晶状体是特殊分化的上皮组织器官,具有高度透明性、高屈光指数和独特的表面形态等特性,并通过悬韧带和睫状肌的作用,能够将远或近的物体始终精确聚焦于视网膜上。眼的调节主要由睫状肌、悬韧带和晶状体共同作用,通过晶状体前表面弯曲度变化来实现。悬韧带除固定晶状体外,也参与睫状肌对晶状体的调节运动。非调节状态时,睫状体保持悬韧带的张力,调节时睫状体的运动致使悬韧带松弛,此时没有悬韧带对晶状体赤道的牵拉时,由于晶状体囊和外层皮质弹性作用,使晶状体的前曲率增加,屈光能力增强。眼的调节机制比较复杂,目前以Helmhotz理论为主,对于调节与老视问题,拟另行讨论。品状体的屈光指数为1.437,角膜的屈光指数为1.3771,玻璃体为1.336,而房水为1.3374,前者显着高于后三者。为了维持其透明性和高屈光指数,晶状体纤维细胞精确排列,细胞内聚集高浓度的晶状体蛋白。若晶状体纤维细胞排列紊乱或者蛋白质受到损害,会导致晶状体透明度丧失,形成白内障。
晶状体虽然足多细胞结构,但其电/化学活动类似于一个大的合胞体或单个细胞。因为晶状体前囊下存在一层代谢活跃的上皮细胞,而后囊下缺如,晶状体内许多物质都存在着从前到后、由浅入深的离子梯度:水的含量中央最低,近表面最高;晶状体蛋白的含量则相反,核最高;pH值则以晶状体中央最低,表面最高;细胞内K+在前表浅纤维最高,核和后极纤维最低;Na+则与K+相反。物质的扩散经赤道部较容易。经前囊下上皮层到皮质最难,经后囊则介于二者之间;而物质在晶状体核的扩散较皮质要慢得多。用荧光染料显示,从晶状体表面扩散到核需数天时间。水、离子和其他小分子能自由通过晶状体囊膜,白蛋白(分子量:70 kDa,分子直径:74 A)也能通过囊膜。正常眼γ晶状体蛋白能漏出到房水中。
晶状体上皮细胞具有细胞极性,其侧面缺乏紧密连接,代之为广泛的间隙连接。人晶状体纤维细胞膜表面约5%为间隙连接分布,使代谢物质得以快速交流,协调细胞问的生理活动。其分子基础可能是MIP一26(Major intrinsic protein)或MP一70。与其他组织的间隙连接的开放/关闭控制不同,晶状体的间隙连接常处于开放状态。此外,稳定电流(Standing current flow)、稳定水流(Standing water flow)R容量调节fvolume regulation)均与间隙连接有关。
晶状体没有血管分布,营养来源于周围环境。晶状体内的氨基酸浓度高于房水,尤其是酸性氨基酸更明显,如谷氨酸比房水和玻璃体分别高17倍和35倍;碱性氨基酸的浓度约为房水的2倍。氨基酸从晶状体前、后表面转运进入晶状体,同时伴有钠离子进入,主要通过3种通道进行,分别对应于转运酸性、碱性和中性氨基酸。葡萄糖沿浓度梯度易化扩散进入细胞,由晶状体前、后表面的特殊葡萄糖转运膜蛋白完成。
晶状体细胞内的K+约为120 mmoi,Na+为20 nlmol,通过上皮细胞内的Na+-K+-ATP酶主动泵出Na+和泵入K+。细胞内Na+在晶状体与其后面的玻璃体内存在浓度梯度,经后囊被动扩散到晶状体实质,然后快速扩散至前面的上皮细胞,经上皮细胞的泵效应,排出到房水;K+离子则相反,经后囊被动扩散到玻璃体。晶状体的ca++总量在0.2~O.5 mmol之间,但纤维细胞中的游离钙不到1%。高ca++能激活钙蛋白酶引起细胞结构破坏,也能使细胞内第二信使通路活化,产生病理效应。许多白内障晶状体内ca++明显增高,因此维持晶状体细胞内低ca++浓度非常重要。ca++、Mg++-ATP酶在晶状体皮质含量丰富,但ca++和Mg++在晶状体的具体转运机制尚未明了。晶状体内的Na+和ca++含量、Na+的流入、K+流出、电导性等均随晶状体的老化而增加,可能是由于膜的通透性增加所致。品状体对水的转运方向是从前向后,速率为10ul/h,可能为MIP26的作用,“冲洗”达到晶状体的代谢产物的作用以保持其透明性。
晶状体细胞内的pH维持在7.0左右,越向晶状体核pH越低。因为晶状体内的无氧代谢产生H+,存在电位差,品状体需不断排出H+。许多离子交换系统,如Na+ -H+、Cl--HCO3-、Na+-Cl--H+-HCO3-等均有助于调节晶状体内的pH值。
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