Soczewka (anatomia) - Lens (anatomy)

Obiektyw
Skup się na oku.svg
Światło z pojedynczego punktu odległego obiektu i światło z pojedynczego punktu bliskiego obiektu jest ustawiane na ostrość poprzez zmianę krzywizny soczewki.
Schemat ideowy ludzkiego oka en.svg
Schemat ideowy oka ludzkiego .
Detale
Część Gałka oczna
System System wizualny
Funkcjonować Światło załamujące
Identyfikatory
łacina soczewka krystaliczna
Siatka D007908
TA98 A15.2.05.001
TA2 6798
FMA 58241
Terminologia anatomiczna

Soczewka jest przezroczysta wypukłe struktury w oku , że wraz z rogówką , pomaga załamują światło się skupia się na siatkówce . Zmieniając kształt, funkcja zmienia ogniskową oka tak, że może ono skupiać się na obiektach znajdujących się w różnych odległościach, umożliwiając w ten sposób na siatkówce uformowanie ostrego, rzeczywistego obrazu obiektu będącego przedmiotem zainteresowania. Ta regulacja soczewki nazywana jest akomodacją (patrz również poniżej ). Akomodacja jest podobna do ogniskowania aparatu fotograficznego poprzez ruch jego soczewek . Soczewka jest bardziej płaska po stronie przedniej niż po stronie tylnej.

Soczewka znana jest również jako aquula (łac. mały strumień , przym. aqua , woda ) lub soczewka krystaliczna . U ludzi moc refrakcyjna soczewki w jej naturalnym środowisku wynosi około 18 dioptrii , czyli mniej więcej jedną trzecią całkowitej mocy oka.

Struktura

Soczewka jest częścią przedniego odcinka oka ludzkiego. Przed soczewką znajduje się tęczówka , która reguluje ilość światła wpadającego do oka. Soczewka jest zawieszona na miejscu przez więzadło zawieszone soczewki , pierścień z tkanki włóknistej, który łączy się z soczewką na jej równiku i łączy ją z ciałkiem rzęskowym. Za soczewką znajduje się ciało szkliste , które wraz z cieczą wodnistej na przedniej powierzchni kąpie soczewkę. Soczewka ma kształt elipsoidalny , dwuwypukły. Powierzchnia przednia jest mniej zakrzywiona niż tylna. U osoby dorosłej soczewka ma zwykle średnicę około 10 mm i długość osiową około 4 mm, chociaż należy pamiętać, że rozmiar i kształt mogą się zmieniać z powodu akomodacji i ciągłego wzrostu przez całe życie osoby. .

Mikroanatomia

Soczewka składa się z trzech głównych części: torebki soczewki , nabłonka soczewki i włókien soczewki. Torebka soczewki tworzy najbardziej zewnętrzną warstwę soczewki, a włókna soczewki tworzą większość wnętrza soczewki. W komórkach nabłonka soczewki, znajduje się pomiędzy torebką soczewki a zewnętrzna warstwa włókien obiektywem, znajdują się tylko na przedniej stronie obiektywu. Sama soczewka nie ma nerwów, naczyń krwionośnych ani tkanki łącznej.

Kapsułka obiektywu

Kapsułka soczewki to gładka, przezroczysta membrana podstawna, która całkowicie otacza soczewkę. Kapsułka jest elastyczna i składa się z kolagenu . Jest syntetyzowany przez nabłonek soczewki, a jego głównymi składnikami są kolagen typu IV i siarczanowane glikozaminoglikany (GAG). Torebka jest bardzo elastyczna, dzięki czemu soczewka może przybierać bardziej kulisty kształt, gdy nie są napięte włókna obwoskowe (zwane również więzadłami zawieszanymi), które łączą torebkę soczewki z ciałem rzęskowym. Kapsułka ma grubość od 2 do 28 mikrometrów, przy czym najgrubsza jest w pobliżu równika, a najcieńsza w pobliżu bieguna tylnego.

Nabłonek soczewki

Nabłonek soczewki, znajdujący się w przedniej części soczewki między torebką soczewki a włóknami soczewki, jest prostym nabłonkiem prostopadłościennym . Komórki nabłonka soczewki regulują większość funkcji homeostatycznych soczewki. Gdy jony, składniki odżywcze i ciecz dostają się do soczewki z cieczy wodnistej , Na + /K + -ATPaza pompuje do komórek nabłonka soczewki wypompowuje jony z soczewki, aby utrzymać odpowiednie stężenie i objętość osmotyczną soczewki , przy czym komórki nabłonka soczewki położone równikowo mają udział najbardziej do tego prądu. Aktywność Na + /K + -ATPaz utrzymuje wodę i prąd przepływający przez soczewkę z biegunów i wychodzący przez regiony równikowe.

Komórki nabłonka soczewki służą również jako prekursory nowych włókien soczewki. Nieustannie odkłada włókna w zarodku, płodzie, niemowlęciu i dorosłym, a także kontynuuje odkładanie włókien, aby rosnąć przez całe życie.

Włókna soczewkowe

Wzór włókien soczewki (aspekt przedni i boczny)

Włókna soczewki tworzą większość soczewki. Są to długie, cienkie, przezroczyste komórki, mocno upakowane, o średnicy zwykle 4–7 mikrometrów i długości do 12 mm. Włókna soczewki rozciągają się wzdłużnie od tylnych do przednich biegunów, a przy cięciu poziomo układają się w koncentryczne warstwy przypominające warstwy cebuli. Jeśli tnie się wzdłuż równika, wygląda jak plaster miodu. Środek każdego włókna leży na równiku. Te ciasno upakowane warstwy włókien soczewki nazywane są blaszkami. Włókna soczewki są połączone ze sobą za pomocą połączeń szczelinowych i naprzemiennych komórek, które przypominają formy „kulki i gniazda”.

Soczewka jest podzielona na obszary w zależności od wieku włókien soczewki danej warstwy. Posuwając się na zewnątrz od środkowej, najstarszej warstwy, soczewka dzieli się na jądro embrionalne, jądro płodowe, jądro dorosłe i korę zewnętrzną. Nowe włókna soczewki, generowane z nabłonka soczewki, są dodawane do kory zewnętrznej. Dojrzałe włókna soczewki nie mają organelli ani jąder .

Rozwój

Rozwój soczewki ludzkiej zaczyna się w stadium embrionalnym 4 mm . W przeciwieństwie do reszty oka, która pochodzi głównie z ektodermy nerwowej , soczewka pochodzi z powierzchni ektodermy . Pierwszy etap różnicowania soczewki ma miejsce, gdy pęcherzyk wzrokowy , który powstaje z wypustek w ektodermie nerwowej, zbliża się do powierzchni ektodermy. Pęcherzyk wzrokowy indukuje pobliską powierzchnię ektodermy w celu utworzenia plakodu soczewki . Na stopniu 4 mm soczewka placode jest pojedynczą warstwą komórek kolumnowych .

Wraz z postępem rozwoju placode soczewki zaczyna się pogłębiać i wnikać. W miarę pogłębiania się plakodu otwór do powierzchni ektodermy zwęża się, a komórki soczewki tworzą strukturę znaną jako pęcherzyk soczewkowy. Pęcherzyk soczewkowy całkowicie oddzielił się od powierzchni ektodermy przy stopniu 10 mm .

Po etapie 10 mm sygnały z rozwijającej się siatkówki nerwowej indukują, że komórki znajdujące się najbliżej tylnego końca pęcherzyka soczewki zaczynają wydłużać się w kierunku przedniego końca pęcherzyka. Sygnały te indukują również syntezę krystalin . Te wydłużające się komórki ostatecznie wypełniają światło pęcherzyka, tworząc pierwotne włókna, które stają się jądrem embrionalnym w dojrzałej soczewce. Komórki przedniej części pęcherzyka soczewki dają początek nabłonkowi soczewki.

Dodatkowe włókna wtórne pochodzą z komórek nabłonka soczewki zlokalizowanych w kierunku równikowym soczewki. Komórki te wydłużają się do przodu i do tyłu, aby otoczyć włókna pierwotne. Nowe włókna rosną dłużej niż te z pierwotnej warstwy, ale gdy soczewka staje się większa, końce nowszych włókien nie mogą sięgać do tylnych lub przednich biegunów soczewki. Włókna soczewki, które nie docierają do biegunów, tworzą z sąsiednimi włóknami ciasne, przeplatające się szwy. Te szwy są łatwo widoczne i nazywane są szwami. Wzory szwów stają się bardziej złożone, im więcej warstw włókien soczewki jest dodawanych do zewnętrznej części soczewki.

Soczewka nadal rośnie po urodzeniu, a nowe włókna wtórne są dodawane jako warstwy zewnętrzne. Nowe włókna soczewki są generowane z komórek równikowych nabłonka soczewki, w obszarze zwanym strefą kiełkowania. Komórki nabłonka soczewki wydłużają się, tracą kontakt z torebką i nabłonkiem, syntetyzują krystalinę , a następnie w końcu tracą jądra (enukleację), gdy stają się dojrzałymi włóknami soczewki. Od rozwoju do wczesnej dorosłości, dodanie wtórnych włókien soczewki powoduje, że soczewka staje się bardziej elipsoidalna; Jednak po około 20 roku życia soczewka z czasem staje się okrągła, a tęczówka jest bardzo ważna dla tego rozwoju.

Kilka białek kontroluje rozwój embrionalny soczewki: wśród nich przede wszystkim PAX6 , uważany za główny gen regulatorowy tego narządu. Inne efektory prawidłowego rozwoju soczewek obejmują komponenty sygnalizacyjne Wnt BCL9 i Pygo2 .

Zmiana

U wielu kręgowców wodnych soczewka jest znacznie grubsza, prawie kulista, co zwiększa refrakcję. Różnica ta kompensuje mniejszy kąt załamania między rogówką oka a ośrodkiem wodnym, ponieważ mają one podobne współczynniki załamania. Jednak nawet wśród zwierząt lądowych soczewka u naczelnych, takich jak ludzie, jest niezwykle płaska.

U gadów i ptaków ciało rzęskowe styka się z soczewką za pomocą wielu płatków na jej wewnętrznej powierzchni, oprócz włókien obwoskowych. Te podkładki ściskają i zwalniają soczewkę, aby zmienić jej kształt, skupiając się na obiektach w różnych odległościach; Włókna obwódkowe pełnią tę funkcję u ssaków . U ryb i płazów soczewka ma stały kształt, a ogniskowanie uzyskuje się poprzez przesuwanie soczewki do przodu lub do tyłu w oku.

U ryb chrzęstnych włókna obręczowe są zastąpione błoną zawierającą mały mięsień na spodzie soczewki. Mięsień ten wyciąga soczewkę do przodu z jej zrelaksowanej pozycji, gdy skupia się na pobliskich obiektach. W teleosts , przeciwnie, a projekty mięśni ze struktury naczyniowe w dnie oka, zwany proces sierpowy i służy do ciągnięcia kierunku do tyłu obiektywu z wygodnej pozycji, aby skupić się na odległych obiektów. Podczas gdy płazy przesuwają soczewkę do przodu, podobnie jak ryby chrzęstne, zaangażowane mięśnie nie są homologiczne z mięśniami żadnego z rodzajów ryb. U żab występują dwa mięśnie, jeden nad i jeden pod soczewką, podczas gdy inne płazy mają tylko dolny mięsień.

U najbardziej prymitywnych kręgowców, minoga i śluzicy , soczewka w ogóle nie jest przyczepiona do zewnętrznej powierzchni gałki ocznej. U tych ryb nie ma cieczy wodnistej, a ciało szkliste po prostu dociska soczewkę do powierzchni rogówki. Aby skupić wzrok, minóg spłaszcza rogówkę za pomocą mięśni na zewnątrz oka i odpycha soczewkę do tyłu.

Funkcjonować

Zakwaterowanie

Obraz częściowo ostry, ale w większości nieostry w różnym stopniu.

Soczewka jest elastyczna, a jej krzywizna jest kontrolowana przez mięśnie rzęskowe za pośrednictwem zonuli . Zmieniając krzywiznę soczewki, można skupić wzrok na przedmiotach znajdujących się w różnych odległościach od niej. Ten proces nazywa się zakwaterowaniem . Przy niewielkiej odległości ogniskowej mięsień rzęskowy kurczy się, włókna błonkowe rozluźniają się, a soczewka pogrubia się, co skutkuje bardziej okrągłym kształtem, a tym samym większą mocą refrakcyjną. Zmiana ogniskowania na obiekt znajdujący się w większej odległości wymaga rozluźnienia obiektywu, a tym samym zwiększenia odległości ogniskowej .

Współczynnik załamania soczewki ludzkiej waha się od około 1,406 w środkowych warstwach do 1,386 w mniej gęstych warstwach soczewki. Ten gradient indeksu zwiększa moc optyczną soczewki.

Zwierzęta wodne muszą całkowicie polegać na soczewkach zarówno pod względem ogniskowania, jak i zapewniania prawie całej mocy refrakcyjnej oka, ponieważ granica faza wodna-rogówka nie ma wystarczająco dużej różnicy we współczynnikach załamania, aby zapewnić znaczną moc refrakcyjną. W związku z tym soczewki w wodnych oczach są znacznie zaokrąglone i twardsze.

Krystaliny i przezroczystość

Wykres przedstawiający gęstość optyczną (OD) ludzkiej soczewki krystalicznej dla noworodków, 30-latków i 65-latków z długości fali 300-1400 nm.

Krystaliny to rozpuszczalne w wodzie białka, które stanowią ponad 90% białka w soczewce. Trzy główne typy krystalin występujące w ludzkim oku to α-, β- i γ-krystaliny. Krystaliny mają tendencję do tworzenia rozpuszczalnych agregatów o wysokiej masie cząsteczkowej, które ciasno upakowują włókna soczewki, zwiększając w ten sposób współczynnik załamania soczewki przy jednoczesnym zachowaniu jej przezroczystości. Krystaliny β i γ znajdują się głównie w soczewce, podczas gdy podjednostki α-krystaliny zostały wyizolowane z innych części oka i ciała. Białka α-krystalinowe należą do większej nadrodziny molekularnych białek opiekuńczych , dlatego uważa się, że białka krystalinowe zostały ewolucyjnie rekrutowane z białek opiekuńczych do celów optycznych. Funkcje opiekuńcze α-krystaliny mogą również pomóc w utrzymaniu białek soczewki, które muszą przetrwać całe życie człowieka.

Innym ważnym czynnikiem w utrzymaniu przezroczystości soczewki jest brak organelli rozpraszających światło, takich jak jądro komórkowe , retikulum endoplazmatyczne i mitochondria w dojrzałych włóknach soczewki. Włókna soczewkowe mają również bardzo rozbudowany cytoszkielet, który zachowuje precyzyjny kształt i upakowanie włókien soczewki; zakłócenia/mutacje w niektórych elementach cytoszkieletu mogą prowadzić do utraty przezroczystości.

Soczewka blokuje większość światła ultrafioletowego w zakresie długości fal 300–400 nm; krótsze fale są blokowane przez rogówkę. Pigmentem odpowiedzialnym za blokowanie światła jest glikozyd 3-hydroksykinureniny , produkt katabolizmu tryptofanu w nabłonku soczewki. Światło ultrafioletowe o wysokiej intensywności może uszkodzić siatkówkę, dlatego sztuczne soczewki wewnątrzgałkowe są produkowane tak, aby blokować również światło ultrafioletowe. Osoby bez soczewki (stan znany jako afakia ) postrzegają światło ultrafioletowe jako białawo niebieskie lub białawo-fioletowe.

Pokarm

Soczewka jest aktywna metabolicznie i wymaga odżywiania w celu utrzymania jej wzrostu i przejrzystości. Jednak w porównaniu z innymi tkankami oka soczewka ma znacznie mniejsze zapotrzebowanie na energię.

W ciągu dziewięciu tygodni rozwoju człowieka soczewka jest otoczona i odżywiona przez sieć naczyń, tunica vasculosa lentis , która wywodzi się z tętnicy szklistej . Począwszy od czwartego miesiąca rozwoju, tętnica szklista i związane z nią naczynia krwionośne zaczynają zanikać i całkowicie zanikają po urodzeniu. W oku poporodowym kanał Cloqueta wyznacza dawną lokalizację tętnicy szklistej.

Po cofnięciu się tętnicy szklistej soczewka w całości jest odżywiana z cieczy wodnistej. Substancje odżywcze dyfundują do środka, a odpady dyfundują poprzez stały przepływ płynu z przednich/tylnych biegunów soczewki i z obszarów równikowych, co jest dynamiczne utrzymywane przez pompy Na + / K + -ATPazy zlokalizowane w komórkach położonych równikowo nabłonka soczewki.

Glukoza jest podstawowym źródłem energii dla soczewki. Ponieważ dojrzałe włókna soczewki nie mają mitochondriów , około 80% glukozy jest metabolizowane w metabolizmie beztlenowym . Pozostała frakcja glukozy jest kierowana głównie w dół szlaku pentozofosforanowego . Brak oddychania tlenowego oznacza, że ​​soczewka również zużywa bardzo mało tlenu.

Znaczenie kliniczne

  • Zaćma to zmętnienia soczewki. Podczas gdy niektóre są małe i nie wymagają żadnego leczenia, inne mogą być wystarczająco duże, aby blokować światło i utrudniać widzenie. Zaćma zwykle rozwija się, gdy starzejąca się soczewka staje się coraz bardziej nieprzejrzysta, ale zaćma może również powstać wrodzona lub po uszkodzeniu soczewki. Stwardnienie jądrowe to rodzaj zaćmy związanej z wiekiem. Cukrzyca jest kolejnym czynnikiem ryzyka zaćmy. Operacja zaćmy polega na usunięciu soczewki i założeniu sztucznej soczewki wewnątrzgałkowej.
  • Starczowzroczność to związana z wiekiem utrata akomodacji, która charakteryzuje się niezdolnością oka do skupienia się na pobliskich przedmiotach. Dokładny mechanizm jest wciąż nieznany, ale związane z wiekiem zmiany w twardości, kształcie i rozmiarze soczewki zostały powiązane ze stanem.
  • Ectopia lentis to przemieszczenie soczewki z jej normalnej pozycji.
  • Afakia to brak soczewki oka. Afakia może być wynikiem zabiegu chirurgicznego lub urazu lub może być wrodzona.

Dodatkowe obrazy

  • Skan MRI ludzkiego oka pokazujący soczewkę.

  • Wnętrze przedniej komory oka.

  • Soczewka krystaliczna, utwardzona i podzielona.

  • Przekrój przez brzeg soczewki, pokazujący przejście nabłonka we włókna soczewki.

  • Struktury oka oznaczone

  • Inny widok oka i oznaczonych struktur oka

  • Ten plik svg został skonfigurowany tak, aby promienie, przesłona i soczewka krystaliczna były łatwo modyfikowane

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki