1、第二章 角膜生理角膜的生理功能包括以下几个方面：与巩膜一起保护眼球；角膜透明，无色，没有血管，光线可以透过而进入眼内；角膜虽薄，但有很高的屈光能力，折光指数为 1.3771 角膜上皮(1) 上皮屏障和屈光功能角膜上皮形成隔离外界环境和角膜基质之间的屏障；通过与泪膜的相互作用，形成光滑的屈光表面。上皮屏障可以阻止泪液向基质层渗透，保护角膜和内眼免受病变。疾病、外伤都可打乱上皮细胞的平衡破坏角膜上皮的屏障功能和视功能(2) 代谢通路角膜上皮利用葡萄糖和糖原产生能量，葡萄糖从房水中向角膜上皮扩散，还可由无氧酵解产生。角膜上皮细胞内含有较高的糖原。角膜上皮直接从大气中摄取氧。当眼睑闭合，氧分压降至55
2、mmHg 时仍可保持上皮透明，但在睡眠中由于代谢降低而有轻度的角膜水肿。在缺氧条件下，葡萄糖无氧酵解生成大量乳酸，乳酸不能通过表层屏障扩散，而在细胞间隙和基质中积累，导致上皮水肿。临床表现为眩光、敏感度下降，而细胞外液的酸化又会影响细胞代谢和有丝分裂，导致上皮变薄和溃疡。临床上角膜接触镜不合适或低氧通透性可导致角膜上皮炎症和缺氧，从而影响角膜上皮的屏障功能和视功能2 基质层(1) 角膜透明性角膜的透明性依赖多个条件：上皮和内皮细胞结构和功能的完整；依赖角膜基质胶原纤维排列整齐和含水量的稳定；基质无新生血管。角膜透明性基于 Maurice 提出的格子理论。Maurice 认为角膜基质由约 200
3、 层板层组成每层厚约 1.59.5 微米，由胶原纤维构成；胶原纤维由直径为 275350A 的纤维丝构成，排列成格子状，同时纤维与纤维的间隔距离小于 1 个光波长。这种纤维格子网对所有散射光线起衍射栅栏作用，产生破坏性干扰，使其互相抵消，而对那些与投射光同方向的光线则不进行干扰，反而互相加强，使组织显得透明。如用人为的方法破坏纤维的正常排列就会不同程度的影响透明度。例如，用一个细针刺入角膜基质，在针刺人的地方纤维断裂，角膜即出现混浊；在针刺的周围纤维的整齐件被挤乱，透明度下降；离针刺远的地方，因纤维未受波及，故仍透明。强行牵拉也可扰乱纤维的排列，松开拉力角膜即恢复透明。临床上，大疱性角膜病变中
4、，基质呈不规则排列，降低角膜透明性(2) 角膜厚度角膜生理的基础是角膜上皮、内皮屏障和代谢泵功能，任何一层存在故障，角膜厚度会增加，变得水肿，透明性下降。上皮擦伤24 小时后角膜会在 0.05mm 厚的基础上膨胀 0.2mm，而内皮损伤后，角膜厚度会变为原来的 2 倍多。实验表明，角膜内皮受化学损害后角膜发生变化。用 1：10000 的肾上腺素注射，因为肾上腺素pH 值为 4.0，有很高的缓冲能力，可以损伤角膜内皮细胞，导致内皮屏障消失。在白内障手术中，使用含有去污剂的粘弹性物质，同样会损伤内皮。患者表现为角膜水肿，不透明一旦上皮、内皮屏障或代谢泵功能丧失，角膜基质会变得水肿、厚度增加。这是因
5、为上皮、内皮受损后，屏障或代谢功能丧失，角膜基质会因为基质内含有胶原、盐、蛋白多糖而产生高张性膨胀眼内压高于正常眼压 15mmHg 会导致角膜内皮屏障受损前房水会渗进基质，基质吸水而变厚，同时基质内蛋白多糖有部分丢失。例如，在角膜移植术前如果保存的角膜内皮和上皮完整，在保存液中存放 15 天会有很少虽的蛋白多糖丢失；如果角膜上皮或内皮被去掉，在保存液中会丢失很多的蛋白多糖。这种结果提示，如有角膜厚度增加，必将存在基质蛋白多糖的丢失，如使水肿消退，必须重建上皮和内皮功能，恢复主动转运功能，才能消除水肿3 内皮层(1) 内皮屏障角膜内皮细胞可以限制水或溶剂向高渗性的基质运动。角膜内皮屏障归属为通透
6、屏障，而角膜上皮则是紧密屏障，水和溶液更容易通过内皮。在正常角膜中，房水以低而恒定的速率通过角膜内皮进人基质，为基质提供糖、氨基酸和其他营养物质。内皮屏障的功能依赖钙离子的存在。用类似房水成分的组织培养液灌注时，角膜能长时间保持正常厚度。用无钙离子的溶液浸泡内皮表面，可导致内皮连接复合体的破坏，角膜迅速水肿。(2) 内皮泵由于液体可以不断进入基质，保持角膜厚度和透明就依赖于进入基质的物质能够主动泵出。当进入基质的液体和通过内皮泵出的液体相等时，角膜厚度能够保持稳定。人类角膜内皮细胞的数量随着年龄增长不断下降，尽管如此，角膜仍能维持透明度，如果在正常老化过程中，角膜内皮受到额外的应激内皮细胞减少会加速。但内皮细胞数量下降到一定程度时，内皮细胞的功能将失代偿。一般来说，细胞密度下降到每平方微米中含几百个细胞时，内皮细胞功能将失代偿。临床上，眼内人工晶体植人术、超声乳化术、穿透性角膜移植术、角膜变性和营养不良、青光眼、药物毒性都能导致内皮细胞数量减少，会发生角膜水肿、角膜大泡
