
常(cháng)用實驗(yàn)動物的眼部比較(jiào)解剖(pōu)學(續)
前(qián)言
眼部解剖結構的種(zhǒng)屬間差異,可改變藥物在眼內局部相(xiàng)互作用的(de)方式,無論是眼部局部給藥還是全身給藥。因此,了(le)解這些種屬間的差異,以及它們如(rú)何影響藥物在眼部的安全性或藥效數據是非常重要(yào)的。眼睛是一個複雜的組織(zhī)係統,整合成一(yī)個(gè)功(gōng)能性的(de)感覺器官。
書接(jiē)上回《常用實驗動物的眼部比較解剖學》,本(běn)文咱們繼續(xù)討論眼(yǎn)部其它(tā)組織的解(jiě)剖(pōu)等特點。
07、 房水
房水是(shì)一種透明的(de)水樣液體,含有離子、蛋白質和其他營養物質。它為角膜、晶狀體、小梁網等無血管的結構提供營養,並清除廢物。它在維持眼壓、眼球形狀,以及眼睛的屈光係統等方麵起著(zhe)重要作(zuò)用。
房水處於相對快速(sù)流動的恒定狀態,並受晝夜波動的影響。流速是(shì)評估藥物在眼前節的(de)相對動力學時的一個重(chóng)要考(kǎo)慮因素。當評價藥物在眼前節的相對動力學時,流(liú)速是一個重要的考慮(lǜ)因(yīn)素。較高的流速可能有助於增(zēng)加清除率(lǜ)。完(wán)全循環周轉可能隻需要一個(gè)小時。各種(zhǒng)屬的(de)平均房水流速見(jiàn)表1.4,平均房(fáng)水量見表1.5。
表1.4 平均房水流速(μL/min)
表1.5 平均房水量(μL)
08、虹膜、睫狀體(tǐ)、小(xiǎo)梁網和房水
虹膜是肌肉發達的隔膜,通過放(fàng)大或縮小瞳孔來控製進入眼內的光線量。它是圓環狀的,除了豬的虹膜是一個具有豎直(zhí)裂縫的橢圓形(xíng)。虹膜將房水分隔為兩個腔室。前房代表角膜和虹膜之間(jiān)的空間,後房代表(biǎo)晶狀體和虹膜之間的空間。虹膜在虹膜角膜(mó)角(前房角)與角膜相連。
睫(jié)狀體位於後(hòu)房,負責房水的產生、晶狀(zhuàng)體調節和房水經葡萄膜鞏膜外流。睫狀體主要由睫狀肌組成,但具有絨毛樣的放射狀突起,其被稱(chēng)為睫狀突,並負責房水的產(chǎn)生。睫狀突也通過(guò)被稱為懸韌帶的蛋(dàn)白絲與晶狀體相連。懸韌帶將晶狀(zhuàng)體固定在適當的位置,並允許睫狀肌(jī)對晶狀體施加作用力以進(jìn)行調節(jiē)。
來源於血漿的房水由睫狀(zhuàng)突的上(shàng)皮細胞分泌到後房。它通過(guò)瞳孔流入(rù)前房,大部(bù)分經小梁網在虹膜(mó)角膜角處流出。
位於前房(fáng)虹膜角膜角的小(xiǎo)梁網由交聯的膠原纖維網和一些(xiē)內皮樣細胞組成。它將房水過濾(lǜ)入Schlemm管(guǎn)(並非所有種(zhǒng)屬中均存在)、集(jí)液(yè)管、房水(shuǐ)靜脈,最後進入靜脈循環。這(zhè)構成了常規的流(liú)出途徑,占房水流出的(de)大部分。小梁網(wǎng)損傷或(huò)虹膜角膜角變(biàn)窄可(kě)導致流(liú)出量改變,引起眼內壓升高或下降。
房水流出的非常規途(tú)徑,又稱葡萄膜鞏膜(mó)途徑,包括房水經睫狀(zhuàng)體上腔引流至鞏膜(mó)和脈絡膜。它很難測量,因此,與實(shí)際排出的房水量相關的數值範圍很廣。一些人估計它可能是一個主要的房水流出通道。例如,有報道,在人類中葡萄膜鞏膜(mó)途徑可占房水總流出(chū)的 4-60%,在兔中占 3-8%,而在非人靈長類動物中高達 60%。目前,認為該途徑是實驗動物房水的次要流出途徑。
09、晶狀(zhuàng)體
晶狀體可對入(rù)射(shè)光焦點進行最終微(wēi)調,它由3個主要部分組成:
晶狀體囊:晶狀體囊是包(bāo)圍晶狀體的膠原膜,通過彈性張力提供支撐。
晶狀體(tǐ)上皮:該結構位(wèi)於前囊膜下方的一層。晶狀體(tǐ)上皮細胞提供穩態支持,並(bìng)具有再生(shēng)能力。隨著年齡的增長,它們(men)遷移到晶狀體赤道部,壓(yā)縮(suō)成細長形式,失去(qù)細胞核,成為新的晶狀體纖維。
晶狀體纖(xiān)維:晶狀體纖維是含有晶狀體蛋(dàn)白的細長的透明細胞,晶狀體蛋(dàn)白對晶狀(zhuàng)體的折射特性至關重要。晶狀體纖維沒有散射光的內部細胞器,如細胞核、內質網(wǎng)和(hé)線粒體。它們依靠房水提供營養和清除廢(fèi)物。晶狀體纖維分為皮質和核。晶狀體蛋白是一(yī)組結構複雜的水溶性蛋白質,在晶狀體纖維內排列緊密,以增加晶狀(zhuàng)體的(de)折(shé)射率,同(tóng)時保持透明度。晶狀體纖維根據其“年齡”和位置分為皮質纖維和核纖維。晶狀體外層較新(xīn)的、較軟的晶狀(zhuàng)體纖維是皮(pí)質纖維。隨著年齡(líng)的增長,新的皮質纖維的發育使其受到更多的壓迫。位於更中央,成為晶狀體核的一部分的則是核纖維。晶狀體核隨著年齡的增長將變得更大、更硬,因為更多的晶狀體纖維(wéi)將被整合入該區域(yù)。
各個物種的晶狀體大(dà)小和形(xíng)狀不(bú)同,參見表 1.6。在齧齒類動物中,晶狀體約占整個眼睛(jīng)體積的 70%。
在討論晶狀體的各區域時,術語類似於地球的描述。前極是指前(qián)表麵的中心,後極是後表麵的中(zhōng)心。晶(jīng)狀(zhuàng)體在赤道處分為(wéi)兩個半球,而赤道則是兩個極(jí)之間的圓周。
表1.6 晶狀體形狀和尺寸比較
10、玻(bō)璃體
除小鼠和大鼠(shǔ)外(wài),玻璃體占據了眼睛體積的大部分。玻(bō)璃體澄清、呈凝膠狀,主(zhǔ)要由(yóu)水、一些透明質酸、少量鹽和少量細胞所組成。它(tā)還具有由膠原蛋白和一些蛋白質組成的超微結構,使其具有凝膠樣的稠度。隨著玻璃體的老化,它(tā)變(biàn)得不像(xiàng)凝膠,而更(gèng)像水,且其無再生能力。被移除的玻璃體最終將被房水替(tì)代。玻璃體的(de)流動已有報道,但是否存在(zài)前後對流,或該流動是否為與掃視性眼(yǎn)球運動相關的剪切力的結(jié)果,仍存在爭議。無論如何,玻璃體液並(bìng)不是完全停滯的。
平均玻璃體體(tǐ)積見表 1.7。對於人類,報道的範圍約為 3.5-5.4 mL,然而,如(rú)表所示。目前可接受的平均值為 4 mL。了解玻璃體(tǐ)的體積以及玻璃體腔的一般形(xíng)狀,對於確定動物與人(rén)類的比例比較,在玻璃體注射的藥理學和毒理學研究中考(kǎo)慮供試品在玻璃體(tǐ)內的(de)擴散,及其與視網膜神經感覺層的接觸是非常重要的。
表1.7 各種屬平均玻璃體體積(mL)
11、眼底、視網膜和脈絡膜
“眼底”這個術語代表(biǎo)了當有足夠的光源直接透(tòu)過瞳(tóng)孔進(jìn)行觀察時,可以在眼睛後部看到的所有結構。它包括視神經乳(rǔ)頭(tóu)、視網膜血管、視網膜(mó)神經感覺層、色素(sù)上皮(pí)層、反射絨氈層(對於存在(zài)該(gāi)結構的種屬)和脈絡膜血管(當其沒有被色素遮蔽時)。眼底(dǐ)視(shì)圖的多樣性示例見(jiàn)圖 1.3。
圖1.3 a食蟹猴具有黃斑和視盤(pán),其眼底血管營養該(gāi)區域,與人類似;b 犬眼底(dǐ)顯示出反射(shè)性的絨氈(zhān)層;貓類似。c 小型豬的眼底有色(sè)素變化(huà),在其視神經乳頭上方的無色素區域可見脈絡膜血管;d 白化兔子有髓鞘化(huà)的神經纖維和血管分布,在(zài)視神經乳頭上方和下方有(yǒu)清晰可見的脈絡膜血管:e 白化大鼠具有從視神經乳頭處(chù)延伸的放射狀血管;小鼠類似。
顯然,各種屬間存在著較(jiào)大的差異,這對於種屬選擇和藥物相關(guān)眼部變化的解釋均(jun1)很(hěn)重要。人類的眼底與非人靈(líng)長類動物最為(wéi)相似(sì),包括黃斑(bān)和中心凹等其它實驗動(dòng)物中所沒有的(de)特殊結構。
視神經乳頭又稱視盤或(huò)盲點(diǎn) (因該區域無視網膜神經感覺層),是(shì)視神經以(yǐ)及視網膜主要的動靜(jìng)脈進入眼內的入口。它的髓鞘化(在(zài)大多數情況下)使其呈白色外觀。視神(shén)經乳頭在(zài)眼內的位置(zhì)可能有所不同,通常遠離視力中心區域(圖 1.3)。在兔子中,髓鞘在(zài)視神(shén)經乳頭(tóu)兩(liǎng)側的水平麵上延伸到神經(jīng)纖維中。視神經(jīng)乳頭也是杯狀的,兔子的視杯是(shì)各(gè)實驗動(dòng)物中較深的。慢(màn)性眼壓升高(青光眼的特征)可影響視神經乳頭形狀(zhuàng)和方向的改變(biàn)。
視網膜血管為視網膜內層結構如(rú)間質(zhì)細胞和神經節細胞提供(gòng)營養。同時,視網膜血管(guǎn)係統(tǒng)為視網膜提供結構支持,並幫助散(sàn)發(fā)與進入眼睛的光能相關的熱量。大多數實驗動物以(yǐ)及人類在整個視網膜內層都有發(fā)育良好的視網膜血管係統,稱為 holangiotic。而兔子是例外,其視網膜血管係統被稱為 merangiotic,其中(zhōng)視(shì)網膜血管被限製為從視神經輻射的水平麵上的軸(zhóu)向血(xuè)管(圖 1.4)。
圖1.4 兔眼底熒光素血管(guǎn)造影呈現merangiotic 血(xuè)管排(pái)列。其(qí)視網膜血(xuè)管僅限於視網膜神(shén)經感覺層的一個小區域(左上角)。彩色插圖和箭頭示(shì)意造影片中血管的一般區域
視(shì)網膜神(shén)經感覺層由數層結構所組成(圖1.5)。最外層是光感受器,由視(shì)錐細胞和視(shì)杆細胞組成,與光線反應,使視(shì)覺成為可能。一般而言,視錐細胞(bāo)負責白天的色覺 (波長由視錐細胞外段的(de)視紫紅質(zhì)的亞型決定)和更(gèng)高的視覺靈敏度(dù)。它們(men)需要充足的光線才能發揮(huī)作用(yòng)。視杆細胞是為(wéi)弱光的功能而(ér)設計的,視覺(jiào)靈敏(mǐn)度較低,對顏色不敏感。在大多數脊椎動物中,視杆細胞的數量超過視錐細胞。隨後(hòu)的層包括外核層,由光感受器的細胞核組(zǔ)成。其次(cì)是外叢(cóng)狀層,即光感受器和雙極細胞之間的突觸。而雙極細胞、無長突細胞(bāo)、水平細胞和Müller細胞位於內核層。這些細胞參與分子伴侶和(hé)二次信號處(chù)理。這些細胞與神經節細胞層之間的突觸稱為內叢狀層。神經節細(xì)胞層(céng)包含神經節細胞體,在信號傳遞到大腦視(shì)覺皮(pí)層之前,神經節細胞體進一步處理信號。最內層,即神經(jīng)纖維層,由神經節(jiē)細胞的(de)軸突組成,它們走向並形成視神經。覆蓋在神經纖維層上的是一層被稱為內界膜的保護膜(mó)。
圖(tú)1.5 非人靈長類 NHP和 Sprague Dawley 白(bái)化大鼠視網膜細胞解剖結構的比(bǐ)較,將視網膜色素上皮RPE 對準。注意 NHP 內核層和(hé)神經節細胞層中信號處(chù)理細胞的數量明顯較多。
該膜可作為玻璃(lí)體內(nèi)注射藥物(wù)(如某些腺相關病毒(AAV)載體)的屏障,防止暴(bào)露於潛在(zài)的細胞結構。這些視網膜內的細胞厚(hòu)度或數(shù)量因(yīn)位置而(ér)異,從中央(通常細胞密度較高,視覺較敏銳)到周邊(通常信號處理細胞/感光細胞(bāo)較少)皆不同。這些層的組成也可能因物種不同而有很(hěn)大的差異(yì)。圖 1.5 比較了食蟹猴視網膜和 Sprague Dawley 大鼠視網膜的顯微鏡視圖。猴子是一種以視覺為導向的(de)動物,而夜行性的(de)大鼠視力相當差(在黑暗環境中(zhōng)不需要良好的視力),這可從兩隻眼睛複雜程度的相對差(chà)異中明顯看出。
大多數動物的視網膜上都有一個視錐細胞密(mì)度(dù)較高的(de)區域,用於(yú)增加視覺(jiào)敏銳度。它通常在視網膜的中央區城,該中央區域的視覺往往是(shì)最重要的,但並不總是如此(兔是一個例外)。在人類和非人靈長類動物中(zhōng),該區域稱為黃斑。在黃斑中有一個較小 (1-2 mm)的區域(yù)被稱為中心凹,僅含有視錐細胞,負責(zé)大多數高分辨(biàn)率的日間(jiān)視覺。黃斑由(yóu)於其淡黃色的色素沉(chén)著,易於(yú)被(bèi)發現。該色素可以過濾紫外線,具(jù)有保護(hù)作用。中心凹(āo)區域缺乏常(cháng)見的視網膜細胞和(hé)視網膜血(xuè)管,以使光線以盡(jìn)可能少的中斷到達光感受器(圖 1.6)。這導致視網膜的凹陷,其即為黃斑中心凹(圖 1.7)。
圖1.6食蟹猴黃斑區的熒光血管造影圖,顯示中心凹(āo)無血管(guǎn)區(直(zhí)徑約 1 mm)
圖1.7 食蟹猴黃斑中心凹的(de) H&E 組織學切片
在(zài)其(qí)它物種中,視錐細胞集中的區域根據其形狀通常被稱為中央區域或條(tiáo)紋狀視覺區(qū)域。圖 1.8 顯示(shì)了其形狀和一般位置的一些示例。由於缺乏黃斑中存在的黃色色素,因(yīn)此難以肉眼檢測。
圖1.8 視神經乳頭 ONH 和中央(yāng)/條紋狀視覺區(qū)域(yù)(暗區)的相對位置示例。(a)人(rén)和非人靈長類動物 (b)犬(c)小型豬(d)兔。值得注意的是,覓食/狩獵(liè)的物種具有更集中的視錐細胞,而地麵生存的兔(豬物(wù))主要關注從(cóng)上方(fāng)接近(jìn)的捕食者,具有較高的視覺(jiào)區域排列。S上側,I下側,N 鼻側,T顳側
在光感受器下(xià)麵是一層上皮細胞,稱為視網膜色素上皮(pí)(RPE),即使是白化的動物。這些細胞負責光感受器的(de)維持和營(yíng)養。它們僅鬆散地附著在光感受器上,因(yīn)此,該連接處是視網膜脫離的主要位置,無論是在(zài)體內還是在組織學處理過程(chéng)中。在非白化動物中,這些細胞含有不同程度的(de)黑(hēi)色素。
透明絨氈(zhān)層是一種藍色/綠(lǜ)色(sè)/黃色的反射層,在(zài)非臨床研究的(de)實驗動物(wù)中,僅犬和貓才有(yǒu)此層結構(gòu)。其大小因動物而異,位於眼(yǎn)底上半部(bù)。人們認為,這種結構的反射特性在昏暗的光線情(qíng)況下反射加強了光線(xiàn),從而增強了弱(ruò)光視覺。然而,由於光線現在是彌散的,它不會增加視覺的敏銳度。具有絨氈層的物(wù)種之間存在各種結構差異。犬和貓在 RPE 下(xià)方的脈絡膜區(qū)域均有(yǒu)一層層(céng)狀細胞,因此(cǐ),它可被認為是脈絡膜層的(de)一部分。該層細胞呈細長多邊形,它們含有杆狀結構,通常與視(shì)網膜平行排(pái)列。其細胞深度、杆狀結構的數量以及它們的精確定位都會影響(xiǎng)所反射的波長(顏色)。在具有(yǒu)反射性絨氈層的眼睛中,覆蓋在 RPE 上的色素較少或根本沒有色素(否則(zé)會破壞放大(dà)光線的目(mù)的),從而使絨(róng)氈層的顏色顯示出來。據報道,犬的眼睛中心厚度範圍為 18-20 層細胞,而貓的眼睛中心略厚,約為 35 層細(xì)胞。這一層結(jié)構對藥(yào)物在眼內的藥代動力學/組織分布的潛在作用尚不清(qīng)楚(chǔ)。已有文獻(xiàn)證明 Bruch 膜在絨氈層區域更薄或不存在(zài)。
與視網膜相關的最外層是(shì)脈絡膜。脈絡膜是由多種色素組(zǔ)成的血管層,可為(wéi)外層視網膜提供(gòng)營養並清除 RPE 和光感受器中的廢物(wù)。在脈絡膜的最內層區域,在RPE 層下方有一個稱(chēng)為 Bruch 膜的結構。該結構有5層,其厚度為2-4 μm。它是血-視網膜屏障的(de)重要組成部分,隨年齡增長有增厚的趨勢。RPE 須(xū)將營養(yǎng)物質(zhì)和廢物運輸路過 Bruch 膜,它與年齡(líng)相關的增厚被認為可能會導(dǎo)致廢物堆積(jī)和(hé)玻璃膜疣(yóu)(黃斑變性的前兆(zhào))的形成(chéng)。脈絡膜的最外(wài)層區城與鞏膜相鄰。鞏膜(mó)和脈絡膜之間的區城,即脈絡膜上腔,可接(jiē)受(shòu)少量液體或(huò)混懸液的給藥,且已有報道(dào)稱這是(shì)長效(xiào)給藥的另一眼內給藥途徑。
小 結(jié)
眼睛由許多單獨的組織組(zǔ)成,它們共同作用,聚焦反射光,捕獲圖像,並通過視神經將該圖像處理和傳輸到大腦。本篇中的解剖學描述討論了(le)這些結構(gòu)的少量信息,供從事眼部或毒理學(xué)研究的讀者了解。各結構的性質(zhì)及其如何作為一個整(zhěng)體相互作用,可探索(suǒ)參考文獻中的(de)更多(duō)內容。
參考文獻(xiàn)
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