Строение глаза

Анатомия и физиология глаза

Сетчатка глаза получает зрительную информацию о внешнем мире, конвертируя ее в электрические сигналы, поступающие в головной мозг. Зрение является основным источником информации для центральной нервной системы, поэтому для ее обработки используют самые большие по площади области коры мозга. Глазные яблоки связаны с центральной нервной системой оптическими нервами.

Глазное яблоко — орган сферической формы, имеющий ~ 25 мм в диаметре. Он образован четырьмя специализированными тканями, формирующими хрусталик и две заполненные жидкостью камеры (рис. 19.1):

  • роговица и склера (внешние оболочки глаза);
  • увеальный тракт, включающий радужку, цилиарное тело и хориоидею;
  • эпителиальным пигмент;
  • сетчатка глаза.

Слизистая оболочка глазного яблока (бульбарная конъюнктива) покрывает внутреннюю часть века, переходя в конъюнктивальную оболочку.

Роговица — прозрачная ткань передней стороны глаза, позволяющая свету входить в глазное яблоко и содержащая многочисленные чувствительные нервные окончания. Функции роговицы — преломление и проведение лучей света и защита глазного яблока от неблагоприятных внешних воздействий. Под роговицей расположен увеальный тракт (слой ткани под склерой), который формирует радужку (пигментированные гладкие мышцы), цилиарное тело и хориоидею.

Сетчатка — нервная ткань, содержащая фоторецепторы (палочки и колбочки), которая формирует внутренний слой оболочки глазного яблока. Чтобы быть воспринятыми, фотоны света должны пройти через роговицу, затем через заполненную жидкостью переднюю камеру глаза, хрусталик, заполненную жидкостью заднюю камеру глаза и клеточные слои сетчатки. Все ткани на этом пути должны быть прозрачными, чтобы позволить свету проходить через них беспрепятственно. Любая патология, уменьшающая прозрачность тканей глаза, ухудшает зрение.

Глазное яблоко в пределах орбиты глаза вращают шесть мышц

Существуют шесть экстраокулярных мышц глаза:

  • средние и боковые прямые мышцы;
  • верхняя прямая и косые мышцы;
  • нижняя прямая и косые мышцы.

Эти поперечнополосатые мышцы контролирует ЦНС. В состав эфферентной рефлекторной цепи входят нейроны глазодвигательного, блочного и приводящего нервов. В отличие от большинства поперечнополосатых мышц, имеющих 1-3 нейро-мышечных концевых пластинки, волокна прямой мышцы могут иметь до 80 пластинок.

Величина зрачка зависит от освещенности и регулируется симпатическую нервную систему (СНС) и парасимпатическую нервную систему (СНС)

Яркий свет вызывает миоз (сужение), а уменьшение освещенности — мидриаз (расширение) зрачка. Свет, попадающий в один глаз, заставляет сужаться и зрачок парного глаза. Этот рефлекс, называемый согласованным ответом зрачков, является результатом работы головного мозга. Это происходит только тогда, когда мозг способен обработать визуальную информацию, получаемую с двух сетчаток. Согласованный ответ зрачка — полезный диагностический инструмент для оценки степени повреждения головного мозга у пациентов, находящихся в коматозном состоянии. Для оценки реакции на свет используют маленький фонарь.

Деятельность парасимпатической нервной системы сужает зрачок. Стимуляция симпатической нервной системы, например при испуге, вызывает мидриаз и уменьшает влияние ПСНС, хотя последняя все равно преобладает в рефлекторной регуляции размера зрачков.

Радиальная гладкая мышца радужки, расширяющая зрачок, иннервируется симпатической вегетативной нервной системой через волокна от верхнего шейного нервного узла. Нейромедиатором является норадреналин, который действует на а-адренорецепторы, что вызывает ограниченное расширение зрачка. Препараты, являющиеся агонистами а1адренорецепторов, активируют их и вызывают мидриаз (рис. 19.2).

Круговая гладкая мышца радужки, сужающая зрачок, иннервируется волокнами ресничного узла ПСНС. Нейромедиатором выступает ацетилхолин, который действует на мускариновые рецепторы. Средства, стимулирующие М-рецепторы, вызывают миоз.

Лекарства, вызывающие миоз, называют миотиками. а-Адреноблокаторы (фентоламин и др.) редко используют в клинической офтальмологической практике из-за ограниченного участия норадреналина в регуляции размера зрачка.

Многие средства, действующие на центральную нервную систему, также могут изменять размеры зрачка. Например, опиоиды типа морфия сужают зрачок до размера «булавочной головки».

Механизм фокусировки изображения на сетчатке

Аккомодация глаза позволяет регулировать рефрактерную силу и изменять путь светового потока. Преломляющую функцию тканей глаза обычно измеряют в единицах оптического преломления, известного как диоптрии. Наибольшая преломляющая система глаза расположена на внешней границе роговицы и имеет фиксированное значение. Способность хрусталика изменять радиус кривизны обеспечивает фокусировку изображения на оптической части сетчатки.

Хрусталик в глазном яблоке поддерживает ресничная (цилиарная) мышца на подвешивающих (цинновых) связках. Когда ресничная мышца расслабляется, эти связки вытягивают хрусталик в форму эллипсоида. Малый радиус кривизны хрусталика позволяет сфокусировать на сетчатке изображение отдаленных объектов. Когда под действием ПСНС ресничная мышца расслабляется, хрусталик приобретает сферическую форму. Кривизна хрусталика увеличивается, и на сетчатке фокусируются объекты, расположенные вблизи. Непрерывное сокращение ресничных мышц обеспечивает адаптацию остроты зрения. Этим объясняется утомление глаз от чтения в течение длительного времени.

Эффекты нервно-мышечных блокаторов на органы зрения

  • При использовании миорелаксантов типа дитилина внутриглазное давление может увеличиваться
  • Для здорового глаза увеличение внутриглазного давления не является проблемой из-за очень короткого времени действия дитилина
  • При проникающем ранении глаза его содержимое может пролабировать в результате сокращения экстраокулярных мышц
  • Низкий уровень освещенности
  • М-холиномиметики
  • Стимуляция СНС
  • Агонисты a1-адренорецепторов, действующие на радиальные мышцы радужки

Причины миоза

  • Высокий уровень освещенности
  • М-холиноблокаторы
  • Стимуляция ПСНС
  • Опиаты, действующие на ЦНС
  • Антагонисты а1-адренорецепторов

Во время адаптации зрения зрачки сужаются, ограничивая попадание лучей света в центр хрусталика. Происходит сферическое отклонение, и таким образом улучшается качество изображения на сетчатке. Адаптация зрачка происходит рефлекторно. Средства, блокирующие адаптацию глаза, называют циклоплегиками. Почти все они являются М-холиноблокаторами. В ресничной мышце нет адренорецепторов, поэтому на кривизну зрачка не влияют ни симпатолитики, ни симпатомиметики.

Зрачки способны к максимальной (около 12 диоптрий) степени адаптации в юношеском возрасте, затем эта способность постепенно уменьшается, поскольку хрусталик становится менее эластичным. К 50 годам аккомодативная способность хрусталика уменьшается до 1 или 2 диоптрий, поэтому пожилым людям для чтения обычно нужны очки. Это явление, называемое пресбиопией (старческая дальнозоркость), — естественное проявление старения.

Процесс образования внутриглазной жидкости

Передняя камера глаза заполнена влагой, называемой внутриглазной жидкостью. Она образуется в сосудах цилиарного тела непрерывно в количестве 3 мл/сут. Эта жидкость сначала попадает в заднюю камеру глаза, затем через зрачок — в переднюю камеру (рис. 19.3). Большая часть жидкости оттекает в эписклеральные вены через трабекулы и шлем-мов канал. Около 10% внутриглазной жидкости всасывается в толще склеры.

Рис. 19.3 Образование и отток внутриглазной жидкости. Показано расположение а- и бета-адренорецепторов и фермента карбоангидразы и все мишени для лекарственных средств, уменьшающих образование внутриглазной жидкости.

Образование и последующий отток внутриглазной жидкости поддерживают внутриглазное давление в нормальном диапазоне от 12 до 20 мм рт. ст. Образование внутриглазной жидкости косвенно связано с давлением крови и кровоснабжением цилиарного тела. Активация а1адренорецепторов вызывает спазм кровеносных сосудов в цилиарном теле. Активация β-адренорецепторов увеличивает образование внутриглазной жидкости. а2-Рецепторы уменьшают продукцию внутриглазной жидкости.

Карбоангидраза — фермент, играющий важную роль в образовании внутриглазной жидкости

Фермент карбоангидраза играет важную роль в образовании внутриглазной жидкости. Его действие в органах зрения подобно его действию в почках или в других органах, где образуются тканевые жидкости. Ионный состав внутриглазной жидкости похож на состав плазмы крови, но содержание белка (10 мг/100 мл) намного ниже, чем в плазме (6000 мг/100 мл). Из-за низкого содержания белка внутриглазная жидкость прозрачна. Внутриглазная жидкость не является ультрафильтратом плазмы, на что указывает более высокое содержание в ней бикарбонатов и аскорбиновой кислоты. Это различие в составе предполагает, что внутриглазная жидкость образуется за счет более активных, чем фильтрация, процессов. Этот факт является важным для понимания того, как ингибиторы карбоангидразы уменьшают производство внутриглазной жидкости (см. далее).

Сокращение гладких мышц — важный элемент физиологической регуляции глаза

Расширение и сужение зрачка, тонус кровеносных сосудов и ресничной мышцы зависят от сокращения гладких мышц. Эти процессы регулируются разными отделами вегетативной нервной системы, использующей различные медиаторы и рецепторы. И а1 и М3-рецепторы активируют G-белки, которые, в свою очередь, активируют фермент фосфолипазу С для сокращения гладких мышц (рис. 19.4).

Рис. 19.4 Механизмы регуляции тонуса гладких мышц глаза. Активация агадренорецепторов (а,) норэпинефрином (НЭ) (а) или М3-холинорецепторов (М3) ацетилхолином (АХ) (б) ведет к активации G-белков, которые стимулируют синтез инозитол-1,4,5-трифосфата (1Р3) из фосфатидилинозитолдифосфата (Р1Р2) ферментом фосфолипазой С (ФЛС). 1Р3 стимулирует выброс ионов Са2+ из внутриклеточного депо. Са2+ активизирует киназы легких цепей кальмодулинмиозина и вызывает сокращение.

Сетчатка преобразует свет в электрические импульсы нервных клеток

Сетчатка является частью эмбриональной центральной нервной системы, поэтому может рассматриваться, как часть головного мозга. Сетчатка получает кислород и питательные вещества от сосудистой оболочки (сзади) и ретинальных кровеносных сосудов (спереди). Сетчатка — это единственное место, где систему кровообращения головного мозга можно видеть непосредственно в офтальмоскопе.

Macula lutea с ямкой в центре — область сетчатки, характеризующаяся максимальной плотностью колбочек и отсутствием кровеносных сосудов. В этой части генерируются максимально четкие изображения, воспринимаемые мозгом наиболее детально и в самом высоком качестве.

Сетчатка — высокоорганизованная многослойная структура из нервных клеток. За пигментным эпителием сетчатки расположены два типа фоторецепторов — палочки и колбочки, выполняющие различные функции:

  • палочки активируются светом слабой интенсивности (сумеречное зрение);
  • колбочки активируются светом высокой интенсивности и отвечают за восприятие цвета. Фоторецепторы превращают свет в электрические импульсы посредством белка из рода опсинов. Генерированные импульсы передаются через биполярные клетки к ганглионарным клеткам сетчатки, аксоны которых формируют зрительный нерв и по нему направляются в головной мозг. Другие клетки сетчатки, включая амакриновые, горизонтальные и межплексиформные, также вовлечены в процесс обработки изображения, который происходит в сетчатке. Для восприятия фотонов света головным мозгом требуется преобразование этих фотонов в электрические импульсы в фоторецепторных клетках таким образом, чтобы смодулировать ими выброс нейротрансмиттеров. Это приводит к активизации нейронов, импульсы от которых в итоге достигают зрительных отделов коры, расположенных в затылочных долях головного мозга.

Регуляция высвобождения глутамата (нейротрансмиттера фоторецепторных клеток) происходит в несколько этапов (рис. 19.5). В тканях глаза фермент гуанилилциклаза превращает ГТФ в цГМФ. Затем цГМФ посредством ФДЭ превращается в ГМФ. Различают 11 основных изоформ ФДЭ, каждый из которых имеет еще различные подтипы (см. табл. 17.13).

Для фоторецепторов палочек имеет значение изоформа ФДЭ-6. В темноте активность ФДЭ-6 снижена, что приводит к накоплению цГМФ. Регуляция концентрации цГМФ критически важна для фоторецепторов палочек. Фоторецептор содержит родопсин, структура которого совпадает с G-белком, содержащим 11-цис-ретинальную функциональную группу (см. главу 2). Фотон света вызывает конформационные изменения родопсина, активируя специфический G-белок трансдуцин (Gt). К а-цепочке Gt присоединяется β/у-субъединица, что приводит к активации ФДЭ-6 и резко снижает концентрацию цГМФ.

Мембраны фоторецепторных клеток имеют особый вид ионных каналов, которые зависят от цГМФ (так называемые цГМФ-зависимые каналы). В присутствии цГМФ эти каналы пропускают катионы внутрь фоторецепторных клеток, что приводит к деполяризации. Так же как и в нейронах, деполяризация приводит к открытию потенциал-зависимых кальциевых каналов в пресинаптических отделах и высвобождению глутамата. Гиперполяризация фоторецептора приводит к закрытию кальциевых каналов и уменьшению высвобождения глутамата.

При отсутствии света (в темноте) в фоторецепторных клетках накапливаются большие концентрации цГМФ, фоторецепторные клетки деполяризуются и выбрасывают нейротрансмиттер. И наоборот, в присутствии света ФДЭ-6 активирована, что приводит к увеличению преобразования цГМФ в неактивный ГМФ и к снижению концентрации цГМФ. Фоторецепторные клетки гиперполяризуются, что приводит к закрытию потенциал-зависимых кальциевых каналов на пресинаптическом окончании, в результате уменьшается выделение глутамата.

Таким образом, в присутствии света фоторецепторы имеют низкую концентрацию цГМФ, гиперполяризованы и не выделяют нейротрансмиттеры. В первом синапсе зрительной системы воздействие фотонов света на сетчатку приводит к уменьшению выделения глутамата.

Следующие клетки в цепи передачи сигналов — биполярные клетки. Они делятся на два класса. «Включающие» биполярные клетки — это клетки, реагирующие на прекращение нейротрансмиттерной деполяризации. «Выключающие» биполярные клетки — это клетки, реагирующие на прекращение возбуждения, вызванного глутаматной гиперполяризацией. В связи с этим на ранних этапах визуальной обработки сетчатка глаза одновременно кодирует не только свет, но и его отсутствие во «включающих» и в «выключающих» клетках.

Функции различных полей зрения

Бинокулярная область полей зрения составляет приблизительно 200°, обеспечивая периферические функции сетчатки. Эти функции заключаются в обнаружении движения, что позволяет глазам быстро сосредоточиться на новом объекте. Как только в области периферического зрения начинается движение, то для его идентификации глаза сосредоточивают его изображение в macula lutea поскольку изображение, генерирующееся в macula lutea, наиболее детально.

Периферические поля сетчатки отвечают также за ночное и сумеречное зрение, т.к. большинство фоторецепторов-палочек расположено вне macula lutea. Потеря периферийного зрения сопровождается сужением полей зрения и часто связано с врожденной ретинопатией. Такие болезни, как глаукома и сахарный диабет, также могут влиять на сужение полей зрения.

БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ ЗРЕНИЯ

Некоторые из глазных болезней, для лечения которых используют различные лекарственные средства, перечислены в табл. 19.1.

Клинические данные указывают, что лечение витаминами предотвращает и излечивает врожденную дистрофию сетчатки. Пациентам с возрастными изменениями макулы сетчатки необходимо дополнять диету витаминами С, Е и β-каротином, чтобы уменьшить риск развития болезни.

В данной главе рассмотрена терапия глаукомы и воспалительных заболеваний глаз, возрастной макулярной дегенерации, глазодвигательных нарушений, дефицита слезной жидкости и других болезней глаз, которые эффективно лечат лекарственными средствами.

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ГЛАЗНЫХ БОЛЕЗНЕЙ

Глаукома

Глаукома вызвана нарушением оттока внутриглазной жидкости и может привести к слепоте

Для глаукомы характерны:

  • увеличение внутриглазного давления (> 21 мм рт. ст.);
  • видимые изменения глазного дна;
  • сужение полей зрения.

Глаукома без адекватного лечения постепенно повреждает оптический нерв, что может привести к слепоте. Известны две основные разновидности глаукомы — открытоугольная глаукома и закрытоугольная глаукома.

Открытоугольная глаукома и закрытоугольная глаукома

Открытоугольная глаукома — хроническое заболевание, причиной которого является нарушение оттока внутриглазной жидкости в шлеммов канал. В некоторых случаях заболевание может иметь врожденный характер. В основе фармакотерапии глаукомы лежат две задачи. Первая — уменьшение образования внутриглазной жидкости, вторая — увеличение ее оттока (табл. 19.2).

Закрытоугольная глаукома связана с некоторыми анатомическими особенностями радужки глаза, приводящими к ее срастанию с хрусталиком, что также сопровождается нарушением оттока внутриглазной жидкости.

Возрастная макулярная дегенерация

Возрастная макулярная дегенерация — это ухудшение функции центральной части сетчатки. Данное нарушение — одна из основных причин слепоты в пожилом возрасте. Существуют две формы этого заболевания:

  • сосудистая (или влажная);
  • несосудистая (или сухая).

Влажная форма начинается с хориоидальной неоваскуляризации и заканчивается кровоизлияниями и отслойкой сетчатки, что сопровождается высокой вероятностью потери зрения. При сухой форме кровоизлияния отсутствуют.

Дефицит слезной жидкости

Слезные органы подразделяют на слезопродуцирующие железы и слезоотводящие пути. Нарушения в этих структурах могут привести к состоянию, называемому «сухой глаз». Причиной дефицита слезной жидкости могут быть заболевания глаз, применение лекарств и различные системные заболевания. Например, дефицит слезной жидкости в сочетании с ревматоидным артритом называют синдромом Шегрена.

Таблица 19.2 Лекарственные средства для лечения глаукомы

Тип

Механизм

Пример

Примечания

Уменьшающие образование внутриглазной жидкости

β-Адреноблокаторы

Блокада β1-рецепторов цилиарного тела

Тимолола малеат

Средства первого выбора

а-Адреномиметики

Стимуляция а1-рецепторов и/или а2-рецепторов приводит к сокращению сосудов в цилиарном теле

Апраклонидин

Ингибиторы карбоангидразы

Блокирование карбоангидразы, уменьшение образования бикарбонатов

Ацетазоламид

Увеличивающие отток внутриглазной жидкости

Миотики

Активация М-холинорецепторов цилиарного тела приводит к миозу и, следовательно, к увеличению оттока

Карбахолин

Аналоги простагландина

Аналог простагландина F2a улучшает увеасклеральный отток

Латанопрост

Биматопрост, травопрост

Чтобы выявить и оценить симптомы «сухого глаза» используют различные клинические исследования. Тесты с флуоресцирующими веществами и бенгальским розовым помогут выявить язвенные дефекты слизистой оболочки и дефицит жидкости роговицы. Другие тесты позволяют оценить стабильность образования слезной жидкости и функционирования слезных желез.

Воспаление и аллергия

Глаз состоит из различных тканей (см. рис. 19.1), и все они могут воспаляться из-за инфекционных возбудителей (бактериальных или вирусных), аллергии, химического ожога или других факторов (идиопатические причины). Воспаление конъюнктивы называют конъюнктивитом. Кератит, увеит, склерит и неврит являются воспалительными заболеваниями роговицы, увеального тракта, склеры и нервов соответственно. Бывает, что воспаление вовлекает несколько видов тканей глаза. Причиной заболевания могут стать и хронические болезни. Так, синдром Рейтера сопровождается артритом, уретритом и конъюнктивитом. Влияние воспалительного процесса на глаз зависит от степени воспаления, продолжительности и типа вовлеченной ткани. Например, если воспаляется роговица, это может привести к нарушению ее прозрачности и ухудшению зрения. Обычно воспаление ассоциируется с болью, но при глазных болезнях это бывает не всегда.

Косоглазие и глазодвигательные нарушения

Нарушения функции глазодвигательных мышц обычно называют нейроофтальмическими нарушениями. Например, для блефароспазма характерно частое мигание, которое может привести к непроизвольному судорожному закрытию глаза. Причина этого часто неизвестна. Косоглазие (страбизм) является проявлением нарушений функции экстраокулярных мышц. У маленьких детей необходимо как можно раньше начинать лечение, чтобы предотвратить нарушение зрения, известное как амблиопия. Аутоиммунная системная болезнь миастения гравис может вызывать ослабление не только скелетных мышц, но и мышц глаза в 90% случаев (см. главу 8). Это проявляется птозом век (непроизвольное закрытие глаза) и диплопией (раздвоение в глазах из-за дисфункции глазных мышц).

СВОЙСТВА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ГЛАЗНЫХ БОЛЕЗНЕЙ

Лекарства для лечения глаз, применяемые местно, должны проникать через роговицу

Все глазные лекарственные средства, в том числе и действующие внутри глаза, наносят местно, поэтому они должны быть липофильны и не иметь по своей химической структуре заряда. Проникновение слабоосновных или слабокислых лекарств можно улучшить, если pH раствора, с которым их применяют, соответствующим образом скорректировать в целях увеличения содержания неионизированной формы лекарственного вещества. Растворы лекарственных средств не нуждаются в изотоничности по отношению к слезной жидкости.

Глазные лекарственные формы

  • Большинство глазных лекарственных средств имеет соответствующую форму (например, капли или мази)
  • Местное применение позволяет значительно снизить риск системного действия препаратов, но не исключает его полностью
  • Некоторые средства, применяемые местно, могут вызывать системные побочные эффекты
  • Медленно высвобождающиеся лекарственные формы создают меньший риск системного действия

При использовании лекарственных средств, действующих местно, возможно инфицирование, если их применяют для обоих глаз, поэтому следует применять одноразовые стерильные растворы (если это возможно).

Меланин в радужке связывает некоторые лекарства, что влияет на их действие

Эффект некоторых лекарств зависит от цвета радужки глаза, т.е. от количества меланина. Черный или темно-коричневый цвет радужки обусловлен значительно большим количеством меланина, чем зеленый, серый или синий цвет. Меланин может изменять действие некоторых лекарственных веществ, например атропина. В результате препараты могут действовать более продолжительно у людей с темным цветом глаз, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать передозировок у пациентов, имеющих сильно пигментированную радужку глаз.

Цвет глаз и действие лекарств

  • Пигментация радужки глаза может оказывать влияние на условия и продолжительность действия лекарств
  • При черном и коричневом цвете глаз содержание пигмента меланина больше, чем при зеленом, сером или синем цвете
  • Чем выше уровень пигментации в радужке, тем большее количество лекарственного вещества пигмент может связывать, тем медленнее начало и больше продолжительность действия лекарства

Видео по теме

«Фармакология».

Что предлагают интернет магазины?
SPORTGUARDIAN.RU
Logo