О том, какую функцию выполняет хрусталик глаза, на занятиях по анатомии обязательно рассказывают в специализированном вузе. Нередко особенности зрительной системы человека детально разбирают и в школьной программе. Действительно, функции хрусталика глаза человека любопытны: система очень сложная, тонкая, природная - поистине вызывает восхищение, насколько умело и естественно конструируются по законам живого мира оптические органы, позволяющие нам видеть. Хрусталик является одной из самых важных частей такого органа. Преломляющая способность элемента - порядка 20-22 диоптрий (средние значения).
Особенности
Необходимо отметить, рассматривая строение глаза и функции: хрусталик находится в задней камере. Толщина этого элемента - до пяти миллиметров, высота достигает девяти миллиметров. С возрастом толщина постепенно нарастает. Процесс происходит медленно, но неотвратимо.
Функции хрусталика обеспечены его характерной формой двояковыпуклой линзы. Задняя часть имеет более ярко выраженный изгиб, а передняя относительно плоская.
Ключевая функциональность
Без хрусталика человек не смог бы увидеть ровным счетом ничего. Этот элемент оптической системы играет для человека очень и очень значимую роль. Фактически это среда, делающая возможным доступ света к глазной сетчатке. Рассматривая, какие функции выполняет хрусталик, первой можно смело называть светопроведение. Природа сделала это возможным, создав хрусталик из прозрачного вещества.
Обусловлена вторая, не менее важная функция хрусталика, строением: это светопреломление. Если по показателю преломления светового потока на первом месте - роговица, то хрусталик занимает вторую строчку, представляя собой совершенную линзу естественного происхождения. Эта функция хрусталика (светопреломление) количественно описывается диоптриями, в норме у человека показатель достигает 19.
А что еще?
Описывая кратко функции хрусталика глаза, необходимо уделить внимание аккомодации, реализованной через взаимодействие с цилиарным телом. Термином принято обозначать способность фокусирования, то есть плавного изменения оптической силы. Эта функция хрусталика глаза самостоятельная - орган фокусируется без дополнительного осознанного напряжения человека. Особенность, благодаря которой она возможна, - эластичность вещества, из которого создан орган. Саморегулирование делает возможной динамичную рефракцию.
Биологи могут рассказать и о том, какая функция хрусталика позволяет глазу представлять собой систему камер, - разделительная. Именно благодаря наличию хрусталика яблоко делится на две части, одна из которых несколько больше второй. Перегородка не только отделяет друг от друга элементы. Функция хрусталика - защитная, так как биологическая ткань позволяет уберечь от негативных факторов передний отдел, сформированный очень нежными, чувствительными тканями. Стекловидное тело довольно большое и сдавливало бы передний отдел. Как показали исследования, если функции хрусталика утеряны, сам орган в силу каких-либо причин исчезает, стекловидное тело постепенно смещается вперед.
И что будет?
Как показали исследования, без хрусталика глаз не может сохранять свою анатомически правильную форму. Меняются соотношения частей, что негативно сказывается на всех функциях. Гидродинамика угнетается, так как передняя камера сдавливается, а зрачок и вовсе блокируется. В такой ситуации высока вероятность вторичной глаукомы.
Если возникла необходимость удаления хрусталика, капсулы, задний отдел под влиянием такой операции претерпевает сильные изменения, обусловленные эффектом вакуума. Стекловидное тело может довольно свободно смещаться внутри оптической системы, поэтому отходит от заднего полюса. Это провоцирует столкновение с глазными стенками при любом движении яблока. Подобная ситуация вскоре приводит к патологиям сетчатки, причем крайне тяжелым, таким как:
- нарушение целостности тканей;
- отслоение;
- отёчность;
- кровоизлияния.
Строение
Понимая, каким образом устроен этот орган, проще разобраться с его функциональностью. Биологи выяснили, что есть тело, заключенное в защитную капсулу, предотвращающую повреждение тканей. Капсула спереди дополнена эпителием, меняющимся, разрастающимся со временем.
Форма линзы меняется, подстраиваясь под особенности положения предмета, рассматриваемого человеком. Залом угла обеспечивает возможность четко, ясно видеть окружающее пространство. Вместе с этим хрусталик предупреждает попадание микроскопических форм жизни в заднюю камеру глаза. При воспалительных процессах в норме благодаря хрусталику бактерии не могут поразить биологическую оптическую систему.
Основные проблемы
Хрусталик - очень тонкая, сложная система, а значит, повредить ее легко. Органу свойственны различные патологии, и большая часть заболеваний, затрагивающих его, причисляется к серьезным. Некоторый процент человечества страдает от врожденных дефектов, проблем развития, но в определённых случаях негативные процессы спровоцированы травмой, болезнью и сходными приобретенными факторами.
Довольно тяжелой ситуацией считается травма глаза. Лечение ее довольно сложное и не всегда успешное. Зачастую единственный вариант - срочное хирургическое вмешательство, имплантация хрусталика.
Глазные болезни: катаракта
Этим термином принято обозначать проблему, сильно негативно влияющую на качество хрусталика. Наиболее эффективный в настоящее время способ ее решения - замена. Причин у катаракты много: травмы, лучевые, возрастные. Последняя на практике встречается чаще всего, она обусловлена естественными процессами в человеческом организме.
Ни дня без перемен
С возрастом хрусталик довольно сильно меняется, и речь не только лишь о функциональности органа, но и о форме, цвете, габаритах. Когда человек только рождается, хрусталик практически прозрачен, но со временем он может приобретать желтоватый оттенок.
Такая изменчивость со временем - природный механизм подстройки ко внешним условиям, защиты от агрессивных факторов внешней среды. Именно благодаря хрусталику сетчатка убережена от отрицательного влияния ультрафиолета - и эта защита обусловлена цветом. В некоторой степени хрусталик - природные солнцезащитные очки.
О возрасте и патологиях
Специфика строения хрусталика - отсутствие сосудов с кровью, лимфой, а также волокон нервной системы. Обменные процессы, необходимые для нормальной работоспособности живых тканей, обусловлены наличием внутриглазной жидкости, окружающей орган. С возрастом тело хрусталика становится плотнее, а связующие нити истончаются, ослабевают. Преломляющая сила линзы уменьшается, что провоцирует дальнозоркость. Неумолимая медицинская статистика гласит, что это заболевание угрожает всем людям, переступившим порог сорокалетнего возраста.
Обусловленное возрастными изменениями уплотнение хрусталика становится причиной недостаточности обменных процессов, так как ткани не могут получать из внутриглазной жидкости необходимые компоненты в силу корректировки структуры. Это приводит к угнетению функций, прозрачность теряется. С возрастом ситуация осложняется, негативные процессы активизируются, помутнение возрастает, а зрение слабеет, так как линза просто не может пропустить лучи света. Такую проблему рекомендуют лечить, когда деградация только началась, процессы не запущены. Затягивая с началом эффективной терапии, человек может вовсе оказаться лишенным возможности видеть.
Что делать?
Наиболее эффективный в настоящее время метод - замена деградировавшего хрусталика на искусственную линзу (ИОЛ). В последние годы такую операцию проводят все чаще. Многим кажется, что это вмешательство очень сложное и страшное, но накопленный врачами опыт показывает: осложнений практически не бывает, а при соблюдении правил реабилитационного периода люди получают возможность надолго сохранить острое зрение.
Операция длится не более трети часа, обезболивание - местное. Когда вмешательство закончено, можно сразу идти домой и продолжать жить в обычном ритме. Нет запрета на пользование техникой или чтение, но придётся воздержаться от сильных физических нагрузок и подъема предметов более двух килограммов весом.
Особенности операции
Анестезия во время замены хрусталика - это гипоаллергенные капли. После их использования для расширения глаза применяют специализированный прибор, затем хирург надрезает роговицу, убирает потерявший прозрачность хрусталик, не вредя капсуле, устанавливает искусственную линзу.
Официально операция принадлежит к числу сложных, так как работать нужно предельно точно. В то же время практика показывает, что процедура безопасна, так как линза не контактирует с поверхностями, не вызывает раздражения, не провоцирует негативных реакций - отторжение просто невозможно. При правильном выполнении операционного вмешательства и соблюдении стерильности, а впоследствии - правил реабилитации, осложнения исключены.
Интраокулярные линзы
Эта методика корректировки зрения в настоящее время считается одной из наиболее эффективных. Самые последние разработки докторов позволили получить доступ к линзам, по своим параметрам исключительно близким к естественному, сформированному природой хрусталику. Качественный экземпляр прослужит всю жизнь, его не придется менять. Искусственный имплантат помогает устранить последствия катаракты, скорректировать недостаточно острое зрение.
В общем случае замену хрусталика рекомендовано делать после сорокалетнего юбилея, если возрастные изменения выражены достаточно ярко. В качестве показания для проведения вмешательства - слабое зрение. Мультифокальные современные линзы эффективно реализуют функции, задачи, возложенные природой на глазной хрусталик.
Почему он такой?
Один из интересных вопросов, рассматриваемых в биологии, - причина прозрачности хрусталика. Исследователи установили, что такая особенность обеспечена наличием белковой структуры - кристаллинов. Эффективность работы хрусталика гарантирована его стабильным положением, обусловленным связочным аппаратом. Система зрения человека предполагает в каждом глазу наличие своеобразной оси, и правильное положение хрусталика относительно нее - залог хорошего, четкого зрения.
В составе хрусталика есть ядро, окруженное слоями кортекса. У молодых людей консистенция хрусталика мягкая, студенистая.
Искусственный хрусталик глаза или интраокулярная линза – это имплантат, который помещается на место предварительно удаленного естественного хрусталика, если последний утратил свои функции.
В отличие от очков и линз ИОЛ способна корректировать значительные отклонения в зрении, в числе которых близорукость, дальнозоркость, высокая степень астигматизма. Помещенная в глаз, искусственная линза выполняет все задачи природного хрусталика, что позволяет обеспечить в полном объеме требуемые характеристики зрения.
В каких случаях необходима замена на искусственный
Основным показанием к замене природного хрусталика на искусственный – помутнение этой области. Естественная глазная линза утрачивает свою прозрачность, из-за чего и происходит снижение остроты зрения вплоть до . Этот процесс называется катарактой.
Развивается патология под воздействием ряда факторов:
- В пожилом возрасте;
- При сахарном диабете;
- При радиационном облучении;
- После травмы глаза;
- Как наследственная патология.
На видео – искусственный хрусталик глаза:
Заболевание вызывает на первых порах только расплывчатость изображения. Оно становится туманным и раздвоенным. Начинает нарушаться восприятие цвета, проявляется светобоязнь. При появлении этих симптомов врач принимает решение о том, необходимо ли удалять природный хрусталик и заменять его на ИОЛ. Медикаментозное лечение в таких случаях не помогает, но позволяет притормозить развитие патологии. Остается только операция по замене этого элемента органа зрения.
Ждать до полной слепоты не стоит, в противном случае операция уже не помогает и человек необратимо теряет зрение.
А вот как происходит лечение вторичной катаракты после замены хрусталика, поможет понять данное
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что данный имплантат применяется только при серьезных состояниях, которые грозят потерей зрения. Соответственно используется интраокулярная линза при лечении:
- Катаракты. А вот как происходит , поможет понять информация по ссылке;
- Близорукости;
- Дальнозоркости;
- Астигматизма.
Последние три пункта являются определяющими в принятии решения о проведении хирургических манипуляций лишь в том случае, когда имеет место высокая степень поражения.
Как выглядит искусственный хрусталик глаза, срок службы
Искусственный хрусталик включает два элемента:
- Оптический;
- Опорный.
Опорный искусственный хрусталик глаза
Оптическая часть является линзой, выполненной из прозрачного гибкого материала, который совместим с тканями глазного яблока. По поверхности оптического отдела ИОЛ располагается дифракционная специальная зона, позволяющая получить четкое изображение.
Полезная информация по теме! Как проявляется , чем опасно такое отклонение, какие методы лечения существуют.
Опорный элемент помогает надежно зафиксировать имплантат в капсуле, где располагался естественный хрусталик человека. В процессе операции важную роль играет гибкость материала. Это позволяет через микроразрез диаметром не более 1,8мм ввести инструмент со сжатой линзой в область капсулы и поместить ее там.
Она быстро расправляется и самостоятельно закрепляется в месте проведения манипуляций. Срока годности у изделия нет и его функционирование рассчитано на долгие годы при правильном проведении всех хирургических манипуляций и выборе конкретного имплантата с оптическими характеристиками, соответствующими конкретному случаю.
А вот какая должна быть реабилитация после операции катаракты по замене хрусталика, можно узнать
Виды
Выделяют несколько видов ИОЛ, которые обладают собственными преимуществами и недостатками.
В целом на современном рынке офтальмологической хирургии и имплантации выделяются:
Торический хрусталик
Монофокальный элемент используется наиболее часто при удалении катаракты. Он дает отличную функцию зрения вдаль при разной степени освещенности. А вот зрение вблизи может потребовать незначительной докоррекции очками (при чтении, просмотре телевизора и так далее). Если пациент готов пользоваться очками для коррекции функции зрения после имплантирования ИОЛ – этот вариант считается наиболее оптимальным. А вот что делать. когда появилась черная точка в глазу, подробно изложено
Нередко после коррекции зрения ИОЛ многие жалуются на необходимость докоррекции. При определенных имплантатах этот фактор неминуем и его избежать нельзя.
А вот почему возникает помутнение хрусталика глаза и что можно сделать с такой проблемой, можно прочесть в данной
Аккомодирующий монофокальный хрусталик позволяет получить отличную степень зрения как вдаль, так и вблизи. Данный ИОЛ может менять свое положение в глазу так, чтобы объект фокусировался на сетчатке при любой степени удаленности предмета. То есть данная линза способна имитировать нормальную аккомодацию молодого хрусталика.
Единственным представителем этого типа ИОЛ является линза CRISTALENS IOL, которая изготавливается в США. В России данный элемент еще не апробирован. Все пациенты, которым был введен такой хрусталик, не испытывают нужды в докоррекции очками при чтении. Этот вариант считается наиболее удачным для тех людей, которые много сидят за компьютером или читают.
Мультифокальная линза является последним словом в хирургии катаракты. Этот тип изделия дает возможность добиться идеальной способности видения на любом расстоянии без применения дополнительных аксессуаров – очков или контактных линз.
Конкретно у данного имплантата есть все необходимые оптические характеристики, которые отличаются сверхточностью, проецированием изображения в различные точки одновременно. По действию с ними могут сравниться только мультифокальные очки. На Западе используются три типа таких изделий. Если врач-офтальмолог опытный, то он без труда после соответствующих исследований подбирает необходимый тип изделия.
Выбор линзы должен производиться с врачом. При этом следует отдавать предпочтение качественным линзам, ведь срок службы у них неограничен, а потому служить они должны до конца жизни.
Возможно вам также будет полезно больше узнать о том, как выглядит искусственный хрусталик глаза и как
Сферическая линза позволяет улучшить зрение вдаль. Она также обеспечит отличное зрение в центральной части. Минусом данного имплантата является присутствие некоторого дискомфорта после операции. Зрение на первых порах бывает искаженным, но со временем этот эффект проходит.
Асферическая линза применяется при ухудшении функции зрения из-за естественных процессов старения. Оно обычно проявляется постепенным снижением остроты зрения, а также ухудшением зрения вблизи. Не так давно были разработаны данные линзы с особым строением, которое позволяет выполнять все необходимые функции молодого природного хрусталика. При этом повышается не только острота зрения, но и контрастная чувствительность. Если говорить проще, то пациент начинает видеть как в молодости. Эти линзы в России не апробированы, но применяются успешно за рубежом.
Торические ИОЛ обычно применяются у пациентов с высокой степенью астигматизма (начиная с 1,5 D). Если сравнивать с асферическими, торические способны исправлять не только послеоперационный, но и роговичный . Роговичный или физиологический астигматизм развивается с возрастом. В таких случаях подобрать правильно очки не представляется возможным. искусственный хрусталик такого типа помогает благодаря наличию сложной поверхности скорректировать кривизну роговицы, избавляя за одну операцию и от астигматизма, и от катаракты. А вот как происходит , можно узнать из статьи по ссылки.
Можно ли повторно проводить операцию по замене
Большая часть врачей повторно хрусталик не заменяет, так как некорректное зрение через некоторое время после операции чаще всего вызывается не качеством имплантата, а наличием проблем в других отделах глаза или иными дефектами. Такое состояние корректируется либо очками, либо с помощью лазерной коррекции. Причина может быть выявлена только в ходе полноценного обследования. А вот какие бывают очки от косоглазия у взрослых и как их правильно использовать для наилучшего результата, указано
Замена хрусталика может быть произведена по показаниям, если первоначальный по тем или иным причинам не подошел. В остальных случаях врачи стараются скорректировать зрение более щадящими методами.
На видео – как подобрать нужный хрусталик:
Производители и цены
Производят искусственные хрусталики для глаз многие фирмы. Наилучшими считаются зарубежные компании, размещенные в США. Также по качеству не уступают и немецкие ИОЛ. Вот основные представители данных имплантатов:
Стоимость варьируется в зависимости от типа и характеристик элемента. Выбрать наиболее оптимальный вариант поможет врач. Как видно из таблицы, наибольшим ценовым диапазоном обладают линзы компании Alcon, которые производят в США. Они считаются одними из наиболее качественных.
Глаз человека - это сложная оптическая система, задачей которой является передача правильного изображения зрительному нерву. Составляющие органа зрения - это фиброзная, сосудистая, сетчатая оболочки и внутренние структуры.
Фиброзная оболочка - это роговица и склера. Сквозь роговицу преломленные попадают внутрь органа зрения. Непрозрачная склера исполняет роль каркаса и имеет защитные функции.
Сквозь сосудистую оболочку происходит питание глаз кровью, которая содержит питательные вещества и кислород.
Под роговицей находится радужка, обеспечивающая цвет глаз человека. В центре ее расположен зрачок, способный менять размер в зависимости от освещения. Между роговицей и находится внутриглазная жидкость, которая защищает роговицу от микробов.
Следующая часть сосудистой оболочки называется благодаря которому происходит выработка внутриглазной жидкости. Сосудистая оболочка находится в непосредственном контакте с сетчаткой и обеспечивает ее энергией.
Сетчатку составляют несколько слоев нервных клеток. Благодаря этому органу обеспечивается восприятие света и формирование изображения. После этого происходит передача информации через зрительный нерв в головной мозг.
Внутренняя часть органа зрения состоит из передней и задней камер, заполненных прозрачной внутриглазной жидкостью, хрусталика и стекловидного тела. имеет желеобразный вид.
Важная составляющая зрительной системы человека - это хрусталик. Функции хрусталика - обеспечение динамичности глазной оптики. Он помогает видеть разные предметы одинаково хорошо. Уже на 4-й неделе развития эмбриона начинает формироваться хрусталик. Строение и функции, а также принцип работы и возможные заболевания его мы рассмотрим в данной статье.
Строение
Этот орган похож на двояковыпуклую линзу, передняя и задняя поверхности которой имеют разную кривизну. Центральная часть каждой из них - это полюса, которые соединяются осью. Длина оси составляет приблизительно 3,5-4,5 мм. Обе поверхности соединяются по контуру, который называется экватором. Взрослый человек имеет размеры оптической линзы глаза 9-10 мм, сверху ее покрывает прозрачная капсула (передняя сумка), внутри которой находится слой эпителия. С противоположной стороны расположена задняя капсула, она такого слоя не имеет.
Возможность роста глазного хрусталика обеспечивается клетками эпителия, которые постоянно размножаются. Нервные окончания, кровеносные сосуды, лимфоидная ткань у хрусталика отсутствуют, это целиком эпителиальное образование. На прозрачность этого органа влияет химический состав внутриглазной жидкости, если этот состав меняется, возможно помутнение хрусталика.
Состав хрусталика
Состав этого органа следующий - 65% воды, 30% белка, 5% липидов, витаминов, различных неорганических веществ и их соединений, а также ферментов. Основной белок - это кристаллин.
Принцип работы
Хрусталик глаза - это анатомическая структура переднего отрезка глаза, в норме он должен быть идеально прозрачным. Принцип работы хрусталика - фокусирование отраженных от объекта лучей света в макулярную зону сетчатки. Чтобы изображение на сетчатке глаза было четким, он должен быть прозрачным. Когда свет попадает на сетчатку, возникает электрический импульс, который через зрительный нерв попадает в зрительный центр головного мозга. Задача мозга - интерпретировать то, что видят глаза.
Роль хрусталика в функционировании системы зрения человека очень важна. В первую очередь он имеет светопроводящую функцию, то есть обеспечивает прохождение светового потока к сетчатке. Светопроводящие функции хрусталика обеспечиваются его прозрачностью.
Кроме того, данный орган принимает активное участие в преломлении светового потока и имеет оптическую силу около 19 диоптрий. Благодаря хрусталику обеспечивается функционирование аккомодационного механизма, с помощью которого самопроизвольно регулируется фокусировка видимой картинки.
Этот орган помогает нам без труда переводить взгляд с отдаленных предметов на те, которые находятся вблизи, что обеспечивается изменением преломляющей силы глазного яблока. При сокращении волокон мышцы, которая окружает хрусталик, происходит уменьшение натяжения капсулы и изменение формы этой оптической линзы глаза. Она становится более выпуклой, за счет чего хорошо видны расположенные вблизи предметы. Когда мышца расслабляется, хрусталик становится плоским, это позволяет видеть расположенные вдали предметы.
Кроме того, хрусталик представляет собой перегородку, разделяющую глаз на два отдела, благодаря чему обеспечивается защита передних отделов глазного яблока от чрезмерного давления стекловидного тела. Также это является преградой на пути микроорганизмов, которые не попадают в стекловидное тело. В этом проявляются защитные функции хрусталика.
Болезни
Причины заболеваний оптической линзы глаза могут быть самыми разнообразными. Это и нарушения ее формирования и развития, и изменение расположения и цвета, которые происходят с возрастом или как результат травм. Встречается и аномальное развитие хрусталика, что влияет на его форму и цвет.
Часто встречается такая патология, как катаракта, или помутнение хрусталика. В зависимости от расположения зоны помутнения существует передняя, слоистая, ядерная, задняя и другие формы заболевания. Катаракта может быть как врожденной, так и приобретенной в течение жизни как результат травм, возрастных изменений и ряда других причин.
Иногда травмы и разрыв нитей, которые обеспечивают правильное положение хрусталика, могут привести к его смещению. При полном разрыве нитей происходит вывих хрусталика, частичный разрыв приводит к подвывиху.
Симптомы поражения хрусталика
С возрастом острота зрения человека снижается, становится намного труднее читать с близкого расстояния. Замедление обмена веществ приводит к изменениям оптических свойств хрусталика, который становится более плотным и менее прозрачным. Глаз человека начинает видеть предметы менее контрастными, изображение нередко теряет цвет. Когда развиваются более выраженные помутнения, острота зрения значительно снижается, возникает катаракта. Расположение помутнения влияет на степень и скорость снижение зрения.
Возрастное помутнение развивается долго, до нескольких лет. Из-за этого ухудшенное зрение на одном глазу может остаться незамеченным длительное время. Но даже в домашних условиях можно определить наличие катаракты. Для этого необходимо взглянуть на чистый лист бумаги одним, затем другим глазом. При наличии заболевания будет казаться, что лист тусклый и имеет желтоватый оттенок. Люди с данной патологией нуждаются в ярком освещении, при котором они могут хорошо видеть.
Помутнение хрусталика может быть вызвано наличием воспалительного процесса (иридоциклит) или длительным приемом лекарственных средств, которые содержат стероидные гормоны. Различные исследования подтвердили, что при глаукоме помутнение оптической линзы глаза происходит быстрее.
Диагностика
Диагностика состоит из проверки остроты зрения и исследования специальным оптическим прибором. Офтальмолог оценивает размер и строение хрусталика, определяет степень его прозрачности, наличие и локализацию помутнений, которые приводят к снижению остроты зрения. При исследовании хрусталика пользуются методом бокового фокального освещения, при котором осматривается передняя его поверхность, находящаяся в пределах зрачка. Если помутнения отсутствуют, хрусталик не виден. Кроме того, существуют и другие методы исследования - осмотр в проходящем свете, исследование при помощи щелевой лампы (биомикроскопия).
Как лечить?
Лечение в основном хирургическое. Аптечные сети предлагают различные капли, но они не способны возвратить прозрачность хрусталика, а также не гарантируют прекращение развития заболевания. Операция является единственной процедурой, которая обеспечивает полное выздоровление. Для удаления катаракты может применяться экстракапсулярная экстракция с наложением швов на роговицу. Существует и другой метод - факоэмульсификация с минимальными самогерметизирующимися разрезами. Метод удаления выбирают в зависимости от плотности помутнений и от того, в каком состоянии находится связочный аппарат. Не менее важным является и опыт врача.
Так как глазной хрусталик играет важную роль в процессе работы системы зрения человека, то различные травмы и нарушения его работы часто приводят к непоправимым последствиям. Малейшие признаки нарушения зрения или дискомфорт в области глаз - это повод для немедленного обращения к врачу, который поставит диагноз и назначит необходимое лечение.
Одной из важных составляющих человеческой зрительной системы является хрусталик глаза. Данный орган обеспечивает динамичность глазной оптики, благодаря наличию аккомодационного механизма. Свое формирование подобная часть начинает еще на четвертой неделе существования эмбриона.
Что такое хрусталик глаза?
Хрусталик – прозрачный элемент, располагающийся внутри глазного яблока. Через него проходят потоки света. Обеспечивает преломление лучей и их «пересылку» на сетчатку. Основным заболеванием хрусталика является его помутнение, приводящее к утрате зрения.
Строение
По своей форме хрусталик глаза напоминает сильную линзу двояковыпуклого характера, с различным радиусом кривизны по передней и задней поверхности. Центры данных поверхностей называются передним и задним полюсом, а соединяющая их линия получила имя оси хрусталика.
В среднем подобная ось имеет длину от трех с половиной до четырех с половиной миллиметров, а контур, по которому соединяются передняя и задняя поверхности основной линзы оптической системы человеческого глаза носит название экватора. Как правило, у взрослого человека размеры хрусталика находятся в диапазоне от девяти до десяти миллиметров.
Вся поверхность хрусталика покрыта своеобразной капсулой прозрачной структуры, которая называется передней сумкой, в своей верхней части и задней капсулой – с противоположной стороны.
Подобная передняя сумка изнутри покрыта слоем эпителия, в этом состоит ее основное отличие от задней капсулы, которая такого слоя не имеет. Эпителиальный слой принимает важное участие в метаболических процессах данной линзы. Клетки эпителия постоянно размножаются и слегка удлиняются в области экватора, формируя возможности роста глазного хрусталика.
По сути, структура хрусталика напоминает луковицу из-за своей слоистости. По экватору все волокна, образующие тело линзы отходят от области роста, а затем соединяются в центре, образуя звезду с тремя вершинами.
Хрусталик глаза человека не имеет нервных окончаний, кровеносных сосудов или лимфоидной ткани, он является полностью эпителиальным образованием. Причем его прозрачность зависит от химического состава внутриглазной жидкости, изменение ее этого состава может стать причиной помутнения хрусталика.
Функции
Данной линзе отводится очень важная роль в функционировании всей зрительной системы. Во-первых, хрусталик является той средой, которая обеспечивает беспрепятственный проход светового потока к (светопроводящая функция). Насколько хорошо выполняет основная линза нашего зрения данную роль, напрямую зависит от ее прозрачности.
Во-вторых, хрусталик глаза человека активно участвует в преломлении светового потока, его оптическая сила находится в пределах 19 диоптрий.
В-третьих, в тесном содружестве с именно хрусталик заставляет функционировать аккомодационный механизм. Благодаря действию такого механизма происходит самопроизвольное регулирование фокусировки видимой картинки.
Так же двояковыпуклая линза является разделительной перегородкой, которая делит глаз на два отдела разной величины, защищая, таким образом, нежные передние отделы глазного яблока от слишком большого давления стекловидного тела и одновременно препятствует проникновению микроорганизмов из переднего отдела в само .
Заболевания
Заболевания хрусталика могут быть вызваны самыми разнообразными причинами, начиная от отклонений в его формировании и развитии, заканчивая изменением расположения или цвета, приобретенным с возрастом или вследствие травм.
У некоторых людей может наблюдаться процесс аномального развития данной линзы, в связи с которым меняется ее форма и размеры. Такой особенностью обусловлены заболевания типа , колобомы, лентиконуса и лентиглобуса.
Процесс помутнения хрусталика называется катарактой, которая может быть классифицирована как по локализации дефектной области, или механизму развития, так и по способу приобретения.
В зависимости от того, в какой области хрусталика расположена зона помутнения различают переднюю, слоистую, ядерную, заднюю и другие формы катаракты. Причем может иметь как врожденный характер, так и приобретаться уже в процессе жизнедеятельности, вследствие травм, возрастных изменений или многих других причин.
Стоит так же отметить, что иногда при и разрыве нитей поддерживающих хрусталик глаза в правильном положении, он может сместиться. При полном отрыве линзы от связующих нитей заболевание называется вывихом хрусталика, а при частичном – подвывихом.
Учитывая ту важную роль, которую играет хрусталик в процессе работы зрительной системы человека, любые аномалии и травмы данного органа могут привести к непоправимым последствиям.
Поэтому при малейших признаках снижения зрения или какого-либо дискомфорта в области глаз необходима срочная консультация врача-офтальмолога, способного правильно поставить диагноз и назначить эффективное лечение. Ведь от своевременного лечения может напрямую зависеть здоровье и нормальное функционирование всего зрительного аппарата.
27-09-2012, 14:39
Описание
Особое внимание строению хрусталика уделялось на самых ранних этапах микроскопии. Именно хрусталик впервые исследован микроскопически Левенгуком, который указал на его волокнистую структуру.Форма и размер
(Lens) представляет собой прозрачное, двояковыпуклое в виде диска, полутвердое образование, расположенное между радужкой и стекловидным телом (рис. 3.4.1).
Рис. 3.4.1. Взаимоотношение хрусталика с окружающими структурами и его форма: 1 - роговая оболочка; 2- радужная оболочка; 3- хрусталик; 4 - ресничное тело
Хрусталик уникален тем, что он является единственным «органом» тела человека и большинства животных, состоящим из одного типа клеток на всех стадиях - от эмбрионального развития и постнатальной жизни вплоть до смерти. Существенным его отличием является отсутствие в нем кровеносных сосудов и нервов. Уникален он и в отношении особенностей метаболизма (преобладает анаэробное окисление), химического состава (наличие специфических белков - кристаллинов), отсутствия толерантности организма к его белкам. Большинство этих особенностей хрусталика связано с характером эмбрионального его развития, о чем будет сказано несколько ниже.
Передняя и задняя поверхности хрусталика соединяются в так называемой экваториальной области. Экватор хрусталика открывается в заднюю камеру глаза и при помощи цинновой связки (ресничный поясок) присоединен к ресничному эпителию (рис. 3.4.2).
Рис. 3.4.2. Соотношение структур переднего отдела глаза (схема) (no Rohen; 1979): а - срез, проходящий через структуры переднего отдела глаза (1 - роговая оболочка: 2- радужная оболочка; 3- ресничное тело; 4 - ресничный поясок (циннова связка); 5 - хрусталик); б - сканирующая электронная микроскопия структур переднего отдела глаза (1 - волокна зонулярного аппарата; 2- ресничные отростки; 3 - ресничное тело; 4 - хрусталик; 5 - радужка; 6 - склера; 7 - шлеммов канал; 8 - угол передней камеры)
Благодаря расслаблению цинновой связки при сокращении ресничной мышцы происходит деформация хрусталика (увеличение кривизны передней и, в меньшей степени, задней поверхностей). При этом выполняется основная его фу7нкция - изменение рефракции, позволяющее на сетчатке получить четкое изображение независимо от расстояния до предмета. В покое без аккомодации хрусталик дает 19,11 из 58,64 дптр преломляющей силы схематического глаза. Для выполнения своей основной роли хрусталик должен быть прозрачным и эластичным, каковым он и является.
Хрусталик человека растет непрерывно на протяжении всей жизни, утолщаясь примерно на 29 мкм в год. Начиная с 6-7-й недели внутриутробной жизни (18 мм эмбриона) он увеличивается в передне-заднем размере в результате роста первичных хрусталиковых волокон. На стадии развития, когда эмбрион достигает размера в 18-24 мм, хрусталик имеет приблизительно сферическую форму. С появлением вторичных волокон (размер эмбриона 26 мм) хрусталик уплощается и его диаметр увеличивается. Зонулярный аппарат , появляющийся при длине эмбриона 65 мм, не влияет на увеличение диаметра хрусталика. В последующем хрусталик быстро увеличивается в массе и объеме. При рождении он имеет почти сферическую форму.
В первые два десятилетия жизни увеличение толщины хрусталика прекращается, но продолжает увеличиваться его диаметр. Фактором, способствующим увеличению диаметра, является уплотнение ядра . Натяжение цинновой связки способствует изменению формы хрусталика.
Диаметр хрусталика (измеренный по экватору) взрослого человека равен 9-10 мм. Толщина его на момент рождения в центре равна приблизительно 3,5-4,0 мм, 4 мм в 40 лет, а затем медленно увеличивается до 4.75-5,0 мм к старческому возрасту. Толщина изменяется и в связи с изменением аккомодационной способности глаза.
В отличие от толщины экваториальный диаметр хрусталика с возрастом изменяется в меньшей степени. При рождении он равняется 6,5 мм, на втором десятилетии жизни - 9- 10 мм. В последующем он практически не меняется (табл. 3.4.1).
Таблица 3.4.1. Размеры хрусталика (по Rohen, 1977)
Передняя поверхность хрусталика менее выпуклая, чем задняя (рис. 3.4.1). Она представляет собой часть сферы с радиусом кривизны, равным в среднем 10 мм (8,0-14,0 мм). Передняя поверхность граничит с передней камерой глаза посредством зрачка, а по периферии с задней поверхностью радужки. Зрачковый край радужки опирается на переднюю поверхность хрусталика. Боковая поверхность хрусталика обращена в сторону задней камеры глаза и посредством цинновой связки присоединяется к отросткам ресничного тела.
Центр передней поверхности хрусталика называют передним полюсом . Располагается он примерно на расстоянии 3 мм позади задней поверхности роговой оболочки.
Задняя поверхность хрусталика обладает большей кривизной (радиус кривизны равен 6 мм (4,5-7,5 мм)). Ее обычно рассматривают в комплексе со стекловидной мембраной передней поверхности стекловидного тела. Тем не менее между этими структурами существует щелеподобное пространство , выполненное жидкостью. Это пространство позади хрусталика было описано еще Бергером (Berger) в 1882 году. Его можно наблюдать при использовании щелевой лампы.
Экватор хрусталика лежит в пределах ресничных отростков на расстоянии от них в 0,5 мм. Экваториальная поверхность неровная. Она обладает многочисленными складками, образование которых связано с тем, что к этой области прикрепляется цинновая связка. Складки исчезают при аккомодации, т. е. при прекращении натяжения связки.
Коэффициент преломления хрусталика равен 1,39, т. е. несколько больший, чем коэффициент преломления камерной влаги (1,33). Именно по этой причине, несмотря на меньший радиус кривизны, оптическая сила хрусталика меньше, чем роговой оболочки. Вклад хрусталика в рефракционную систему глаза равен приблизительно 15 из 40 диоптрий.
При рождении аккомодационная сила, равная 15-16 диоптриям, уменьшается наполовину к 25 годам, а в возрасте 50 лет равна лишь 2 диоптриям.
При биомикроскопическом исследовании хрусталика с расширенным зрачком можно обнаружить особенности его структурной организации (рис. 3.4.3).
Рис. 3.4.3. Послойность строения хрусталика при биомикроскопическом его исследовании у индивидуумов различного возраста (по Bron et al., 1998): а - возраст 20 лет; б - возраст 50 лет; б - возраст 80 лет (1 - капсула; 2 - первая кортикальная светлая зона (С1 альфа); 3 - первая зона разобщения (С1 бета); 4 - вторая кортикальная светлая зона (С2): 5 - рассеивающая свет зона глубокой коры (С3); 6 - светлая зона глубокой коры; 7 - ядро хрусталика. Отмечается увеличение хрусталика и усиление рассеивания света
Во-первых, выявляется многослойность хрусталика. Различаются следующие слои, считая спереди к центру:
- капсула;
- подкапсулярная светлая зона (кортикальная зона С 1а);
- светлая узкая зона неоднородного рассеивания (С1);
- полупрозрачная зона коры (С2).
Ядро хрусталика рассматривают как его пренатальную часть. Оно также обладает слоистостью. В центре располагается светлая зона, называемая «зародышевым» (эмбриональным) ядром. При исследовании хрусталика с помощью щелевой лампы также можно обнаружить швы хрусталика. Зеркальная микроскопия при большой кратности увеличения позволяет увидеть эпителиальные клетки и волокна хрусталика.
Определяются следующие структурные элементы хрусталика (рис. 3.4.4-3.4.6):
Рис. 3.4.4. Схема микроскопического строения хрусталика: 1 - капсула хрусталика; 2 - эпителий хрусталика центральных участков; 3- эпителий хрусталика переходной зоны; 4- эпителий хрусталика экваториальной области; 5 - эмбриональное ядро; 6-фетальное ядро; 7 - ядро взрослого; 8 - кора
Рис. 3.4.5. Особенности строения экваториальной области хрусталика (по Hogan et al., 1971): 1 - капсула хрусталика; 2 - экваториальные эпителиальные клетки; 3- хрусталиковые волокна. По мере пролиферации эпителиальных клеток, расположенных в области экватора хрусталика, они смещаются к центру, превращаясь в хрусталиковые волокна
Рис. 3.4.6. Особенности ультраструктуры капсулы хрусталика экваториальной области, цинновой связки и стекловидного тела: 1 - волокна стекловидного тела; 2 - волокна цинновой связки; 3-прекапсулярные волокна: 4-капсула хрусталика
- Капсула.
- Эпителий.
- Волокна.
Капсула хрусталика (capsula lentis). Хрусталик со всех сторон покрыт капсулой, которая является не чем иным, как базальной мембраной эпителиальных клеток. Капсула хрусталика самая толстая базальная мембрана тела человека. Спереди капсула толще (15,5 мкм спереди и 2,8 мкм - позади) (рис. 3.4.7).
Рис. 3.4.7. Толщина капсулы хрусталика в различных зонах
Более выражено утолщение по периферии передней капсулы, поскольку в этом месте прикрепляется основная масса цинновой связки. С возрастом толщина капсулы увеличивается, что более выражено спереди. Это связано с тем, что эпителий, являющийся источником базальной мембраны, расположен спереди и участвует в ремодуляции капсулы, отмечаемой по мере роста хрусталика.
Способность эпителиальных клеток к капсулообразованию сохраняется на протяжении всей жизни и проявляется даже в условиях культивирования эпителиальных клеток.
Динамика изменения толщины капсулы приведена в табл. 3.4.2.
Таблица 3.4.2. Динамика изменения толщины капсулы хрусталика с возрастом, мкм (по Hogan, Alvarado, Wedell, 1971)
Эти сведения могут понадобиться хирургам, производящим экстракцию катаракты и использующим капсулу для крепления заднекамерных интраокулярных линз.
Капсула является довольно мощным барьером на пути бактерий и воспалительных клеток , но свободно проходима для молекул, размер которых соизмерим с размером гемоглобина. Хотя капсула не содержит эластических волокон, она исключительно эластична и практически постоянно находится под действием внешних сил, т. е. в растянутом состоянии. По этой причине рассечение или разрыв капсулы сопровождается скручиванием. Свойство эластичности используется при проведении экстракапсулярной экстракции катаракты. Благодаря сокращению капсулы выводится содержимое хрусталика. Это же свойство используется также при лазерной капсулотомии.
В световом микроскопе капсула выглядит прозрачной, гомогенной (рис. 3.4.8).
Рис. 3.4.8. Светооптическое строение капсулы хрусталика, эпителия капсулы хрусталика и хрусталиковых волокон наружных слоев: 1 - капсула хрусталика; 2 - эпителиальный слой капсулы хрусталика; 3 - хрусталиковые волокна
В поляризованном свете выявляется ее пластинчатая волокнистая структура. При этом волокнистость располагается параллельно поверхности хрусталика. Капсула также положительно окрашивается при проведении ШИК-реакции, что свидетельствует о наличии в ее составе большого количества протеогликанов.
Ультраструктурно капсула имеет относительно аморфное строение (рис. 3.4.6, 3.4.9).
Рис. 3.4.9. Ультраструктура цинновой связки, капсулы хрусталика, эпителия капсулы хрусталика и хрусталиковых волокон наружных слоев: 1 - циннова связка; 2 - капсула хрусталика; 3- эпителиальный слой капсулы хрусталика; 4 - хрусталиковые волокна
Незначительная пластинчатость намечается благодаря рассеиванию электронов нитевидными элементами, складывающимися в пластины.
Выявляется около 40 пластин, толщина каждой из которых равна приблизительно 40 нм. При большем увеличении микроскопа выявляются нежные коллагеновые фибриллы диаметром 2,5 нм.
В постнатальном периоде происходит некоторое утолщение задней капсулы, что свидетельствует о возможности секреции базального материала задними кортикальными волокнами.
Fisher установил, что 90% утраты эластичности хрусталика наступает в результате изменения эластичности капсулы.
В экваториальной зоне передней капсулы хрусталика с возрастом появляются электронноплотные включения , состоящие из коллагеновых волокон диаметром 15 нм и с периодом поперечной исчерченности, равной 50-60 нм. Предполагается, что они образуются в результате синтетической деятельности эпителиальных клеток. С возрастом появляются и волокна коллагена, периодичность исчерченности которых равна 110 нм.
Места прикрепления цинновой связки к капсуле названы пластинами Бергера (Berger, 1882) (другое название-перикапсулярная мембрана). Это поверхностно расположенный слой капсулы, имеющий толщину от 0,6 до 0,9 мкм. Он менее плотный и содержит больше гликозаминогликанов, чем остальная часть капсулы. Волокна этого фиброгранулярного слоя перикапсулярной мембраны имеют толщину только 1-3 нм, в то время как толщина фибрилл цинновой связки 10 нм.
В перикапсулярной мембране обнаруживается фибронектин, витреонектин и другие матричные белки, которые играют определенную роль в прикреплении связок к капсуле. В последнее время установлено наличие еще одного микрофиблиллярного материала, а именно фибриллина, о роли которого указано выше.
Подобно другим базальным мембранам капсула хрусталика богата коллагеном IV типа. Она также содержит коллагены I, III и V типов. Обнаруживается и множество других внеклеточных матричных компонентов - ламинин, фибронектин, гепаран сульфат и энтактин.
Проницаемость капсулы хрусталика человека изучалась многими исследователями. Капсула свободно пропускает воду, ионы и другие молекулы небольшого размера. Она является барьером на пути белковых молекул, имеющих размер гемоглобина. Различий в пропускной способности капсулы в норме и при катаракте не обнаружил никто.
Эпителий хрусталика (epithelium lentis) состоит из одного слоя клеток, лежащих под передней капсулой хрусталика и распространяющихся на экватор (рис. 3.4.4, 3.4.5, 3.4.8, 3.4.9). Клетки на поперечных срезах кубовидной формы, а в плоскостных препаратах полигональные. Количество их колеблется от 350 000 до 1000 000. Плотность эпителиоцитов в центральной зоне - 5009 клеток в мм2 у мужчин и 5781-у женщин. Плотность клеток несколько увеличивается по периферии хрусталика.
Необходимо подчеркнуть, что в тканях хрусталика, в частности в эпителии, преобладает анаэробный тип дыхания . Аэробное окисление (цикл Кребса) наблюдается только в эпителиальных клетках и наружных хрусталиковых волокнах, при этом этот путь окисления обеспечивает до 20% потребности хрусталика в энергии. Эта энергия используется для обеспечения активных транспортных и синтетических процессов, необходимых для роста хрусталика, синтеза мембран, кристаллинов, белков цитоскелета и нуклеопротеинов. Функционирует и пентозофосфатный шунт, обеспечивающий хрусталик пентозами, необходимыми для синтеза нуклеопротеидов.
Эпителий хрусталика и поверхностные волокна коры хрусталика участвуют в выведении натрия из хрусталика , благодаря деятельности Na -К+-насоса. При этом используется энергия АТФ. В задней части хрусталика ионы натрия во влагу задней камеры распространяются пассивно. Эпителий хрусталика состоит из нескольких субпопуляций клеток, отличающихся, в первую очередь, пролиферативной активностью. Выявляются определенные топографические особенности распределения эпителиоцитов различных субпопуляций. В зависимости от особенностей строения, функции и пролиферативной активности клеток выделяют несколько зон эпителиальной выстилки.
Центральная зона . Центральная зона состоит из относительно постоянного количества клеток, число которых медленно уменьшается с возрастом. Эпителиоциты полигональной формы (рис. 3.4.9, 3.4.10, а),
Рис. 3.4.10. Ультраструктурная организация эпителиальных клеток капсулы хрусталика промежуточной зоны (а) и экваториальной области (б) (по Hogan et al, 1971): 1 - капсула хрусталика; 2 - апикальная поверхность соседней эпителиальной клетки; 3-пальцевые в давления в цитоплазму эпителиальной клетки соседних клеток; 4 - эпителиальная клетка, ориентированная параллельно капсуле; 5 - ядросодержащая эпителиальная клетка, расположенная в коре хрусталика
ширина их - 11 -17 мкм, а высота - 5-8 мкм. Своей апикальной поверхностью они прилежат к наиболее поверхностно расположенным хрусталиковым волокнам. Ядра смещены к апикальной поверхности клеток большого размера и имеют многочисленные ядерные поры. В них. как правило, два ядрышка.
Цитоплазма эпителиоцитов содержит умеренное количество рибосом, полисом, гладкий и шероховатый эндоплазматический ретикулум, маленькие митохондрии, лизосомы и гранулы гликогена. Выражен аппарат Гольджи. Видны цилиндрической формы микротрубочки диаметром 24 нм, микрофиламенты промежуточного типа (10 нм), филаменты альфа-актинина.
При помощи методов иммуноморфологии в цитоплазме эпителиоцитов доказано наличие так называемых матричных белков - актина, винметина, спектрина и миозина, которые обеспечивают жесткость цитоплазмы клетки.
В эпителии присутствует также альфа-кристаллин. Бета- и гамма-кристаллины отсутствуют.
К капсуле хрусталика эпителиоциты присоединены при помощи полудесмосом . Между эпителиоцитами видны десмосомы и щелевые контакты, имеющие типичное строение. Система межклеточных контактов обеспечивает не только сцепление между эпителиальными клетками хрусталика, но определяет ионную и метаболическую связь между клетками.
Несмотря на наличие многочисленных межклеточных контактов между эпителиальными клетками, существуют пространства, выполненные бесструктурным материалом низкой электронной плотности. Ширина этих пространств колеблется от 2 до 20 нм. Именно благодаря этим пространствам осуществляется обмен метаболитов между хрусталиком и внутриглазной жидкостью.
Эпителиальные клетки центральной зоны отличаются исключительно низкой митотической активностью . Митотический индекс равен всего 0,0004% и приближается к митотическому индексу эпителиоцитов экваториальной зоны при возрастной катаракте. Существенно митотическая активность возрастает при различных патологических состояниях и, в первую очередь, после травмы. Увеличивается число митозов после воздействия на эпителиальные клетки ряда гормонов, при экспериментальных увеитах.
Промежуточная зона . Промежуточная зона находится ближе к периферии хрусталика. Клетки этой зоны цилиндрические с центрально расположенным ядром. Базальная мембрана имеет складчатый вид.
Герминативная зона . Герминативная зона прилежит к преэкваториальной зоне. Именно эта зона отличается высокой пролиферативной активностью клеток (66 митозов на 100 000 клеток), которая постепенно снижается с возрастом. Длительность протекания митоза у различных животных колеблется от 30 минут до 1 часа. При этом выявлены суточные колебания митотической активности.
Клетки этой зоны после деления смещаются кзади и в последующем превращаются в хрусталиковые волокна. Некоторые из них смещаются и кпереди, в промежуточную зону.
Цитоплазма эпителиоцитов содержит малочисленные органоиды . Имеются короткие профили шероховатого эндоплазматического ретикулума, рибосомы, маленькие митохондрии и аппарат Гольджи (рис. 3.4.10, б). Количество органоидов нарастает в экваториальной области по мере увеличения количества структурных элементов цитоскелета актина, виментина, белка микротрубочек, спектрина, альфа-актинина и миозина. Существует возможность различить целые актиновые сетеподобные структуры, особенно видимые в апикальной и базальной частях клеток. Помимо актина в цитоплазме эпителиальных клеток выявлены виментин и тубулин. Предполагают, что сократительные микрофиламенты цитоплазмы эпителиальных клеток способствуют путем их сокращения перемещению межклеточной жидкости.
В последние годы показано, что пролиферативная активность эпителиальных клеток герминативной зоны регулируется многочисленными биологически активными веществами - цитокинами . Выявлено значение интерлейкина-1, фактора роста фибробластов, трансформирующего фактора роста бета, эпидермального фактора роста, инсулиноподобного фактора роста, фактора роста гепатоцитов, фактора роста кератиноцитов, постагландина Е2. Часть перечисленных факторов роста стимулируют пролиферативную активность, а часть - ингибируют ее. Необходимо отметить, что перечисленные факторы роста синтезируются или структурами глазного яблока, или другими тканями организма, поступая в глаз через кровь.
Процесс формирования хрусталиковых волокон . После конечного разделения клетки одна или обе дочерние клетки смещаются в смежную переходную зону, в которой клетки организованы в меридианально ориентированные ряды (рис. 3.4.4, 3.4.5, 3.4.11).
Рис. 3.4.11. Особенности расположения хрусталиковых волокон: а - схематическое изображение; б - сканирующая электронная микроскопия (по Kuszak, 1989)
В последующем эти клетки дифференцируются во вторичные волокна хрусталика, разворачиваясь на 180° и удлиняясь. Новые волокна хрусталика сохраняют полярность таким образом, что задняя (базальная) часть волокна сохраняет контакт с капсулой (базальной пластинкой), в то время как передняя (апикальная) часть отделена от этого эпителием. По мере превращения эпителиоцитов в хрусталиковые волокна формируется ядерная дуга (при микроскопическом исследовании ряд ядер эпителиальных клеток, расположенных в виде дуги).
Предмитотическому состоянию эпителиальных клеток предшествует синтез ДНК, в то время как дифференциация клеток в хрусталиковые волокна сопровождается усилением синтеза РНК, поскольку в этой стадии отмечается синтез структурных и мембранных специфических белков. Ядрышки дифференцирующихся клеток резко увеличиваются, а цитоплазма становится более базофильной в связи с увеличением количества рибосом, что объясняется усилением синтеза мембранных компонентов, белков цитоскелета и кристаллинов хрусталика. Эти структурные изменения отражают усиление белкового синтеза .
В процессе образования хрусталикового волокна в цитоплазме клеток появляются многочисленные микротрубочки диаметром 5 нм и промежуточные фибриллы, ориентированные вдоль клетки и играющие важную роль в морфогенезе хрусталиковых волокон.
Клетки различной степени дифференциации в области ядерной дуги располагаются как бы в шахматном порядке. Благодаря этому между ними образуются каналы, обеспечивающие строгую ориентацию в пространстве вновь дифференцирующихся клеток. Именно в эти каналы проникают цитоплазматические отростки . При этом образуются меридианальные ряды хрусталиковых волокон.
Важно подчеркнуть, что нарушение меридианальной ориентации волокон является одной из причин развития катаракты как у экспериментальных животных, так и у человека.
Превращение эпителиоцитов в хрусталиковые волокна происходит довольно быстро. Это было показано в эксперименте на животных с использованием тимидина, меченного изотопом. У крыс эпителиоцит превращается в хрусталиковое волокно спустя 5 недель.
В процессе дифференциации и смещения клеток к центру хрусталика в цитоплазме хрусталиковых волокон уменьшается количество органоидов и включений . Цитоплазма приобретает гомогенный вид. Ядра подвергаются пикнозу, а затем и полностью исчезают. Вскоре исчезают органоиды. Basnett выявил, что потеря ядер и митохондрий наступает внезапно и в одном поколении клеток.
Количество хрусталиковых волокон на протяжении жизни постоянно увеличивается. «Старые» волокна смещаются к центру. В результате этого формируется плотное ядро.
С возрастом уменьшается интенсивность образования хрусталиковых волокон. Так, у молодых крыс в сутки формируется приблизительно пять новых волокон, в то время как у старых крыс - одно.
Особенности мембран эпителиальных клеток . Цитоплазматические мембраны соседних эпителиальных клеток формируют своеобразный комплекс межклеточных связей. Если боковые поверхности клеток слегка волнистые, то апикальные зоны мембран образуют «пальцевые вдавления», погружающиеся в надлежащие хрусталиковые волокна. Базальная часть клеток присоединена к передней капсуле при помощи полудесмосом, а боковые поверхности клеток соединяются десмосомами.
На боковых поверхностях мембран смежных клеток обнаружены также щелевые контакты , через которые может происходить обмен небольшими молекулами между хрусталиковыми волокнами. В области щелевых контактов обнаруживаются белки кеннесины различной молекулярной массы. Некоторые исследователи предполагают, что щелевые контакты между хрусталиковыми волокнами отличаются от таковых в других органах и тканях.
Исключительно редко можно увидеть плотные контакты.
Структурная организация мембран хрусталиковых волокон и характер межклеточных контактов свидетельствуют о возможном наличии на поверхности клеток рецепторов, контролирующих процессы эндоцитоза , который имеет большое значение в перемещении метаболитов между этими клетками. Предполагается существование рецепторов к инсу лину-, гормону роста и бета-адренергическим антагонистам. На апикальной поверхности эпителиальных клеток выявлены ортогональные частицы, встроенные в мембрану и имеющие диаметр 6-7 нм. Предполагают, что эти образования обеспечивают перемещение между клетками питательных веществ и метаболитов.
Волокна хрусталика (fibrcie lentis) (рис. 3.4.5, 3.4.10-3.4.12).
Рис. 3.4.12. Характер расположения хрусталиковых волокон. Сканирующая электронная микроскопия (по Kuszak, 1989): а-плотно упакованные хрусталиковые волокна; б - «пальцевые вдавления»
Переход от эпителиальных клеток герминативной зоны к хрусталиковому волокну сопровождается исчезновением между клетками «пальцевых вдавлений», а также началом удлинения базальной и апикальной частей клетки. Постепенное накопление хрусталиковых волокон и смещение их к центру хрусталика сопровождается формированием ядра хрусталика. Это смещение клеток приводит к образованию S- или С-подобной дуги (ядерная дута), направленной вперед и состоящей из «цепи» ядер клеток. В области экватора зона ядерных клеток имеет ширину порядка 300-500 мкм.
Расположенные глубже волокна хрусталика имеют толщину 150 мкм. Когда они теряют ядра, ядерная дуга исчезает. Хрусталиковые волокна имеют веретенообразную или ремнеподобную форму , располагаясь по дуге в виде концентрических слоев. На поперечном разрезе в области экватора они гексагональной формы. По мере погружения к центру хрусталика постепенно нарушается их однообразие по размеру и форме. В области экватора у взрослых ширина хрусталикового волокна колеблется от 10 до 12 мкм, а толщина - от 1,5 до 2,0 мкм. В задних частях хрусталика волокна более тонкие, что объясняется асимметричной формой хрусталика и большей толщиной передней коры. Длина хрусталиковых волокон в зависимости от глубины расположения колеблется от 7 до 12 мм. И это при том, что первоначальная высота эпителиальной клетки равняется всего 10 мкм.
Концы хрусталиковых волокон встречаются в определенном месте и формируют швы.
Швы хрусталика (рис. 3.4.13).
Рис. 3.4.13. Формирование швов в месте стыка волокон, происходящее в различные периоды жизни: 1 - Y-образный шов, формирующийся в эмбриональном периоде; 2 - более развитая система швов, возникающая в детском периоде; 3 - наиболее развитая система швов, обнаруживаемая у взрослых
В фетальном ядре имеется передний вертикально расположенный Y-образный и задний инвертированный Y-образный швы. После рождения по мере роста хрусталика и увеличения количества слоев хрусталиковых волокон, формирующих свои швы, происходит пространственное объединение швов с образованием звездоподобной структуры, обнаруживающейся у взрослых.
Основное значение швов заключается в том, что благодаря такой сложной системе контакта между клетками сохраняется форма хрусталика практически на протяжении всей жизни .
Особенности мембран хрусталиковых волокон . Контакты типа «пуговица - петля» (рис. 3.4.12). Мембраны соседствующих хрусталиковых волокон соединены при помощи разнообразных специализированных образований, изменяющих свое строение по мере смещения волокна с поверхности в глубь хрусталика. В поверхностных 8-10 слоях передних отделов коры волокна соединяются при помощи образований типа «пуговица - петля» («шар и гнездо» американских авторов), распределенных равномерно по всей длине волокна. Подобного типа контакты существуют только между клетками одного слоя, т. е. клетками одного поколения, и отсутствуют между клетками разных поколений. Это обеспечивает возможность передвижения волокон относительно друт друга в процессе их роста.
Между более глубоко расположенными волокнами контакт типа «пуговица - петля» обнаруживается несколько реже. Распределены они в волокнах неравномерно и случайным образом. Появляются они и между клетками различных поколений.
В самых глубоких слоях коры и ядра, кроме указанных контактов («пуговица - петля»), появляются сложные интердигитации в виде гребней, впадин и борозд . Обнаружены также и десмосомы, но только между дифференцирующимися, а не зрелыми хрусталиковыми волокнами.
Предполагают, что контакты между хрусталиковыми волокнами необходимы для поддержания жесткости структуры на протяжении всей жизни, способствующей сохранению прозрачности хрусталика. Еще один тип межклеточных контактов обнаружен в хрусталике человека. Это щелевой контакт . Щелевые контакты выполняют две роли. Во-первых, поскольку они соединяют хрусталиковые волокна на большом протяжении, сохраняется архитектоника ткани, тем самым обеспечивается прозрачность хрусталика. Во-вторых, именно благодаря наличию этих контактов происходит распространение питательных веществ между хрусталиковыми волокнами. Это особо важно для нормального функционирования структур на фоне пониженной метаболической активности клеток (недостаточное количество органоидов).
Выявлено два типа щелевых контактов - кристаллические (обладающих высоким омическим сопротивлением) и некристаллические (с низким омическим сопротивлением). В некоторых тканях (печень) указанные типы щелевидных контактов могут преобразовываться один в другой при изменении ионного состава окружающей среды. В волокне хрусталика они неспособны к подобному преобразованию Первый тип щелевых контактов найден в местах прилегания волокон к эпителиальным клеткам, а второй - только между волокнами.
Низкоомные щелевые контакты содержат внутримембранные частицы, не позволяющие соседним мембранам сближаться более чем на 2 нм. Благодаря этому в глубоких слоях хрусталика ионы и молекулы небольшого размера достаточно легко распространяются между хрусталиковыми волокнами, и их концентрация довольно быстро выравнивается. Имеются и видовые различия в количестве щелевых контактов. Так, в хрусталике человека они занимают поверхность волокна по площади 5%, у лягушки- 15%, у крысы - 30%, а у цыпленка - 60%. Щелевых контактов нет в области швов.
Необходимо кратко остановиться на факторах, обеспечивающих прозрачность и высокую рефракционную способность хрусталика. Высокая рефракционная способность хрусталика достигается высокой концентрацией белковых филаментов , а прозрачность - их строгой пространственной организацией, однородностью структуры волокон в пределах каждого поколения и небольшим объемом межклеточного пространства (менее 1% объема хрусталика). Способствует прозрачности и небольшое количество внутрицитоплазматических органоидов, а также отсутствие в хрусталиковых волокнах ядер. Все перечисленные факторы сводят к минимуму рассеивание света между волокнами.
Есть другие факторы, влияющие на рефракционную способность. Одним из них является увеличение концентрации белка по мере приближения к ядру хрусталика . Именно благодаря увеличению концентрации белка отсутствует хроматическая аберрация.
Не меньшее значение в структурной целостности и прозрачности хрусталика имеет и рефляция ионного содержания и степени гидратации волокон хрусталика . При рождении хрусталик прозрачен. По мере роста хрусталика появляется желтизна ядра. Возникновение желтизны, вероятно, связанно с влиянием на него ультрафиолетового света (длина волны 315-400 нм). При этом в коре появляются флюоресцирующие пигменты. Предполагают, что эти пигменты экранируют сетчатку от разрушительного действия коротковолновой световой радиации. Пигменты накапливаются в ядре с возрастом, а у некоторых людей участвуют в образовании пигментной катаракты. В ядре хрусталика в старческом возрасте и особенно при ядерной катаракте увеличивается количество нерастворимых белков, которые представляют собой кристаллины, молекулы которых «сшиты».
Метаболическая активность в центральных участках хрусталика незначительна. Практически отсутствует обмен белков . Именно поэтому они относятся к долгоживущим белкам и легко подвергаются повреждению окислителями, приводящими к изменению конформации белковой молекулы из-за образования сульфгидрильных групп между молекулами белка. Развитие катаракты характеризуется увеличением зон рассеивания света. Это может быть вызвано нарушением регулярности расположения хрусталиковых волокон, изменением структуры мембран и нарастанием рассеивания света, в связи с изменением вторичной и третичной структуры белковых молекул. Отек хрусталиковых волокон и их разрушение приводит к нарушению водно-солевого обмена.
Статья из книги: .