Метаболизм роговицы
Кислород и глюкоза - жизненно необходимые вещества для жизнедеятельности организма человека. Кислород-основной источник энергии для клеточного метаболизма, тканей и органов тела человека. Без кислорода жизнь невозможна. И роговица не является исключением. Ткань роговицы лишена сосудов и кислород получает из атмосферы через слезную пленку. На уровне моря атмосфера содержит 20,9% кислорода при парциальном давлении кислорода 155 мм рт.ст. Если глаз закрыт (сон), роговица получает кислород из влаги передней камеры, разветвленной сосудистой сети пальпебральной конъюнктивы и сосудов лимба. Парциальное давление кислорода в сосудах составляет 55 мм рт. ст. (что соответствует содержанию кислорода в атмосфере на уровне 7 объемных процентов), то есть во время сна происходит незначительный (физиологический) отек роговицы, который проходит, как только мы открываем глаза (через несколько секунд).
Эпителий роговицы относится к тканям с высоким уровнем метаболизма и требует постоянного притока кислорода для обеспечения прозрачности, стабильности межклеточных взаимодействий, обеспечивающих защитную функцию роговицы, и замедления перемещения воды из слезы в строму. Эпителий роговицы снабжается кислородом непосредственно из атмосферного воздуха (из слезной пленки). И это единственная ткань в организме человека, которая обеспечивается кислородом подобным образом. Все прочие органы и ткани обеспечиваются кислородом, содержащимся в крови. Когда контактная линза с небольшим пропусканием кислорода (или вообще не пропускающая кислород) надевается на глаз, она ограничивает количество кислорода, доступного эпителию роговицы, и тем самым снижает скорость метаболизма эпителия (то же происходит при нарушении слезообмена в подлинзовом пространстве). В свою очередь, эпителий переходит от аэробного способа производства энергии к анаэробному, при котором вырабатывается гораздо больше молочной кислоты на единицу энергии. Молочная кислота накапливается во внешем слое стромы роговицы.При росте содержания молочной кислоты увеличивается осмолярность роговицы по сравнению с окружающей слезной пленкой или водянистой влагой передней камеры. При этом вода с обеих сторон устремляется в роговицу, уменьшая тонус стромы. В результате роговица насыщается водой быстрее, чем способен ее удалить эндотелиальный насос, что приводит к гидратации (или отеку) роговицы.
Индуцированный ношением контактных линз отек роговицы может вызываться различными причинами: недостаточным снабжением кислородом, механическим воздействием линзы на эпителий и гипотоничностью слезы. В здоровом состоянии роговица на 78% состоит из воды. Остальные 22% практически полностью представлены слоями из длинных волокон коллагена примерно одинакового диаметра. Волокна каждого слоя располагаются под определенным углом к волокнам других слоев, примыкающих к нему сверху и снизу. Это существенно отличается от структуры склеры, в которой волокна коллагена ориентированы случайным образом и характеризуются сильным разбросом в диаметре (что обеспечивает ее прочность). К тому же склера непрозрачна в отличие от прозрачной роговицы. Упорядоченная структура коллагеновых волокон роговицы обеспечивает ее прозрачность.
Упорядоченные волокна коллагена роговицы в диаметре меньше длины волны видимого света, поэтому свет проходит сквозь роговицу без рассеяния и роговица остается прозрачной. Однако при отеке роговицы расстояние между волокнами становится больше длины волны света. В результате световые лучи частично рассеиваются в обратном направлении, и роговица начинает терять прозрачность. Кроме того, в задних участках стромы формируются стрии, а в десцеметовой мембране - складки.
В результате хронического отека роговицы могут развиваться нарушения ее структуры и функций (подробнее об этом написано в разделе “Осложнения, индуцированные ношением контактных линз. Отек роговицы”).
