一、正常视乳头筛板的细胞外基质
(一)胶原
胶原是细胞外基质蛋白的一类主要成分,迄今在哺乳动脉的组织和细胞培养中已发现至少19种胶原,大多数的组织或细胞与其自身特殊的结构和功能特点相对应,含有一种以上的胶原蛋白。目前从蛋白质水平和mRNA水平均已证实人眼视乳头筛板存在胶原蛋白Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ5种胶原。
胶原蛋白Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ是胶原纤维,属于间质型细胞外基质,构成结缔组织细胞间质的纤维成分。Hernandez等[3-5]用免疫荧光及免疫过氧化物酶等方法发现,在筛板及插入区(筛板插入巩膜部)胶原蛋白Ⅰ、Ⅲ轻度弥漫斑点样着染。他们还观察了由新生儿到99岁不同年龄组人眼科乳头细胞外基质,结果表明:随着年龄的增长筛板的老化,在筛板前区胶原蛋白Ⅰ、Ⅲ的阳性染密度无明显变化,而在筛板区这两种蛋白着染密切随着年龄的增大而透渐增加。Goldbaum等[6,7]用Streptiavide辣根过氧化物酶等方法观察正常人视乳头,结果表明胶原Ⅰ、Ⅲ在巩膜,筛板及筛板后区的神经束膜均有相同阳性染色。胶原Ⅴ、Ⅳ在筛板纤维组织中呈丝样着染,似乎存在于胶原蛋白Ⅰ、Ⅲ所形成的纤维束中。筛板核心含有胶原蛋白Ⅰ、Ⅲ无疑为该组织提供也强度和韧性。随着年龄的增长,这些胶原纤维含量增加,将引起筛板顺反应、弹性和柔韧性的丧失。
胶原蛋白Ⅳ上基底膜的主要胶原成分,它的超微分子结构最适合于基底膜的高弹性和机械支持。早在80年代中期。Hernandez等[4]用免疫荧光支研究正常人视乳头细胞外基质,结果表明在视乳头筛板有胶原蛋白Ⅳ阳性着染,阳性染色物质呈层状横向排列,这些阳性着染物也存在于血管周围,神经束中无阳性反应物。在筛板前区阳性反应物只存在于血管周围,在筛板后区阳性反应物在神经束膜周边线样排列,血管周围也有阳性着染。随后Hernandez等[5]用免疫氧化物酶法(SP)及双标免疫荧光法对正常人视乳头细胞外基质进行了进一步研究,结果发现,筛板区存在着致密的胶原蛋白Ⅳ免疫过氧化物酶阳性染色,胶原蛋白Ⅳ形成一个完好的薄层结构包绕筛板,与巩膜相邻的插入部也存在阳性反应,而在巩膜则无该胶原蛋白的阳性染色。对胶原蛋白Ⅳ及弹性蛋白双标免疫荧光结果表明,胶原蛋白Ⅳ和弹性蛋白是筛板和插入部分的主要成分,高倍显微镜下显示,弹性蛋白纤维构成筛板的核心,核心板由胶原蛋白Ⅳ包裹。在插入部Ⅳ型纤维阳性染色呈丝网状穿入巩膜,使筛板牢固地固定于巩膜上。随着年龄的增长,胶原蛋白Ⅳ在筛板前区和后区的着染密度逐渐增加,在筛板区的筛板着染密度也逐渐增加,但环绕血管周围的阳性着染密度无明显变化。胶原蛋白Ⅳ相互连接的板层结构形成一疏松大分子网,该网具有弹性和基底膜层样组织的机械稳定性。这些层样结构横悬佳环绕神经束,以满足筛板吸收压力的弹性需要。
(二)弹性蛋白
弹性蛋白是存在于许多组织细胞外基质的纤维蛋白。该分子是体内最不易溶解的蛋白。弹性蛋白承受机械压力后可很好地回弹被喻为生物橡皮,在组织中具有独特的生理作用。弹性纤维由弹性蛋白(一种不溶性无定形物质)和微纤维组成,这些微纤维可能决定弹性蛋白纤维的形态和大小。弹性蛋白常与胶原蛋白共同分布于组织中,这些大分子构成的相对比例决定组织的物理强度和弹性。Hernandez等[3-5]在80年代用免疫荧光及免疫过氧化物酶法就已证实在筛板及插入区有大量的弹性蛋白,弹性蛋白以纤维形式存在走行与筛板束一致。在筛板前区弹性蛋白仅在胶质束间呈弱阳性反应。90年代初,Hernandez等[8]用免疫电镜对胎儿及出生后婴儿的视乳头弹性纤维发育进行了研究。他们发现胎儿筛板的细胞层间无弹性蛋白阳性标记,而视乳头周围的巩膜组织却存在大量的弹性蛋白阳性反应并以纤维的形式存在。在新生儿眼筛板的弹性蛋白以微纤维的不规则聚集的刑式存在,与胎儿眼相同乳头周围的巩膜的弹性蛋白也呈强阳性反应。在正常成人,弹性蛋白的长纤维存在于筛板的核心。标记α-elstin(α-弹性蛋白)的电子透明区分布于微纤维间。随着年龄的增长筛板的弹性纤维变得越来越厚形成管样纤维。Quigley对人眼视乳头的光电镜研究结果表明,与其它部位的巩膜相比视乳头周围的巩膜含有更多的弹性蛋白。电镜下观察,弹性纤维的长轴与胶原束平行。在筛板插入巩膜部中央200-300μm区域,弹性纤维形成一个致密环围绕视乳头筛板,起自该环的弹性纤维呈直角进入筛板的筛板束,每条筛板束含有数条弹性纤维,在弹性弹性纤维间有胶原存在。正常人筛板的弹性纤维很直,从一条筛束延伸到到另一条筛束时仅有轻度的弯曲。从视乳头横切面上来看,弹性纤维在各个区分布的差异不大。弹性蛋白与胶原蛋白Ⅳ相互结合使筛板束具有更好的回弹能力,以抵抗由于眼内压力变化或眼球转动引起的牵拉和扭曲。
(三)蛋白多糖
蛋白多糖是一类复杂的大分子物质,由核收蛋白和氨基葡聚糖支链(GAG)构成,支链以共价健与核心蛋白结合。组织的韧度部分取决于GAG侧链吸附水的能力,与其它蛋白多糖相比,6-硫酸软骨素蛋白多糖在受压状态下不易失水,它的存在使组织更具有弹性特征[14]。这些大分子可能主要对筛板具有机械支持作用。Sawaguchi等用特殊抗体和选择酶消化法证实,硫酸肝素核心蛋白在基底膜附近呈阳性着染,染色方式与胶原蛋白Ⅳ相同。硫酸软骨素核心蛋白的筛板核心呈丝样阳性着染,染色方式与胶原蛋白Ⅰ相同。不同年龄组两种核心蛋白的染色密度均无明显差异。在筛板核心和与筛板相邻的巩膜基质中有4-硫酸软骨素蛋白多糖和6-硫酸软骨素蛋白多糖,在正常成年筛板中两者的含量基本相同。在老年筛板中4-硫酸软骨素蛋白多糖含量明显的增加,由于其吸附水的能力小于6-硫酸软骨素,因此老年筛板的弹性下降,当眼压升高引起筛板纽曲后,则神经轴突易损性可能增高。
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