stringtranslate.com

Роговица

Роговица — прозрачная передняя часть глаза , которая покрывает радужную оболочку , зрачок и переднюю камеру . Наряду с передней камерой и хрусталиком роговица преломляет свет, составляя примерно две трети общей оптической силы глаза . [1] [2] У людей преломляющая сила роговицы составляет приблизительно 43 диоптрии . [3] Роговицу можно изменить с помощью хирургических процедур, таких как LASIK . [4]

Хотя роговица обеспечивает большую часть фокусирующей способности глаза, ее фокус фиксирован. Аккомодация (перефокусировка света для лучшего обзора близких объектов) достигается путем изменения геометрии хрусталика. Медицинские термины, связанные с роговицей, часто начинаются с префикса « kerat- » от греческого слова κέρας, рог .

Структура

Роговица имеет немиелинизированные нервные окончания, чувствительные к прикосновению, температуре и химическим веществам; прикосновение к роговице вызывает непроизвольный рефлекс закрытия века . Поскольку прозрачность имеет первостепенное значение, здоровая роговица не имеет и не нуждается в кровеносных сосудах внутри. Вместо этого кислород растворяется в слезах , а затем диффундирует по всей роговице, чтобы поддерживать ее здоровой. [5] Аналогичным образом питательные вещества транспортируются путем диффузии из слезной жидкости через внешнюю поверхность и водянистой влаги через внутреннюю поверхность. Питательные вещества также поступают через нейротрофины, поставляемые нервами роговицы. У людей роговица имеет диаметр около 11,5 мм и толщину 0,5–0,6 мм в центре и 0,6–0,8 мм на периферии. Прозрачность, аваскулярность, наличие незрелых резидентных иммунных клеток и иммунологическая привилегия делают роговицу совершенно особой тканью.

Наиболее распространенным растворимым белком в роговице млекопитающих является альбумин . [6]

Человеческая роговица граничит со склерой на роговичном лимбе . У миног роговица является исключительно продолжением склеры и отделена от кожи над ней, но у более продвинутых позвоночных она всегда слита с кожей, образуя единую структуру, хотя и состоящую из нескольких слоев. У рыб и водных позвоночных в целом роговица не играет никакой роли в фокусировке света, поскольку имеет практически такой же показатель преломления, как вода. [7]

Микроанатомия

Вертикальный разрез роговицы человека вблизи края. (Вальдейер.) Увеличено. 1: Эпителий . 2: Передняя эластическая пластинка . 3: Собственное вещество . 4: Задняя эластическая пластинка (Десцеметова мембрана). 5: Эндотелий передней камеры . a: Косые волокна в переднем слое собственного вещества . b: Пластинки, волокна которых перерезаны поперек, создавая точечный вид. c: Роговичные тельца, которые на сечении выглядят веретенообразными. d: Пластинки, волокна которых перерезаны продольно. e: Переход к склере , с более отчетливой фибрилляцией и увенчанный более толстым эпителием . f: Мелкие кровеносные сосуды перерезаны поперек вблизи края роговицы.
Поперечное сечение роговицы, полученное с помощью SD-OCT

Человеческая роговица имеет пять слоев (возможно, шесть, если включить слой Дуа ). [8] Роговица других приматов имеет пять известных слоев. Роговица кошек, собак, волков и других плотоядных имеет только четыре. [9] Спереди назад слои человеческой роговицы следующие:

  1. Эпителий роговицы : чрезвычайно тонкий многоклеточный слой эпителиальной ткани (некератинизированный многослойный плоский эпителий) из быстрорастущих и легко регенерируемых клеток , сохраняющих влажность слезами. Неровность или отек эпителия роговицы нарушает гладкость интерфейса воздух/слезная пленка, наиболее важный компонент общей преломляющей способности глаза, тем самым снижая остроту зрения. Эпителий роговицы является продолжением эпителия конъюнктивы и состоит примерно из 6 слоев клеток, которые постоянно слущиваются на открытом слое и регенерируются путем размножения в базальном слое.
  2. Слой Боумена (также известный как передняя ограничивающая мембрана ): при обсуждении вместо субэпителиальной базальной мембраны слой Боумена представляет собой прочный слой, состоящий из коллагена (в основном коллагеновых фибрилл типа I), ламинина , нидогена , перлекана и других HSPG, который защищает строму роговицы. При обсуждении в качестве отдельной сущности от субэпителиальной базальной мембраны слой Боумена можно описать как бесклеточную, уплотненную область апикальной стромы, состоящую в основном из беспорядочно организованных, но плотно сплетенных коллагеновых фибрилл. Эти фибриллы взаимодействуют и прикрепляются друг к другу. Этот слой имеет толщину от восьми до 14 микрометров (мкм) [10] и отсутствует или очень тонкий у неприматов. [9] [11]
  3. Строма роговицы (также substantia propria ): толстый, прозрачный средний слой, состоящий из регулярно расположенных коллагеновых волокон вместе с редко распределенными взаимосвязанными кератоцитами , которые являются клетками для общего восстановления и поддержания. [10] Они параллельны и накладываются друг на друга, как страницы книги. Строма роговицы состоит примерно из 200 слоев, в основном из коллагеновых фибрилл I типа. Каждый слой составляет 1,5-2,5 мкм. До 90% толщины роговицы состоит из стромы. [10] Существует 2 теории того, как достигается прозрачность роговицы:
    1. Решетчатое расположение коллагеновых фибрилл в строме. Рассеивание света отдельными фибриллами нейтрализуется деструктивной интерференцией рассеянного света от других отдельных фибрилл. [12]
    2. Расстояние между соседними коллагеновыми фибриллами в строме должно быть < 200 нм, чтобы обеспечить прозрачность. (Голдман и Бенедек)
  4. Десцеметова мембрана (также задняя ограничивающая мембрана ): тонкий бесклеточный слой, который служит модифицированной базальной мембраной эндотелия роговицы, из которой происходят клетки. Этот слой состоит в основном из фибрилл коллагена типа IV, менее жестких, чем фибриллы коллагена типа I, и имеет толщину около 5-20 мкм в зависимости от возраста субъекта. Сразу перед десцеметовой мембраной находится очень тонкий и прочный слой, слой Дуа, толщиной 15 микрон, способный выдерживать давление от 1,5 до 2 бар. [13]
  5. В здоровом глазу роговица представляет собой прозрачное, куполообразное, блестящее покрытие над радужной оболочкой и зрачком .
    Эндотелий роговицы : простой плоский или низкий кубовидный монослой, толщиной около 5 мкм, богатых митохондриями клеток. Эти клетки отвечают за регулирование транспорта жидкости и растворенных веществ между водным и стромальным отсеками роговицы. [14] (Термин эндотелий здесь неверен .Эндотелий роговицы омывается водянистой влагой, а не кровью или лимфой , и имеет совершенно иное происхождение, функцию и внешний вид, чем сосудистый эндотелий .) В отличие от эпителия роговицы, клетки эндотелия не регенерируют. Вместо этого они растягиваются, чтобы компенсировать мертвые клетки, что снижает общую плотность клеток эндотелия, что влияет на регуляцию жидкости. Если эндотелий больше не может поддерживать надлежащий баланс жидкости, произойдет отек стромы из-за избытка жидкости и последующей потери прозрачности, и это может вызвать отек роговицы и помехи прозрачности роговицы, тем самым ухудшая формируемое изображение. [14] Пигментные клетки радужки, отложившиеся на эндотелии роговицы, иногда могут быть вымыты водными потоками, образуя отчетливый вертикальный рисунок — это явление известно как веретено Крукенберга .

Иннервация

Роговица является одной из самых чувствительных тканей организма, так как она густо иннервирована чувствительными нервными волокнами через глазной отдел тройничного нерва посредством 70–80 длинных цилиарных нервов . Исследования показывают, что плотность болевых рецепторов в роговице в 300–600 раз больше, чем в коже и в 20–40 раз больше, чем в зубной пульпе , [15] что делает любое повреждение структуры мучительно болезненным. [16]

Цилиарные нервы проходят под эндотелием и выходят из глаза через отверстия в склере отдельно от зрительного нерва (который передает только оптические сигналы). [10] Нервы входят в роговицу через три уровня: склеральный, эписклеральный и конъюнктивальный . Большинство пучков дают начало путем подразделения сети в строме, из которой волокна снабжают различные области. Три сети — это мидстромальная, субэпителиальная/суббазальная и эпителиальная. Рецептивные поля каждого нервного окончания очень большие и могут перекрываться.

Роговичные нервы субэпителиального слоя заканчиваются вблизи поверхностного эпителиального слоя роговицы в логарифмической спиральной форме. [17] Плотность эпителиальных нервов уменьшается с возрастом, особенно после седьмого десятилетия. [18]

Функция

Рефракция

Оптический компонент связан с созданием уменьшенного перевернутого изображения на сетчатке. Оптическая система глаза состоит не только из двух, но и из четырех поверхностей — двух на роговице, двух на хрусталике. Лучи преломляются к средней линии. Дальние лучи, из-за их параллельной природы, сходятся в точке на сетчатке. Роговица пропускает свет под самым большим углом. Водянистая и стекловидная влага имеют показатель преломления 1,336-1,339, тогда как роговица имеет показатель преломления 1,376. Поскольку изменение показателя преломления между роговицей и водянистой влагой относительно мало по сравнению с изменением на границе воздух-роговица, она имеет незначительный рефракционный эффект, обычно -6 диоптрий. [10] Роговица считается положительной менисковой линзой . [19] Некоторые виды птиц и хамелеонов, а также один известный вид рыб также имеют роговицы, которые могут фокусироваться. [20]

Прозрачность

Роговица становится непрозрачной после смерти
(происхождение: род Bos )

После смерти или удаления глаза роговица поглощает водянистую влагу, утолщается и становится мутной. Прозрачность можно восстановить, поместив ее в теплую, хорошо проветриваемую камеру при температуре 31 °C (88 °F, нормальная температура), позволяя жидкости покинуть роговицу и стать прозрачной. Роговица впитывает жидкость из водянистой влаги и мелких кровеносных сосудов лимба, но насос выбрасывает жидкость сразу же после поступления. При дефиците энергии насос может выйти из строя или работать слишком медленно, чтобы компенсировать это, что приводит к отеку. Это происходит при смерти, но мертвый глаз можно поместить в теплую камеру с резервуаром сахара и гликогена, который обычно сохраняет роговицу прозрачной в течение как минимум 24 часов. [10]

Эндотелий контролирует это насосное действие, и, как обсуждалось выше, его повреждение более серьезно и является причиной непрозрачности и отека. Когда происходит повреждение роговицы, например, при вирусной инфекции, коллаген, используемый для восстановления процесса, не организован равномерно, что приводит к непрозрачному пятну (лейкоме).

Клиническое значение

Наиболее распространенными заболеваниями роговицы являются следующие:

Управление

Изображение роговицы, радужной оболочки и хрусталика, полученное с помощью щелевой лампы (показана легкая катаракта )

Хирургические процедуры

Различные методы рефракционной хирургии глаза изменяют форму роговицы, чтобы уменьшить потребность в корректирующих линзах или иным образом улучшить рефракционное состояние глаза. Во многих из используемых сегодня методов изменение формы роговицы выполняется путем фотоабляции с использованием эксимерного лазера .

Также разрабатываются синтетические роговицы (кератопротезы). Большинство из них представляют собой просто пластиковые вставки, но есть и те, которые состоят из биосовместимых синтетических материалов, которые способствуют врастанию тканей в синтетическую роговицу, тем самым способствуя биоинтеграции. Другие методы, такие как магнитные деформируемые мембраны [22] и оптически когерентная транскраниальная магнитная стимуляция сетчатки человека [23], все еще находятся на очень ранних стадиях исследований.

Другие процедуры

Ортокератология — это метод, использующий специализированные жесткие или ригидные газопроницаемые контактные линзы для временного изменения формы роговицы с целью улучшения рефракционного состояния глаза или снижения потребности в очках и контактных линзах.

В 2009 году исследователи из Медицинского центра Университета Питтсбурга продемонстрировали, что стволовые клетки, собранные из человеческих роговиц, могут восстановить прозрачность, не вызывая реакции отторжения у мышей с повреждением роговицы. [24] Для заболеваний эпителия роговицы, таких как синдром Стивенса-Джонсона, персистирующая язва роговицы и т. д., аутологичные контралатеральные (нормальные) супрабазальные лимбальные стволовые клетки, полученные in vitro, оказались эффективными [25], поскольку расширение на основе амниотической мембраны является спорным. [26] Для эндотелиальных заболеваний, таких как буллезная кератопатия, доказано, что эффективны клетки-предшественники эндотелия роговицы трупа. Ожидается, что недавно появившиеся технологии тканевой инженерии смогут сделать клетки роговицы одного донора-трупа расширенными и пригодными для использования в более чем одном глазу пациента. [27] [28]

Удержание и проницаемость роговицы при местной доставке лекарственных средств в глаз

Большинство глазных терапевтических агентов вводятся в глаз местным путем. Роговица является одним из основных барьеров для диффузии лекарств из-за ее высокой непроницаемости. Ее постоянное орошение слезной жидкостью также приводит к плохому удержанию терапевтических агентов на поверхности глаза. Плохая проницаемость роговицы и быстрое вымывание терапевтических агентов с поверхности глаза приводят к очень низкой биодоступности лекарств, вводимых местным путем (обычно менее 5%). Плохое удержание составов на поверхности глаза потенциально может быть улучшено с помощью использования мукоадгезивных полимеров. [29] Проницаемость лекарств через роговицу может быть облегчена путем добавления усилителей проникновения в местные составы. [30]

Трансплантация

Если строма роговицы приобретает визуально значимую непрозрачность, неровность или отек, можно пересадить роговицу умершего донора . Поскольку в роговице нет кровеносных сосудов, также мало проблем с отторжением новой роговицы.

Когда роговица необходима для трансплантации, например, из глазного банка, лучшей процедурой является удаление роговицы из глазного яблока, предотвращая впитывание роговицей водянистой влаги. [10]

Существует глобальный дефицит донорской роговицы, что серьезно ограничивает доступность трансплантации роговицы в большинстве стран мира. Исследование 2016 года показало, что 12,7 миллиона людей с нарушениями зрения нуждались в пересадке роговицы, при этом на каждые 70 необходимых была доступна только 1 роговица. [31] Во многих странах существуют многолетние списки ожидания на операцию по пересадке роговицы из-за нехватки донорских роговиц. [32] [33] Только несколько стран постоянно имеют достаточно большой запас донорских роговиц, чтобы удовлетворить местный спрос без листа ожидания, включая США, Италию и Шри-Ланку. [31]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Кассин, Б.; Соломон, С. (1990). Словарь терминологии глаза . Гейнсвилл, Флорида: Triad Publishing Company.[ нужна страница ]
  2. ^ Голдштейн, Э. Брюс (2007). Ощущение и восприятие (7-е изд.). Канада: Thompson Wadsworth. ISBN 9780534558109.[ нужна страница ]
  3. ^ Наджар, Дэни. "Клиническая оптика и рефракция". Архивировано из оригинала 29-05-2012.[ ненадежный медицинский источник? ]
  4. ↑ Финн, Питер (20 декабря 2012 г.). «Медицинская тайна: подготовка к операции выявила причину ухудшения зрения». The Washington Post .
  5. ^ «Зачем роговице нужен кислород?». Ассоциация производителей контактных линз.[ ненадежный медицинский источник? ]
  6. ^ Нис, Дэвид В.; Фарисс, Роберт Н.; Пятигорский, Джорам (2003). «Сывороточный альбумин в роговице млекопитающих: значение для клинического применения». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 44 (8): 3339–45. doi : 10.1167/iovs.02-1161 . PMID  12882779.
  7. ^ Ромер, Альфред Шервуд; Парсонс, Томас С. (1977). Тело позвоночного . Филадельфия: Holt-Saunders International. стр. 461–2. ISBN 0-03-910284-X.
  8. ^ "Ученые обнаружили новый слой человеческой роговицы". sciencedaily.com . Получено 14 апреля 2018 г. .
  9. ^ ab Merindano Encina, María Dolores; Potau, JM; Ruano, D.; Costa, J.; Canals, M. (2002). «Сравнительное исследование слоя Боумена у некоторых млекопитающих. Отношения с другими составляющими роговичными структурами». European Journal of Anatomy . 6 (3): 133–40.
  10. ^ abcdefg "глаз, человек".Encyclopaedia Britannica из Encyclopaedia Britannica 2006 Ultimate Reference Suite DVD 2009
  11. ^ Хаяси, Шуичиро; Осава, Токудзи; Тохьяма, Кодзиро (2002). «Сравнительные наблюдения за роговицей, с особым упором на слой Боумена и десцеметову мембрану у млекопитающих и амфибий». Журнал морфологии . 254 (3): 247–58. doi :10.1002/jmor.10030. PMID  12386895. S2CID  790199.
  12. ^ Морис, Д. М. (1957). «Структура и прозрачность роговицы». Журнал физиологии . 136 (2): 263–286.1. doi : 10.1113/jphysiol.1957.sp005758 . PMC 1358888. PMID  13429485 . 
  13. ^ Дуа, Харминдер С.; Фарадж, Лана А.; Саид, Далия Г.; Грей, Тревор; Лоу, Джеймс (2013). «Переопределение анатомии роговицы человека». Офтальмология . 120 (9): 1778–85. doi :10.1016/j.ophtha.2013.01.018. PMID  23714320.
  14. ^ ab Янофф, Майрон; Кэмерон, Дуглас (2012). «Заболевания зрительной системы». В Goldman, Ли; Шефер, Эндрю И. (ред.). Медицина Сесила Голдмана (24-е изд.). Elsevier Health Sciences. стр. 2426–42. ISBN 978-1-4377-1604-7.
  15. ^ Бельмонте, Карлос; Галлар Хуана (1996). «6: Ноцицепторы роговицы». Нейробиология ноцицепторов . Издательство Оксфордского университета. п. 146. дои :10.1093/acprof:oso/9780198523345.001.0001. ISBN 9780198523345.
  16. ^ Кармель, Мириам (июль 2010 г.). «Решение проблемы боли при нейропатии роговицы». EyeNet . Американская академия офтальмологии . Получено 30 декабря 2017 г. .
  17. ^ Yu, CQ; Rosenblatt, MI (2007). «Трансгенная нейрофлуоресценция роговицы у мышей: новая модель для исследования структуры нервов и регенерации in vivo». Investigative Ophthalmology & Visual Science . 48 (4): 1535–42. doi : 10.1167/iovs.06-1192 . PMID  17389482.
  18. ^ Хе, Цзючэн; Базан, Николас Г.; Базан, Хейди Э.П. (2010). «Картирование всей архитектуры нервов роговицы человека». Experimental Eye Research . 91 (4): 513–23. doi :10.1016/j.exer.2010.07.007. PMC 2939211. PMID  20650270 . 
  19. ^ Герман, Ирвинг П. (2007). Физика человеческого тела с 135 таблицами . Берлин: Springer. С. 642. ISBN 978-3540296041.
  20. ^ Иван Р. Шваб; Ричард Р. Дубельциг; Чарльз Шоберт (5 января 2012 г.). Свидетель эволюции: как развивались глаза. OUP USA. стр. 106. ISBN 978-0-19-536974-8.
  21. ^ Онкар А. Комментарий: Борьба с инородным телом роговицы. Indian J Ophthalmol 2020;68:57-8.
  22. ^ Джонс, Стивен М.; Балдерас-Мата, Сандра Э.; Малишевска, Сильвия М.; Оливье, Скот С.; Вернер, Джон С. (2011). «Характеристики 97-элементного мембранного магнитного деформируемого зеркала ALPAO в системе адаптивной оптики — оптической когерентной томографии для визуализации сетчатки человека in vivo». Photonics Letters of Poland . 3 (4): 147–9.
  23. ^ Рихтер, Ларс; Брудер, Ральф; Шлефер, Александр; Швайкард, Ахим (2010). «К прямой навигации головы для роботизированной транскраниальной магнитной стимуляции с использованием 3D лазерного сканирования: идея, настройка и осуществимость». 2010 Ежегодная международная конференция IEEE по инжинирингу в медицине и биологии . Том 2010. С. 2283–86. doi :10.1109/IEMBS.2010.5627660. ISBN 978-1-4244-4123-5. PMID  21097016. S2CID  3092563.
  24. ^ Ду, Ицинь; Карлсон, Эрик К.; Фандербург, Марта Л.; Бирк, Дэвид Э.; Перлман, Эрик; Го, Наксин; Као, Уинстон В.-Й.; Фандербург, Джеймс Л. (2009). «Терапия стволовыми клетками восстанавливает прозрачность дефектных роговиц мышей». Стволовые клетки . 27 (7): 1635–42. doi :10.1002/stem.91. PMC 2877374. PMID 19544455  . 
    • «По словам исследователей Питта, терапия стволовыми клетками делает мутную роговицу прозрачной». Medical News Today . 13 апреля 2009 г.
  25. ^ Sitalakshmi, G.; Sudha, B.; Madhavan, HN; Vinay, S.; Krishnakumar, S.; Mori, Yuichi; Yoshioka, Hiroshi; Abraham, Samuel (2009). " Ex vivo культивирование клеток эпителия роговицы лимба в термообратимом полимере (геле мебиола) и их трансплантация кроликам: модель на животных". Tissue Engineering Part A. 15 ( 2): 407–15. doi :10.1089/ten.tea.2008.0041. PMID  18724830.
  26. ^ Шваб, Иван Р.; Джонсон, НТ; Харкин, ДГ (2006). «Неотъемлемые риски, связанные с производством биоинженерной ткани поверхности глаза». Архивы офтальмологии . 124 (12): 1734–40. doi : 10.1001/archopht.124.12.1734 . PMID  17159033.
  27. ^ Hitani, K; Yokoo, S; Honda, N; Usui, T; Yamagami, S; Amano, S (2008). «Трансплантация слоя эндотелиальных клеток роговицы человека в модель кролика». Molecular Vision . 14 : 1–9. PMC 2267690. PMID  18246029 . 
  28. ^ Парикумар, Периясами; Харагучи, Казутоши; Обаяси, Акира; Сентилкумар, Раджаппа; Абрахам, Сэмюэл Дж. К. (2014). «Успешная трансплантация in vitro расширенных человеческих трупных эндотелиальных клеток-предшественников роговицы в глаз быка с использованием нанокомпозитного гелевого листа». Current Eye Research . 39 (5): 522–6. doi :10.3109/02713683.2013.838633. PMID  24144454. S2CID  23131826.
  29. ^ Людвиг, Анник (2005-11-03). «Использование мукоадгезивных полимеров при глазной доставке лекарств». Advanced Drug Delivery Reviews . Мукоадгезивные полимеры: стратегии, достижения и будущие вызовы. 57 (11): 1595–1639. doi :10.1016/j.addr.2005.07.005. ISSN  0169-409X. PMID  16198021.
  30. ^ Хуторянский, Виталий В.; Стил, Фрейзер; Моррисон, Питер В. Дж.; Моисеев, Роман В. (июль 2019 г.). «Усилители проникновения при доставке лекарств в глаза». Фармацевтика . 11 (7): 321. doi : 10.3390/pharmaceutics11070321 . PMC 6681039. PMID  31324063 . 
  31. ^ ab Gain P, Jullienne R, He Z, et al. Глобальный обзор трансплантации роговицы и хранения глаз. JAMA Ophthalmol. 2016;134(2):167–173. doi:10.1001/jamaophthalmol.2015.4776
  32. ^ Крамер Л. Список ожидания трансплантации роговицы различается в разных частях Канады. CMAJ. 2013;185(11):E511-E512. doi:10.1503/cmaj.109-4517
  33. ^ Hara H, Cooper DKC. Ксенотрансплантация: будущее трансплантации роговицы? Роговица. 2011;30(4):371-378. doi:10.1097/ICO.0b013e3181f237ef

Общие ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Роговица» .
Найдите информацию о роговице в Викисловаре, бесплатном словаре.