Фізіологія органу зору

Фізіологія органу зору розглядає функціональні процеси, що відбуваються у вічі. У цьому розділі містяться відомості про взаємодію води та кисню для нормальної роботи рогівки та слізної плівки, ролі глюкози (поживної речовини для клітин) та солей у метаболізмі ока.

Водний баланс

Норма вмісту води у здоровій рогівці становить 78%. У рогівці знаходяться біофізичні системи, які підтримують цей рівень незмінним. Рівноважне відношення вода/іони (розчинені солі) між слізною рідиною та рогівкою називається осмолярністю або тонічністю. При ізотонічній слізній плівці рогівка зберігає нормальну товщину, оскільки кількість води, що проникає в рогівку і що з неї виходить, однакова.

З точки зору фізіології, процес підтримки рівноваги — обмін молекулами води солей між рогівкою, слізною та внутрішньоочною рідинами. Оптимальне рівноважне відношення досягається, коли слізна плівка містить 0,9% солей (тонічність). Ось чому більшість розчинів для контактних лінз мають таку саму тонічність: лінзи не змінюють це рівноважне ставлення, коли перебувають у оці. Коли концентрація солей у слізній плівці перевищує 0.9%, розвивається гіпертонічне стан.

При цьому вода набрякає з рогівки в слізну рідину і настає дегідратація або зморщування рогівки. Епітелій виступає переважно як напівпроникна мембрана і не впливає на пасивну дифузію води.

Коли концентрація солей у слізній плівці нижче 0.9%, настає гіпотонічне стан і вода надходить у рогівку, яка при цьому набухає.

Основна функція ендотеліального шару — підтримати чистоту рогівки. Іонна «помпа» контролює потік води та іонів з та в рогівку так, щоб вміст води залишалося на рівні 78%. Глюкоза є основним джерелом енергії для цієї помпи.

Глюкоза міститься у нашій їжі. В основному вона доставляється до ендотелію внутрішньоочною рідиною, проте спочатку необхідно, щоб глюкоза була метаболізована або розщеплена до одиниць енергії (АТФ – аденозинтрифосфат). Метаболізм глюкози здійснюється в одному із двох біохімічних шляхів: анаеробному або аеробному. При анаеробному гліколізі (що означає «без кисню») з однієї молекули глюкози виходить дві одиниці енергії (АТФ).

Така кількість енергії недостатня для ефективної роботи «помпи», і тому вода накопичується в рогівці, викликаючи її набухання (набряк). Аеробний гліколіз (метаболізм глюкози «з киснем») набагато ефективніший. При аеробному метаболізмі однієї молекули глюкози виходить 36 одиниць енергії (АТФ). Це достатня кількість енергії для підтримки ендотеліальної «помпою» необхідного балансу води у рогівці.

Слізна плівка є основним постачальником поживних речовин — кисню, глюкози, солей та мінеральних речовин — у рогівку. Кисень з повітря міститься в сльозовій плівці в розчиненому стані. Без контактних лінз у відкриті очі може надходити до 21% всього кисню повітря. При закритих очах і без лінз (під час сну) кількість кисню знижується до 7%, причому переважно кисень надходить шляхом дифузії з кровоносних судин кон'юктиви. Контактні лінзи значно ускладнюють проникнення кисню у око. Це не відіграє суттєвого значення, коли око відкрите. Однак при закритих очах, наприклад, під час сну з контактними лінзами для тривалого носіння, процеси життєдіяльності в рогівці можуть знизитися.

Клітинний метаболізм глюкози починає протікати менш ефективним анаеробним шляхом. Іонна "помпа", що відповідає за вміст води в рогівці, починає працювати з напругою. Внаслідок цього може розвинутися набряк рогівки. Підбираючи лінзи, лікарі зазвичай враховують і довіряють показнику споживання кисню. Часто вони віддають перевагу лінзам, при носінні яких киснепостачання під час сну максимально. В цілому, проникність лінз для кисню тим вища, чим більше води вони містять і чим вони тонші. Тверді лінзи пропускають лише 1-3% від усього доступного для рогівки кисню. Фактично ці лінзи непроникні для кисню і зазначені 1-3% надходять зі слізною рідиною, що проникає під лінзи, і з кровоносних судин лімба.

Іонна «насос»

Іонна «насос» Ендотеліальний шар рогівки відіграє основну роль у підтримці балансу води в оці. Метаболізована глюкоза служить паливом для ендотеліальної «помпи».

Глюкоза може бути метаболізована анаеробним (без кисню) або аеробним (з киснем) способами. Для метаболізму глюкози в кількості, що визначається роботою ендотеліальної «помпи», необхідний кисень. Якщо метаболізм глюкози протікає повільніше, ніж потрібно для утворення кількості енергії, необхідної «помпе», баланс води в рогівці порушується та розвивається набряк.

Контактні лінзи знижують надходження кисню до ока. Оскільки кисень такий важливий для нормальної роботи органу зору, лікарі зазвичай віддають перевагу контактним лінзам, максимально проникним для кисню. Споживання кисню матеріалом, із якого виготовляються контактні лінзи, може бути визначено кількома шляхами. Найчастіше використовуються тести dK (проникність кисню) та dK/L (проникаюча здатність кисню).