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眼的生理生化及代谢

时间:2006-03-24 10:30来源:世纪眼科网 作者:bioguider 阅读:

     一、泪膜(tear film)
     泪膜是覆盖于眼球前表面的一层液体,分眼球前泪膜(结膜表面)和角膜前泪膜(角膜表面)。泪膜有三层结构:表面的脂质层,主要由睑板腺分泌形成;中间的水液层,主要由泪腺和副泪腺分泌形成;底部的粘蛋白层,主要由结膜杯状细胞分泌形成。泪膜厚约7μm,总量约7.4μl,以(12~16)%/min更新,pH6.5~7.6,渗透压(296~308)mOsm/L,含有IgA、溶菌酶、β溶素、乳铁蛋白、电解质等成分。
     泪膜的生理作用是润滑眼球表面,防止角膜结膜干燥,保持角膜光学特性,供给角膜氧气以及冲洗、抵御眼球表面异物和微生物。
     泪膜的成分改变、眼球表面的不规则以及眼睑与眼球间的运动不协调,均可导致泪膜质或量的异常,从而造成泪膜功能障碍。
     二、角膜
     角膜是主要的眼屈光介质,相当于43D的凸透镜。角膜组织结构排列非常规则有序,具有透明性、及良好的自我保护和修复特性。角膜富含感觉神经,系三叉神经的眼支、通过睫状后长神经支配,神经末梢在角膜内脱髓鞘,从前弹力层后分支进入上皮细胞层,因此感觉十分敏锐。角膜无血管,其营养代谢主要来自房水、泪膜和角膜缘血管网。上皮细胞的氧供来自泪膜,内皮细胞的氧供来自房水。能量物质主要是葡萄糖,大部分通过内皮细胞从房水中获取,约10%由泪膜和角膜缘血管供给。
     角膜上皮细胞再生能力强,损伤后较快修复且不遗留痕迹,如累及到上皮细胞的基底膜,则损伤愈合时间将大大延长。前弹力层是胚胎期由基质中角膜细胞分泌形成,损伤后不能再生。角膜基质主要由Ⅰ型胶原纤维(直径24nm~30nm)和细胞外基质组成,其规则有序排列可使98%的入射光线通透。通常认为,基质损伤后,组织修复形成的胶原纤维,其直径和纤维之间间隙改变,失去原先的交联结构,造成瘢痕。后弹力层由内皮细胞分泌形成,系Ⅳ型胶原纤维,富于弹性,抵抗力较强,损伤后可再生。出生时较薄,随年龄增长变厚。内皮细胞约100万个,随年龄增长而减少。细胞间形成紧密连接,阻止房水进入细胞外间隙,具有角膜-房水屏障功能,以及主动泵出水分,维持角膜相对脱水状况。内皮细胞几乎不进行有丝分裂,损伤后主要依靠邻近细胞扩张、移行来填补缺损区。若角膜内皮细胞损伤较多,则失去代偿功能,将造成角膜水肿和大泡性角膜病变。
     三、虹膜睫状体
     虹膜的主要功能是根据外界光线的强弱,通过瞳孔反射路,使瞳孔缩小或扩大,以调节进入眼内的光线,保证视网膜成像清晰。瞳孔大小与年龄、屈光状态、精神状态等因素有关。虹膜组织血管丰富,炎症时以渗出反应为主。
瞳孔光反射(light reflex) 为光线照射一侧眼时,引起两侧瞳孔缩小的反射。光照侧的瞳孔缩小,称瞳孔直接光反射,对侧的瞳孔缩小称间接光反射。光反射路径有传入和传出两部分。传入路光反射纤维开始与视觉纤维伴行,在外侧膝状体前离开视束,经四叠体上丘臂、至中脑顶盖前核,在核内交换神经元后,一部分纤维绕中脑导水管,到同侧Edinger-Westphal核(E-W核),另一部分经后联合交叉、到对侧E-W核。传出路为两侧E-W核发出的纤维,随动眼神经入眶、至睫状神经节,交换神经元后,由节后纤维随睫状短神经到眼球内瞳孔括约肌。
     睫状体有两个主要功能:睫状上皮细胞分泌和睫状突超滤过形成房水,睫状肌舒缩通过晶状体起调节作用。此外还具有房水葡萄膜巩膜途径的外流作用。睫状上皮细胞间的紧密连接,是构成血-房水屏障(blood-aqueous barrier)的重要部分。
     虹膜睫状体均含有感觉神经(三叉神经的眼支),通过睫状后长、后短神经发出分支,炎症时可引起疼痛。
瞳孔近反射(near reflex) 为视近物时瞳孔缩小、与调节和集合作用同时发生的现象,系大脑皮质的协调作用。其传入路与视路伴行达视皮质。传出路为视皮质发出的纤维、经枕叶-中脑束至中脑的E-W核和动眼神经的内直肌核,再随动眼神经到达瞳孔括约肌、睫状肌和内直肌,完成瞳孔缩小、调节和集合作用。
     四、房水
     房水具有维持眼内组织(晶状体、玻璃体、角膜、小梁网等)代谢和调节眼压的作用。房水由睫状体通过主动转运(约占75%)和超滤过形式产生,生成速率约为(2~3)μl/min。因睫状上皮细胞的血-房水屏障作用,房水中无血细胞,仅有微量蛋白,因此成为透明的屈光介质部分。血-房水屏障破坏时,房水中蛋白含量明显增加。
房水中含有乳酸、维生素C、葡萄糖、肌醇、谷胱甘肽、尿素以及钠、钾、氯等,蛋白质微量(仅0.2mg/ml)。此外房水中还含有一些生长调节因子如TGF-β1、TGF-β2、aFGF、bFGF等。房水的氧分压约55mmHg,二氧化碳分压约40mmHg~60mmHg,pH值7.5~7.6。房水的流出易度约(0.22~0.28)μl/(min?mmHg)。
房水循环途径为:睫状体产生,进入后房,越过瞳孔到达前房,再从前房角的小梁网进入Schlemm管,然后通过集液管和房水静脉,汇入巩膜表面的睫状前静脉,回流到血循环。另有少部分从房角的睫状带、经由葡萄膜巩膜途径引流(约占10%~20%)和通过虹膜表面隐窝吸收(约占5%)。
     五、脉络膜
     脉络膜血管丰富,血容量大,约占眼球血液总量的65%。由睫状后短动脉供血,涡静脉回流,其内层的毛细血管通透性高,供应视网膜外层的营养。脉络膜毛细血管的通透特性,使小分子的荧光素易于渗漏,而大分子的吲哚青绿造影剂不易渗漏,临床上能较好显示脉络膜血管影像。
脉络膜血供丰富,有眼部温度调节作用;含丰富的黑色素,起到眼球遮光和暗房的作用。
     六、晶状体
     晶状体无血管,营养来自房水和玻璃体,主要通过无氧糖酵解途径来获取能量。晶状体囊在代谢转运方面起重要作用,当晶状体囊受损或房水代谢变化时,晶状体将发生混浊,形成白内障。
晶状体是眼屈光介质的重要部分,相当于约19D的凸透镜,具有独特的屈光通透和折射功能,且可滤去部分紫外线,对视网膜有保护作用。晶状体悬韧带源于睫状体的冠部和平坦部,附着在晶状体赤道部周围的前、后囊上,通过睫状肌的舒缩,共同完成眼的调节功能。
     七、玻璃体
玻璃体是眼屈光介质的组成部分,并对晶状体、视网膜等周围组织有支持、减震和代谢作用。玻璃体主要成分是水(占99%)和胶质,胶质的主要结构成分是呈细纤维网支架的Ⅱ型胶原和交织于其间的透明质酸粘多糖。正常状况下,玻璃体呈凝胶状态,代谢缓慢,不能再生,具有塑形性、粘弹性和抗压缩性。随着年龄增长,玻璃体的胶原纤维支架结构塌陷或收缩,玻璃体液化。
     八、视网膜
     RPE虽然是一单层结构,却具有多种复杂的生理生化功能,包括:维生素A的转运和代谢、药物解毒、合成黑色素和细胞外基质,在视网膜外层与脉络膜之间选择性转送营养和代谢物质,吞噬并消化光感受器外节脱落的膜盘,起到光感受器活动的色素屏障等环境维持作用。RPE间的紧密连接,可阻止脉络膜血管正常漏出液中大分子物质进入视网膜,即血-视网膜外屏障(视网膜-脉络膜屏障)作用。此外,RPE亦促进视网膜与脉络膜的解剖粘着。
视网膜中的胶质细胞-Müller细胞,贯穿神经感觉层,其纤维从外界膜纵向伸展到内界膜,对视网膜起到结构支持和代谢营养等作用。
     视信息在视网膜内形成视觉神经冲动,由三个神经元传递,即光感受器-双极细胞-神经节细胞。神经节细胞轴突,即神经纤维沿视路将视信息传递到视中枢,形成视觉。光感受器是视网膜上的第一级神经元,分视杆细胞和视锥细胞两种。视杆细胞感弱光(暗视觉)和无色视觉,视锥细胞感强光(明视觉)和色觉。视锥细胞约700万个,主要集中在黄斑区。在中心凹处只有视锥细胞,此区神经元的传递又呈单线连接,因此视力非常敏锐。当黄斑区病变时,视力明显下降。离开中心凹后,视锥细胞密度即显著降低。视杆细胞在中心凹处缺乏,距中心凹0.13mm处开始出现,并逐渐增多,在5mm左右视杆细胞最多,再向周边又逐渐减少。当周边部视网膜病变时,视杆细胞受损,发生夜盲。视盘是神经纤维聚合组成视神经的始端,没有光感受器细胞,无视觉功能,在视野中表现为生理盲点。每个光感受器细胞外节内只有一种感光色素。视杆细胞外节所含感光色素为视紫红质(rhodopsin),是由顺-视黄醛和视蛋白相结合而成,其光化学循环见表2-2。在暗处,视紫红质的再合成,能提高视网膜对暗光的敏感性。
     视锥细胞含3种色觉感光色素:视紫蓝质(iodopsin)、视紫质、视青质,亦由另一种维生素A醛及视蛋白合成,在光的作用下起色觉作用。所以,色觉是眼在明亮处视锥细胞的功能。黄斑部色觉敏感度最高,远离黄斑则色觉敏感度降低,周边部视网膜几乎无色觉,这与视网膜视锥细胞的分布相一致。
     解释色觉理论的学说很多,目前公认,在视网膜水平上是Young-Helmholtz三原色学说,正常色觉者在视锥细胞中有感受三种波长光——长波(570nm)、中波(540nm)、短波(440nm)的感光色素,即对应为红、绿、蓝三原色。每一种感光色素主要对一种原色光发生兴奋,而对其余两种原色仅发生程度不等的较弱反应。例如在红色的作用下,感红光色素发生兴奋,感绿色光色素有弱的兴奋,感蓝色光色素兴奋更弱,因此构成色彩缤纷的色觉功能。如果视锥细胞中缺少某一种感光色素,则发生色觉障碍。

(责任编辑:泉水)
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