Что обеспечивает питание бессосудистых образований глазного яблока

Строение глаза
человека

Орган зрения является самым важным из всех органов чувств человека, ведь около 80% информации о внешнем мире человек получает через зрительный анализатор.

Строение глаза человека достаточно сложно и многогранно, ведь на самом деле глаз представляет собой целую вселенную, состоящую из множества элементов, направленных на решение своих функциональных задач.

В первую очередь, стоит отметить, что глазной аппарат – система оптическая, которая отвечает за восприятие, точную обработку и передачу зрительной информации. И именно на выполнение подобной цели направлена согласованная работа всех составляющих частей глазного яблока.

Орган зрения (зрительный анализатор) состоит из 4-х частей:

Периферическая часть:

Защитный аппарат глаза

• Глазница является костным вместилищем для глаза. Она имеет форму усеченной четырехгранной пирамиды, обращенной вершиной в сторону черепа под углом 45%.Глубина ее – около 4-5см.,размеры 4*3.5см. Кроме глаза она содержит жировое тело, зрительный нерв, мышцы и сосуды глаза.

• Веки (верхнее и нижнее) защищают глазное яблоко от попадания различных предметов. Они смыкаются даже при движении воздуха и при малейшем прикосновении к роговице. При помощи мигательных движений век с поверхности глазного яблока убираются мелкие частицы пыли, и равномерно распределяется слезная жидкость. Свободные края век плотно прилегают друг к другу при их смыкании. По краю век растут ресницы. Они также защищают глаз от попадания в него мелких предметов и пыли. Кожа век тонкая, легко собирающаяся в складки. Под кожей век находятся мышцы: круговая мышца глаза, с помощью которой веки смыкаются, и мышца, поднимающая верхнее веко. С внутренней стороны веки покрыты конъюнктивой.

Придаточный аппарат глаза

Конъюнктива. Она представляет собой тонкую (0.1 мм), слизистую ткань, которая в виде нежной оболочки покрывает заднюю поверхность век и, образовав своды конъюнктивального мешка, переходит на переднюю поверхность глаза. Оканчивается она у лимба. При закрытых веках между листками конъюнктивы образуется щелевидная полость, напоминающая мешок. Когда веки открыты, объем его заметно уменьшается. Основная функция конъюнктивы – защитная.

Слезный аппарат глаза

Состоит из слезной железы, слезных точек, канальцев, слезного мешка и носослезного протока. Слезная железа, расположена в верхненаружной стенке глазницы. Она выделяет слезы, которые по выводным каналам попадают на поверхность глаза, стекает в нижний конъюнктивальный свод. Затем через верхнюю и нижнюю слезные точки, которые находятся во внутреннем углу глаза на ребрах век, по слезным канальцам попадают в слезный мешок (находится между внутренним углом глаза и крылом носа), откуда по носослезному каналу попадает в нос.

Слеза – прозрачная жидкость со слабощелочной средой и сложным биохимическим составом, большую часть которой составляет вода. В норме в день выделяется не более 1 мл. Она выполняет ряд важных функций: защитную, оптическую и питательную.

Мышечный аппарат глаза

Шесть глазодвигательных мышц делятся на две косых: верхнюю и нижнюю; четыре прямых: верхнюю, нижнюю, латеральную, медиальную. А также мышца, поднимающая верхнее веко и круговая мышца глаза. При помощи этих мышц глазное яблоко может вращаться во все стороны, подниматься верхнее веко, а также зажмуриваться глаз.

Глаз располагается в глазнице и окружен мягкими тканями (жировая клетчатка, мышцы, нервы и др.). Спереди он покрыт конъюнктивой и прикрыт веками. Глазное яблоко состоит из трех оболочек: наружной, средней и внутренней, ограничивающих внутреннее пространство глаза на переднюю и заднюю камеры глаза, а также пространство, заполненное стекловидным телом — стекловидная камера.

Роговица состоит из 5-ти слоев:

Роговица богата нервными окончаниями, поэтому она очень чувствительна. Роговица не только пропускает, но и преломляет световые лучи, она имеет большую преломляющую силу.

Сосудистая оболочка — это средняя оболочка глаза, состоящая в основном из сосудов разных калибров.

Она подразделяется на три части:

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой — значит, в ней мало пигментных клеток, если карий — много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Ресничное (цилиарное) тело — это средняя утолщенная часть сосудистой оболочки, имеющая форму циркулярного валика, состоящая в основном из двух функционально разных частей:1 — сосудистой, состоящей в основном из сосудов, и 2- цилиарной мышцы. Сосудистая часть впереди несет на себе около 70 тонких отростков. Основной функцией отростков является выработка внутриглазной жидкости, заполняющей глаз. От отростков отходят тонкие цинновы-связки, на которых подвешивается хрусталик. Цилиарная мышца делится на 3 порции: наружную меридиональную, среднюю радиальную и внутреннюю циркулярную. Сокращаясь и расслабляясь, они участвуют в процессе аккомодации.

Хориоидея — это задняя часть сосудистой оболочки, состоящая из артерий, вен и капилляров. Основной ее функцией является питание сетчатки и транспорта крови к ресничному телу и радужке. Она придает красный цвет глазному дну за счет содержащейся в ней крови.

Стекловидное тело — задний отдел глаза занимает стекловидное тело, заключенное в камеру. Оно представляет собой прозрачную студенистую массу (типа геля), объемом 4 мл. Основу геля составляет вода (98%) и гиалуроновая кислота. В стекловидном теле происходит постоянный ток жидкости. Функция стекловидного тела: преломление световых лучей, поддержание формы и тонуса глаза, а так же питание сетчатки.

Внутренняя сетчатая оболочка (сетчатка)

Сетчатка является первым отделом зрительного анализатора. В сетчатке свет преобразуется в нервные импульсы, которые по нервным волокнам передаются в мозг. Там они анализируются, и человек воспринимает изображение. Сетчатка состоит из 10-ти следующих вглубь глазного яблока слоёв:

Наружный слой сетчатки – пигментный. Он поглощает свет, уменьшая его рассеивание внутри глаза. В следующем слое находятся отростки клеток сетчатки – палочек и колбочек. Отростки содержат зрительные пигменты – родопсин (палочки) и йодопсин (колбочки). Оптически активную часть сетчатки можно увидеть при обследовании глаза. Она называется глазное дно. На глазном дне можно рассмотреть сосуды, диск зрительного нерва (место выхода глазного нерва из глаза), а так же желтое пятно. Желтое пятно (макула) – это центральная часть сетчатки, где сосредоточено максимальное количество колбочек, отвечающих за цветовое зрение, и обладающая наибольшей зрительной способностью.

Проводящие пути

Зрительный нерв (II пара черепных нервов) устремляется в мозг. Зрительные нервы от каждого глаза у основания мозга образуют частичный перекрест (хиазма). Волокна, иннервирующие медиальную поверхность сетчатки, переходит на противоположную сторону.

Частичный перекрест обеспечивает каждое полушарие большого мозга информацией от обоих глаз.

После перекреста зрительные нервы называют зрительными трактами. Они проецируются в ряд мозговых структур (подкорковых центров).

Подкорковые центры

Высшие зрительные центры, расположенные в затылочных долях коры больших полушарий.

Слаженная работа всех отделов глаза позволяет нам видеть вдаль и вблизи, днем и в сумерках, воспринимать многообразие цветов, ориентироваться в пространстве.

Источник

Анатомия и строение глаза человека

Зрение является важнейшим и очень сложным механизмом для человека. Почти 90% информации воспринимают именно благодаря зрению. Зрительный анализатор состоит из трех частей: периферической, проводниковой, и центральной. Эти три составляющие способствуют восприятию и анализу световых раздражителей, в результате чего человек видит окружающий мир.

Анатомия глаза человека

В пространстве между глазным яблоком и костной тканью находится рыхлая соединительная ткань, значит, в параорбитальной области может образоваться синяк или отек. В этом же месте наблюдается наличие сосудов, которые питают глаз, и нервы, управляющие мышцами.

Из-за сообщения лимфатических и венозных сосудов глаза с сосудами головного мозга и появления гнойного воспалительного процесса, локализацией которого является окологлазная клетчатка, может распространиться в череп. Это грозит человеку летальным исходом.

Оболочки глазного яблока:

Основные функции глаза

Центральное

Периферическое

Определяется полем зрения, которое, в свою очередь, является видимым глазу пространством при фиксированном взгляде. С помощью периферического зрения человек ориентируется в пространстве.

Цветовое

Бинокулярное

Восприимчивость расположенных вокруг предметов одновременно обоими глазами. За эту способность отвечает корковый отдел анализатора. Восприятие обоими глазами одного предмета возможно при его попадании на одинаковые участки сетчатки.

Бинокулярное зрение сформировывается длительное время. Полное развитие происходит к 6-15 годам. Чтобы оно сформировалась, должны быть соблюдены некоторые условия:

Если к этому времени произошло нарушение каких-либо условий, зрение станет монокулярным, то есть, одним глазом.

Светоощущение

Внешнее строение глаза

Являются подвижными складками кожи, которые содержат мышечную ткань. Благодаря таким мышцам веки смыкаются и размыкаются, то есть человек моргает. Это необходимо для того, чтобы глаз равномерно увлажнялся, а при попадании из него удалялись инородные тела.

Слезный мешок и канал

Слезные каналы идут от слезных точек вертикальным образом, а затем изгибаются, после чего происходит их горизонтальное впадение в слезный мешочек.

Глазное яблоко

Зрачок

Это отверстие в радужке. Его размеры изменяются с учетом освещенности. Чем ярче освещение, тем сильней уменьшится зрачок.

Роговица

Является прозрачной оболочкой, которой покрыта передняя часть глаза. В роговице нет кровеносных сосудов. Она обладает большой преломляющей силой, граничит со склерой.

Склера

Представлена в виде непрозрачной внешней оболочки глазного яблока. К ней прикреплены глазодвигательные мышцы. В склере присутствуют нервные окончания и сосуды в небольшом количестве. Если есть патология соединительной ткани, склера становится голубого оттенка. При наличии у пациента болезни печени или с наступлением пожилого возраста склера становится желтой.

Внутреннее строение глаза

Стекловидное тело

Является прозрачной гелеобразной структурой. Ею заполнена полость глаза за хрусталиком. На стекловидное тело возложены функции:

Хрусталик

Относится к наиболее важным элементам зрительного аппарата. Благодаря хрусталику преломляются лучи, которые проектируются и фокусируются на сетчатке. Таким образом человек видит чёткую картинку. Если хрусталик становится мутным, острота зрения снижается. Также возможна полная потеря зрения.

Радужка

Является передним отделом сосудистого слоя глаза. Разделяет роговицу и хрусталик. В центре радужки расположен зрачок. Радужка играет роль анатомической диафрагмы, способствующей регулировке поступления света через зрачок, который способен менять свой диаметр.

Сетчатая оболочка

Зрительный нерв

Представлен в виде пучка нервных волокон. С их помощью передаются нервные импульсы, которые спровоцировало световое раздражение. Зрительный нерв состоит из трех оболочек: твердой, паутинной, мягкой. Между этими оболочками находится жидкость.

От чего портится зрение

Существуют некоторые факторы, которые оказывают негативное влияние на глаза и остроту зрения:

В клинике Элит плюс опытные врачи подберут оптимальный метод коррекции, учитывая все индивидуальные особенности зрительного аппарата пациента.

Что делать, если заметили ухудшение зрения?

Чтобы хорошее зрение было на протяжении всей жизни, необходимо регулярно посещать офтальмолога. В противном случае можно пропустить развитие серьезных патологий зрительного аппарата. Начальную стадию изменений в строении и функционировании глаз можно откорректировать с помощью безоперационных методов. Например, с помощью ортокератологии.

Если запустить офтальмологическую болезнь, можно полностью потерять зрение. Также не рекомендуется заниматься самолечением, так как это может усугубить ситуацию и вызвать развитие серьезных осложнений. Если вы заметили, что зрение стало ухудшаться, необходимо как можно раньше посетить офтальмолога.

В клинике ЭлитПлюс прием ведут высококвалифицированные и опытные специалисты, которые проведут бесплатную диагностику. На основании полученной информации выявляется причина ухудшения зрения, подбираются ночные лизны и назначается аппаратная корректировки зрения.

Полезное видео

Часто задаваемые вопросы

❓ Из каких частей состоит глаз?

✅ Глаз состоит из склеры, сетчатки, глазных мышц, слезных желез, век, слезных каналов, роговицы, зрачка, стекловидного тела, хрусталика, радужки, сетчатой оболочки, зрительных нервов.

❓ Какие изменения в строении глаза у людей с плохим зрением?

✅ Близорукость характеризуется увеличением глазного яблока. Оно удлиняется. При дальнозоркости глазное яблоко укорачивается. При кератоконусе роговица истончается, становится в форме конуса. При катаракте мутнеет хрусталик. При ретинопатии повреждаются сосуды клетчатки, она иссыхает.

❓ Куда можно записаться на диагностику зрения и подбор оптики?

✅ В клинике ЭлитПлюс предоставляется бесплатная диагностика, на основании которой квалифицированные и опытные специалисты назначат эффективное лечение ночными линзами и с использование аппаратного лечения.

❓ Можно ли без операции восстановить зрение?

✅ Да, можно. Самым эффективным методом является ортокератология. С помощью специальных ночных линз кривизна роговицы изменяется, пока человек спит. Утром ортолинзы снимают, и наслаждаются стопроцентным зрением на протяжении 1-2 суток.

Источник

Строение глаза

Строение и функции человеческого глаза

Наши глаза — это сложный аппарат, который позволяет человеку получать информацию и видеть мир во всей его красе. У глаз очень сложное строение — они сочетают в себе различные тканевые структуры и системы сосудов.

Понимание того, из чего состоит глаз, как работают его составляющие и какие функции выполняют, помогает внимательно и со знанием дела относиться к собственному зрению, распознавать «сигналы» о нарушениях и — соответственно — принимать решения для их устранения.

Глазное яблоко

Благодаря своей шарообразной или сферической форме человеческий глаз получил название «глазное яблоко». Оно располагается в глазнице — специальной костной структуре черепа, которая защищает глазное яблоко от повреждений. Переднюю поверхность глазного яблока защищают веки.

Шесть наружных мышц обеспечивают движения глазного яблока и создают бинокулярное зрение — то есть зрение двумя глазами, что создает трехмерное изображение (стереоскопическое зрение).

Через слезоотводящие пути происходит отток слезной жидкости. Слезные железы вырабатывают слезы, которые увлажняют поверхность глазного яблока и создают защитную пленку на его поверхности.

Оболочки глаза

Выделяют несколько оболочек глаза.

Конъюнктива — это наружная прозрачная оболочка, которая покрывает поверхность глаза и внутреннюю сторону век. Конъюнктива помогает необходимому скольжению при движении глазных яблок.

Фиброзная оболочка — это оболочка газа, которая состоит из склеры, лимбы и роговицы.

Склера — белая оболочка, выполняющая защитную и опорную функции. Это наиболее плотная часть глазного яблока.

Лимб — переходная оболочка глаза между склерой и роговицей. В лимбе расположены стволовые клетки, которые регенерируют наружные слои роговицы.

Роговица — прозрачная часть фиброзной оболочки. Она обильно снабжена нервами, поэтому ей свойственна высокая чувствительность. Прозрачность роговицы позволяет световым лучам проникать внутрь глаза.

Сосудистая оболочка — часть глаза, обеспечивающая кровоснабжение глаза и трофику (питание) его клеток. Сосудистая оболочка состоит из:

За центральное зрение человека отвечает тонкая чувствительная часть сетчатки — макула.

Камеры глаза

Камеры глаза — это замкнутые и связанные друг с другом пространства. Они содержат в себе внутриглазную жидкость, питающую роговицу и хрусталик. В глазном яблоке расположены две камеры — передняя и задняя.

Передняя находится между роговицей и радужкой. А между периферической частью роговицы и радужки выделяют угол передней камеры. В этом месте осуществляется отток внутриглазной жидкости.

Задняя камера находится между радужкой и задней поверхностью цилиарного тела.

За радужкой располагается хрусталик. Он имеет форму двояковыпуклой линзы и прикрепляется к цилиарному (ресничному) телу с помощью большого количества тонких связок.

За хрусталиком полость глазного яблока заполняет стекловидное тело, которое необходимо, чтобы поддерживать напряженное состояние клеточных оболочек глаза (тургор).

Оптическая система глаза

Оптическая система глаза — это и есть наше зрение. Оптическая система позволяет человеку визуально воспринимать всевозможные объекты внешнего мира. Четкость зрения определяется состоянием важнейших структур оптической системы — роговицы, хрусталика и стекловидного тела.

Роговица преломляет световые лучи, которые затем проходят через зрачок и формируют изображение. Зрачок часто сравнивают с диафрагмой фотоаппарата — именно он отвечает за «четкость» получившейся картинки.

Через хрусталик световые лучи попадают на сетчатку — световоспринимающую структуру глаза.

Стекловидное тело и степень прозрачности внутриглазной жидкости в глазных камерах влияют на качество остроты нашего зрения. Так, иногда в водянистой влаге образуются сгустки крови или другие плавающие помутнения, которые могут снижать зрение.

После попадания на сетчатку световые лучи передают в мозг по волокнам зрительного нерва специальные импульсы. Мозг анализирует информацию и выдает окончательное реальное изображение.

Наш глаз — словно отдельный организм — буквально ежесекундно выполняет сложную работу, четкость и успех которой зависит от здорового состояния каждой структуры зрительного аппарата.

Источник

Метаболизм хрусталика: особенности и пути коррекции

*Пятилетний импакт фактор РИНЦ за 2020 г.

Хрусталик — бессосудистая структура с уникальной клеточной физиологией и архитектоникой, что позволяет устранять светорассеяние и улучшать оптические свойства. Физиологическая роль хрусталика заключается в фокусировке изображения на сетчатке. Поэтому очень важно поддерживать его прозрачность в течение длительного времени. В нашем обзоре представлены данные о строении хрусталика, основных аспектах его метаболизма, свойствах и распределении Na+/K+-помпы, ионных каналов. Показана важная роль интенсивного ионного потока в создании внутренней системы циркуляции для аваскулярного хрусталика. Также описаны механизмы, ответственные за формирование катаракты. Особое внимание уделяется препарату Каталин, обладающему антикатарактальным действием и хорошей переносимостью.

Ключевые слова: хрусталик, метаболизм, кристаллины, Na+/K+-помпа, ионный поток, катаракта, Каталин

Для цитирования: Королёва И.А., Егоров А.Е. Метаболизм хрусталика: особенности и пути коррекции. // РМЖ. Клиническая офтальмология. 2015. № 4. С. –195.

Для цитирования: Королева И.А., Егоров А.Е. Метаболизм хрусталика: особенности и пути коррекции. Клиническая офтальмология. 2015;16.0000(4):191-195.

Crystalline lens metabolism: features and ways of correction

1 Municipal Clinical Hospital 15 named after O.M. Filatov, Moscow
2 Russian National Research Medical University named after N.I. Pirogov, Moscow

Crystalline lens is an avascular structure with a unique cellular physiology and tissue architecture, leading to light scattering elimination and improvement of the lens optical properties. Physiological role of the lens is to focus images on retina. Therefore it is very important to maintain lens transparency for a long time. The paper reviews lens structure, main aspects of lens metabolism, properties and spatial distribution of Na+/K+-pumps, ion channels, aquaporines. The important role of intense ion flow in creation of the internal circulatory system for the avascular lens is also discussed. Mechanisms, responsible for cataract formation, are described. Particular attention is given to Catalin, which is characterized by its anticataract effect and good tolerance by patients.

Key words: crystalline lens, metabolism, crystallines, Na+/K+-pump, ion flow, cataract, Catalin.

For citation: Koroleva I.A., Egorov A.E. Crystalline lens metabolism: features and ways of correction. // RMJ. Clinical ophthalomology. 2015. № 4. P. –195.

В статье обсуждаются вопросы метаболизма хрусталика

Зрение – сложнейший психофизиологический процесс, полноценность которого необходима для нормальной жизнедеятельности человека. Учитывая, что 90% информации о внешнем мире поступает через зрительный анализатор, состояние его функций приобретает первостепенное значение среди других сенсорных систем для осуществления всего комплекса интегрированной деятельности человека. При нарушении остроты зрения прежде всего снижается различительная способность зрительного анализатора, что ограничивает возможность обучения, получения профессионального образования и участия в трудовой деятельности. При значительном нарушении остроты зрения (вплоть до слепоты) резко ограничиваются и другие категории жизнедеятельности больного [1].
Одной из наиболее распространенных причин снижения зрения является катаракта частичное или полное помутнение вещества или капсулы хрусталика.
Хрусталик — уникальная структура, входящая в состав оптической системы глаза, основными функциями которой являются светопроведение и фокусировка изображения на сетчатке. Для осуществления этих функций хрусталик должен долгое время сохранять свое главное свойство — прозрачность. Она достигается благодаря тому, что в хрусталике отсутствуют кровеносные и лимфатические сосуды, нервные стволы, а питание хрусталика осуществляется путем диффузии и активного транспорта через капсулу растворенных во внутриглазной жидкости питательных веществ и кислорода.
Как известно, со всех сторон хрусталик покрыт тонкой эластичной оболочкой – капсулой. Часть капсулы, покрывающей его переднюю поверхность, называется передней капсулой хрусталика, а участок, покрывающей заднюю поверхность, – задней капсулой. Толщина передней капсулы составляет 11–18 мкм, задняя почти в 2,5 раза тоньше – 4–5 мкм [2]. Капсула состоит из коллагенов, ламинина и мукополисахарида гепаран-сульфата, который играет важную роль в организации структуры матрикса и поддержании прозрачности капсулы. При световой микроскопии она представляет собой гомогенную бесструктурную мембрану, на внутренней задней поверхности которой располагаются углубления, куда входят волокна хрусталика [3].
Под передней капсулой хрусталика расположен однослойный эпителий, который простирается до области экватора. В эпителии хрусталика выделяют 3 популяции клеток:
– поверхностный слой клеток, содержащий органеллы и обеспечивающий активный транспорт ионов, аминокислот, предшественников синтеза липидов в хрусталик, а также облегченную диффузию глюкозы;
– дифференцирующиеся эпителиальные клетки, которые, удлиняясь, обеспечивают рост хрусталика и превращаются в хрусталиковые волокна в зоне экватора;
– зрелые хрусталиковые волокна, в которых отсутствует большинство клеточных органелл.
Волокна хрусталика контактируют друг с другом посредством шаровидно-гнездовых, языковидных соединений и десмосом [4].
Молодые лентовидные волокна оттесняют более старые к центру и образуют вокруг плотного ядра эластичную кору хрусталика, которая является наиболее метаболически активной зоной. Хрусталиковым волокнам в центре ядра столько же лет, сколько и всему организму.
Поскольку в ходе окончательной дифференцировки в хрусталиковых волокнах происходит постепенный распад ядра, митохондрий и других внутриклеточных органелл, в зрелом хрусталике содержится большой объем ткани, неспособной к синтезу белка и осуществлению метаболических процессов. Однако сохраняется некоторая способность к синтезу ограниченного набора протеинов, и имеются механизмы противодействия оксидативному стрессу, способному нарушить функционирование существующих белков. Источником энергии для этих процессов служит анаэробный гликолиз. Чтобы доставить глюкозу от поверхности хрусталика к внутренним слоям путем диффузии (ее коэффициент диффузии – 10-6 см2/с), потребовалось бы около 1–2 ч для хрусталиков лягушки и мыши и 4–8 дней – у человека [5]!
Таким образом, становится понятно, что хрусталиковые волокна имеют весьма ограниченные возможности для поддержания гомеостаза и противодействия внешним повреждающим факторам и полностью зависят от функционирования эпителия передней капсулы и состава внутриглазной жидкости.
В состав хрусталика входит большое количество специфических белков (35–40%) и воды, причем на долю последней приходится лишь 60–65% массы хрусталика. Выделяют несколько типов белков: водорастворимые α-, β- и γ-кристаллины (80–90% сухой массы) и водонерастворимые белки (10–20%). Именно растворимые цитоплазматические белки кристаллины обусловливают высокий индекс рефракции, образуя упорядоченный гель с низким содержанием воды, при этом коэффициент преломления цитоплазмы клеток равен коэффициенту преломления мембран [6].
Их концентрация увеличивается до 50% к центру хрусталика, благодаря чему происходит компенсация сферических аберраций [7]. Альфа-кристаллины состоят из последовательности 80–100 аминокислот. J. Horwitz впервые описал α-кристаллины как шапероны – класс белков, главная функция которых состоит в восстановлении правильной нативной третичной или четвертичной структуры белков, а также в образовании и диссоциации белковых комплексов [8]. Так, α-кристаллины могут предотвращать агрегацию частично денатурированных белков и возвращать их нативную структуру. В экспериментах на животных показано, что появление мутаций в генах, кодирующих α-кристаллины, приводит к развитию катаракты [9].
Распределение белков в хрусталике неравномерно. Отмечается относительное преобладание α- и β-кристаллинов в коре, а водонерастворимых белков – в ядре хрусталика. Гамма-кристаллин также преобладает в ядре, а именно в центральных волокнах, которые располагаются вдоль оптической оси хрусталика [10].
С возрастом содержание в хрусталике низкомолекулярной фракции α-кристаллина уменьшается. Количество γ-кристаллина также имеет тенденцию к снижению. К возрастным особенностям относится и такая модификация белков, как образование дисульфидных связей между молекулами белка и глутатионом или цистеином [11].
Для поддержания прозрачности и специфического строения хрусталика недостаточно лишь механизма по обеспечению питательными веществами внутренних слоев, важно также регулировать объем этих клеток. Волокна хрусталика ориентированы строго определенным образом и прилегают очень плотно друг к другу, поскольку для уменьшения рассеивания света межклеточное пространство должно быть меньше длины световой волны. На поперечном срезе хрусталиковые волокна имеют вид вытянутого шестиугольника размером 3х9 μм, а величина межклеточного пространства составляет 0,01 μм [12]. При уменьшении внутриклеточного объема межклеточное пространство расширяется, что ведет к снижению оптических свойств хрусталика.
Для функционирования хрусталика и поддержания прозрачности очень важен баланс жидкости. Благодаря наличию в клетках хрусталика аквапоринов (AQPs) осуществляется быстрый перенос большого количества жидкости. Это свойство играет важную роль в осуществлении аккомодации. Аквапорины (AQP) – семейство встроенных в мембрану транспортных белковых каналов, широко представленное во многих тканях организма человека. За открытие первого члена этого семейства, AQP1, исследователь Peter Agre в 2003 г. получил Нобелевскую премию по химии. Благодаря этому открытию стало понятно, каким образом клеточная мембрана, лишь ограниченно проницаемая для молекул воды, пропускает ее в цитоплазму эритроцитов, почечных проксимальных канальцев и некоторых других тканей с чрезвычайно высокой скоростью. Архитектура канала такова (узкая щель в центре и расширения на противоположных концах), что вода может проникать только в виде тонкой цепочки молекул, соединенных водородными связями. Подобные белки, способные проводить 3х109 молекул воды в секунду в расчете на каждый мономер, есть во всех живых клетках. У человека обнаружено 13 видов аквапоринов.
Эпителиальные клетки хрусталика в большом количестве содержат AQP1, а в последнее время появились сообщения о том, что в них обнаружены также AQP5 и AQP7. В процессе дифференцировки и превращения в хрусталиковые волокна экспрессия AQP1 уменьшается, а вместо него появляются AQP0, также известный, как основной внутренний белок (major intrinsic protein (MIP)), поскольку его количество составляет более 50% всех мембранных белков хрусталика, и AQP5 (5% от AQP0) [13, 14]. Проницаемость для воды MIP составляет 45 μм/с, в то время как в клетках эпителия благодаря AQP1 этот показатель достигает 135 μм/с, но с учетом количества этих белков установлено, что их суммарная проницаемость одинакова [15]. Дальнейшие исследования показали, что на проницаемость AQP0 (но не AQP1) могут оказывать влияние некоторые обстоятельства, в частности, изменение рН и уровня Са2+ [16]. Также AQP0 выполняет функцию структурного белка, взаимодействуя со специфическими белками цитоскелета клеток хрусталика — факинином и филенсином [17]. При возникновении мутаций в гене AQP0 описаны случаи врожденной катаракты [18].
Сохранность прозрачности хрусталика обеспечивается сбалансированным физико-химическим состоянием его белков и липидов мембран, содержанием воды и ионов, поступлением и выделением продуктов метаболизма.
В хрусталике содержатся углеводы и их производные, восстановители глутатиона, цистеина, аскорбиновой кислоты и др. Содержание белка, воды и электролитов значительно отличается от тех пропорций, которые обнаруживаются в водянистой влаге (ВВ), стекловидном теле и плазме крови. Так, в нем имеются высокий уровень ионов К+ (в 25 раз больше, чем в ВВ) и низкий уровень ионов Na+.
Для объяснения процессов обмена в хрусталике была предложена модель, отражающая движение интенсивного ионного потока внутри хрусталика. Установлено, что ионный поток начинает проникать в области переднего и заднего полюса хрусталика через щели между волокнами, принося в основном ионы Na+, затем проникает внутрь клеток и по щелевидным соединениям движется из клетки в клетку в направлении экватора (рис. 1). Там в клетках герминативной зоны отмечается наиболее высокая концентрация Na+/K+-АТФазы, и ионы Na+ активно выводятся из хрусталика [19].

Gao et al. подсчитали, что активность Na+/K+-помпы на единицу площади в области экватора в 20 раз выше, чем в области переднего полюса хрусталика [20]. Таким образом обеспечиваются высокий уровень ионов К+ и низкий уровень ионов Na+. Кроме того, отмечается и различие в строении Na+/K+-помпы в этих зонах: α1-изоформа локализуется в экваторе, а α2-изоформа – на переднем полюсе [20]. Примечательно, что эти изоформы имеют разную регуляцию: α1 – β-адренэргическими рецепторами посредством протеинкиназы A, α2-изоформа – β-адренэргическими рецепторами посредством протеинкиназы С [21]. Влияние на внутрихрусталиковый ионный поток может послужить точкой приложения в создании новых фармакологических средств борьбы с катарактой.
При катаракте отмечается значительное снижение концентрации этих ионов наряду со снижением активности Na+/K+-АТФазы. Показано, что одной из причин этого может служить повышение уровня Н2О2. В норме уровень Н2О2 в тканях хрусталика и ВВ составляет около 20–30 µМ, в то время как у 1/3 обследованных пациентов с имеющейся катарактой – повышен в 2–7 раз в хрусталике и 30-кратно — в ВВ [22]. Проведенные in vitro исследования позволили установить, что при снижении антипероксидазной активности хрусталика нарушается деятельность Na+/K+-АТФазы, ингибируется гидролиз АТФ и в дальнейшем происходит гибель клеток эпителия [23].
Важное значение в процессе образования помутнений в хрусталике имеют изменения водно-солевого и энергетического обмена. При катаракте происходит изменение микроэлементного, аминокислотного состава хрусталика, наблюдается скопление в его тканях натрия, кальция, цинка и воды, уменьшение содержания калия, алюминия, растворимых белков, серосодержащих аминокислот, аскорбиновой кислоты, рибофлавина, цитохрома. Снижается активность АТФ-азы, пируватфосфокиназы, карбоангидразы и т. д.
В настоящее время одной из доминирующих теорий катарактогенеза является теория окислительного стресса. При исследовании хрусталиков пациентов с катарактой, в отличие от нормальных возрастных изменений, обнаруживаются окисление белков не только мембран, но и цитоплазмы, изменение их конфигурации с обнажением тиольных групп, которые в норме находятся внутри белковой структуры, окисление метионина, цистеина, а также окисление липидов мембран. Кроме того, для катаракты характерно формирование высокомолекулярных белковых комплексов, ковалентно связанных дисульфидными связями [24]. Такие белковые агрегации приводят к тому, что свет в этих участках рассеивается, и прозрачность хрусталика снижается.
Значительный интерес представляет хиноидная теория, которая придает большое значение в патогенезе катаракты веществам хиноидной группы, образующимся в результате нарушения метаболизма ароматических аминокислот (триптофана, тирозина и др.). Согласно этой теории, помутнение хрусталика возникает, когда его водорастворимые белки начинают денатурироваться и превращаться в непрозрачные субстанции под действием хиноидных продуктов.
В исследованиях было обнаружено, что вещество пиреноксин конкурентно ингибирует действие хиноидных веществ, а также нормализует обмен глюкозы в хрусталике и препятствует отложению сорбита, стабилизирует клеточные мембраны, ингибирует перекисное окисление липидов [25].
Глазные капли Каталин, содержащие пиреноксин, были впервые зарегистрированы в Японии в 1958 г. фармацевтическим концерном Senju Pharmaceutical и в настоящее время применяются более чем в 20 странах мира.
Эффективность препарата Каталин продемонстрирована как в лабораторных испытаниях, так и в клинических исследованиях.
J. Kociecki et al. провели исследование, в котором приняли участие 72 пациента старше 40 лет с начальной стадией возрастной катаракты и остротой зрения не меньше 0,5. 35 пациентов получали инстилляции Каталина, 37 – плацебо. Оценка результатов через 3, 6, 12, 18 и 24 мес. происходила с использованием денситометрических измерений прозрачности хрусталика на анализаторе переднего отрезка глаза EAS-1000 (NIDEK, Япония). Авторы пришли к заключению, что Каталин эффективно предотвращает развитие помутнений в хрусталике в сравнении с группой плацебо, особенно у пациентов моложе 60 лет, и действие препарата усиливается при непрерывном применении в течение 18 мес. [26].
Г.С. Полунин и соавт. в своей работе по изучению терапевтической эффективности Каталина у 50 пациентов с возрастной катарактой посредством общепринятых офтальмологических исследований и денситометрических исследований прозрачности хрусталика отмечали положительные результаты. Определялось достоверное снижение денситометрических показателей оптической плотности в передних и задних кортикальных слоях, в задней капсуле хрусталика. В то же время в контрольной группе, использовавшей Таурин, показатели оптической плотности практически не изменялись, что также было расценено как положительный эффект [27].
Имеются сообщения о том, что при длительном наблюдении за пациентами, которые применяли Каталин и некоторые другие антикатарактальные препараты, уменьшались не только интенсивность помутнений, но и их площадь [26].
Результаты исследований убедительно свидетельствуют о том, что Каталин оказывает антикатарактальное действие на все слои хрусталика, но особенно – на его кортикальные слои и заднюю капсулу. Важно, что также была показана хорошая переносимость этого препарата пациентами всех возрастных групп, побочные явления наблюдались крайне редко. Высокая терапевтическая эффективность и безопасность при длительном применении позволяют рекомендовать глазные капли Каталин для предотвращения прогрессирования возрастной катаракты, особенно на начальных стадиях.
Таким образом, не остается сомнений в том, что поддержание метаболизма хрусталика является ключевым фактором сохранения его основного свойства – прозрачности. Поэтому исследования этиологии катаракты в настоящее время проводятся на стыке медицины, биохимии, биофизики и молекулярной биологии. Тем не менее патофизиологические процессы начала этого заболевания еще далеко не полностью установлены, и во всем мире интенсивно ведутся исследования причин и механизмов развития катаракты. Ведь знание этапов патогенеза возникновения возрастной катаракты необходимо для разработки эффективной медикаментозной терапии.

Источник