід вважати взаємозамінними термінами. Вони описують різні частини однієї ширшої системи поверхні ока.

Здорова поверхня ока має залишатися сумісною зі слізною плівкою, що її вкриває. Це іноді описують через змочуваність.

Уявіть, що ви капаєте воду на дві різні поверхні. На одній вода легко розтікається. На іншій збирається в краплі й відкочується. Поверхня ока, звісно, набагато складніша за будь-який із цих прикладів, але основна ідея корисна: фізичні та біохімічні властивості поверхні впливають на те, як на ній поводиться рідина.

Муцини та глікокалікс допомагають створити поверхню ока, по якій слізна плівка може розтікатися й залишатися належно розподіленою. Якщо цей інтерфейс стає ненормальним, слізна плівка може ставати менш стабільною, навіть якщо інші компоненти сліз є в наявності.

Це важлива думка: нестабільність слізної плівки не завжди означає, що проблема почалася з випаровування чи недостатнього вироблення сліз. Іноді частиною проблеми є сама взаємодія між сльозами та поверхнею.

Глікокалікс — це не просто покриття, що робить око «вологим». Він є частиною бар’єра поверхні ока. Мембранні муцини та їхні вуглеводні структури взаємодіють з іншими молекулами, зокрема з галектином-3, щоб створити захисний бар’єр над клітинами епітелію.

Коли цю систему порушено, може статися кілька речей. Поверхня може гірше змочуватися сльозами. Бар’єрна функція може погіршитися. Тертя між повікою та поверхнею ока може збільшитися. А слізна плівка може ставати схильнішою до локальної нестабільності й розриву.

Це означає, що слізна плівка може містити рідину і все ж не поводитися нормально, бо поверхня під нею вже не забезпечує належного інтерфейсу.

Келихоподібні клітини — це спеціалізовані клітини кон’юнктиви. Одна з їхніх основних ролей — виробляти й виділяти MUC5AC, головний гелеутворювальний муцин поверхні ока людини. MUC5AC входить до складу муко-водних сліз і відіграє важливу роль у змащенні, зволоженні та захисті.

Дослідження неодноразово виявляли знижену концентрацію MUC5AC у слізній рідині людей із сухим оком, а щільність келихоподібних клітин при захворюванні сухого ока також може зменшуватися.

Але й тут зв’язок не слід зводити до:

«менше келихоподібних клітин = менше муцину = сухе око.»

Поверхня ока — динамічна система. Вироблення й секреція муцинів — регульовані процеси, різні муцини виконують різні функції, а зміни в одному компоненті можуть відбуватися разом зі змінами в клітинах епітелію, запаленням, об’ємом сліз та іншими частинами системи. Мають значення і кількість муцинів, і нормальна їх регуляція.

У нормі кліпання розподіляє слізну плівку по поверхні, здатній з нею взаємодіяти. Якщо інтерфейс між сльозами та поверхнею порушено, щойно розподілена слізна плівка може швидше втрачати стабільність. Локальні ділянки можуть починати розриватися ще до наступного кліпання. Це піддає поверхню ока під ними більшому навантаженню.

А щойно розвиваються нестабільність слізної плівки та навантаження на поверхню, вони можуть почати впливати на інші частини системи. Наприклад, навантаження на поверхню ока та запалення можуть ще більше впливати на клітини епітелію, келихоподібні клітини та експресію муцинів. Так може виникнути петля зворотного зв’язку:

порушення поверхні→гірша стабільність слізної плівки→більше навантаження на поверхню→подальше порушення поверхні

Це одна з причин, чому сухе око може самопідтримуватися.

Не завжди — і саме тут категорії можуть перекриватися.

Глікокалікс фізично пов’язаний з клітинами епітелію поверхні ока. Якщо ці клітини ушкоджуються, глікокалікс і мембранні муцини також можуть постраждати. Водночас порушення глікокаліксу може знижувати бар’єрну функцію й робити поверхню ока вразливішою. Тобто зв’язок може діяти в обидва боки.

Саме тому механізми сухого ока не завжди вкладаються в цілком ізольовані рамки. TFOS DEWS III виділяє дефіцит муцинів/глікокаліксу як чинник з боку слізної плівки, а клітинне ушкодження/порушення поверхні ока — як інший потенційний чинник. Це розрізнення корисне для розуміння системи, хоча в реальному житті ці порушення можуть взаємодіяти.

Ушкодження та порушення поверхні ока

Як і дефіцит ліпідів та водної складової, дисфункція муцинів/глікокаліксу не мусить виникати сама. У людини можуть одночасно бути порушення, що стосуються об’єму сліз, ліпідів слізної плівки, кліпання, запалення або самого епітелію поверхні.

І одне порушення може впливати на інше. Наприклад, нестабільна слізна плівка може збільшувати навантаження на поверхню ока. Навантаження на поверхню й запалення можуть впливати на келихоподібні клітини та функцію епітелію. Зміни муцинів і глікокаліксу можуть, своєю чергою, ще більше знижувати стабільність слізної плівки.

Тож знову корисне запитання не завжди звучить так: «Який один тип сухого ока в мене?» Кориснішим може бути інше: «Які частини моєї системи слізної плівки та поверхні ока не функціонують нормально?»

Є багато різних причин, чому система муцинів/глікокаліксу може порушуватися. Деякі пов’язані із захворюваннями чи запаленням поверхні ока, деякі впливають на келихоподібні або епітеліальні клітини, а інші можуть бути пов’язані з ліками, впливом довкілля, проблемами харчування чи іншими станами.

Це запитання про те, чому проблема виникла. Тут важливо зрозуміти, що це за проблема насправді: ненормальна взаємодія між слізною плівкою та поверхнею ока за участі муцинів, глікокаліксу або обох.