stringtranslate.com

Роговица

Роговица — прозрачная передняя часть глаза , закрывающая радужную оболочку , зрачок и переднюю камеру . Наряду с передней камерой и хрусталиком роговица преломляет свет, на ее долю приходится примерно две трети общей оптической силы глаза . [1] [2] У человека преломляющая сила роговицы составляет примерно 43 диоптрии . [3] Форму роговицы 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 за счет изменения геометрии линзы. Медицинские термины, относящиеся к роговице, часто начинаются с приставки « керат- » от греческого слова κέρας, рог .

Состав

Роговица имеет немиелиновые 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 . Вместо этого кислород растворяется в слезах, а затем распространяется по роговице, поддерживая ее здоровье. [5] Аналогичным образом, питательные вещества транспортируются путем диффузии из слезной жидкости через внешнюю поверхность и из водянистой влаги через внутреннюю поверхность. Питательные вещества также поступают через нейротрофины , поставляемые нервами роговицы. У человека роговица имеет диаметр около 11,5 мм, толщину 0,5–0,6 мм в центре и 0,6–0,8 мм на периферии. Прозрачность, бессосудистость, наличие незрелых резидентных иммунных клеток и иммунологические привилегии делают роговицу особой тканью.

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

Роговица человека граничит со склерой на лимбе роговицы . У миног роговица является продолжением склеры и отделена от кожи над ней, но у более развитых 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 роли в фокусировке света, поскольку она имеет практически тот же показатель преломления, что и вода. [7]

Микроанатомия

Вертикальный срез роговицы человека вблизи края. (Вальдейер.) Увеличено. 1: Эпителий . 2: Передняя эластичная пластинка . 3: собственная субстанция . 4: Задняя эластичная пластинка (десцеметова мембрана). 5: Эндотелий передней камеры . а: Косые волокна переднего слоя собственной субстанции . б: Ламели, волокна которых разрезаны поперек, создавая точечный вид. в: Тельца роговицы на срезе выглядят веретенообразными. г: Ламели, волокна которых разрезаны продольно. д: Переход к склере с более выраженной фибрилляцией, увенчанный более толстым эпителием . е: Мелкие кровеносные сосуды пересекаются у края роговицы.
Поперечное сечение роговицы, полученное с помощью SD-ОКТ.

Роговица человека имеет пять слоев (возможно, шесть, если включить слой Дуа ). [8] Роговица других приматов имеет пять известных слоев. В роговице кошек, собак, волков и других хищников их всего четыре. [9] Спереди назад слои роговицы человека расположены:

  1. Эпителий роговицы : чрезвычайно тонкий слой многоклеточной эпителиальной ткани (некератинизированный многослойный плоский эпителий) из быстрорастущих и легко регенерируемых клеток , сохраняемый влажным от слез . Неравномерность или отек эпителия роговицы нарушает гладкость границы раздела воздух/слезная пленка, наиболее значимого компонента общей преломляющей силы глаза, тем самым снижая остроту зрения. Эпителий роговицы является продолжением эпителия конъюнктивы и состоит примерно из 6 слоев клеток, которые постоянно отслаиваются на обнаженном слое и регенерируются путем размножения в базальном слое.
  2. Слой Боумена (также известный как передняя ограничивающая мембрана ): если рассматривать его вместо субэпителиальной базальной мембраны, то слой Боумена представляет собой прочный слой, состоящий из коллагена (в основном фибрилл коллагена I типа), ламинина , нидогена , перлекана и других HSPG, который защищает строма роговицы. Если рассматривать Боуменов слой как отдельную от субэпителиальной базальной мембраны единицу, то его можно описать как бесклеточную, конденсированную область апикальной стромы, состоящую в основном из беспорядочно организованных, но плотно переплетенных 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 собственная субстанция ): толстый прозрачный средний слой, состоящий из регулярно расположенных коллагеновых волокон и редко распределенных взаимосвязанных кератоцитов , 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, преимущественно коллагеновых фибрилл I типа. Каждый слой составляет 1,5-2,5 мкм. До 90% толщины роговицы состоит из стромы. [10] Существует две теории того, как возникает прозрачность роговицы:
    1. Решетчатое расположение коллагеновых фибрилл в строме. Рассеяние света отдельными фибриллами компенсируется деструктивной интерференцией рассеянного света других отдельных фибрилл. [12]
    2. Для обеспечения прозрачности расстояние между соседними коллагеновыми фибриллами в строме должно быть <200 нм. (Гольдман и Бенедек)
  4. Десцеметова мембрана (также задняя пограничная мембрана ): тонкий бесклеточный слой, который служит модифицированной базальной мембраной эндотелия роговицы, из которого происходят клетки. Этот слой состоит в основном из фибрилл коллагена IV типа, менее жестких, чем фибриллы коллагена I типа, и имеет толщину около 5–20 мкм, в зависимости от возраста субъекта. Прямо перед десцеметовой мембраной находится очень тонкий и прочный слой Дуа толщиной 15 микрон, способный выдерживать давление от 1,5 до 2 бар. [13]
  5. Эндотелий роговицы : простой плоский или низкий кубовидный монослой толщиной около 5 мкм из клеток, богатых митохондриями. Эти клетки отвечают за регулирование транспорта жидкости и растворенных веществ между водным отделом и стромальным компартментом роговицы. [14] (Термин «эндотелий» здесь является неправильным . Эндотелий роговицы омывается водянистой жидкостью, а не кровью или лимфой , и имеет совершенно другое происхождение, функцию и внешний вид, чем эндотелий сосудов .) 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 правильный баланс жидкости, произойдет отек стромы из-за избытка жидкости и последующая потеря прозрачности, что может вызвать отек роговицы и нарушение прозрачности роговицы и, таким образом, ухудшить формируемое изображение. [14] Пигментные клетки радужной оболочки, отложившиеся на эндотелии роговицы, иногда могут быть вымыты водными потоками в отчетливую вертикальную структуру – это известно как веретено Крукенберга .

Нервное снабжение

Роговица является одной из наиболее чувствительных тканей организма, так как она плотно иннервируется чувствительными нервными волокнами через глазную ветвь 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 пульпе зуба [15] , что делает любое повреждение структуры мучительно болезненным. [16]

Ресничные 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; склеральная, эписклеральная и конъюнктивальная . Большинство пучков путем деления образуют сеть в строме, из которой волокна снабжают различные области. Три сети: мидстромальная, субэпителиальная/суббазальная и эпителиальная. Рецептивные поля каждого нервного окончания очень велики и могут перекрываться.

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

Функция

Преломление

Оптический компонент предназначен для создания уменьшенного перевернутого изображения на сетчатке. Оптическая система глаза состоит не из двух, а из четырех поверхностей: две на роговице, две на хрусталике. Лучи преломляются к средней линии. Дальние лучи вследствие своей параллельности сходятся в точке на сетчатке. Роговица пропускает свет под наибольшим углом. И водная жидкость, и стекловидное тело имеют показатель преломления 1,336–1,339, тогда как роговица имеет показатель преломления 1,376. Поскольку изменение показателя преломления между роговицей и водянистой жидкостью относительно невелико по сравнению с изменением на границе раздела воздух-роговица, оно имеет незначительный рефракционный эффект, обычно -6 диоптрий. [10] Роговица считается линзой с положительным мениском . [19] У некоторых животных, таких как виды птиц, хамелеоны и виды рыб, роговица также может фокусироваться. [20]

Прозрачность

Роговица после смерти становится непрозрачной
(происхождение: род Bos ) .

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

Эндотелий контролирует это насосное действие, и, как обсуждалось выше, его повреждение является более серьезным и является причиной помутнения и отека. Когда происходит повреждение роговицы, например, при вирусной инфекции, коллаген, используемый для восстановления процесса, не распределяется регулярно, что приводит к образованию непрозрачного пятна (лейкомы).

Клиническое значение

Наиболее распространенными заболеваниями роговицы являются следующие:

Управление

Изображение роговицы, радужной оболочки и хрусталика 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 методах, используемых сегодня, изменение формы роговицы осуществляется путем фотоабляции с использованием эксимерного лазера .

В разработке также находятся синтетические роговицы (кератопротезы). Большинство из них представляют собой просто пластиковые вставки, но есть и вкладыши, состоящие из биосовместимых синтетических материалов, которые способствуют прорастанию тканей в синтетическую роговицу, тем самым способствуя биоинтеграции. Другие методы, такие как магнитно-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 использования специализированных жестких или жестких газопроницаемых контактных линз для временного изменения формы роговицы с целью улучшения рефракционного состояния глаза или уменьшения потребности в очках и контактных линзах.

В 2009 году исследователи из Медицинского центра Университета Питтсбурга продемонстрировали, что стволовые клетки , собранные из роговицы человека, могут восстанавливать прозрачность, не вызывая реакции отторжения у мышей с повреждением роговицы. [24] При заболеваниях эпителия роговицы, таких как синдром Стивенса-Джонсона, персистирующая язва роговицы и т. д., аутологичный контралатеральный (нормальный) супрабазальный лимб, полученный in vitro, показал эффективность расширенных лимбальных стволовых клеток роговицы [25] , поскольку расширение на основе амниотической мембраны является спорным. . [26] Для эндотелиальных заболеваний, таких как буллезная кератопатия, была доказана эффективность использования эндотелиальных клеток-предшественников трупной роговицы. Ожидается, что недавно появившиеся технологии тканевой инженерии будут способны обеспечить расширение клеток роговицы одного трупного донора и их можно будет использовать более чем в одном глазу пациента. [27] [28]

Ретенция и проницаемость роговицы при местной доставке лекарств в глаз

Большинство глазных терапевтических средств вводятся в глаза местно. Роговица является одним из основных барьеров для распространения лекарств из-за ее высокой непроницаемости. Постоянное орошение слезной жидкостью также приводит к плохому удерживанию лечебных средств на поверхности глаза. Плохая проницаемость роговицы и быстрое вымывание терапевтических средств с поверхности глаза приводят к очень низкой биодоступности препаратов, вводимых местно (обычно менее 5%). Плохое удержание составов на поверхности глаз потенциально можно улучшить с помощью мукоадгезивных полимеров. [29] Проникновение лекарств через роговицу можно облегчить добавлением усилителей проникновения в составы для местного применения. [30]

Трансплантация

Если в строме роговицы появляется визуально значительное помутнение, неравномерность или отек, можно трансплантировать роговицу умершего донора . Поскольку в роговице нет кровеносных сосудов, проблем с отторжением новой роговицы также мало.

Когда для трансплантации необходима роговица, например, из банка глаз, лучшей процедурой является удаление роговицы из глазного яблока, не допуская поглощения роговицей водянистой влаги. [10]

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кассен, Б.; Соломон, С. (1990). Словарь глазной терминологии . Гейнсвилл, Флорида: Издательская компания Triad.[ нужна страница ]
  2. ^ Гольдштейн, Э. Брюс (2007). Ощущение и восприятие (7-е изд.). Канада: Томпсон Уодсворт.[ нужна страница ]
  3. ^ Наджар, Дэни. «Клиническая оптика и рефракция». Архивировано из оригинала 29 мая 2012 г.[ ненадежный медицинский источник? ]
  4. ↑ Финн, Питер (20 декабря 2012 г.). «Медицинская тайна: подготовка к операции выявила причину ухудшения зрения». Вашингтон Пост .
  5. ^ «Почему роговице нужен кислород?». Ассоциация производителей контактных линз.[ ненадежный медицинский источник? ]
  6. ^ Нис, Дэвид В.; Фарисс, Роберт Н.; Пятигорский, Йорам (2003). «Сывороточный альбумин в роговице млекопитающих: значение для клинического применения». Исследовательская офтальмология и визуальные науки . 44 (8): 3339–45. дои : 10.1167/iovs.02-1161 . ПМИД  12882779.
  7. ^ Ромер, Альфред Шервуд; Парсонс, Томас С. (1977). Тело позвоночного . Филадельфия: Холт-Сондерс Интернэшнл. стр. 461–2. ISBN 0-03-910284-Х.
  8. ^ «Ученые открывают новый слой роговицы человека». sciencedaily.com . Проверено 14 апреля 2018 г.
  9. ^ аб Мериндано Энчина, Мария Долорес; Потау, Дж. М.; Руано, Д.; Коста, Дж.; Каналы, М. (2002). «Сравнительное исследование связей Боумена у некоторых млекопитающих с другими составляющими структурами роговицы». Европейский журнал анатомии . 6 (3): 133–40.
  10. ^ abcdefg «глаз, человек». Британская энциклопедия из Британской энциклопедии, 2006 г., DVD Ultimate Reference Suite, 2009 г.
  11. ^ Хаяси, Шуичиро; Осава, Токудзи; Тохьяма, Кодзиро (2002). «Сравнительные наблюдения за роговицей, с особым упором на боуменовский слой и десцеметовую мембрану у млекопитающих и амфибий». Журнал морфологии . 254 (3): 247–58. дои : 10.1002/jmor.10030. PMID  12386895. S2CID  790199.
  12. ^ Морис, DM (1957). «Строение и прозрачность роговицы». Журнал физиологии . 136 (2): 263–286.1. дои : 10.1113/jphysicalol.1957.sp005758 . ПМЦ 1358888 . ПМИД  13429485. 
  13. ^ Дуа, Харминдер С.; Фарадж, Лана А.; Саид, Далия Г.; Грей, Тревор; Лоу, Джеймс (2013). «Переосмысление анатомии роговицы человека». Офтальмология . 120 (9): 1778–85. doi :10.1016/j.ophtha.2013.01.018. ПМИД  23714320.
  14. ^ аб Янофф, Мирон; Кэмерон, Дуглас (2012). «Болезни зрительной системы». В Голдмане, Ли; Шафер, Эндрю И. (ред.). Cecil Medicine от Goldman (24-е изд.). Elsevier Науки о здоровье. 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.). «Устранение боли при невропатии роговицы». АйНет . Американская академия офтальмологии . Проверено 30 декабря 2017 г.
  17. ^ Ю, CQ; Розенблатт, Мичиган (2007). «Трансгенная нейрофлуоресценция роговицы у мышей: новая модель для исследования структуры и регенерации нервов in vivo». Исследовательская офтальмология и визуальные науки . 48 (4): 1535–42. дои : 10.1167/iovs.06-1192 . ПМИД  17389482.
  18. ^ Хэ, Цзючэн; Базан, Николя Г.; Базан, Хейди EP (2010). «Картирование всей архитектуры нервов роговицы человека». Экспериментальное исследование глаз . 91 (4): 513–23. дои : 10.1016/j.exer.2010.07.007. ПМЦ 2939211 . ПМИД  20650270. 
  19. ^ Герман, Ирвинг П. (2007). Физика человеческого тела со 135 таблицами . Берлин: Шпрингер. п. 642. ИСБН 978-3540296041.
  20. ^ Иван Р. Шваб; Ричард Р. Дубельциг; Чарльз Шоберт (5 января 2012 г.). Свидетель эволюции: как развивались глаза. ОУП США. п. 106. ИСБН 978-0-19-536974-8.
  21. ^ Онкар А. Комментарий: Борьба с инородным телом роговицы. Индийский журнал офтальмол 2020; 68: 57-8.
  22. ^ Джонс, Стивен М.; Балдерас-Мата, Сандра Э.; Малишевска, Сильвия М.; Оливье, Скот С.; Вернер, Джон С. (2011). «Работа 97-элементного мембранного магнитно-деформируемого зеркала ALPAO в системе адаптивной оптики - оптической когерентной томографии для визуализации сетчатки человека in vivo». Фотонные письма Польши . 3 (4): 147–9.
  23. ^ Рихтер, Ларс; Брудер, Ральф; Шлефер, Александр; Швайкард, Ахим (2010). «На пути к прямой навигации по голове для транскраниальной магнитной стимуляции под управлением робота с использованием 3D-лазерного сканирования: идея, установка и осуществимость». 2010 Ежегодная международная конференция IEEE Engineering in Medicine и Biology . Том. 2010. стр. 2283–86. doi :10.1109/IEMBS.2010.5627660. ISBN 978-1-4244-4123-5. PMID  21097016. S2CID  3092563. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  24. ^ Ду, Ицинь; Карлсон, Эрик С.; Фундербург, Марта Л.; Бирк, Дэвид Э.; Перлман, Эрик; Го, Наксин; Као, Уинстон, Вашингтон; Фундербург, Джеймс Л. (2009). «Терапия стволовыми клетками восстанавливает прозрачность дефектной роговицы мышей». Стволовые клетки . 27 (7): 1635–42. дои : 10.1002/stem.91. ПМЦ 2877374 . ПМИД  19544455. 
    • «По мнению исследователей Питта, терапия стволовыми клетками делает мутную роговицу прозрачной». Медицинские новости сегодня . 13 апреля 2009 г.
  25. ^ Ситалакшми, Г.; Судха, Б.; Мадхаван, Х.Н.; Винай, С.; Кришнакумар, С.; Мори, Юичи; Ёсиока, Хироши; Авраам, Самуэль (2009). « Культивирование ex vivo клеток лимбального эпителия роговицы в термообратимом полимере (мебиоловом геле) и их трансплантация кроликам: модель на животных». Тканевая инженерия , часть А. 15 (2): 407–15. дои : 10.1089/ten.tea.2008.0041. ПМИД  18724830.
  26. ^ Шваб, Иван Р.; Джонсон, Северная Каролина; Харкин, Д.Г. (2006). «Неотъемлемые риски, связанные с производством биоинженерных тканей поверхности глаза». Архив офтальмологии . 124 (12): 1734–40. дои : 10.1001/archopht.124.12.1734 . ПМИД  17159033.
  27. ^ Хитани, К; Йоко, С; Хонда, Н.; Усуи, Т; Ямагами, С; Амано, С. (2008). «Трансплантация листа эндотелиальных клеток роговицы человека на модели кролика». Молекулярное видение . 14 : 1–9. ПМК 2267690 . ПМИД  18246029. 
  28. ^ Парикумар, Периясами; Харагути, Кадзутоши; Обаяши, Акира; Сентилкумар, Раджаппа; Авраам, Сэмюэл Дж. К. (2014). «Успешная трансплантация разросшихся in vitro эндотелиальных клеток-предшественников роговицы трупного человека в глаз трупного быка с использованием листа нанокомпозитного геля». Текущие исследования глаз . 39 (5): 522–6. дои : 10.3109/02713683.2013.838633. PMID  24144454. S2CID  23131826.
  29. ^ Людвиг, Анник (3 ноября 2005 г.). «Использование мукоадгезивных полимеров для доставки лекарств в глаза». Обзоры расширенной доставки лекарств . Мукоадгезивные полимеры: стратегии, достижения и будущие задачи. 57 (11): 1595–1639. doi :10.1016/j.addr.2005.07.005. ISSN  0169-409X. ПМИД  16198021.
  30. ^ Хуторянский, Виталий В.; Стил, Фрейзер; Моррисон, Питер У.Дж.; Моисеев, Роман В. (июль 2019 г.). «Усилители проникновения при доставке лекарств в глаза». Фармацевтика . 11 (7): 321. doi : 10.3390/pharmaceutics11070321 . ПМК 6681039 . ПМИД  31324063. 
  31. ^ ab Gain P, Jullienne R, He Z и др. Глобальный обзор трансплантации роговицы и банков глаз. ДЖАМА Офтальмол. 2016;134(2):167–173. doi:10.1001/jamaophthalmol.2015.4776
  32. ^ Крамер Л. Список ожидания трансплантации роговицы варьируется в зависимости от Канады. CMAJ. 2013;185(11):E511-E512. doi:10.1503/cmaj.109-4517
  33. ^ Хара Х, Купер DKC. Ксенотрансплантация: будущее трансплантации роговицы? Роговица. 2011;30(4):371-378. doi:10.1097/ICO.0b013e3181f237ef

Общие ссылки

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме роговицы .
Найдите роговицу в Викисловаре, бесплатном словаре.