Anatomie und Physiologie des vorderen Augenabschnittes 12 12

Anatomie 12 12

Hornhaut 12 12

(nach Hogan et al., 1971) 10.6 mm 11.7 mm 11.5 mm 12 12

Die cornea (Hornhaut HH) ist nicht symmetrisch und die Krümmung der Hornhaut flacht nach außen ab. 12 12

HH-Form Meniskus Nicht in jedem Meridian rotationssymmetrisch Zentralradius der Vorderfläche 7,8 mm Zentraler Rückflächenradius 6.5 mm Brechungsindex 1,376 optisch inhomogen nGrundsubstanz = 1,354; nKollagen = 1,47 12 12

HH 78% Wasser 15% Kollagen 5% andere Bestandteile 1% GAG (Grundmaterial – Glycosaminglykane) Epithel » 10% des Gewichtes 12 12

EPITHEL Regelmäßig und glatt Substrat des Tränenfilms TF 12 12

EPITHEL 50 μm dick 5-schichtige Struktur Schuppenzellen (Oberfläche) Flügelzellen säulenartige Basalzellen Zellerneuerung (von Grundschicht zur Oberfläche) »7 Tage 12 12

Epithelzellen Zellen an der Oberfläche (2 Schichten) dünn schuppig überlappende polygonale Zellen Flügelzellen (2 Schichten) bedeckt die Basalzellen ‘Flügel’ stehen in den Raum zwischen den Basalzellen Basalzellen am tiefsten säulenförmig halbkugelartige Vorderfläche 12 12

Weitere Zellen Melanozyten (peripheres Epithel) Makrophagen Basalmembran Melanozyten (peripheres Epithel) Makrophagen Lymphozyten 12 12

Mikroplicae und Mikrovilli Befinden sich auf der Vorderfläche der Epithelzellen Verantwortlich für die Haftung des Tränenfilms TF? 12 12

Basalmembran Schicht zwischen dem Epithel und der Bowman´schen Membran Dicke 10-65 nm 12 12

Bowman´sche Membran Ohne Zellen Differenziertes vorderes Stroma Hauptsächlich Kollagen, etwas Grundsubstanz Kollagenfasern zufällig verteilt 12 12

STROMA 0,50 mm dick (90% der HH-Dicke, vorwiegend Kollagenlamellen) Enthält 2-3% Keratozyten (Fibroblasten) und ungefähr 1% Grundsubstanz 12 12

Grundsubstanz (GAG) Sehr hydrophil Verantwortlich für: exakten Abstand der Fibrillen H2O Aufnahme und Bindung (weil hydrophil) 12 12

Keratozyten Befinden sich zwischen Kollagenlamellen Dünne, flache Zellen mit 10 µm im Durchmesser 5-50 µm interzellularer Abstand Interzellulär durch Hemidesmosomen verbunden 12 12

Stromale Lamellen Bindegewebsfasern in dichtem, regelmäßigen Abstand Stabile Kollagenfibrillen Regelmäßige Anordnung ist wichtig für die Transparenz 12 12

Stromale Lamellen 200 - 250 Lamellen mit einander verbunden Dicke: 2 µm Breite: 9-260 µm Länge: 11,7 mm 12 12

Anordnung der Lamellen Parallel zu(r): HH-Oberfläche zueinander 12 12

Descemet´sche Membran Strukturlos Geringfügig elastisch Geschützt durch das Endothel Sehr regelmäßig angeordnete Schicht Grundschicht des Endothels 12 12

“HASSALL-HENLE WARTS” Periodisch auftretende Verdickungen der Descemet’schen Membran Kann in die vordere Augenkammer hineinragen 12 12

Posteriore periphere HH Einfallendes Licht geht der Beobachtung verloren (erscheint schwarz) Stroma Descemet'sche Membran Endothel H-H H-H H-H Endothelzelle Kammer- wasser Verdünntes und verändertes Zellkerne Endothel über den H-H H-H = Hassall-Henle Verdickungen (Bläschen) 12 12

ENDOTHEL Nur eine Zellschicht 500.000 meist hexagonale Zellen 18-20 µm Durchmesser 5 µm dick Nicht regenerationsfähig 12 12

Zellkerne im Endothel Zentral angeordnet In jungen Jahren gleichförmig und gleichmäßig verteilt 12 12

Altersbedingte Zellveränderungen Degeneration und fehlende Regeneration Gleichförmigkeit geht verloren reduzierte Dicke Polymegathismus 12 12

Endothelzellen Reich an Organellen - aktive Transporter (aktive Pumpen) Proteinsynthese für sekretorische Zwecke Große Anzahl an Mitochondrien Mitochondrien noch zahlreicher um Zellkerne 12 12

Randschlingennetz der HH Periphere HH (und Lederhaut nah am Schlemm’schen Kanal) wird durch Gefäße rund um die HH versorgt Untergeordnete Rolle bei der Versorgung Rest der HH ist gefäßfrei 12 12

Innervation der HH Eine der am stärksten sensorisch innervierten Bereiche des Körpers Nervus ophthalmicus, Ast des nervus trigeminus (N 5) Nervenfasern können bei Ödemen deutlicher sichtbar werden 12 12

Physiologische Aspekte der HH-Nerven Sensorisch Parasympathisch Sympathische Innervation? 12 12

Bindehaut - Konjunktiva 12 12

Bindehaut BH Muköse Membran Transparent 12 12

Bindehaut Umfasst: Schicht auf dem Augapfel bis Limbus obere und untere Fornix innere Schicht des Unter- und Oberlides Haut der Lidkante grenzt an HH-Epithel am Limbus grenzt an Tränenpünktchen 12 12

(nach Whitnall & Ehlers, 1965) Dimensionen der BH (nach Whitnall & Ehlers, 1965) 14 - 16 mm 5 9 - 11 mm 12 12

Bindehaut Lose frei beweglich/ verschiebbar Am dünnsten über der Tenon’schen Kapsel 12 12

Einteilung der BH Palpebral Fornix Bulbär Plica Karunkel 12 12

BH setzt sich aus zwei Schichten zusammen: Epithel Stroma 12 12

Epithel der BH 5-schichtige HH-Epithel geht am Limbus in ein 10-15-schichtiges BH-Epithel über Anzahl der Flügelzellen erhöht Oberfläche nicht so glatt wie die der HH Basalmembran vorhanden Oberflächliche Zellen mit Microplica und Mikrovilli 12 12

Stroma der BH Unregelmäßige Ansammlungen von Kollagenbündeln Bündel sind nahezu parallel zur Oberfläche Zahlreiche Fibroblasten Einige immunologische Zellen vorhanden 12 12

Drüsen der BH Becherzellen Wolfring´sche Drüsen Krause´sche Drüsen Henlesche Krypten (Tarsus) 12 12

Gefäße der BH Palpebrale Abzweigungen der nasalen und lacrimalen Arterien der Lider größere Abzweigungen formen periphere, marginal arterielle Arkaden periphere Arkade des Unterlides nicht immer sichtbar Anteriore Ziliararterien 12 12

LIMBUS Übergangszone zwischen HH und BH/ Sklera Anatomischer Bezugspunkt 12 12

Limbus 5-schichtiges Epithel Bowman’sche Membran Stroma HH BH 5-schichtiges Epithel Bowman’sche Membran Stroma 10-15-schichtiges Epithel Stroma und Tenon’sche Kapsel Sklera 12 12

Epithel am Limbus Becherzellen Melanozyten Blutgefäße HH Limbus BH 12

Dimensionen des Limbus Tiefe: Breite: 1,0 mm 1,5 mm (horizontal) 2,0 mm (vertikal) 12 12

Funktion des Limbus Versorgungsaufgabe Abfluss des Kammerwassers 12 12

Limbale Blutgefäße Gefäßtypen Terminale Arterien “Recurrent” Arterien 12 12

SKLERA 12 12

SKLERA Annähernd kugelförmig Kollagenhaltig Relativ gefäßfrei Relativ inaktiver Metabolismus Fest und widerstandsfähig 12 12

SKLERA Zusammensetzung 65% H2O (z. Vergl. HH 72-82%) Trockengewicht: 75% Kollagen 10% andere Proteine 1% GAG (z. Vergl. HH 4%) * Irreguläre Zusammensetzung von Kollagen ergibt ein undurchsichtiges Gewebe 12 12

SKLERA Dimensionen Annähernd kugelförmig 22 mm im Durchmesser >80% der Oberfläche des Augapfels Dicke 0,8 mm am Limbus 0,6 mm vor der Sehne der geraden Augenmuskeln 0,3 mm hinter dem Ansatz der geraden Augenmuskeln 0,4-0,6 mm am Äquator des Augapfels 1,0 mm am Sehnervenkopf 12 12

(nach Duke-Elder, 1961) 0,5 0,6 0,3 1,0 10,6 1,5 2,0 bis 3,0 bis 11,6 3,5 0,8 12 12

Tränendrüse 12 12

Tränendrüse Befindet sich unter superior-temporalen Orbitaknochen In der fossa (Grube) lacrimalis Durch den oberen Lidheber geteilt in: Orbitalen Teil (größer, höher) Palpebralen Teil (kleiner, tiefer) 12 12

Tränendrüse Superiorer Rand der Orbita Orbitaler Teil der Tränendrüse Lateraler Verlauf des Lidhebers Superior rectus Lidheber Palpebraler Teil der Tränendrüse Lateraler Verlauf des Lidhebers Lacrimal nerve (N5) Communicating branch of zygomaticotemporal nerve (N5) Inferiorer Rand der Orbita Inkompletter Schnitt (schräg) von superior nach temporal 12 12

Tränendrüse 12 Tränengänge 2-5 aus dem oberen orbitalen Teil 6-8 aus dem unteren palpebralen Teil Münden in die superiore palpebrale BH 12 12

Akzessorische Tränendrüsen Krause´sche Drüsen Vergleichbare Struktur wie Tränendrüse In der Schleimhaut (BH) nahe Fornix 20 im Oberlid, 8 im Unterlid Lateral zahlreicher Unterstützen die wässrige Phase des TF (Grundsekretion) 12 12

Akzessorische Tränendrüsen Wolfring´sche Drüsen Vergleichbare Struktur wie Tränendrüse Nahe der oberen Grenze des Tarsus Unterstützen die wässrige Phase des TF (Grundsekretion) 12 12

Akzessorische Tränendrüsen Zeis´sche Drüsen Talgdrüsen Verbunden mit Geißeln (Follikel) Unterstützt zum Teil die Lipidschicht 12 12

Akzessorische Tränendrüsen Meibomsche Drüsen Talgdrüsen Hauptversorgung der Lipidschicht 25 im Oberlid, 20 im Unterlid (kürzer) Verhindern den Überlauf von Tränenflüssigkeit 12 12

Akzessorische Tränendrüsen Henlesche Krypten (Tarsus) Sekretion in die superiore periphere palpebrale BH Muköse Krypten 12 12

Akzessorische Tränendrüsen Becherzellen Unizellulare sero-muköse Drüsen Im Epithel der BH Ermöglichen die Muzinschicht Zellerneuerung nach einmaliger Entladung 12 12

Tränenfilm 12 12

Verteilung der Tränenflüssigkeit Durch Lidbewegung Durch Bewegung des Augapfels Formung des Tränensees Jeder Lidschlag erneuert den TF 12 12

Tränenfluss Tränenfluss unterstützt durch: Gefäßkontraktion Gravitation Lidschlag 12 12

(nach Mahmood et al., 1984) 1 µL Tränenvolumen 3 µL 4 µL 12 12

Stabilität des TF Muzinschicht verteilt durch Lidbewegung und verbessert die Benetzung des Epithels Verdunstung hinterlässt einen öligen und mukösen Mix Dieser Mix benetzt nicht und verursacht einen Aufriss des TF 12 12

Vorgang der TF-Verteilung Aufwärtsbewegung des Lides zieht die wässrige Komponente über die Oberfläche Lipidschicht verteilt sich darüber und erhöht die TF-Dicke und Stabilität 12 12

Tränenfluss: Lidschluss Bewegung zum Medialen Augenwinkel Scherenartiger Lidschluss Richtung Nase Tränenflüssigkeit bewegt sich zum medialen Augenwinkel (canthus) 12 12

Tränenfluss: Tränenpumpe Oberer Teil des Tränensacks weitet sich wenn musculus orbicularis oculi kontrahiert Ausdehnung induziert einen Unterdruck, welcher Tränenflüssigkeit in den Tränensack zieht Kapillarkontraktion und Gravitation spielen auch eine Rolle Tränenaustauschrate » 16% pro Minute 12 12

Richtung des Tränenflusses (nach Haberich, 1968) 12 12

Abfluss des TF Tränenflüssigkeit obere und untere Tränenpünktchen Tränenröhrchen Tränensack Tränennasengang Nase (Hasner´sches Ventil) Abfluss des TF 12 12

Augenlider 12 12

Augenlider 4-schichtige Struktur Hautschicht Muskelschicht (musculus orbicularis oculi) Faseriges Gewebe (Tarsus) Schleimhaut (palpebrale BH) 12 12

Augenlider Modifizierte Hautfalte Schützt Augen vor Fremdkörpern und plötzlicher Blendung Verteilt Tränenflüssigkeit Lidkanten sind 2mm breit 12 12

Augenlider: Drüsen Zeis´sche Drüsen Moll’sche Drüsen Talgdrüsen mit Geißel Moll’sche Drüsen Modifizierte Schweißdrüsen die sich auch in die Zeis´schen Drüsen eröffnen, Follikel der Wimpern, Lidkanten Meibom´sche Drüsen Talgdrüsen in der Gewebeplatte des Lides 12 12

Augenlider: Blutgefäße Unterstützen die Sauerstoffversorgung der HH durch palpebrale BH-Gefäße 12 12

Physiologie 12 12

Physiologie der HH Energiequellen Transparenz 12 12

Permeabilität der HH Wasser Sauerstoff Kohlenstoffdioxid Permeabilität des Endothels ist größer als die des Epithels Sauerstoff aus der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid 7mal permeabler als für Sauerstoff 12 12

Permeabilität der HH für weitere Substanzen Natrium: Endothel 100fach permeabler als Epithel Glukose und Aminosäuren: stoffwechselaktiv Verbundene Moleküle Fluorescein 12 12

Permeabilität des Epithels Geringe Natriumpermeabilität Nahezu nicht permeabel bei Wasser, Milchsäure, Aminosäuren, Glukose und große Moleküle Relativ permeabel für verbundene und fettlösliche Stoffe 12 12

Einfluss der Zellverbindungen Kommunikation Elektrische Kopplung Barriere für: Elektrolyte Flüssigkeiten Makromoleküle 12 12

Allgemeine Einteilung der Verbindungen Geschlossen oder Fest Anhaftend Weiter unterteilt in Form und Größe des Zellkontakts Zonula occludens Zonula adherens Desmosomen (macula adhaerens) 12 12

FIBRONEKTIN Glykoprotein an der Zelloberfläche Kontakte durch Adhäsion an Oberflächen Kann darunterliegendes regeneriertes Epithel “freilassen” Synthetisiert durch die HH Kommt in der Basalmembran und höheren Schichten von kultivierten Zellen vor 12 12

Der wichtigste Stoff für den Stoffwechsel. Sauerstoff Der wichtigste Stoff für den Stoffwechsel. 12 12

Sauerstoffversorgung der HH TF Endothel Descemet’sche Membran Epithel A T M O S P H Ä R E K A M M E R W A S S E R O2 Stroma O2 Zuführende Gefäße Abführende Gefäße 12 12

Sauerstoffquellen am Epithel am Endothel Atmosphäre (20,9%) Kammerwasser (7,4%) 12 12

Abtransport von CO2 Offenes Auge Geschlossenes Auge vom Kammerwasser und der HH in den TF Geschlossenes Auge ins Kammerwasser 12 12

O2 Offenes Auge O2 CO2 O O 155 mm Hg 55 mm Hg 5µL O /cm cornea/h 21 µL CO2 /cm cornea/h 2 12 12

Geschlossenes Auge O2 CO2 12 12

Metabolismus Energie der HH aus Kohlenhydratstoffwechsel Glukose erreicht die HH vom Kammerwasser Energie: ATP (Adenosintriphosphat) 2 Hauptwege: Anaerob: ATP aus dem Abbau von Glukose in Milchsäure Aerob: ATP aus dem Abbau von Glukose über Zitronensäurezyklus in CO2 und H2O 12 12

Glukosequellen für das HH-Epithel Kammerwasser (90%) Limbale Blutgefäße und TF (<10%) 12 12

Glukoseverbrauch 38-90 µg pro Stunde 40-66% des Gesamtverbrauchs durch das Epithel 12 12

Wege des Glykosestoffwechsels EMBDEN-MEYERHOF Weg unter Entstehung von Milchsäure (anaerob) + 2 ATP Zitronensäurezyklus aerob (Mitochondrien der Epithelzellen produzieren CO2, H2O und 36 ATP) HEXOSEMONOPHOSPHATWEG oder auch Penthosephosphatweg aerob: es entsteht NADPH, CO2, H2O und 1 ATP 12 12

Glykosestoffwechsel der HH Glycogen (Speicher) Glucose -6- Phosphat Embden- Meyerhof Weg Zitronensäurezyklus in Mitochondrien 36ATP 1ATP CO 2 H O HO NADPH NADP + LDH O (aerob) Milchsäure Brenztrauben- säure 2ATP (anaerob) Ribose-5-phosphat Hexose-Monophosphat (Pentosephosphatweg) Glukose anaerob 8ATP 12 12

Möglichkeit des Glykoseabbaus Der Zitronensäurezyklus ist ein wichtiger Weg der Energiegewinnung. 12 12

Aerobe Glykolyse: Zitronensäurezyklus Effizient 15% des Glukoseabbaus Energieausbeute: 3x mehr als bei der anaeroben Glykolyse 12 12

Aerobe Glykolyse: Zitronensäurezyklus Brenztraubensäure aus Embden-Meyerhof Weg Vollständige Oxidation 36 Mol ATP aus 1 Mol Glukose 12 12

ATP “Energieträger” Bei der Umwandlung von ATP in ADP (Adenosindiphosphat) wird Energie frei ADP wird in den Mitochondrien wieder “aufgeladen” ADP – ATP – ADP kann sich in 50 sek wiederholen 12 12

Anaerobe Glykolyse: Embden-Meyerhof Weg Abbau von 35% der Glukose G-6-P (durch Phosphorylierung) Brenztraubensäure Milchsäure & ATP 2 Mol ATP: 1 Mol Glukose 12 12

HEXOSE MONOPHOSPHATE WEG (Pentosephosphatweg) H-M Weg liefert nicht ergiebig Energie 60-70% Glukoseverbrauch Eingeschränkte Weiterverwertung der Glukose: 85% Laktat (katabolisiert) 12 12

HEXOSEMONOPHOSPHATWEG (Pentosephosphatweg) Ribose-5-Phosphat & NADP (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat) NADPH NADP Substrat für RNA & DNA Ribose - 5 - Phosphat Glykolyse 12 12

Glykosestoffwechsel der HH Glycogen (Speicher) Glucose -6- Phosphat Embden- Meyerhof Weg Zitronensäurezyklus in Mitochondrien 36ATP 1ATP CO 2 H O HO NADPH NADP + LDH O (aerob) Milchsäure Brenztrauben- säure 2ATP (anaerob) Ribose-5-phosphat Hexose-Monophosphat (Pentosephosphatweg) Glukose anaerob 8ATP 12 12

Konditionen unter normalem O2 Verbrauch: Glykogenspeicher: äußere Zellschichten des Epithels Glykogenreserven vorsorglich für möglichen Mangel an Sauerstoff und/ oder Trauma ATP Produktion/ Verbrauch ist normal 12 12

Effekte von Hypoxie (O2-Mangel) und Anoxie (Abwesenheit von O2) ATP Produktion Laktatproduktion Gespeichertes Glykogen E-M Weg Laktatdehydrogenase Glukosespiegel ATP Produktion Laktatproduktion Glykogenspiegel Abbruch Zitronensäurezyklus Laktatdehydrogenase (LDH) adäquater Glukosefluss und Ausnutzung 12 12

Milchsäure Kann nicht in der HH abgebaut werden Abtransport über Diffusion ins Kammerwasser Akkumulierung resultiert in einem Epithel- und Stromaödem Hypoxie verdoppelt die Milchsäurekonzentration wodurch sich ein osmotischer Gradient ergibt 12 12

Transparenz der HH Stroma 90% des einfallendes Lichts transmittiert Potentiell nicht transparent Fibrillen: n=1,47 Grundsubstanz: n=1,354 Regelmäßiger Fibrillenabstand 60nm 12 12

Transparenz der HH Diffraktionstheorie nach Maurice Abhängig von der geordneten Zusammenstellung der Kollagenfibrillen Transparenz bleibt bei geringen Abweichungen (im Wellenlängenbereich) erhalten Streueffekt steigt wenn die Schwellung zunimmt 12 12

Schwellung der HH Milchsäure und Stoffwechselprodukte sammeln sich an Osmotischer Gradient verursacht Wassereinfluss Hydrophilizität des Grundstoffs – hohes Wasserbindungsvermögen Schwellung während des Schlafs aufgrund: Hypoxie (50%) geringere Tränenosmolarität erhöhte Temperatur und Feuchtigkeit 12 12

Schwellung der HH: Effekte Änderung des Brechungsindex der Intra- and Extrazellularräume Sattler’s veil (Schleier) Halos 12 12

Endothelpumpe Jede Zelle pumpt sein eigenes Volumen alle 5 Minuten Aktiver Transportmechanismus Na+ + K+ + ATPase-abhängige Pumpe Abbau von Glukose liefert Energie 12 12

Endothelpumpe Natriumione bewegen sich zwischen Stroma und Kammerwasser, Wasser folgt passiv Bikarbonat (Natron) gelangt von Stroma ins Kammerwasser entsprechend dem Na+ Strom Transport ohne Potentialunterschied Ausschließlich das in die HH gepumpte Na+ verursacht einen Potentialunterschied 12 12

{ Endothelpumpe » Stroma DM Endo H O (Leck) Na Glucose 2 H O (Leck) 2 Na + (geringe Na+ Permeabilität des Endothels) (Na ± induzierter Potentialunterschied) ATP + - H O 2 H O 2 (Na, K & ATPase-abhängig) ++ H + { HCO- » 3 Na + H O (Leck) 2 ATP -ase K + 12 12

Epithelpumpe (Klyce, 1977) Aktiver Prozess bewegt Chlorid vom TF in die HH und Natrium in den TF Epithel reguliert pH-Wert durch Basalzellen Natrium (IN) - Wasserstoff (OUT) Austausch 12 12

Epithelpumpe BASAL CELLS Tränenfilm Epithel Stroma Cl Na Cl – Na + Cl – Verdunstung (modulator = Basalzellen zyklisches AMP) H + BASAL CELLS H O Glukose 2 (aus Kammer- (Leck) wasser) Glukose (wenig) Milchsäure CO 2 7µm 50µm 12 12

Pumpe des Stromas Relativ inaktiv mit Ausnahme des Stoffwechsels der Keratozyten Laktat per se hat kein Effekt auf die HH-Funktion 12 12

Faktoren welche die HH-Dicke beeinflussen Individuelle Variationen Tränenverdunstung und osmotische Reaktion (Hypertonus) - Ausdünnung Reizsekretion beim KL-Tragen (Hypotonus) - Verdickung KL-bedingte Hypoxie - Verdickung 12 12

TF-OSMOLALITÄT Normale Osmolalität 294-334 mOsm/L (0,91-1,04%) 12 12

TF-OSMOLALITÄT : KL-bedingte Effekte Beginn mit formstabilen KL: reduzierte TF-Osmolalität HH-Schwellung (stromal) 2-4% Beginn mit weichen KL : erhöhte TF-Osmolalität (Lidschlagfrequenz beeinflusst Verdunstung??) Normalisierung auf Ursprungswert: bei formstabilen KL 1 Woche bei weichen KL 2-3 tage 12 12

Regeneration des HH-Epithels Schnelle Regeneration bei kompletter Ablösung : 6 Wochen für vollständiger Zellregeneration BH- und HH-Zellen sind Deckzellen Kleiner Wunden: Flügel- und Schuppenzellen verschieben sich Basalzellen flachen ab 12 12

Regeneration des Epithels Epithelläsion mit intakter Basalmembran 1 Stunde Regeneration des Epithels Verschiebung aufeinander zu naheliegender Epithelzellen 15 Stunden Formation von Pseudopodien (Scheinfüschen) 24-48 Stunden Zellen nehmen kubische Form an (DNA Synthese und Desmosomen-Verbindung) 12 12

Regeneration des Epithels Eingeschränktes Gebiet, Basalzellen vorhanden: Verschuppung oberflächlicher Zellen Basalzellen nicht mehr so säulenförmig Verwundung stoppt Mitose benachbarter Zellen Mitose wird nach Erreichen der normalen Epitheldicke wieder fortgesetzt 12 12

Regeneration des Epithels Verlust der Basalmembran: sofortige Re-Epithelisierung durch Zellverschiebung nach 6 Wochen ist die Regeneration abgeschlossen Epithel ändert Zelldicken und deren Anordnung um die HH-Krümmung zu erhalten Proteinsynthese 3x erhöht während Epithelblattbewegung Zellbewegung erfordert Formänderung 12 12

Auswirkung der Entfernung von HH-Schichten EPITHEL Temperaturumkehreffekt Kunststoffersatz um HH-Dicke zu erhalten Verlust der Barrierefunktion für passiven Einstrom von Salz und Wasser resultiert in rapider HH-Schwellung 12 12

Auswirkung der Entfernung von HH-Schichten STROMA Transplantation einer nicht permeablen Membran Epithelödem ENDOTHEL Rapide Schwellung/ Dickenzunahme 12 12

HH-Intigrität erfordert: Sauerstoff 15% - 20,9% zur Aufrechterhaltung der Funktionen 13,1% um Suppression der epithelialien Mitose zu vermeiden 8% um Sensibilitätsverlust zu vermeiden 5% um die Entleerung der Glykogenspeicher zu vermeiden 12 12

HH-Intigrität erfordert: CO2 Abtransport Essential um pH-Wert und Stoffwechseländerungen zu vermeiden GLUKOSE Hauptquelle: Vorderkammer 12 12

CO2 Permeabilität 21x höher als für O2 7x höher als für O2 Hydrogelkontaktlinsen 21x höher als für O2 Formstabile KL 7x höher als für O2 HH 7x höher als für O2 12 12

pH-Wert pH-Wert der Tränenflüssigkeit bei geöffnetem Auge: 7,34 – 7,43 pH-Wert Toleranz des Endothels: 6,8 – 8,2 Augentropfen außerhalb der pH-Wertspanne 6,6 – 7,8 verursachen stechen 12 12

TEMPERATUREN HH göffnetes Auge 34,2 (0,4)oC 34,3 (0,7)oC 34,5 (1,0)oC (Fujishima et al., 1996) (Efron et al., 1989) (Martin & Fatt, 1986) geschlossenes Auge 36,2 (0,1) oC (Martin & Fatt, 1986) andere Trockenes Auge 34,0 (0,5) oC unter 0,07 mm weichen KL 34,6oC unter 0,30 mm weichen KL 34,9oC (Fujishima et al., 1996) (Martin & Fatt, 1986) BH 34,9 (0,6) oC 35,4oC bei 20 - 30 jährigen 34,2oC >Jahre (Isenberg & Green, 1985) 12 12

Altersbedingte anatomische HH-Änderungen Arcus senilis Weißer Vogt-Limbusgürtel Reduzierte Nervenversorgung der HH, BH Dystrophien/ Degenerationen Pinguecula und Pterygium Astigmatismus inversus Reduzierte Transparenz Periphere Ausdünnung Zellverlust des Endothels Polymegathismus 12 12

Altersbedingte funktionelle HH-Änderungen Stärkere limbale Gefäßstruktur Reduzierung Leistungsfähigkeit der Endothelpumpe Reduzierter Stoffwechsel Erhöhung des Brechungsindex Nervenfasern stärker sichtbar 12 12

Tränenflüssigkeit 12 12

Funktionen der Tränenflüssigkeit Optisch Physiologisch Bakteriostatisch Metabolisch Schutz 12 12

Tränenzusammensetzung 3-schichtige Struktur Muzinschicht (membranständiges Muzin?) Wässrige Schicht Lipidschicht Einige Meinungen – TF nur 2-schichtig 12 12

Querschnitt durch TF Verdunstung Lipidschicht an der Oberfläche wässriges Fluid Membranständiges Mucin Epithel stabiler TF 12 12

TF: Muzinschicht 0,02 – 0,05 µm dick Extrem hydrophil Enorme Steigerung der Epithelbenetzung Mikrovilli und Mikroplicae Erhält Stabilität des TF Sekretion durch Becherzellen der BH Teil (gering) von der Tränendrüse 12 12

TF: Wässrige Schicht Bulk (Hauptteil) des TF ist 7µm dick (Spanne 6-9µm) Einzige Schicht die wirklich fließt Transporter für TF-Bestandteile Transporter für O2 und CO2 Ursprung: Tränendrüse und akzessorische Tränendrüsen nach Wolfring und Krause 12 12

TF: Lipidschicht Dünnfilm von 0,1 µm Dicke Hauptfunttion ist Verdunstungsschutz Verhindert Tränenfluss über die Lidkante Verbindung zur Öffnung der Meibom´schen Drüse Dickenänderung während des Lidschlags Sekretion nahezu vollständig durch Meibom´sche Drüse Sekretion auch durch Zeis´sche Drüse Enthält ungesättigte Lipide und Muzin 12 12

Eigenschaften der Tränenflüssigkeit 98,2% Wasser Normale Spanne der Osmolalität 294-334 mOsm/litre (0,91-1,04%) Osmolalität ist abhängig von der Sekretionsrate reduzierte Osmolalität folgt dem Lidschluss (reduzierte Verdunstung) n=1,336 Etwas Glukose (hauptsächlich aus dem Kammerwasser) pO2 = 155 mm Hg (offenes Auge), 55 mm Hg (geschlossenes Auge) 12 12

Eigenschaften der Tränenflüssigkeit Bakteriozide/ bakteriostatische Komponenten: Lysozyme Laktoferrin beta-lysin (b-lysin) Zusätzlich zu Na+ und Cl- Ionen: K+, HCO-3, Ca+, Mg+, Zn+, Aminosäuren Harnstoff Laktat und Pyruvat 12 12

Tränenflüssigkeit Volumen 6,5-8 µL Sekretionsrate 0,6 µL/min Austauschrate 16%/min Tägliche Sekretion unterschiedlich Spanne 1-15 g 12 12

Sekretionsrate Stimuli psychogen sensorisch Allgemein Grundsekretion (kontinuierlich, <0,3 ml/min) Reizsekretion 12 12

Zeitmessung bis zum Aufreißen des TF nach einem Lidschlag TF-Stabilität Zeitmessung bis zum Aufreißen des TF nach einem Lidschlag 12 12

BUT (Break-Up Time) oder TBUT (Tear BUT) Na Fluorescein wird auf das Auge gegeben Beobachtung des TF mit Gelbfilter + blauem Licht Zeit nach dem 1. ‘dry spot’ aufzeichnen Messung wiederholen: oberflächenaktive Stoffe im Fluostreifen Anomalien <10s ist abnormal 15 – 45s wird als normal betrachtet 12 12

stabiler TF lokale Verdünnung DRY SPOT aufgrund zurückbildenden TF Verdunstung Lipidschicht stabiler TF wässrige Schicht membranständiges Muzin HH-Epithel Diffusion Fluß Fluß lokale Verdünnung Aufriss (nach Smolin & Thoft, 1987) DRY SPOT aufgrund zurückbildenden TF 12 12

NIBUT (non-invasive BUT) BUT Test ohne Anfärbung Konsistenter und zuverlässiger 12 12

Benetzung der HH Glycocalyx-Matrix bindet Muzinschicht Glycocalyx: ein ‘Füllstoff für Irregularitäten’ Oberfläche wird gut benetzen falls: Oberflächenspannung Epithel/ TF < blankem Epithel Oberflächenspannung der Verbindung Epithel/TF wird durch Muzin niedrig gehalten Oberflächenspannung des TF ist abhängig von der Lipidschicht + Lidspaltweite 12 12

Tests BUT (TBUT) NIBUT Schirmer Test Fluorophotometrie Phenol-red thread test (Fadentest) Anfärbung mit bengalrosa Test der TF-Osmolalität 12 12

SCHIRMER TEST Dünner Streifen Filterpapier wird zu einem L gebogen und in die untere Fornix eingesetzt Benetzungslänge nach bestimmter Zeit messen (5 Minuten) Kürzere Benetzungslängen deuten auf Trockenes Auge hin Günstig und leicht erhältlich 12 12

FLUOROPHOTOMETRIE Messung des Flussgeschwindigkeit 12 12

PHENOL-RED THREAD TEST (Hamano et al., 1983) Bewertung des TF-Volumens Angenehmer als der Schirmer Test 12 12

Anfärbung mit Bengalrosa Reduzierter Tränenfluss begünstigt Degeneration der Zellen. Bengalrosa färbt nekrotische Zellen an. 12 12

Geringe Konzentrationen TF-Proteine Geringe Konzentrationen Albumin* Prealbumin* Lysozym* Laktoferrin* (25% des TF-Proteingewichts) Transferrin (geringe Konzentration) *wichtigste Proteine 12 12

TF-Proteine Hauptsächlich lgA* (2 x lgA – sekretorischer Bestandteil) IMMUNGLOBULINE weitere …. Hauptsächlich lgA* (2 x lgA – sekretorischer Bestandteil) lgA lgG geringere Konzentration als lgA lgM, lgD und lgG (geringere Konzentration als lgA) 12 12

Lidschluss Kontraktion des musculus orbicularis oculi Keine antagonistische Innervation zwischen dem musculus orbicularis oculi und dem superioren musculus levator palpebrae Innervation durch den Gesichtsnerv ‘Reißverschlussartig’ von temporal nach nasal 12 12

Lidschluss Frequenz: 15 mal/min Dauer: 0,3-0,4 s weiter…. Frequenz: 15 mal/min Dauer: 0,3-0,4 s Augapfel bewegt sich nach nasal oben und rückwärts Bewusster Lidschlag mit musculus orbicularis oculi und Müller’schen Muskel Schlaf: tonische Stimulation des musculus orbicularis oculi und Hemmung des superioren musculus levator palpebrae 12 12

Lidöffnung Kontraktionen des musculus levator palpebrae superioris Unterstützung durch Müller’schen Muskel (sympathisch) Hauptinnervation durch nervus oculomotorius 12 12

Lidschlag Unterlid bewegt sich kaum beim normalen Lidschlag Spontaner Lidschlag ist meist eine Antwort auf: Trockenheit und Irritationen der HH Angst Geräusch? Luftverschmutzung Relative Luftfeuchtigkeit ist kein Stimulus zum Lidschlag 12 12

Blinzelreflex Kern des Gesichtsnervs verbunden mit: obere colliculus – Neuronenschicht im Hirnstamm (optische Impulse) Kern des trigeminus (sensorische Impulse) untere Olive im Hirnstamm (akustische Impulse) Optischer Reflex Sensorischer Reflex Auro-palpebrale und cochleo-palpebrale Reflexe Zug- oder Schlagreflex Psychogene Reaktion (kein Reflex) 12 12

Augenlider und TF Lider verteilen Tränenflüssigkeit Muzin wichtig für TF-Stabilität Lidschlag pumpt Tränenflüssigkeit zu den nasalen Tränenpünktchen Lidschluss komprimiert Lipidschicht Oberlid zieht bei Lidöffnung die wässrige Phase nach, TF wird dicker Lider beeinflussen die Tränendrüse Gravitation zieht Tränenflüssigkeit nach unten Bewegung des Lidmuskels spielt eine Rolle bei der Sekretion der akzessorischen Tränendrüsen 12 12

Funktionen der Lider Schutz vor: hellem Licht Wind Fremdkörper Austrocknung (Lidschluss) visuelle Stimulation während des Schlafs 12 12

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