Публикация в журнале Matter за апрель 2025 года представила новые данные о том, как клетки дренажной системы глаза реагируют на физические воздействия. Это открытие может создать новые возможности для терапии глаукомы — одной из ведущих причин необратимой слепоты.

Изучение клеточных механизмов, лежащих в основе повышенного внутриглазного давления

Исследование провел Алиреза Карими, Ph.D., доцент кафедры офтальмологии и биомедицинской инженерии в Медицинской школе Орегонского университета здоровья и науки (OHSU) и в Casey Eye Institute. В работе изучалось поведение клеток трабекулярной сети (TM) — ткани, отвечающей за отток внутриглазной жидкости и являющейся ключевым регулятором внутриглазного давления (ВГД).

Повышенное ВГД служит основным фактором риска развития глаукомы. По прогнозам, к 2040 году это заболевание затронет более 112 миллионов человек во всем мире. Несмотря на общепризнанную связь между нарушением оттока жидкости и прогрессированием глаукомы, лежащие в ее основе биологические механизмы остаются изученными недостаточно.

Ключевые выводы: жесткость внеклеточного матрикса влияет на поведение клеток TM

Используя передовые экспериментальные и вычислительные методы, исследователи сосредоточились на том, как жесткость внеклеточного матрикса (ECM) влияет на механический ответ клеток TM в здоровых и глаукоматозных глазах. ECM обеспечивает структурную поддержку клеток и играет активную роль в модуляции сопротивления оттоку жидкости.

Исследование выявило четкое различие в реакции здоровых и глаукоматозных клеток TM на жесткость ECM:

В здоровых глазах увеличение жесткости ECM приводило к усилению сократительных усилий со стороны клеток TM.

В глазах с глаукомой клетки TM проявляли большую силу в ответ на более мягкий ECM — обратная реакция по сравнению со здоровыми клетками.

Это аномальное поведение позволяет предположить, что участки с высоким потоком в глаукоматозных глазах содержат менее жесткие клетки, чем в нормальных глазах. Данный вывод был подтвержден с помощью атомно-силовой микроскопии, что укрепило представление о том, что изменения в динамике взаимодействия клеток и ECM вносят вклад в нарушение оттока жидкости и повышение ВГД при глаукоме.

Технологическая инновация: измерение 3D-сил в реальном времени

Одним из главных нововведений исследования стало использование новой экспериментально-вычислительной методики, позволяющей отслеживать трехмерные сократительные усилия в реальном времени без отделения клеток от ECM. Традиционные методы часто нарушают естественное поведение клеток, изолируя их от окружающего матрикса.

Сохраняя нативный интерфейс клетка-ECM, исследовательская группа добилась более точной и динамичной модели клеточных реакций с течением времени. Этот подход применим не только в офтальмологии, но и в других областях, например, в исследованиях рака, где жесткость ECM также играет аналогичную роль в поведении клеток.

Значение для разработки лекарственных средств против глаукомы

По словам Карими, полученные результаты представляют собой ценную основу для выбора таргетной лекарственной терапии, способной лучше модулировать поведение клеток TM и снижать ВГД. Он отметил, что современные методы лечения глаукомы, в первую очередь глазные капли, требуют частого применения, что часто приводит к низкой приверженности пациентов и неоптимальным результатам.

«Теперь у нас есть основа для изучения таргетной терапии, которая позволит разработать более эффективные и удобные в применении методы лечения», — заявил Карими. «Наше следующее исследование будет сосредоточено на конкретных лекарственных вмешательствах, использующих это новое понимание».

Источник: Matrix Stiffness Regulates Traction Forces, Cytoskeletal Dynamics, and Collagen Reorganization in High-Flow Trabecular Meshwork Cells in Glaucoma, Matter (2025). DOI: 10.1016/j.matt.2025.102094.