Иммунологические аспекты патогенеза кератоконуса (обзор литературы)
Ключевые слова:
кератоконус, цитокины, трансформирующий фактор роста, апоптоз кератоцитовАннотация
Кератоконус (КК) – двустороннее и асимметричное заболевание, приводящее к прогрессирующему истончению роговицы с последующим развитием неправильного астигматизма и снижением остроты зрения. Этиология КК до конца не изучена, но в последние годы его стали ассоциировать с воспалением глаза, что подтверждается выявленным повышением локального содержания целого ряда провоспалительных цитокинов и снижением уровней противовоспалительных. Установлено изменение продукции трансформирующих факторов бета, увеличение содержания IgE, а также индуцирование апоптических процессов в клетках роговицы. Изучение характера иммунологического ответа роговицы может помочь в понимании механизмов патогенеза данного заболевания глаз и способствовать более эффективному его лечению.
Библиографические ссылки
1. Абдулалиева Ф.И. Эпидемиология кератоконуса в разных странах. Вестник офтальмологии. 2018;134(1): 104–106. [Abdulalieva FI. Epidemiologiya keratokonusa v raznyh stranah. Vestnik oftal’mologii. 2018;134(1): 104–106 (In Russ.)] doi: 10.17116/oftalma20181341104-106
2. Hashemi H, Beiranvand A, Khabazkhoob M. Prevalence of keratoconus in a population-based study in Shahroud. Cornea. 2013;32(11): 1441 1445. doi: 10.1097/ico.0b013e3182a0d014
3. Hashemi H, Heydarian S, Hooshmand E, Saatchi M, Yekta A, Aghamirsalim M, Valadkhan M, Mortazavi M, Hashemi A, Khabazkhoob M. The Prevalence and Risk Factors for Keratoconus: A Systematic Review and Meta-Analysis. Cornea. 2020;39(2): 263–270. doi: 10.1097/ICO.0000000000002150
4. Santodomingo-Rubido J, Carracedo G, Suzaki A, Villa-Collar C, Vincent SJ, Wolffsohn JS. Keratoconus: An updated review. Cont Lens Anterior Eye. 2022;45(3): 101559. doi: 10.1016/j.clae.2021.101559
5. Бикбов М.М., Бикбова Г.М. Эктазии роговицы (патогенез, патоморфология, клиника, диагностика, лечение). М.: Офтальмология, 2011. 168 с. [Bikbov MM, Bikbova GM. Ektazii rogovicy (patogenez, patomorfologiya, klinika, diagnostika, lechenie). M.: Oftal’mologiya, 2011. 168 р. (In Russ.)]
6. Carlson AN. Expanding our understanding of eye rubbing and keratoconus. Cornea. 2010;29(2): 245. doi: 10.1038/sj.eye.6702692
7. McKay TB, Priyadarsini S, Karamichos D. Mechanisms of Collagen Crosslinking in Diabetes and Keratoconus. Cells. 2019;8: 1239. doi: 10.3390/cells8101239
8. Dou S, Wang Q, Zhang B, Wei C, Wang H, Liu T, Duan H, Jiang H, Liu M, Qi X, Zhou Q, Xie L, Shi W, Gao H. Single-cell atlas of keratoconus corneas revealed aberrant transcriptional signatures and implicated mechanical stretch as a trigger for keratoconus pathogenesis. Cell Discov. 2022;8(1): 66. doi: 10.1038/s41421-022-00397-z
9. D’Souza S, Nair AP, Sahu GR, Vaidya T, Shetty R, Khamar P, Mullick R, Gupta S, Dickman MM, Nuijts RMMA, Mohan RR, Ghosh A, Sethu S. Keratoconus patients exhibit a distinct ocular surface immune cell and inflammatory profile. Sci Rep. 2021;11(1): 20891. doi: 10.1038/s41598-021 99805-9
10. Katipoğlu Z, Mirza E, Oltulu R, Katipoglu B. May Monocyte/HDL Cholesterol Ratio (MHR) and Neutrophil/Lymphocyte Ratio (NLR) Be an Indicator of Inflammation and Oxidative Stress in Patients with Keratoconus? Ocul Immunol Inflamm. 2020;28(4): 632–636. doi: 10.1080/09273948.2019.1611876
11. Romagnani S. The increased prevalence of allergy and the hygiene hypothesis: Missing immune deviation, reduced immune suppression, or both? Immunology. 2004;112(3): 352–363. doi: 10.1111/j.1365-2567.2004.01925
12. Claessens JLJ, Godefrooij DA, Vink G, Frank LE, Wisse RPL. Nationwide epidemiological approach to identify associations between keratoconus and immune-mediated diseases. Br J Ophthalmol. 2022;106(10): 1350–1354. doi: 10.1136/bjophthalmol-2021-318804
13. Marques JC, Ladislau de Carvalho KI, Xavier R, Nosé W, Rizzo LV. Inflammatory profile of keratoconic corneal epithelium. BMC Ophthalmol. 2023;23(1): 326. doi: 10.1186/s12886-023-03013-0
14. Sun X, Zhang H, Shan M, Dong Y, Zhang L, Chen L, Wang Y. Comprehensive Transcriptome Analysis of Patients With Keratoconus Highlights the Regulation of Immune Responses and Inflammatory Processes. Front Genet. 2022;13: 782709. doi: 10.3389/fgene.2022.782709
15. Loh IP, Sherwin T. Is Keratoconus an Inflammatory Disease? The Implication of Inflammatory Pathways. Ocul Immunol Inflamm. 2022;30(1): 246–255. doi: 10.1080/09273948.2020.1780271
Erdinest N, Wajnsztajn D, London N, Solomon A. Ocular surface inflammation and ectatic corneal disorders. Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2023;23(5): 430–437. doi: 10.1097/ACI.0000000000000935
17. Zhang H, Cao X, Liu Y, Wang P, Li X. Tear Levels of Inflammatory Cytokines in Keratoconus: A Meta-Analysis of Case-Control and Cross Sectional Studies. Biomed Res Int. 2021;2021: 6628923. doi: 10.1155/2021/6628923
18. Ionescu IC, Corbu CG, Tanase C, Ionita G, Nicula C, Coviltir V, Potop V, Constantin M, Codrici E, Mihai S, Popescu ID, Enciu AM, Dascalescu D, Burcel M, Ciuluvica R, Voinea LM. Overexpression of Tear Inflammatory Cytokines as Additional Finding in Keratoconus Patients and Their First Degree Family Members. Mediators Inflamm. 2018;2018: 4285268. doi: 10.1155/2018/4285268
19. Moura GS, Santos A, Cenedeze MA, Hiyane MI, Camara NOS, Barbosa de Sousa L, Augusto de Oliveira L. Increased lacrimal inflammatory mediators in patients with keratoconus. Mol Vis. 2021;27: 656–665.
20. Fodor M, Vitalyos G, Losonczy G, Hassan Z, Pásztor D, Gogolák P, Kolozsvári BL. Tear Mediators NGF along with IL-13 Predict Keratoconus Progression. Ocul Immunol Inflamm. 2021;29(6): 1090–1101. doi: 10.1080/09273948.2020.1716024
21. Pinheiro-Costa J, Lima Fontes M, Luís C, Martins S, Soares R, Madeira D, Falcão-Reis F, Carneiro Â. Serum inflammatory biomarkers are associated with increased choroidal thickness in keratoconus. Sci Rep. 2023;13(1): 10862. doi: 10.1038/s41598-023-37472-8
22. Gomes IB, Ayo CM, Lopes AG, Kumano LS, de Faria Junior GM, de Almeida GC Jr, Castiglioni L, de Mattos LC, Brandão CC. Influence of interleukin 17 A and 17 F polymorphisms in keratoconus. Mol Biol Rep. 2021;48(11): 7165–7170. doi: 10.1007/s11033-021-06708-z
23. Priyadarsini S, McKay TB, Sarker-Nag A, Karamichos D. Keratoconus in vitro and the key players of the TGF-β pathway. Mol Vis. 2015;21: 577–588.
24. Бикбов М.М., Шевчук Н.Е., Халимов А.Р. Динамика локальных уровней трансформирующего фактора роста b у пациентов с дегенеративными заболеваниями роговицы при ультрафиолетовом кросслинкинге коллагена. Российский иммунологический журнал. 2013;7(16): 372–376. [Bikbov MM, Shevchuk NE, Khalimov AR. Dinamika lokal’nyh urovnej transformiruyushchego faktora rosta b u pacientov s degenerativnymi zabolevaniyami rogovicy pri ul’trafioletovom krosslinkinge kollagena. Rossijskij immunologicheskij zhurnal. 2013;7(16): 372 376. (In Russ.)]
25. Soiberman U, Foster JW, Jun AS, Chakravarti S. Pathophysiology of Keratoconus: What Do We Know Today. Open Ophthalmol J. 2017;11: 252–261. doi: 10.2174/1874364101711010252
26. Zhou L, Lopes JE, Chong MM, Ivanov II, Min R, Victora GD, Shen Y, Du J, Rubtsov YP, Rudensky AY, et al. TGF-beta-induced Foxp3 inhibits T(H)17 cell differentiation by antagonizing rorgammat function. Nature. 2008;453: 236–240. doi: 10.1038/nature06878
27. Maier P, Broszinski A, Heizmann U, Böhringer D, Reinhardau T. Active transforming growth factor-beta2 is increased in the aqueous humor of keratoconus patients. Mol Vis. 2007;13: 1198–1202
28. Sarker-Nag A, Hutcheon AE, Karamichos D. Mitochondrial Profile and Responses to TGF-β Ligands in Keratoconus. Curr Eye Res. 2016;41(7): 900–907. doi: 10.3109/02713683.2015.1078361
29. Lin Q, Zheng L, Shen Z. A novel variant in TGF-b causes keratoconus in a two-generation Chinese family. Ophthalmic Genet. 2022;43(2): 159–163. doi: 10.1080/13816810.2021.2015788
30. Chai N, Stachon T, Berger T, Li Z, Seitz B, Langenbucher A, Szentmáry N. Short-Term Effect of Rose Bengal Photodynamic Therapy (RB PDT) on Collagen I, Collagen V, NF-κB, LOX, TGF-β and IL-6 Expression of Human Corneal Fibroblasts, in vitro. Curr Eye Res. 2024;49(2): 150–157. doi: 10.1080/02713683.2023.2276057
31. Wang Y, Xu L, Wang S, Yang K, Gu Y, Fan Q, Wang Q, Zhu M, Guo K, Pang C, Ren S, Zhao D. A Hospital-Based Study on the Prevalence of Keratoconus in First-Degree Relatives of Patients with Keratoconus in Central China. J Ophthalmol. 2022;2022: 6609531. doi: 10.1155/2022/6609531
32. Ahuja P, Dadachanji Z, Shetty R, Nagarajan SA, Khamar P, Sethu S, D’Souza S. Relevance of IgE, allergy and eye rubbing in the pathogenesis and management of Keratoconus. Indian J Ophthalmol. 2020;68(10): 2067–2074. doi: 10.4103/ijo.IJO_1191_19
33. Kundu G, Shetty N, Shetty R, Khamar P, D’Souza S, Meda TR, Nuijts RMMA, Narasimhan R, Roy AS. Artificial intelligence-based stratification of demographic, ocular surface high-risk factors in progression of keratoconus. Indian J Ophthalmol. 2023;71(5): 1882–1888. doi: 10.4103/IJO.IJO_2651_22
34. Shetty R, Sureka S, Kusumgar P, Sethu S, Sainani K. Allergenspecific exposure associated with high immunoglobulin E and eye rubbing predisposes to progression of keratoconus. Indian J Ophthalmol. 2017;65(5): 399–402. doi: 10.4103/ijo. IJO_217_17
35. Kallinikos P., Efron N. On the Etiology of Keratocyte Loss during Contact Lens Wear. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2004;45: 3011– 3020. doi: 10.1167/iovs.04-0129
36. Li Y, Ma X, Li J, Yang L, Zhao X, Qi X, Zhang X, Zhou Q, Shi W. Corneal Denervation Causes Epithelial Apoptosis Through Inhibiting NAD+ Biosynthesis. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2019;60(10): 3538–3546. doi: 10.1167/iovs.19-26909
37. Yang T, Fan TJ, Xu B. Norfloxacin induces apoptosis and necroptosis in human corneal epithelial cells. Toxicol In Vitro. 2020;66: 104868. doi: 10.1016/j.tiv.2020.104868
38. Yam GHF, Riau AK, Funderburgh ML, Mehta JS, Jhanji V. Keratocyte biology. Exp Eye Res. 2020;196: 108062. doi: 10.1016/j. exer.2020.108062
39. Matthews FJ, Cook SD, Majid MA, Dick AD, Smith VA. Changes in the balance of the tissue inhibitor of matrix metalloproteinases (TIMPs)-1 and -3 may promote keratocyte apoptosis in keratoconus. Exp Eye Res. 2007;84(6): 1125–1134. doi: 10.1016/j.exer.2007.02.013
40. Shetty R, Vunnava KP, Dhamodaran K, Matalia H, Murali S, Jayadev C, Murugeswari P, Ghosh A, Das D. Characterization of Corneal Epithelial Cells in Keratoconus. Transl Vis Sci Technol. 2018;8(1): 2. doi: 10.1167/tvst.8.1.2
41. Hasby EA, Saad HA. Immunohistochemical expression of Fas ligand (FasL) and neprilysin (neutral endopeptidase/CD10) in keratoconus. Int. Ophthalmol. 2013;(33): 125–131. doi: 10.1007/s10792-012-9651-0
42. Севостьянов Е.Н. Особенности патогенеза, современная диагностика и консервативное лечение кератоконуса: автореферат дис. ... д-ра мед. наук. Самара. 2003. 28 с. [Sevost’yanov E.N. Osobennosti patogeneza, sovremennaya diagnostika i konservativnoe lechenie keratokonusa: Abst diss. … doct. med. nauk, 2003: 28. (In Russ.)]
43. Vought R, Greenstein SA, Gelles J, Hersh PS. The Pathophysiology of Keratoconus. Cornea. 2024; doi: 10.1097/ICO.0000000000003585.
44. Nakamura H, Riley F, Sakai H, Rademaker W, Yue BY, Edward DP. Histopathological and immunohistochemical studies of lenticules after epikeratoplasty for keratoconus. Br J Ophthalmol. 2005;89(7): 841–846. doi: 10.1136/bjo.2004.054684
45. Рогова Л.Н., Шестернина Н.В., Замечник Т.В., Фастова И.А. Матриксные металлопротеиназы, их роль в физиологических и патологических процессах (обзор). Вестник новых медицинских технологий. 2011;18(2): 86–89. [Rogova LN, Shesternina NV, Zamechnik TV, Fastova IA. Matrix metalloproteinases, their role in physiological and pathological processes (review). Bulletin of New Medical Technologies. 2011;18(2): 86–89. (In Russ.)]
46. Бикбов М.М., Шевчук Н.Е., Халимов А.Р., Бикбова Г.М. Динамика уровня рибофлавина во влаге передней камеры глаза экспериментальных животных при стандартном насыщении стромы растворами для УФ кросслинкинга роговицы. Вестник офтальмологии. 2016;132(6): 29–35. [Bikbov MM, Shevchuk NE, Khalimov AR, Bikbova GM. Dinamika urovnya riboflavina vo vlage perednej kamery glaza eksperimental’nyh zhivotnyh pri standartnom nasyshchenii stromy rastvorami dlya UF krosslinkinga rogovicy. Vestnik oftal’mologii. 2016;132(6): 29–35. (In Russ.)] doi: 10.17116/oftalma2016132629-35
47. Борисова С.А., Коломойцева Е.М. Апоптоз: патогенетические и биорегуляторные механизмы гибели клетки в норме и при глазной патологии. Вестник офтальмологии. 2003;2: 50–53. [Borisova SA, Kolomojceva EM. Apoptoz: patogeneticheskie i bioregulyatornye mekhanizmy gibeli kletki v norme i pri glaznoj patologii. Vestnik oftal’mologii. 2003;2: 50–53. (In Russ.)]
48. Jurkiewicz T, Marty AS. Correlation between Keratoconus and Pollution. Ophthalmic Epidemiol. 2021;28(6): 495–501. doi: 10.1080/09286586.2021.1879173
