Linse (Anatomie) - Lens (anatomy)

Linse
Fokus auf ein Auge.svg
Licht von einem einzelnen Punkt eines entfernten Objekts und Licht von einem einzelnen Punkt eines nahen Objekts wird durch Änderung der Krümmung der Linse fokussiert.
Schematische Darstellung des menschlichen Auges en.svg
Schematische Darstellung des menschlichen Auges .
Einzelheiten
Teil von Augapfel
System Visuelles System
Funktion Licht brechen
Identifikatoren
Latein Linse kristallin
Gittergewebe D007908
TA98 A15.2.05.001
TA2 6798
FMA 58241
Anatomische Terminologie

Die Linse ist eine transparente bikonvexe Struktur im Auge , die zusammen mit der Hornhaut hilft, das Licht zu brechen , um es auf die Netzhaut zu fokussieren . Durch die Änderung der Form ändert es die Brennweite des Auges, so dass es auf Objekte in verschiedenen Entfernungen fokussieren kann, wodurch ein scharfes reales Bild des interessierenden Objekts auf der Netzhaut erzeugt werden kann. Diese Anpassung der Linse wird als Akkommodation bezeichnet (siehe auch unten ). Die Akkommodation ist vergleichbar mit der Fokussierung einer Fotokamera durch die Bewegung ihrer Linsen . Die Linse ist an ihrer Vorderseite flacher als an ihrer Rückseite.

Die Linse wird auch als Aquula (lateinisch, kleiner Bach , Dim. von Aqua , Wasser ) oder Augenlinse bezeichnet . Beim Menschen beträgt die Brechkraft der Linse in ihrer natürlichen Umgebung etwa 18 Dioptrien , etwa ein Drittel der Gesamtstärke des Auges.

Struktur

Die Linse ist Teil des vorderen Augenabschnitts des menschlichen Auges. Vor der Linse befindet sich die Iris , die den Lichteinfall ins Auge reguliert. Die Linse wird am Aufhängeband der Linse aufgehängt , einem Ring aus faserigem Gewebe, der an ihrem Äquator an der Linse ansetzt und sie mit dem Ziliarkörper verbindet. Hinter der Linse befindet sich der Glaskörper , der zusammen mit dem Kammerwasser an der Vorderseite die Linse umspült. Die Linse hat eine ellipsoide , bikonvexe Form. Die vordere Fläche ist weniger gekrümmt als die hintere. Beim Erwachsenen hat die Linse typischerweise einen Durchmesser von ca. 10 mm und eine axiale Länge von ca. 4 mm, wobei zu beachten ist, dass sich Größe und Form aufgrund der Akkommodation ändern können und die Linse ein Leben lang weiterwächst .

Mikroanatomie

Die Linse besteht aus drei Hauptteilen: der Linsenkapsel , dem Linsenepithel und den Linsenfasern. Die Linsenkapsel bildet die äußerste Schicht der Linse und die Linsenfasern bilden den Großteil des Linseninneren. Die Zellen des Linsenepithels, die sich zwischen der Linsenkapsel und der äußersten Schicht der Linsenfasern befinden, befinden sich nur auf der Vorderseite der Linse. Der Linse selbst fehlen Nerven, Blutgefäße oder Bindegewebe.

Linsenkapsel

Die Linsenkapsel ist eine glatte, transparente Basalmembran , die die Linse vollständig umgibt. Die Kapsel ist elastisch und besteht aus Kollagen . Es wird vom Linsenepithel synthetisiert und seine Hauptbestandteile sind Typ-IV-Kollagen und sulfatierte Glykosaminoglykane (GAGs). Die Kapsel ist sehr elastisch und ermöglicht so, dass die Linse ohne die Spannung der Zonulafasern (auch Aufhängebänder genannt), die die Linsenkapsel mit dem Ziliarkörper verbinden , eine eher sphärische Form annimmt . Die Kapseldicke variiert zwischen 2 und 28 Mikrometer, wobei sie in der Nähe des Äquators am dicksten und in der Nähe des hinteren Pols am dünnsten ist.

Linsenepithel

Das Linsenepithel, das sich im vorderen Teil der Linse zwischen der Linsenkapsel und den Linsenfasern befindet, ist ein einfaches quaderförmiges Epithel . Die Zellen des Linsenepithels regulieren die meisten homöostatischen Funktionen der Linse. As - Ionen, Nährstoffen und Flüssigkeit geben Sie die Linse aus dem wässrigen Humor , Na + / K + -ATPase - Pumpen in der Linsenepithelzellen Ionen aus der Linse pumpen geeignete Linse zu halten osmotischen Konzentration und das Volumen, mit äquatorial positioniert Linsenepithels Zellen beitragen die meisten zu diesem Strom. Die Aktivität der Na + /K + -ATPasen sorgt dafür, dass Wasser und Strom von den Polen durch die Linse fließen und durch die äquatorialen Regionen austreten.

Die Zellen des Linsenepithels dienen auch als Vorläufer für neue Linsenfasern. Es legt ständig Fasern im Embryo, Fötus, Säugling und Erwachsenen ab und legt weiterhin Fasern für das lebenslange Wachstum ab.

Linsenfasern

Muster der Linsenfasern (anterior und lateral)

Die Linsenfasern bilden den Großteil der Linse. Sie sind lange, dünne, transparente Zellen, fest gepackt, mit einem Durchmesser von typischerweise 4–7 Mikrometern und einer Länge von bis zu 12 mm. Die Linsenfasern erstrecken sich in Längsrichtung vom hinteren zum vorderen Pol und sind beim horizontalen Schnitt in konzentrischen Schichten angeordnet, ähnlich wie bei einer Zwiebel. Wenn es entlang des Äquators geschnitten wird, erscheint es als Wabe. Die Mitte jeder Faser liegt auf dem Äquator. Diese dicht gepackten Schichten von Linsenfasern werden als Plättchen bezeichnet. Die Linsenfasern sind über Gap Junctions und Verflechtungen der Zellen miteinander verbunden, die "Ball-and-Socket"-Formen ähneln.

Die Linse wird in Abhängigkeit vom Alter der Linsenfasern einer bestimmten Schicht in Bereiche aufgeteilt. Von der zentralen, ältesten Schicht nach außen wird die Linse in einen embryonalen Kern, den fetalen Kern, den adulten Kern und die äußere Kortikalis gespalten. Neue Linsenfasern, die aus dem Linsenepithel erzeugt werden, werden der äußeren Kortikalis hinzugefügt. Reife Linsenfasern haben keine Organellen oder Kerne .

Entwicklung

Die Entwicklung der menschlichen Linse beginnt im Embryonalstadium von 4 mm . Im Gegensatz zum Rest des Auges, der hauptsächlich aus dem neuralen Ektoderm stammt , stammt die Linse aus dem Oberflächenektoderm . Die erste Stufe der Linse Differenzierung erfolgt , wenn die Augenblase , die aus outpocketings im neuralen Ektoderm gebildet wird, in der Nähe der Oberfläche Ektoderm kommt. Das optische Vesikel induziert nahe gelegenes Oberflächenektoderm, um die Linsenplakode zu bilden . Im 4-mm-Stadium ist die Linsenplakode eine einzelne Monoschicht aus säulenförmigen Zellen .

Mit fortschreitender Entwicklung beginnt sich die Linsenplakode zu vertiefen und einzustülpen. Wenn sich die Plakode weiter vertieft, verengt sich die Öffnung zum Oberflächenektoderm und die Linsenzellen bilden eine Struktur, die als Linsenbläschen bekannt ist. Im 10-mm-Stadium hat sich das Linsenvesikel vollständig vom Oberflächenektoderm getrennt .

Nach dem 10 mm-Stadium induzieren Signale von der sich entwickelnden neuralen Netzhaut, dass die Zellen, die dem hinteren Ende des Linsenvesikels am nächsten sind, sich zum vorderen Ende des Vesikels hin verlängern. Diese Signale induzieren auch die Synthese von Kristallinen . Diese sich verlängernden Zellen füllen schließlich das Lumen des Vesikels, um die Primärfasern zu bilden, die in der reifen Linse zum embryonalen Kern werden. Aus den Zellen des vorderen Teils der Linsenbläschen entsteht das Linsenepithel.

Zusätzliche sekundäre Fasern werden von Linsenepithelzellen abgeleitet, die sich in Richtung der äquatorialen Region der Linse befinden. Diese Zellen verlängern sich nach vorn und nach hinten, um die Primärfasern zu umschließen. Die neuen Fasern werden länger als die der Primärschicht, aber wenn die Linse größer wird, können die Enden der neueren Fasern die hinteren oder vorderen Linsenpole nicht erreichen. Die Linsenfasern, die die Pole nicht erreichen, bilden enge, ineinandergreifende Nähte mit benachbarten Fasern. Diese Nähte sind gut sichtbar und werden als Naht bezeichnet. Die Nahtmuster werden komplexer, wenn dem äußeren Teil der Linse mehr Schichten von Linsenfasern hinzugefügt werden.

Die Linse wächst nach der Geburt weiter, wobei die neuen Sekundärfasern als äußere Schichten hinzugefügt werden. Neue Linsenfasern werden aus den äquatorialen Zellen des Linsenepithels in einem Bereich gebildet, der als Keimzone bezeichnet wird. Die Linsenepithelzellen verlängern sich, verlieren den Kontakt mit der Kapsel und dem Epithel, synthetisieren Kristallin und verlieren schließlich ihre Kerne (enukleiert), wenn sie zu reifen Linsenfasern werden. Von der Entwicklung bis zum frühen Erwachsenenalter führt das Hinzufügen von sekundären Linsenfasern dazu, dass die Linse ellipsoider wird; ab etwa 20 Jahren wird die Linse jedoch mit der Zeit runder und die Iris ist für diese Entwicklung sehr wichtig.

Mehrere Proteine ​​steuern die embryonale Entwicklung der Linse: Darunter vor allem PAX6 , das als Hauptregulatorgen dieses Organs gilt. Andere Effektoren der richtigen Linse Entwicklung gehören die Wnt - Signalkomponenten BCL9 und Pygo2 .

Variation

Bei vielen Wasserwirbeltieren ist die Linse erheblich dicker, fast kugelförmig, um die Lichtbrechung zu erhöhen. Dieser Unterschied gleicht den kleineren Brechungswinkel zwischen der Hornhaut des Auges und dem wässrigen Medium aus, da sie ähnliche Brechungsindizes haben. Aber auch bei Landtieren ist die Linse von Primaten wie dem Menschen ungewöhnlich flach.

Bei Reptilien und Vögeln berührt der Ziliarkörper die Linse zusätzlich zu den Zonulafasern mit einer Reihe von Polstern auf seiner Innenseite. Diese Pads komprimieren und geben die Linse frei, um ihre Form zu ändern, während sie auf Objekte in unterschiedlichen Entfernungen fokussiert werden; die Zonulafasern erfüllen diese Funktion bei Säugetieren . Bei Fischen und Amphibien ist die Linse in ihrer Form fixiert und die Fokussierung erfolgt stattdessen durch Vor- oder Zurückbewegen der Linse im Auge.

Bei knorpeligen Fischen werden die Zonulafasern durch eine Membran ersetzt, einschließlich eines kleinen Muskels an der Unterseite der Linse. Dieser Muskel zieht das Objektiv beim Fokussieren auf nahe Objekte aus seiner entspannten Position nach vorne. Bei Knochenfischen hingegen ragt ein Muskel aus einer Gefäßstruktur im Augenboden, dem sogenannten Falciformis , heraus und dient dazu, die Linse aus der entspannten Position nach hinten zu ziehen, um auf entfernte Objekte zu fokussieren. Während Amphibien wie Knorpelfische die Linse nach vorne bewegen, sind die beteiligten Muskeln nicht mit denen beider Fischarten homolog . Bei Fröschen gibt es zwei Muskeln, einen über und einen unter der Linse, während andere Amphibien nur den unteren Muskel haben.

In den primitivsten Wirbeltiere, die lampreys und hagfish wird die Linse haupt nicht auf der äußeren Oberfläche des Augapfels befestigt. Bei diesen Fischen gibt es kein Kammerwasser, und der Glaskörper drückt die Linse einfach gegen die Hornhautoberfläche. Um seine Augen zu fokussieren, glättet ein Neunauge die Hornhaut mit Muskeln außerhalb des Auges und drückt die Linse nach hinten.

Funktion

Unterkunft

Ein Bild, das teilweise scharf, aber meistens in unterschiedlichem Maße unscharf ist.

Die Linse ist flexibel und ihre Krümmung wird durch die Ziliarmuskeln durch die Zonula gesteuert . Durch Veränderung der Krümmung der Linse kann man das Auge auf Objekte in unterschiedlichen Entfernungen fokussieren. Dieser Vorgang wird Akkommodation genannt . Bei kurzer Brennweite zieht sich der Ziliarmuskel zusammen, Zonulafasern lockern sich und die Linse verdickt sich, was zu einer runderen Form und damit höheren Brechkraft führt. Die Fokussierung auf ein Objekt in größerer Entfernung erfordert die Entspannung des Objektivs und damit die Vergrößerung der Brennweite .

Der Brechungsindex der menschlichen Linse variiert von ungefähr 1,406 in den mittleren Schichten bis hinunter zu 1,386 in weniger dichten Schichten der Linse. Dieser Indexgradient erhöht die optische Stärke der Linse.

Wassertiere müssen sich sowohl für die Fokussierung als auch für die Bereitstellung fast der gesamten Brechkraft des Auges vollständig auf ihre Linse verlassen, da die Wasser-Hornhaut-Grenzfläche keinen ausreichend großen Unterschied in den Brechungsindizes aufweist, um eine signifikante Brechkraft bereitzustellen. Daher neigen Linsen in Wasseraugen dazu, viel runder und härter zu sein.

Kristalline und Transparenz

Diagramm, das die optische Dichte (OD) der menschlichen Augenlinse für Neugeborene, 30-jährige und 65-jährige bei Wellenlängen von 300-1400 nm zeigt.

Crystalline sind wasserlösliche Proteine , die über 90 % des Proteins in der Linse ausmachen. Die drei Hauptkristallintypen, die im menschlichen Auge vorkommen, sind α-, β- und γ-Kristalline. Kristalline neigen dazu, lösliche Aggregate mit hohem Molekulargewicht zu bilden, die sich dicht in Linsenfasern packen, wodurch der Brechungsindex der Linse erhöht wird, während ihre Transparenz beibehalten wird. β- und γ-Kristalline werden hauptsächlich in der Linse gefunden, während Untereinheiten von α-Kristallin aus anderen Teilen des Auges und des Körpers isoliert wurden. α-Crystallin-Proteine ​​gehören zu einer größeren Superfamilie von molekularen Chaperon-Proteinen , und daher wird angenommen, dass die Crystallin-Proteine ​​für optische Zwecke evolutionär aus Chaperon-Proteinen rekrutiert wurden. Die Chaperonfunktionen von α-Crystallin können auch dazu beitragen, die Linsenproteine ​​zu erhalten, die ein Mensch sein ganzes Leben lang halten muss.

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Aufrechterhaltung der Transparenz der Linse ist das Fehlen von lichtstreuenden Organellen wie dem Kern , dem endoplasmatischen Retikulum und den Mitochondrien innerhalb der reifen Linsenfasern. Linsenfasern haben auch ein sehr ausgedehntes Zytoskelett , das die präzise Form und Packung der Linsenfasern beibehält; Störungen/Mutationen in bestimmten Zytoskelettelementen können zum Verlust der Transparenz führen.

Die Linse blockiert das meiste ultraviolette Licht im Wellenlängenbereich von 300–400 nm; kürzere Wellenlängen werden von der Hornhaut blockiert. Das für die Lichtblockierung verantwortliche Pigment ist 3-Hydroxykynureninglucosid , ein Produkt des Tryptophanabbaus im Linsenepithel. Ultraviolettes Licht hoher Intensität kann die Netzhaut schädigen, und daher werden künstliche Intraokularlinsen hergestellt, um auch ultraviolettes Licht zu blockieren. Menschen ohne Linse (ein Zustand, der als Aphakie bekannt ist ) nehmen ultraviolettes Licht als weißlich-blau oder weißlich-violett wahr.

Nahrung

Die Linse ist stoffwechselaktiv und benötigt Nahrung, um ihr Wachstum und ihre Transparenz zu erhalten. Im Vergleich zu anderen Geweben im Auge hat die Linse jedoch einen erheblich geringeren Energiebedarf.

Neun Wochen nach der Entwicklung des Menschen wird die Linse von einem Netz von Gefäßen, der Tunica vasculosa lentis , die von der Hyaloidarterie abstammt, umgeben und ernährt . Ab dem vierten Entwicklungsmonat beginnen die Hyaloidarterie und ihr zugehöriges Gefäßsystem zu verkümmern und verschwinden bei der Geburt vollständig. Im postnatalen Auge markiert der Cloquet-Kanal die ehemalige Lage der Hyaloidarterie.

Nach der Regression der Hyaloidarterie erhält die Linse ihre gesamte Nahrung aus dem Kammerwasser. Nährstoffe diffundieren ein und Abfallstoffe diffundieren durch einen konstanten Flüssigkeitsstrom von den vorderen/hinteren Linsenpolen und aus den äquatorialen Regionen heraus, eine Dynamik, die durch die Na + /K + -ATPase-Pumpen in den äquatorial positionierten Zellen aufrechterhalten wird des Linsenepithels.

Glukose ist die primäre Energiequelle für die Linse. Da reife Linsenfasern keine Mitochondrien aufweisen , werden etwa 80 % der Glukose über anaeroben Stoffwechsel verstoffwechselt . Die verbleibende Glucosefraktion wird hauptsächlich über den Pentosephosphatweg geleitet . Durch die fehlende aerobe Atmung verbraucht die Linse auch sehr wenig Sauerstoff.

Klinische Bedeutung

  • Katarakte sind Trübungen der Linse. Während einige klein sind und keine Behandlung erfordern, können andere groß genug sein, um Licht zu blockieren und die Sicht zu behindern. Grauer Star entwickelt sich normalerweise, wenn die alternde Linse immer undurchsichtiger wird, aber auch angeborene oder nach einer Verletzung der Linse können sich Katarakte bilden. Nukleare Sklerose ist eine Form der altersbedingten Katarakt. Diabetes ist ein weiterer Risikofaktor für Katarakt. Bei der Kataraktoperation wird die Linse entfernt und eine künstliche Intraokularlinse eingesetzt.
  • Presbyopie ist der altersbedingte Verlust der Akkommodation, der durch die Unfähigkeit des Auges gekennzeichnet ist, sich auf nahe Objekte zu konzentrieren. Der genaue Mechanismus ist noch unbekannt, aber altersbedingte Veränderungen der Härte, Form und Größe der Linse wurden alle mit der Erkrankung in Verbindung gebracht.
  • Ektopie lentis ist die Verschiebung der Linse aus ihrer normalen Position.
  • Aphakie ist das Fehlen der Linse im Auge. Aphakie kann das Ergebnis einer Operation oder Verletzung sein oder angeboren sein.

Zusätzliche Bilder

Siehe auch

Verweise

Externe Links