Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Doc. MUDr. Svatopluk Synek, CSc., doc. MUDr. Šárka Skorkovská, CSc.

Fyziologie oka a vidění

2., doplněné a přepracované vydání

Recenze:

Prof. MUDr. Anton Gerinec, CSc.

Prof. MUDr. Jaroslav Řehůřek, CSc.

TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE:

Vydání odborné knihy schválila Vědecká redakce nakladatelství

Grada Publishing, a.s.

© Grada Publishing, a.s., 2014

Cover Photo © fotobanka allphoto, 2014

Obrázky 2, 9, 19, 23, 31, 46, 50, 51 podle předloh autorů překreslil MgA. Radek Krédl.

Obrázky 1, 3, 8, 10, 15–18, 20–22, 24, 26–28, 29, 32–35, 38, 42, 45, 47, 49, 52 převzaty z prvního vydání knihy.

Obrázky 4–7, 11–14, 25, 30, 36, 37, 39–41, 43, 44, 48 dodali autoři.

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, Praha 7

jako svou 5651. publikaci

Odpovědná redaktorka Mgr. Dita Váchová

Sazba a zlom Josef Pavlík

Počet stran 96 + 12 stran barevné přílohy

2. vydání, Praha 2014

Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a. s.

Názvy produktů, firem apod. použité v této knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno.

Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění však pro autory ani pro nakladatelství nevyplývají žádné právní důsledky.

ISBN 978-80-247-3992-2

ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE:

E-knihu ve formátu EPUB vytvořil Štěpán Böhm

ISBN 978-80-247-8944-6 (pro formát PDF)

ISBN 978-80-247-8499-1 (pro formát EPUB)

Úvod

Základy rozvoje fyziologie smyslů je třeba hledat v renesanční době. Podíleli se na nich Leonardo da Vinci, Johannes Kepler, Isaac Newton, Thomas Young a mnozí další. Základy fyziologie smyslů jako nového medicínského oboru položil v 19. století Jan Evangelista Purkyně. V dizertační práci „Příspěvky k poznání zraku z hlediska subjektivního“ formuloval základy experimentálních přístupů, které se používaly v průběhu 19. století. Mnohé smyslové jevy byly označeny jeho jménem: Purkyňovy obrázky, vznikající na přední a zadní ploše čočky, nebo Purkyňův fenomén – změna citlivosti zraku pro barvy vlivem mesopického vidění. K objasnění funkce zrakového orgánu přispěli i vědci z jiných medicínských oborů – anatomové, histologové, biochemici. V druhé polovině 19. století vynikli ve fyziologii zraku dva badatelé: Karl E. K. Hering, který studoval především pohyby oka a barevné vidění, a Hermann von Helmholtz, jenž formuloval trichromatickou teorii barevného vidění. Moderní vyšetřovací postupy ve 20. století přinesly nové poznatky o biochemii nervových přenosů, rodopsinu, nové elektrofyziologické vyšetřovací postupy, elektroretinografii, elektrookulografii, zrakové evokované potenciály či multifokální elektroretinografii. Výsledkem podrobných klinických zkoušek je náhrada sítnice implantátem, který v současné době umožňuje základní orientační vidění. Jinou cestou je nahrazení chybějící pigmentové vrstvy sítnice tkáňovými buňkami či implantací vlastních pigmentových buněk. Do klinické praxe byly zavedeny i nové vyšetřovací postupy, jako je trojrozměrná (3D) analýza zrakového nervu, polarografické měření tloušťky nervových vláken v sítnici, laserové zobrazení topografie sítnice, které se kvalitou blíží histologickému vyšetření (OCT), zobrazení cév v sítnici fluorescenční angiografií nebo cév v cévnatce pomocí indokyaninové zeleně. Na základě nových poznatků byl zkonstruován i sítnicový implantát, který dokáže stimulací nervových vláken částečně nahradit nefunkční sítnici. Monografie „Fyziologie oka a vidění“ je určena zájemcům o novinky v této oblasti.

I

Anatomie a biochemie zrakového ústrojí

Periferní část zrakového ústrojí je tvořena párem očí. Je to složitý orgán, který umožňuje vnímání světla a barev, zprostředkovává vnímání největšího množství informací o okolním prostředí a usnadňuje orientaci v prostoru. Zrakový orgán je umístěn v očnici a je tvořen oční koulí (bulbus oculi) a přídatnými očními orgány (organa oculi accessoria).

1

Oční koule

Oční bulbus (bulbus oculi) má přibližně kulovitý tvar oprůměru asi 23 mm (vertikální apříčný rozměr) x 24–26 mm (předozadní průměr). Je tvořen dvěma segmenty koule orůzném poloměru křivosti. Menší – přední – oddíl (rohovka) má poloměr zakřivení 7–8 mm, zadní část (bělima) má poloměr zakřivení 11–12 mm. Voční štěrbině mezi otevřenými víčky je viditelný pouze menší, přední úsek oční koule, zatímco větší, zadní část je uložena vhloubi očnice.

Na oční kouli rozlišujeme přední pól (polus anterior), který odpovídá vrcholu rohovky, azadní pól (polus posterior). Mediálně od zadního pólu vystupuje zoční koule zrakový nerv (nervus opticus). Oba póly spojuje oční osa (axis bulbi externus). Tato geometrická osa oka není totožná se zornou osou oka (linea visus). Jednotlivé spojnice obou pólů na povrchu oční koule označujeme jako oční poledníky (meridiani). Největším obvodem oční koule orientovaným ve frontální rovině je rovník (equator). Pomocí ekvátoru je oční koule rozdělena na přední azadní polovinu. Meridiány aekvátorem se přesně lokalizují jednotlivé útvary na oční kouli.

Oční koule (bulbus oculi) je tvořena stěnou oční koule aobsahem oční koule.

1.1Stěna oční koule

Stěna oční koule se skládá ze tří vrstev:

■zevní vazivové vrstvy (tunica fibrosa bulbi), která je tvořena bělimou (sclera) arohovkou (cornea),

■prostřední vrstvy (tunica vasculosa bulbi), již nazýváme živnatka (uvea) akterou tvoří vzadní části cévnatka (chorioidea), směrem dopředu řasnaté těleso (corpus ciliare) aduhovka (iris),

■vnitřní vrstvy (tunica interna s. sensoria bulbi), již tvoří sítnice (retina) – obr. 1.

Obr. 1 Anatomie acévní zásobení oka: 1 – rohovka, 2 – komorový úhel, 3 – duhovka, 4 – řasnaté těleso, 5 – sítnice, 6 – terč zrakového nervu, 7 – arteria etvena centralis retinae, 8 – krátké ciliární arterie, 9 – dlouhá ciliární arterie, 10 – vena vorticosa, 11 – cévnatka, 12 – okohybný sval apřední ciliární arterie

1.1.1Zevní vazivová vrstva

Zevní vazivová vrstva (tunica fibrosa bulbi) tvoří tuhý apevný obal oční koule. Zajišťuje stabilitu jejího tvaru aje místem úponů šlach okohybných svalů. Její přední částí vstupují do oka světelné paprsky (součást optického prostředí oka). Tvoří ji bělima (sclera) arohovka (cornea).

Bělima

Bělima (sclera) je pevná tuhá vazivová blána, která je tvořena převážně lamelózně uspořádanými svazky kolagenních aelastických fibril azaujímá zadních 5/6 oční koule. Je ochranným obalem pro hlubší oddíly oční koule apředstavuje pevnou oporu pro připojující se šlachy okohybných svalů. Tloušťka skléry kolísá mezi 0,3 a1,5 mm, vzadní části je silnější, nejslabší je těsně pod úpony okohybných svalů. Bělima je prakticky bezcévná, amá proto bílou barvu (odstín „bílé“ barvy se svěkem mění). Je tvořena ze 70 % zvody (umalých dětí je obsah vody větší), dále fibroblasty, kolagenními vlákny typu I; umalých dětí pak tvoří bělimu větší množství elastických vláken, proto je částečně průhledná aprosvítající cévnatka ji zabarvuje lehce do modra, vdospělosti je porcelánově bílá, ve stáří je vlivem ukládání pigmentu zopotřebení nažloutlá. Prostor mezi kolagenními vlákny je vyplněn proteoglykany. Její povrchová strana se obrací do episklerálního prostoru (spatium episclerale), který je vyplněn řídkým vazivem. Tento prostor odděluje oční kouli od jejího vazivového obalu anazýváme ho Tenonova fascie či Tenonovo pouzdro (vagina bulbi). Dutinová strana bělimy směřuje proti prostřední vrstvě (tunica vasculosa bulbi), od které ji odděluje vrstvička řídkého vaziva (spatium perichoroideale). Přední úsek skléry je kryt spojivkou (tunica conjunctiva bulbi).

Na přední straně skléry je velký otvor (oprůměru asi 12 mm), do jehož okraje (limbus sclerae) je jako hodinové sklíčko do svého kovového orámování vsazen lehce zkosený okraj rohovky (limbus corneae). Uvnitř skléry probíhá podél okraje otvoru pro rohovku prstencovitý žilní splav (sinus venosus sclerae). Vzadním úseku skléry mediálně od zadního pólu je dírkovaná ploténka (lamina cribrosa sclerae), kterou zoka vystupují vlákna zrakového nervu avstupují centrální sítnicová arterie avéna (arteria et vena centralis retinae). Kolem ní jsou četné drobné otvůrky pro prostup cév anervů (nervi ciliares longi et breves, vasa ciliaria). Podél ekvátoru jsou otvory pro prostup venae vorticosae. Vpřední části skléry vmístě úponů šlach přímých svalů jsou drobné otvory pro arteriae ciliariae anteriores.

Hojení skléry: Je velice rychlé, již 2. den pozorujeme fibrovaskulární tkáň, která vrůstá do rány, od 7. dne pak poranění nelze detekovat.

Rohovka

Rohovka (cornea) překlenuje auzavírá kruhový otvor oprůměru asi 12 mm vpředním okraji skléry. Má tvar segmentu koule, který se vyklenuje konvexitou dopředu. Její klínovitě přihrocený okraj (limbus corneae) se připojuje kbělimě. Přední (konvexní) strana (facies anterior) vybíhá ve vrchol rohovky (vertex corneae). Zadní (konkávní) plocha rohovky (facies posterior) se obrací do přední komory oční. Rohovka zaujímá přední 1/6 oční koule.

Obr. 2 Anatomie rohovky

Obr. 3 Schematické znázornění membránových komplexů

Obr. 4 TEM membránové desmozomy, junkční komplexy

Obr. 5 TEM membránové junkční komplexy

Rohovka je bohatě inervována senzorickými nervy vycházejícími ztrojklaného nervu cestou nervus ophthalmicus. Nervy vstupují do rohovky vprostřední třetině stromatu, dále se šíří dopředu acentrálně vradiálním uspořádání. Pod Bowmanovou membránou tvoří subepiteliální plexus, pak nervy perforují Bowmanovu membránu atvoří subbazální epiteliální plexus akončí vpovrchových vrstvách epitelu. Rohovka je nejcitlivější tkáň. Kromě senzitivní funkce mají rohovkové nervy ifunkci trofickou. Například unemocných sdiabetem adiabetickou neuropatií se mohou objevit eroze aulcerace rohovky (neurotrofický vřed). Rohovkovou citlivost snižují některé zákroky, například LASIK, nebo nošení kontaktních čoček.

Biochemie rohovky

Rohovka obsahuje 78 % vody a22 % organického materiálu. Složení uvádí tabulka 1.

Tab. 1 Biochemické složení rohovky

%

voda

78

kolagen

15

jiné bílkoviny

5

keratansulfát

0,7

chondroitinsulfát

0,3

soli (NaCl, KCl)

1

Ztabulky je patrný vysoký obsah vody vrohovce. Další důležitou stavební součástí je kolagen. Kolagen vrohovce náleží převážně ktypu I, méně ktypu Vanejméně ktypu III. Kolagenní vlákna jsou vrohovce pravidelně uspořádána anavzájem spojena molekulami keratansulfátu.

Hydratace atransparence rohovky

Zokolního prostředí – tedy ze slzného filmu, komorové vody alimbu – proniká difuzí do rohovkového stromatu voda. Endotelové buňky svým uspořádáním aaktivním transportem Na+ iontů udržují rohovku vrelativně dehydratovaném stavu. Tento mechanizmus nazýváme endotelovou pumpou. Její činnost je závislá na Na+/K+-adenosintrifosfatáze. Její činnost negativně ovlivňují kardiotonika, ato blokádou výše uvedeného enzymu. Inhibitor karboanhydrázy – acetazolamid – snižuje účinnost endotelové pumpy o30 % blokádou tvorby HCO_3- iontů.

Permeabilita (propustnost) rohovky

Permeabilita rohovky je důležitá pro klinickou praxi, protože významně ovlivňuje koncentraci léků jak vrohovce, tak ivpřední komoře oční. Léčivá látka vkapkách nebo vmasti musí projít rohovkou, spojivkou asklérou na místo účinku, přičemž se její koncentrace snižuje nitroočním mokem, odtokem do cévního systému aztrátou způsobenou slzením. Epitelové buňky jsou na povrchu kryté membránou lipoproteinů, přes kterou nejsnáze prochází látky lipidového charakteru. Navíc jsou epiteliální buňky navzájem spojeny pevnými intercelulárními membránovými komplexy, které nazýváme junkční komplexy (obr. 3). Morfologicky rozeznáváme zonulae occludentes nebo splývání intercelulárních membrán vtzv. tight-junction.

Farmakologie rohovky

Prostupnost rohovky pro léky je ovlivněna mnoha faktory. Za fyziologických stavů je rohovkový epitel omýván slzným filmem, jehož se tvoří 7–9 µl avslzném váčku se ho nachází 20–30 µl. Tedy asi 50 µl kapek odtéká slznými kanálky po instilaci. Vpřípadě použití dráždivých kapek (hypertonické nebo neizoacidní), které vyvolávají zvýšené slzení, jsou tyto roztoky rychle naředěny.

Nejlépe pronikají do rohovkového epitelu hydrofobní léky, zatímco ionty alátky nerozpustné vlipidech pronikají hůře. Stroma aendotel rohovky naopak vytvářejí vysoce permeabilní membránu prostupnou pro iontové látky. Jsou-li látky podané na rohovku organické povahy nebo se jedná okyseliny, jejich průnik rohovkou přímo závisí na pH (kyseliny pronikají rohovkou lépe) anepřímo na stupni disociace, protože látky nedisociované, například atropin, procházejí přes epitel lépe než látky disociované. Endotel je asi 100krát propustnější pro Na+ ionty avelice dobře jím také pronikají metabolicky důležité látky, například glukóza aaminokyseliny. Tato vlastnost je označována jako usnadněný transport. Menší molekuly prostupují endotelem snáze. Pro zlepšení průniku azvýšení účinku očních léků se do kapek přidávají viskózní látky, masti nebo je možné použít nasycených kontaktních čoček či nosičů léků zkolagenu.

Transparence rohovky

Transparencí rozumíme schopnost materiálu přenášet světlo. Použijeme-li například barevný filtr do brýlí, nastává redukce světla asi o10 %, mléčné sklo způsobí odraz arozptyl světla, takže není vidět žádný obraz. Rozptyl světla je tedy velice důležitá vlastnost, pokud chceme popsat optické vlastnosti rohovky. Zdravá rohovka rozptyluje pouze 1 % procházejícího světla. Pro vysvětlení optických vlastností rohovky existuje „mřížková teorie“. Tato teorie říká, že rovnoběžné uspořádání kolagenních vláken vrohovce ajejich jednotná velikost způsobují, že procházející paprsky nejsou rozptylovány; na rozdíl od bělimy, kde je kolagen uspořádán chaoticky. Tuto teorii Maurice zroku 1957 potvrdila celá řada autorů, například Smith (1969) nebo Twersky (1976). Při otoku stromatu rohovky nastává nehomogenní rozložení kolagenních vláken, což má za následek ztrátu průhlednosti rohovky.

Metabolizmus rohovky

Regenerace rohovky při poranění

Regenerace endotelu

Regenerace stromatu

Neovaskularizace rohovky

1.1.2Prostřední vrstva (tunica vasculosa – uvea)

Tunica vasculosa se skládá ze tří oddílů: cévnatky (choroidea), řasnatého tělesa (corpus ciliare) aduhovky (iris).

Cévnatka

Řasnaté těleso

Duhovka

1.1.3Vnitřní vrstva oka (tunica interna nebo sensoria bulbi)

Sítnice

Optická část sítnice

Stavba sítnice

Slepá část sítnice

1.2Obsah oční koule

1.2.1Čočka

Stavba čočky

Chemické složení čočky

voda (%)

69

1.2.2Sklivec

Stavba sklivce

Chemické složení sklivce

Neovaskularizace sklivce

1.2.3Oční komory (camerae bulbi)

1.2.4Komorový mok

Literatura ke kapitole 1

Table of Contents

Úvod

I Anatomie a biochemie zrakového ústrojí

1 Oční koule

1.1 Stěna oční koule

1.1.1 Zevní vazivová vrstva

1.1.2 Prostřední vrstva (tunica vasculosa – uvea)

1.1.3 Vnitřní vrstva oka (tunica interna nebo sensoria bulbi)

1.2 Obsah oční koule

1.2.1 Čočka

1.2.2 Sklivec

1.2.3 Oční komory (camerae bulbi)

1.2.4 Komorový mok