Hornhaut

Für andere Verwendungen siehe Hornhaut (Disambiguierung).
Hornhaut
Cornea.png
Schematisches Diagramm der menschliches Auge Zeigen der Hornhaut wie der von der Sklera durch die getrennt Hornhaut Limbus
Einzelheiten
Teil von Vor Auge
System Visuelles System
Funktion Brechen hell
Kennungen
Latein Hornhaut
Gittergewebe D003315
Ta98 A15.2.02.012
Ta2 6744
Fma 58238
Anatomische Terminologie
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Das Hornhaut ist der transparent vorderer Teil des Auge das deckt die ab Iris, Schüler, und Vorderkammer. Zusammen mit der vorderen Kammer und Linse, die Hornhaut brechen Licht, die ungefähr zwei Drittel der Gesamtsumme des Auges ausmachen optische Kraft.[1][2] Beim Menschen beträgt die Brechkraft der Hornhaut ungefähr 43 Dioptres.[3] Die Hornhaut kann durch chirurgische Eingriffe wie z. LASIK.[4]

Während die Hornhaut den größten Teil der Fokussierkraft des Auges beiträgt, ist sie Fokus Ist repariert. Unterkunft (Die Neuausarbeitung von Licht zur besseren Sichtweise in der Nähe von Objekten) wird durch Ändern der Geometrie der Linse erreicht. Medizinische Begriffe im Zusammenhang mit der Hornhaut beginnen häufig mit dem Präfix "kerat-" von dem griechisch Wort κέρας, Horn.

Struktur

Die Hornhaut hat unmyeliniert Nerv Enden, die berührt, Temperatur und Chemikalien empfindlich sind; Ein Hauch der Hornhaut verursacht unfreiwillig Reflex um das zu schließen Augenlid. Da Transparenz von größter Bedeutung ist, hat die gesunde Hornhaut nicht oder nötig Blutgefäße darin. Stattdessen löst sich Sauerstoff in Tränen auf und diffundiert dann in der Hornhaut, um ihn gesund zu halten.[5] In ähnlicher Weise werden Nährstoffe durch transportiert Diffusion von der Tränenflüssigkeit durch die Außenfläche und die wässriger Humor durch die Innenoberfläche. Nährstoffe kommen auch über Neurotrophine geliefert von den Nerven der Hornhaut. Im MenschenDie Hornhaut hat einen Durchmesser von etwa 11,5 mm und eine Dicke von 0,5 bis 0,6 mm in der Mitte und 0,6–0,8 mm an der Peripherie. Transparenz, Avaskularität, das Vorhandensein unreifer Resident -Immunzellen und immunologisches Privileg macht die Hornhaut zu einem ganz besonderen Gewebe.

Das am häufigsten vorkommende lösliche Protein in Säugetierhornhaut ist Albumin.[6]

Die menschliche Hornhaut grenzt an die Sklera Bei der Hornhaut Limbus. Im Neunaugen, Die Hornhaut ist ausschließlich eine Erweiterung der Sklera und ist von der Haut darüber getrennt, aber in fortgeschritteneren Wirbeltieren wird sie immer mit der Haut verschmolzen, um eine einzelne Struktur zu bilden, wenn auch eine aus mehreren Schichten. Bei Fisch und Wassertebretaten im Allgemeinen spielt die Hornhaut keine Rolle bei der Fokussierung des Lichts, da sie praktisch dasselbe hat Brechungsindex als Wasser.[7]

Mikroanatomie

Vertikaler Abschnitt der menschlichen Hornhaut aus nahe dem Rand. (Waldeyer.) Vergrößert. 1: Epithel. 2: Vordere elastische Lamina. 3: Substantia propria. 4: Hintere elastische Lamina (Descemets Membran). 5: Endothel des Vorderkammer. A: schräge Fasern in der vorderen Schicht der Substantia propria. B: Lamellæ Die Fasern, deren Fasern übergeschnitten sind und ein gepunktetes Erscheinungsbild erzeugen. C: Hornhautkorpuskeln, die im Abschnitt fusiform erscheinen. D: Lamellæ Die Fasern, deren Fasern longitudinal geschnitten werden. E: Übergang zum Übergang Sklera, mit ausgeprägteren Fibrillationen und von einem dickeren überragt Epithel. F: Kleine Blutgefäße, die in der Nähe des Randes der Hornhaut geschnitten sind.
Hornhautquerschnitt von einem abgebildet Sd-oct

Die menschliche Hornhaut hat fünf Schichten (möglicherweise sechs, wenn die DUAs Schicht ist enthalten).[8] Hornhäute anderer Primaten habe fünf bekannte Schichten. Die Hornhäute von Katzen, Hunden, Wölfen und anderen Fleischfressern haben nur vier.[9] Von der Vorderseite bis zum hinteren Verhältnis sind die Schichten der menschlichen Hornhaut:

  1. Hornhaut -Epithel: ein äußerst dünner mehrzelliger Epithel Gewebeschicht (nicht keratinisiertes geschichtetes Plattenepithel) aus schnell wachsender und leicht regenerierter Zellen, feucht gehalten mit Tränen. Die Unregelmäßigkeit oder ein Ödem des Hornhautpithels stört die Glätte der Luft-/Tränenfilm-Grenzfläche, die wichtigste Komponente der Gesamtbrechung des Auges, wodurch die Sehschärfe verringert wird. Hornhautepithel ist kontinuierlich mit dem Konjunktivalpithel und besteht aus etwa 6 Schichten von Zellen, die ständig auf der exponierten Schicht abgelaufen sind und durch Multiplikation in der Basalschicht regeneriert werden.
  2. Bowmans Schicht (auch bekannt als die Vordere Grenzmembran): Wenn Bowmans Schicht anstelle einer subepithelialen Kellermembran diskutiert wird, ist eine schwierige Schicht Kollagen (hauptsächlich Typ -I -Kollagenfibrillen), Laminin, Nidogen, Perlecan und andere HSPGs, die das Hornhautstroma schützen. Wenn die Bowman -Schicht als separate Einheit von der subepithelialen Basalmembran diskutiert wird, kann er als azelluläre, kondensierte Region des apikalen Stromas beschrieben werden, das hauptsächlich aus zufällig organisierten, aber eng gewebten Kollagenfibrillen besteht. Diese Fibrillen interagieren mit und befestigen sich aneinander. Diese Schicht ist acht bis 14 Mikrometern (μm) dick[10] und fehlt oder sehr dünn in Nicht-Primaten.[9][11]
  3. Hornhautstroma (Auch Substantia propria): Eine dicke, transparente mittlere Schicht, bestehend aus regelmäßig angeordneten Kollagenfasern zusammen mit spärlich verteilten miteinander verbundenen Kollagenfasern Keratozyten, die die Zellen für allgemeine Reparatur und Wartung sind.[10] Sie sind parallel und überlagert wie Buchseiten. Das Hornhautstroma besteht aus ungefähr 200 Schichten hauptsächlich Typ -I -Kollagenfibrillen. Jede Schicht ist 1,5-2,5 μm. Bis zu 90% der Hornhautdicke bestehen aus Stroma.[10] Es gibt 2 Theorien darüber, wie Transparenz in der Hornhaut entsteht:
    1. Die Gitterarrangements der Kollagenfibrillen im Stroma. Die Lichtstreuung durch einzelne Fibrillen wird durch destruktive Störung des verstreuten Lichts von anderen einzelnen Fibrillen aufgehoben.[12]
    2. Der Abstand der benachbarten Kollagenfibrillen im Stroma muss <200 nm sein, damit Transparenz. (Goldman und Benedek)
  4. Descemets Membran (Auch hintere Begrenzungsmembran): Eine dünne azelluläre Schicht, die als modifizierte Basalmembran des Hornhautendothels dient, von dem die Zellen stammen. Diese Schicht besteht hauptsächlich aus Kollagen-IV-Fibrillen, die weniger starr als Kollagen-Typ-I-Fibrillen und je nach Alter des Probanden etwa 5 bis 20 μm dick sind. Nur vor der Descemets Membran, einer sehr dünnen und starken Schicht, der Schicht von DUA, 15 Mikrometern dick und in der Lage, 1,5 bis 2 Stangen Druck zu widerstehen.[13]
  5. Hornhautendothel: eine einfache Plattenepithel oder niedrig Quader Monoschicht, ca. 5 & mgr; m dick von mitochondrienreichen Zellen. Diese Zellen sind für die Regulierung von Flüssigkeits- und Stofftransport zwischen den wässrigen und Hornhautabteilung verantwortlich.[14] (Der Begriff Endothel ist ein Fehlbezeichnung hier. Das Hornhautendothel wird durch wässrigen Humor gebadet, nicht durch Blut oder Lympheund hat einen ganz anderen Ursprung, Funktion und Aussehen von Gefäßendothel.) Im Gegensatz zum Hornhaut -Epithel regenerieren die Zellen des Endothels nicht. Stattdessen dehnen sie sich aus, um tote Zellen auszugleichen, was die Gesamtzelldichte des Endothels verringert, was die Flüssigkeitsregulation beeinflusst. Wenn das Endothel kein ordnungsgemäßes Flüssigkeitsausgleich mehr aufrechterhalten kann, tritt eine Stroma -Schwellung aufgrund von überschüssigen Flüssigkeiten und anschließendem Transparenzverlust auf, und dies kann Hornhautödem und Störung mit der Transparenz der Hornhaut verursachen und somit das gebildete Bild beeinträchtigen.[14] Auf dem Hornhautendothel abgelagerte Irispigmentzellen kann manchmal durch die wässrigen Ströme in ein unterschiedliches vertikales Muster gewaschen werden - dies ist als bekannt als Kukenbergs Spindel.

Nervenversorgung

Die Hornhaut ist eines der empfindlichsten Gewebe des Körpers, da sie mit sensorischen Nervenfasern über die dicht innerviert ist Ophthalmic Division des Trigeminus über 70–80 lange Ziliarnerven. Untersuchungen legen nahe, dass die Dichte der Schmerzrezeptoren in der Hornhaut 300–600 -mal höher ist als die Haut und 20–40 Mal höher als Zahnpulpe,[15] Verletzungen der Struktur unerträglich schmerzhaft.[16]

Die Ziliarnerven verlaufen unter dem Endothel und verlassen das Auge durch Löcher in der Sklera, abgesehen vom Sehnerv (der nur optische Signale überträgt).[10] Die Nerven betreten die Hornhaut über drei Ebenen; Skleral, episcleraler und konjunktivaler. Die meisten Bündel führen zu einer Unterteilung in ein Netzwerk im Stroma, aus dem die Fasern die verschiedenen Regionen liefern. Die drei Netzwerke sind, Midstromal, Subepithel/Sub-Basal und Epithel. Die Empfangsfelder jedes Nervenende sind sehr groß und können sich überlappen.

Hornhautnerven der subepithelialen Schicht enden in der Nähe der oberflächlichen Epithelschicht der Hornhaut in a logarithmische Spirale Muster.[17] Die Dichte der epithelialen Nerven nimmt mit dem Alter ab, insbesondere nach dem siebten Jahrzehnt.[18]

Funktion

Brechung

Die optische Komponente befasst sich mit der Erzeugung eines reduzierten umgekehrten Bildes auf der Netzhaut. Das optische System des Auges besteht nicht nur aus zwei, sondern auch aus vier Oberflächen - zwei auf der Hornhaut, zwei auf der Linse. Strahlen werden in Richtung der Mittellinie gebrochen. Aufgrund ihrer parallelen Natur konvergieren entfernte Strahlen zu einem Punkt auf der Netzhaut. Die Hornhaut gibt Licht im größten Winkel zu. Die wässrigen und grasenden Humors haben beide einen Brechungsindex von 1,336-1.339, während die Hornhaut einen Brechungsindex von 1,376 hat. Da die Änderung des Brechungsindex zwischen Hornhaut und wässrigem Humor im Vergleich zur Änderung an der Luft -Cornea -Grenzfläche relativ gering ist, hat er einen vernachlässigbaren Brechungseffekt, typischerweise -6 Dioptres.[10] Die Hornhaut wird als a Positive Meniskusobjektiv.[19] Bei einigen Tieren wie Vögelarten, Chamäleons und einer Fischart kann sich auch die Hornhaut konzentrieren.[20]

Transparenz

Die Hornhaut wird nach dem Tod undurchsichtig
(Herkunft: Gattung Bos)

Nach dem Tod oder Entfernen eines Auges absorbiert die Hornhaut den wässrigen Humor, verdickt sich und wird dunstig. Transparenz kann wiederhergestellt werden, indem sie in eine warme, gut belüftete Kammer bei 31 ° C (88 ° F, die normale Temperatur) gestellt wird, sodass die Flüssigkeit die Hornhaut verlassen und transparent werden kann. Die Hornhaut nimmt Flüssigkeit aus dem wässrigen Humor und den kleinen Blutgefäßen des Limbus ein, aber eine Pumpe schlägt die Flüssigkeit sofort nach dem Eintritt aus. Wenn Energie mangelhaft ist, kann die Pumpe ausfallen oder zu langsam funktionieren, um zu kompensieren, was zu einer Schwellung führt. Dies tritt beim Tod auf, aber ein toter Auge kann in eine warme Kammer mit einem Stausee aus Zucker und Glykogen gelegt werden, das die Hornhaut im Allgemeinen mindestens 24 Stunden transparent hält.[10]

Das Endothel steuert diese Pumpaktion und wie oben erläutert, ist die Beschädigung schwerwiegender und ist eine Ursache für undurchlässiger und schwellung. Bei einer Schädigung der Hornhaut, wie beispielsweise bei einer Virusinfektion, wird das Kollagen, das zur Reparatur des Prozesses verwendet wird, nicht regelmäßig angeordnet, was zu einem undurchsichtigen Pflaster (Leukom) führt.

Klinische Bedeutung

Die häufigsten Hornhautstörungen sind die folgenden:

  • Hornhautabrieb - Eine medizinische Erkrankung, bei der der Verlust der Oberflächenepithelschicht der Hornhaut des Auges infolge eines Traumas an der Augeoberfläche beinhaltet.
  • Hornhautdystrophie - Eine Erkrankung, in der ein oder mehrere Teile der Hornhaut ihre normale Klarheit verlieren, da ein wolkiges Material aufgebaut ist.
  • Hornhautgeschwür - Ein entzündlicher oder infektiöser Zustand der Hornhaut, bei dem ihre Epithelschicht unter Beteiligung des Hornhautstromas stört.
  • Hornhautneovaskularisation - Übermäßiges Einwachsen von Blutgefäßen aus dem limbalen vaskulären Plexus in die Hornhaut, verursacht durch den Sauerstoffentzug aus der Luft.
  • Fuchs 'Dystrophie - Bewölktes Morgen Vision.
  • Keratitis - Entzündung der Hornhaut.
  • Keratokonus - Eine degenerative Erkrankung, die Hornhaut und verändert die Form, um eher wie ein Kegel zu sein.
  • Hornhaut Fremdkörper - Ein in der Hornhaut vorhandenes Fremdkörper, eine der häufigsten vermeidbaren beruflichen Gefahren.[21]

Management

Spaltlampe Bild der Hornhaut, Iris und Linse (mild zeigen Katarakt)

Chirurgische Maßnahmen

Verschiedene Refraktive Augenchirurgie Techniken verändern die Form der Hornhaut, um die Notwendigkeit von Korrekturlinsen zu verringern oder anderweitig den Brechungszustand des Auges zu verbessern. In vielen der heute verwendeten Techniken wird die Umgestaltung der Hornhaut durch Photoablation mit dem durchgeführt Excimer -Laser.

Es gibt auch synthetische Hornhäute (Keratoprosthesen) in der Entwicklung. Die meisten sind lediglich Kunststoffeinsätze, aber es gibt auch solche, die aus biokompatiblen synthetischen Materialien bestehen, die das Einwachsen von Gewebe in die synthetische Hornhaut fördern und dadurch die Biointegration fördern. Andere Methoden wie magnetische deformierbare Membranen[22] und optisch kohärent Transkranielle magnetische Stimulation des menschliche Netzhaut[23] sind noch in sehr frühen Forschungsstadien.

Andere Verfahren

Orthokeratologie ist eine Methode mit spezialisiertem hartem oder starrem Gas-Permeable Kontaktlinsen Um die Hornhaut vorübergehend neu zu gestalten, um den Brechungszustand des Auges zu verbessern oder den Bedarf an Brillen und Kontaktlinsen zu verringern.

Im Jahr 2009 zeigten Forscher des Medical Center der Universität von Pittsburgh, dass dies dies vorliegt Stammzelle Von menschlichen Hornhäuten gesammelt können Transparenz wiederherstellen, ohne eine Ablehnungsreaktion bei Mäusen mit Hornhautschäden zu provozieren.[24] Bei Hornhaut -epithelialen Erkrankungen wie Stevens Johnson -Syndrom, anhaltendem Hornhautgeschwür usw. wird festgestellt[25] Da die Ausdehnung der Amniotika -Membranbasis umstritten ist.[26] Bei Endothelerkrankungen wie bullöser Keratopathie wurde sich Leichen -Hornhaut -Endothel -Vorläuferzellen als effizient erwiesen. Es wird erwartet, dass kürzlich aufstrebende Tissue Engineering-Technologien in der Lage sind, eine Hornhautzellen eines Leichendonors zu erweitern und in mehr als dem Auge eines Patienten verwendbar zu sein.[27][28]

Hornhautretention und Permeabilität bei der topischen Arzneimittelabgabe an das Auge

Die Mehrheit der augentherapeutischen Wirkstoffe wird über den topischen Weg dem Auge verabreicht. Hornhaut ist aufgrund ihrer hoch undurchlässigen Natur eine der Hauptbarrieren für die Arzneimitteldiffusion. Die kontinuierliche Bewässerung mit einer Tränenflüssigkeit führt auch zu einer schlechten Retention der therapeutischen Mittel auf der Augenoberfläche. Eine schlechte Permeabilität der Hornhaut und die schnelle Auswäsche von therapeutischen Wirkstoffen von der Augenoberfläche führt zu einer sehr geringen Bioverfügbarkeit der über topischen Routen verabreichten Arzneimittel (typischerweise weniger als 5%). Eine schlechte Retention von Formulierungen auf Augenoberflächen könnte durch die Verwendung von mucoadhäsiven Polymeren möglicherweise verbessert werden.[29] Die Arzneimittelpermeabilität durch die Hornhaut könnte durch die Zugabe von Penetrationsverstärkern zu topischen Formulierungen erleichtert werden.[30]

Transplantation

Hauptartikel: Hornhauttransplantation

Wenn das Hornhautstroma eine visuell signifikante Opazität, Unregelmäßigkeit oder ein Ödem entwickelt, kann eine Hornhaut eines verstorbenen Spenders sein transplantiert. Da es keine Blutgefäße in der Hornhaut gibt, gibt es auch nur wenige Probleme mit Ablehnung der neuen Hornhaut.

Wenn für die Transplantation eine Hornhaut benötigt wird, wie aus einer Augenbank, besteht das beste Verfahren darin, die Hornhaut aus dem Augapfel zu entfernen, wodurch die Hornhaut daran hindert, den wässrigen Humor absorbiert.[10]

Es gibt einen globalen Mangel an Hornhautspenden, was die Verfügbarkeit von Hornhauttransplantationen in den meisten Bereichen der Welt erheblich einschränkt. Eine Studie aus dem Jahr 2016 ergab, dass 12,7 Millionen Sehbehinderte eine Hornhauttransplantation benötigten, wobei nur 1 Hornhaut für jeweils 70 verfügbar war.[31] Viele Länder haben jahrelange Wartelisten für Hornhauttransplantationen aufgrund des Mangels an gespendeten Hornhäuten.[32][33] Nur eine Handvoll Länder haben durchweg ausreichend ausreichend ausreichend gespendet, um die lokale Nachfrage ohne Warteliste zu befriedigen, einschließlich der Vereinigten Staaten, Italien und Sri Lanka.[31]

Siehe auch

Verweise

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Allgemeine Referenzen

Externe Links