Роговица глаза: функции и строение

Роговица — это передняя часть глаза, через которую свет попадает в глаз. Это продолжение белой части глаза (называемой твердой глазной юбкой или склерой). Склера покрывает все глазное яблоко.

Особенности анатомии:

• Толщина составляет 0,5 мм (500 мкм).
• Она чрезвычайно чувствительна, поскольку содержит множество мелких нервов, отходящих от 5-го черепного нерва (назоцилиарной ветви). Нервы больше не имеют изолирующего слоя, что делает их чрезвычайно чувствительными.
• Не содержит кровеносных сосудов.
• Диаметр в горизонтальной плоскости составляет 11,5 – 12,0 мм, а в вертикальной плоскости на 1,0 мм меньше.
• Толще по краям, чем в центре.

Строение роговицы

Имеет толщину около 0,5 мм и состоит из 5 слоев. Внешняя часть покрыта тонким слоем «кожи» (эпителия). Эпителий, в отличие от других структур, после повреждения может восстанавливаться довольно хорошо и быстро без образования рубцов, поскольку эпителиальные клетки постоянно обновляются.

После эпителия следует тонкий слой, мембрана Боумена. Средний слой — это строма. Строма состоит из сети водных и коллагеновых волокон и составляет 90% толщины. Далее идет жесткий тонкий слой, называемый десцеметовой мембраной. На десцеметовой мембране лежит внутренний слой, называемый эндотелием.

Эпителий

Эпителий является самым внешним слоем, образует первый барьер с внешним миром и является неотъемлемой частью перехода слезная пленка-раговица (что важно для преломляющей способности глаза). Он состоит из 4-6 слоев толщиной 45-55 мкм и определяет около 10% толщины. Эндотелий имеет среднюю продолжительность жизни 7 дней (через 1 неделю происходит полная смена эпителиального слоя). Клетки покоятся на “эпителиальной базальной мембране» толщиной около 0,05 мкм.

Мембрана Боумена

На самом деле это не настоящая мембрана, а скопление материала из передней части стромы. Он состоит из перекрещенных коллагеновых волокон. Слой имеет толщину около 12-15 мкм и помогает сохранять свою форму. Как только он поврежден, восстановление больше не происходит, и может образоваться рубцовая ткань.

Строма

Толщина определяется стромой на ± 80-90%. Строма состоит в значительной степени из воды (около 78%) и, кроме того, из коллагеновых волокон (волокон), которые организованы в параллельные пучки (фибриллы). Эти коллагеновые фибриллы собраны в параллельные слои (ламеллы; около 200-250 отдельных ламелл) и встроены в матрицу из протеогликанов, белков и гликопротеинов.

Коллагеновые фибриллы в каждой пластинке проходят параллельно от одной стороны раговицы к другой (от лимба к лимбу). Между пластинками фибриллы расположены под углом друг к другу. Кроме того, в строме все еще есть «клетки стромы» (называемые кератоцитами), которые расположены непосредственно в передней части стромы.

Десцеметова мембрана

Этот слой, расположенный между стромой и эндотелием, имеет толщину около 10-13 мкм и увеличивается со временем. Переход от стромы к ДМ также называется ‘межфазной матрицей’. Эта связь нарушается при некоторых пластинчатых трансплантациях.

Эндотелий

Эндотелий образует заднюю часть и имеет толщину в 1 клеточный слой (20 мкм). Эндотелиальные клетки обычно имеют шестиугольную форму (гексогон), но встречаются и другие (пятиугольник ed). В средней роговице 60-80% эндотелий имеют гексагональный рисунок. С увеличением возраста количество и структура клеток (полимегатизм, плеоморфизм) меняются. ECD уменьшается, а полимегатизм (изменение размера ячейки) и плеоморфизм (изменение ячейки) увеличиваются (увеличение плеоморфизма означает уменьшение количества шестиугольников).

Обычно вода непрерывно поступает из передней камеры глаза. Из-за этого роговица будет набухать. Однако весь эндотелий содержит небольшие водяные насосы, которые откачивают воду. Этот процесс, вход и выход жидкости, сбалансирован, оставляя роговицу тонкой и прозрачной. К опуханию могут привести два механизма:

а) недостаточная функция эндотелия;

б) повышенное глазное давление.

Причины потери эндотелия

Количество эндотелия (ECD) постепенно уменьшается в течение жизни, примерно с 5000 клеток на мм2 при рождении, 3000-4000 на мм2 у детей / молодых взрослых (10-30 лет) до 2000-2500 на мм2 у пожилых (60-80 лет). В норме содержит около 2 500-3 000 клеток на мм2.

Эндотелиальные клетки не могут или с трудом делятся или размножаются. Количество их зависит, помимо прочего, от:

• возраста;
• расположения: количество эндотелия выше по краям (периферии), чем в центре (+10%)
• этнической принадлежности: например, ECD значительно выше у японского населения, чем у белого американского населения.

Причины уменьшения количества эндотелия включают:

• Возраст: самое быстрое снижение ECD происходит до 10 (-20 ) года жизни. В дальнейшем показатель ECD снижается в среднем на 0,3-1% в год;
• Травма;
• Операции и рефракционные вмешательства. Повреждение может возникнуть после внутренних операций на глазу, таких как операция по удалению катаракты, пересадка или имплантация искусственного хрусталика;
• Заболевания раговицы, такие как болезнь Фукса (эндотелиальная дистрофия Фукса) и PPMD (задняя полиморфная дистрофия);
• Риск более низкого ECD у пациентов с глаукомой, у тех, кто носит контактные линзы (mn более ранние типы линз вызывали большее изменение размера / формы клеток и / или более низкий ECD).

В цифрах:

Способность к клеточному делению эндотелия практически отсутствует и с возрастом снижается. Количество на мм2 (ECD) уменьшается с течением времени в среднем на 0,3-1% (SD ± 0,5%) в год [JCRS 2011;767]. После операции по удалению катаракты он составляет 2,5% в год, у пациентов, перенесших трансплантацию роговицы, снижение составляет около 4,2% в год. В норме содержит около 2 500-3 000 на мм2. Если это количество упадет до 600-800 на мм2, функция может стать недостаточной. В этом случае насосная функция недостаточна, и роговица утолщается (декомпенсация).

Это приводит к снижению остроты зрения, так называемой ”декомпенсации». Существует также состояние, при котором развивается нарастающая слабость эндотелия, называемая дистрофией Фукса. Дистрофия Фукса (или эндотелиальная дистрофия Фукса) — это одна из аномалий внутреннего слоя, эндотелия. Это медленно развивающаяся аномалия, при которой количество эндотелия в задней части уменьшается быстрее, чем обычно.

Кровеносные сосуды

Роговица не имеет кровеносных сосудов. Это делает ее чистой и прозрачной, так что зрение является оптимальным. При определенных условиях разрастаются кровеносные сосуды (так называемая неоваскуляризация), что может привести к ухудшению зрения. При пересадке это может привести к большей вероятности реакции отторжения.

Трансплантация имеет относительно высокие шансы на успех. Это происходит потому, что роговица имеет “безопасную иммунологическую среду” (“иммунная привилегия”). Это означает, что иммунная система, состоящая из защитных клеток и веществ, не может должным образом проникнуть, так что вероятность отторжения донорской роговой оболочки невелика. Механизм действия состоит из:

а) гематоглазного барьера,

б) отсутствия кровеносных сосудов (аваскулярность) и лимфатических сосудов («ангиогенная привилегия”),

в) относительного отсутствия антигенпредставляющих клеток в центральной части,

г) наличия иммуномодулирующие факторы в глазу,

д) экспрессия CD95L в глазу.

При росте определенных новых кровеносных сосудов (ангиогенез) и лимфатических сосудов (лимфангиогенез) донорская роговица подвергается воздействию иммунных клеток, что увеличивает риск отторжения.

Нервные окончания роговой оболочки

Роговица имеет целую сеть нервов (суббазальное нервное сплетение) с обширными ответвлениями в строме и в эпителии. Эти нервы выполняют следующие функции:

• Защита поверхности глаз. Нервы проходят в роговице (именно поэтому поверхность глаза так чувствительна, например, когда что-то попадает в глаз). Они обеспечивают «нейросенсорную обратную связь», необходимую для нормального слезоотделения, осмолярности слез, стабильности слезной пленки и рефлекса моргания.
  Рефлекс моргания возникает, когда нервы подвергаются воздействию сухости, что приводит к стимуляции слезоотделения (выделения слез и слизи). При повреждении нервов, например, после процедуры LASIK, нейросенсорная обратная связь прерывается, что снижает слезоотделение и стабильность. Это может привести к «нейротрофической эпителиопатии».
• Высвобождение различных трофических факторов (питательных веществ). Эти факторы регулируют наращивание эпителия (целостность), клеточную пролиферацию (деление) и заживление ран. Таким образом, нервы необходимы для правильного функционирования.

Множество нервов также является объяснением чрезвычайной чувствительности (при попадании вещества в глаз). Снижение чувствительности уменьшает рефлекс моргания и выработку слез (выделение слез и слизи). Это происходит при различных процедурах лечения, таких как хирургическое вмешательство и лазерное лечение глаз.

Функция

Роговица защищает глаз и играет важную роль в преломлении световых лучей. Здесь играет роль показатель преломления материалов. Разница в показателе преломления приводит к преломлению или отклонению (показатель преломления воздуха равен 1,0, воды / стекловидного тела = 1,336-1,339 и роговой оболочки = 1,3315-1,3375).

Свет или изображения преломляются через роговицу, так что в конечном итоге на сетчатке формируется четкое изображение. Она работает как линза / увеличительное стекло, которое даже прочнее, чем сама глазная линза (примерно в 2 раза прочнее). Преломляющая способность линзы выражается в диоптриях (D) (точно так же, как сила увеличительного стекла). Чем больше число диоптрий, тем прочнее линза. Кроме того, кривизна может быть выражена в ‘радиусе’. Преобразование преломляющей силы или » мощности’ = (1,3375 – 1,0000) / 0,0075). Таким образом, радиус 7,5 мм (0,0075 м) соответствует преломлению 45 D.

Форма роговицы

Передние поверхности роговой оболочки и хрусталика глаза имеют определенную округлость. Выпуклость более крутая в центре и более плоская по краям. Это называется вытянутой формой и создает «асферическую оптическую систему». Может варьироваться от идеального круга до эллипсо-овальной. Фигуры выражаются в Q-значении. Когда круг идеальный, тогда Q-значение равно 0. При вертикальной овальной значение Q является положительным, при лежащей овальной значение Q является отрицательным.

При форме круга свет, исходящий из центра, падает точно на сетчатку. Свет, исходящий от краев, попадают на сетчатку, потому что они сильнее преломляются. Поскольку не все различные световые лучи попадают на сетчатку, идеально четкое изображение не создается. Они называются «сферическими отклонениями». Человек видит не идеально круглый источник света (например, автомобильную лампу), а более размытое пятно света большего размера. Они определяется как ошибка изображения объектива из-за его искривленной поверхности, из-за которой краевые лучи преломляются сильнее, чем центральные.

Глаз нашел решение. Роговица не является идеально круглым шаром и, следовательно, не является сферической. Она имеет асферическую поверхность, то есть эллиптическую или овальную форму с отрицательным значением Q. Это означает, что центр более крутой, чем края (периферия). Это называется ”вытянутой», которая имеет форму нормальной роговой оболочки. Из-за такой формы краевые изгибаются слабее, чем при круглой. Фокальная точка красных линий смещается назад (становится менее сильно изогнутой) и приближается к фокальной точке синих линий. В этой ситуации центральный и краевой (периферийный) лучи света сближаются. В идеале центральный и периферический должны объединяться в одной фокальной точке. Q-значение, которое требуется для этого, равно -0.52 (идеальное изображение).

Норма роговой оболочки

Форма нормальной роговой оболочки асферическая и имеет Q-значение -0,26. Это означает, что центральный и краевой расположены близко друг к другу, но не полностью сфокусированы в одной фокальной точке. Таким образом, присутствуют сферические аберрации, что приводит к размытому изображению, но аберрации меньше, чем в круглой. Поскольку сферические аберрации отсутствуют при -0,52, а роговая оболочка имеет -0,26, имеет положительную сферическую аберрацию.

Таким образом, существует разница между идеальной ситуацией (-0,52) и фактическим значением Q, равным -0,26. Глаз также нашел решение для этого. Чтобы свет идеально попадал на сетчатку, необходимо общее значение добротности -0,52.

Производит отрицательное значение Q, равное всего -0,26 . Помимо прохождения через роговицу, свет также отклоняется хрусталиком глаза. Хрусталик глаза имеет отрицательные сферические аберрации, которые в значительной степени компенсируют положительные. В этой ситуации роговая оболочка и хрусталик глаза усиливают друг друга, так что световые лучи сходятся в одной фокусной точке. Создается идеальное изображение, либо сферические аберрации отсутствуют. Это теория, но практика может быть немного иной. У молодых людей рефракционная система вполне оптимальна, и сферические аберрации всего глаза практически не возникают.

С возрастом (состав) хрусталика глаза может измениться, так что аккомодация становится меньше. Значение Q может изменяться и уменьшать отрицательные сферические аберрации. При этом общие сферические аберрации могут измениться.

Форма также может быть вертикальным овалом. Здесь центр более плоский, чем окружающая область (периферия). В этом случае краевые световые лучи преломляются сильнее, чем при круглой. Краевые световые лучи преломляются сильнее, чем центральные, так что фокальные точки находятся дальше друг от друга (по сравнению с круглой) — “сплюснутая роговица”.

Значения при заболеваниях

С помощью глазных лазеров, чтобы четко видеть без очков, форма изменяется. При близоруком глазу (без очков), в котором световые лучи проходят перед сетчаткой, роговая оболочка уплощена. Значение Q идет в сторону плюса (в сторону вертикальной овальной). При дальнозорком глазу (плюс очки), в котором световые лучи проходят за сетчаткой, она делается более крутой (в сторону лежащей овальной). Q-значение становится отрицательным. Сферические аберрации могут увеличиваться (значение Q дальше от числа -0,26).

Слишком высокое отрицательное значение Q встречается при кератоконусе. Это создает выпуклую роговицу в центре (более крутую), так что значение Q становится, например, от -1,0 до -2,0 D. Это значение Q может также возникать после лазерной обработки дальнозорких глаз.

Положительное значение Q возникает при слишком сильной лазерной обработке близоруких глаз или при определенных разрезах роговой оболочки (тогда Q составляет, например, от + 1,0 до + 2,0 D).