Petr Kolář a kolektiv VĚKEM PODMÍNĚNÁ MAKULÁRNÍ DEGENERACE

��

��

��

��

��

��

Petr Kolář a kolektiv

VĚKEM PODMÍNĚNÁ MAKULÁRNÍ DEGENERACE Hlavní autor: MUDr. Petr Kolář, Ph.D., Oční klinika FN Brno a LF MU Brno Kolektiv autorů: RNDr. Michal Beránek, Ph.D., MBA – Ústav patologické fyziologie LF MU, Brno MUDr. Hana Došková, Ph.D. – Oční klinika FN Brno a LF MU, Brno MUDr. Zora Dubská, CSc. – Oční klinika VFN, Praha MUDr. Jan Ernest, Ph.D. – Oční klinika ÚVN, Praha MUDr. Evžen Fric – Oční klinika FN a LF UP Olomouc MUDr. Oldřich Chrapek, Ph.D. – Oční klinika FN a LF UP Olomouc MUDr. Tomáš Jurečka, Ph.D. – Klinika nemocí očních a optometrie FN u sv. Anny a LF MU, Brno MUDr. Vladimír Korda, Ph.D. – Oční klinika LF v Hradci Králové MUDr. Pavel Němec – Oční klinika ÚVN, Praha MUDr. Matúš Rehak – Oční klinika FN a LF UP Olomouc, Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde, Universität Leipzig, Germany doc. MUDr. Jiří Řehák, CSc. – Oční klinika FN a LF UP Olomouc doc. MUDr. Tomáš Sosna, CSc. – Oční oddělení FTN, Centrum diabetologie IKEM Praha MUDr. Daniela Vysloužilová – Oční klinika FN Brno a LF MU Brno Recenzovali: doc. MUDr. Šárka Pitrová, CSc. prof. MUDr. Peter Strmeň, CSc. © Grada Publishing, a.s., 2008 Obrázky v publikaci dodali autoři jednotlivých kapitol. Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2008 Součástí knihy je CD-ROM s obrazovou přílohou. Vydala Grada Publishing, a.s. U Průhonu 22, Praha 7 jako svou 3404. publikaci Odpovědný redaktor Jan Lomíček Sazba a zlom Antonín Plicka Počet stran 160 1. vydání, Praha 2008 Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a. s. Husova ulice 1881, Havlíčkův Brod Autoři a nakladatelství Grada Publishing, a.s., děkují společnostem Novartis s r.o., Ophthalmics a Pfizer, spol. s r.o., za finanční podporu, která umožnila vydání této publikace.

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno. Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění ale nevyplývají pro autory ani pro nakladatelství žádné právní důsledky. Všechna práva vyhrazena. Tato kniha ani její část nesmějí být žádným způsobem reprodukovány, ukládány či rozšiřovány bez písemného souhlasu nakladatelství. (tištěná verze) ISBN 978-80-247-2605-2 ISBN 978-80-247-6760-4 (elektronická verze ve formátu PDF) © Grada Publishing, a.s. 2011

Obsah Seznam zkratek .......................................................... VII Předmluva ................................................................... IX Úvod ............................................................................ XI

1 1.1 1.2 1.3 1.4

Anatomie a fyziologie sítnice ................................ Úvod ....................................................................... Klinická a topografická anatomie sítnice ............... Cévní zásobení sítnice a chorioidey ....................... Hemato-retinální bariéra ........................................

1 1 1 4 5

Histologie sítnice ................................................... 9 2.1 Úvod ....................................................................... 9 2.2 Histologická struktura sítnice ................................ 9

Fyziologie vidění ................................................. 3.1 Retinální pigmentový epitel ................................. 3.2 Struktura a funkce fotoreceptorů ......................... 3.3 Barevné a noční vidění .........................................

17 17 19 21

4

Genetické aspekty VPMD ................................... 25 4.1 Vliv genů na VPMD ............................................ 25 4.2 Aplikace genetického výzkumu v klinické praxi, moderní technologie – RNA interference ............ 29

5

Imunologické aspekty VPMD ............................. 33 5.1 Imunologický stav sítnice .................................... 33 5.2 Imunitní mechanizmy u VPMD ........................... 34

6

Geneticky indukované formy VPMD .................. Modely vlhké formy VPMD ................................ Role imunitního systému v patogenezi VPMD .... Závěr ....................................................................

40 41 42 43

7

2

3

6.3 6.4 6.5 6.6

Experimentální modely věkem podmíněné makulární degenerace .......................................... 39 6.1 Úvod ..................................................................... 39 6.2 Stárnutí ................................................................. 40

Histopatologický obraz VPMD ........................... 45 7.1 Morfologické projevy přirozeného procesu stárnutí sítnice ...................................................... 45 7.2 Morfologické projevy věkem podmíněné makulární degenerace .......................................... 47

8

Epidemiologie a rizikové faktory VPMD ............ Prevalence ............................................................ Incidence .............................................................. Celkové rizikové faktory VPMD ......................... Okulární rizikové faktory VPMD ........................ Závěr ....................................................................

51 51 52 53 57 57

Klasifikace a klinický obraz VPMD .................... 9.1 Úvod ..................................................................... 9.2 Klinické projevy přirozeného procesu stárnutí sítnice ................................................................... 9.3 Klasifikace VPMD ............................................... 9.4 Patofyziologie VPMD ..........................................

59 59

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

9

10

Základní vyšetřovací metody u VPMD ............. 10.1 Vyšetření zrakové ostrosti .................................. 10.2 Vyšetření Amslerovou mřížkou .......................... 10.3 Biomikroskopické vyšetření ..............................

59 59 68

75 75 78 78

11 Speciální vyšetřovací metody u VPMD ............. 83

Laserová fotokoagulace termálním laserem .... Transpupilární termoterapie .......................... Chirurgická terapie VPMD ........................... Radioterapie věkem podmíněné makulární degenerace .................................................. 12.8 Terapie suché formy VPMD .........................

11.1 Fluorescenční angiografie ............................... 83 11.2 Indocyaninová angiografie .............................. 88 11.3 Optická koherenční tomografie ........................ 92

13 Zvětšovací pomůcky u věkem podmíněné

10.4 Vyšetření kontrastní senzitivity .......................... 78 10.5 Vyšetření barevného vidění ................................ 79 10.6 Vyšetření adaptace na tmu .................................. 81

12

Terapie VPMD ................................................... 99 12.1 Úvod ............................................................ 99 12.2 Fotodynamická terapie ................................. 100 12.3 Anti-VEGF terapie ....................................... 105

12.4 12.5 12.6 12.7

13.1 13.2 13.3 13.4 13.5

makulární degenerace a péče o slabozraké ...... Úvod ................................................................. Klasifikace zrakového postižení dle WHO ...... Pomůcky pro zrakově postižené ...................... Metody zvětšení objektu .................................. Závěr ................................................................

115 119 121 126 129

139 139 139 140 141 144

Rejstřík ...................................................................... 145

Seznam zkratek ABCR BM BMI CFH CFB CNV CZO DHA EDCCS ELOVL ETDRS FA FAG FAZ FES FGFs GA GB HB HRB ICAM-1 ICG ICGA IRN LDL MB MCP-1 MLI MMP MPS NHANES NT OCT PCV PDT PEDF PON PPV RAP

ATP-binding cassette transporter Bruchova membrána body mass index – index tělesné hmotnosti complement factor H – faktor komplementu H complement factor B – faktor komplementu B chorioideální neovaskulární membrána centrální zraková ostrost dokosahexaenová kyselina Eye Disease Case Control Study elongation of very long chain fatty acids-like Early Treatment Diabetic Retinopathy Study fluorescenční angiografie fluorescenční angiografie foveální avaskulární zóna Framingham Eye Study – Framinghamská studie fibroblast growth factors – růstový faktor fibroblastů geografická atrofie gangliové buňky horizontální buňky hematoretinální bariéra intracelulární adhezivní molekula-1 indocyaninová zeleň indocyaninová angiografie intraretinální neovaskularizace low density lipoprotein – lipoprotein s nízkou denzitou Müllerovy buňky monocyte chemoattractant protein-1 membrana limitans interna – vnitřní limitující membrána matrix metaloproteinázy Macular Photocoagulation Study Group National Health and Nutrition Examination Survey nitrooční tlak optical coherence tomography – optická koherenční tomografie polypoidal choroidal vasculopathy – polypoidní chorioideální vaskulopatie fotodynamická terapie pigment derived epithelial factor – faktor produkovaný epitelovými buňkami paraoxonase – paraoxonáza pars plana vitrektomie retinal angiomatous proliferation – retinální angiomatózní proliferace

RDS RPE RT rt-PA SAE SLO SOD SRT TGF TIMP TNF TTT VCTS VEGF VPMD VPV VS ZN ZS ZO ZPV

retinal degeneration slow retinální pigmentový epitel radioterapie rekombinantní tkáňový aktivátor plazminogenu serious adverse events – těžké nežádoucí účinky skenovací laserový oftalmoskop superoxide dismutase – superoxid dismutáza subretinální tekutina transforming growth factor – transformační růstový faktor tkáňové inhibitory metaloproteináz tumor necrosis factor transpupilární termoterapie Vision Contrast Test System vascular endothelial growth factor – cévní endotelový růstový faktor věkem podmíněná makulární degenerace vnitřní plexiformní vrstva vnitřní segment fotoreceptoru zrakový nerv zevní segment fotoreceptorů zraková ostrost zevní plexiformní vrstva

Předmluva Čtenáři dostávají do rukou první vydání publikace zabývající se věkem podmíněnou makulární degenerací. Idea, že by dílo tohoto typu mělo vzniknout, se zrodila před dvěma lety. Chtěl jsem, aby vznikla kniha zabývající se problematikou věkem podmíněné makulární degenerace v celé šířce. Oslovil jsem proto širokou skupinu předních českých retinálních specialistů, aby se na vzniku rukopisu podíleli. Všichni se svého úkolu s vervou zhostili a výsledek bude moci každý čtenář posoudit sám. Chtěl bych na tomto místě všem spoluautorům poděkovat za výborně odvedenou práci. Dále bych rád

vyslovil dík svému mateřskému pracovišti – Oční klinice LF Masarykovy univerzity a Fakultní nemocnice Brno – vedené prof. MUDr. Evou Vlkovou, CSc., kde jsem měl možnost získat své zkušenosti s diagnostikou a terapií očních nemocí. Mé velké poděkování patří v neposlední řadě také mé rodině, která se mnou měla v době, kdy jsem pracoval na přípravě knihy, bezmeznou trpělivost. Jmenovitý dík patří mé manželce Heleně a dcerám Helence, Evičce a Petrušce. Brno, červenec 2008 Petr Kolář

Úvod Věkem podmíněná makulární degenerace (VPMD) je onemocnění makuly, které můžeme diagnostikovat u pacientů starších 60 let. V souvislosti s trendem stárnutí světové populace jak ve vyspělém světě, tak v rozvíjejících se zemích (Čína, Indie) se my oftalmologové budeme s tímto onemocněním setkávat stále častěji. Cílem této publikace je proto přiblížit problematiku věkem podmíněné makulární degenerace jak oftalmologům primárního kontaktu, na kterých záleží, zda odešlou pacienta k léčbě za makulárním specialistou včas, tak kolegům, kteří se zabývají diagnostikou a terapií makulárních onemocnění. Věkem podmíněná makulární degenerace je onemocnění, které, jak již bylo řečeno výše, postihuje především obyvatele vyspělých zemí. Nicméně v souvislosti se stárnutím světové populace se stává velkým problémem i v nejlidnatějších zemích světa. Ve věkové kategorii starších 65 let je VPMD nejčastější příčinou slepoty. Tento fakt představuje pro vyspělé země výraznou ekonomickou zátěž, neboť péče o slepé je finančně velmi nákladná (rehabilitace, kompenzační pomůcky, sociální dávky, pobyt ve speciálních ústavech pro nevidomé a slabozraké). Cílem vědeckého snažení posledních let je proto najít takový terapeutický postup, který by vzniku slepoty zabránil, nebo ji alespoň na co nejdelší dobu odvrátil. Jedná se o onemocnění multifaktoriální. Kromě věku, který je „přirozenou“ příčinou, mají velký vliv další rizikové faktory. Jsou to: kouření cigaret, nesprávná výživa, obezita a diabetes mellitus, hypertenze, oxidační stres a kardiovaskulární rizikové faktory, pohlaví, rasa a familiární dědičnost (častější výskyt u žen bílé rasy a rodin postižených VPMD), vliv genů, jejichž produkty se účastní procesu angiogeneze. Základními klinickými příznaky, kterými se onemocnění projevuje, jsou metamorfopsie (deformace

vnímaného obrazu), centrální skotom (výpadek zorného pole), pokles centrální zrakové ostrosti (zejména na blízko). Věkem podmíněná makulární degenerace se vyskytuje ve dvou formách: suché a vlhké. Se suchou formou se může oftalmolog setkat daleko častěji. Statistiky říkají, že je jí postiženo asi 85 % subjektů z celkového počtu nemocných s VPMD. Vlhkou formou je postiženo zbylých 15 %. Suchou formu VPMD můžeme označit za méně závažnou. Onemocnění postupuje většinou zvolna. Je charakteristické výskytem drúz (tvrdých nebo měkkých) a změnami na úrovni retinálního pigmentového epitelu (RPE). Konečným (terminálním) stadiem suché formy VPMD je geografická atrofie (GA) RPE. Ta je příčinou těžké ztráty zraku až na úroveň praktické slepoty. Podílí se 20 % na celkovém počtu pacientů osleplých kvůli VPMD. Vlhká forma VPMD je daleko závažnější než suchá. Vyskytuje se sice méně často, zato ale rychle postupuje, a pokud není léčena, vede velmi záhy (většinou do několika měsíců) k oslepnutí. Základní charakteristikou vlhké formy VPMD je přítomnost chorioideální neovaskulární membrány (CNV). Jedná se o patologický shluk cév cévnatky, který pokud není jeho růst zastaven, vede k tvorbě disciformní jizvy, která představuje terminální stadium vlhké formy VPMD. CNV se tedy podílí na ztrátě zraku z důvodu VPMD zbylými 80 %. Terapeutické postupy, které se v posledních deseti letech prosadily (fotodynamická terapie, aplikace antagonistů cévního růstového faktoru), umožňují zejména u vlhké formy onemocnění stabilizaci a u některých pacientů dokonce zlepšení centrální zrakové ostrosti. A to je hlavním cílem nás oftalmologů – zabránit hrozící ztrátě zraku. Petr Kolář

1 Anatomie a fyziologie sítnice Tomáš Jurečka

Obsah 1.1 Úvod ....................................................................... 1 1.2 Klinická a topografická anatomie sítnice ............... 1

1.4 Hemato-retinální bariéra ........................................ 5 1.4.1 Vnitřní hemato-retinální bariéra .......................... 7 1.4.2 Zevní hemato-retinální bariéra ............................ 7

1.3 Cévní zásobení sítnice a chorioidey ....................... 4

Literatura ....................................................................... 8

1.1 Úvod

logických poměrů zde sítnice adheruje k RPE, avšak za patologických stavů, jako je např. amoce sítnice, či u věkem podmíněné makulární degenerace, může v tomto prostoru docházet k akumulaci subretinální tekutiny nebo krve. Adheze sítnice k RPE je udržována prostřednictvím negativního tlaku, který umožňují viskózní proteoglykany subretinálního prostoru a elektrostatické síly. Biologické pojivo podílející se na adhezi sítnice je tvořeno interfotoreceptorovou matrix, která se nachází v rozsahu mezi zevní hraniční membránou sítnice a povrchem buněk RPE (viz níže). Některé oblasti sítnice vykazují odlišné strukturální uspořádání, které je dáno specializací jejich funkce, a z klinického hlediska může mít jejich postižení zásadní vliv na činnost zrakového orgánu. Klinická a anatomická terminologie jednotlivých oblastí zadního pólu oka je však nejednotná a do jisté míry konfuzní. Následující text je proto psán zejména z pohledu potřeb klinické anatomie. Makulou rozumíme z pohledu klinické anatomie okrouhlou centrální oblast (area centralis) na zadním pólu oka o průměru 5,5 mm, což odpovídá přibližně 15° centrálního zorného pole. Na rozdíl od extramakulární – periferní – sítnice obsahuje více než jednu vrstvu gangliových buněk (periferní sítnice obsahuje pouze jednu vrstvu gangliových buněk). Hranice makulární krajiny korelují s průběhem obou hlavních temporálních cévních arkád. Makulu utvářejí umbo, foveola, fovea, peri- a parafoveální oblast – viz obr. 1.1.

Oko je vysoce specializovaný smyslový orgán přizpůsobený k převodu světelné energie na akční potenciály nervové soustavy – fotopercepci. Tunica nervosa bulbi sestává z vnějšího listu – RPE a vnitřního listu – neurosenzorické sítnice. Nachází se v něm obrazová rovina optického systému oka. Zde dochází ke konverzi obrazu vnějšího prostředí na nervové vzruchy, které jsou dále převáděny zrakovou dráhou do mozkových center, kde jsou analyzovány (Forrester, 2004; Kvapilíková, 2000).

1.2 Klinická a topografická anatomie sítnice Sítnice představuje makroskopicky velmi jemnou transparentní blánu růžového zbarvení o ploše přibližně 266 mm2, jejíž tloušťka kolísá mezi 0,1 až 0,3 mm. V okolí terče zrakového nervu však dosahuje tloušťka sítnice až 0,56 mm, do periferie se ztenčuje, takže na úrovni ekvátoru je její tloušťka 0,18 mm; na ora serrata pouze 0,1 mm. Prostřednictvím pigmentového epitelu je retina volně přiložena k cévnatce, pevně je fixována pouze k terči zrakového nervu a k ora serrata (tento přední okraj senzorické retiny vymezuje anatomicky pars optica retinae). Mezi senzorickou sítnicí a pigmentovým epitelem sítnice se nachází potenciální subretinální prostor. Za fyzio-

2

Anatomie a fyziologie sítnice

Obr. 1.1 Topografie makulární oblasti Fovea centralis představuje jamkovitou prohlubeň vnitřního povrchu sítnice uprostřed makuly o průměru 1500 μm (což odpovídá 5° centrálního zorného pole). Nachází se 3 mm temporálně od centra terče zrakového nervu. Průměrná tloušťka sítnice je zde 250 μm. Fovea se skládá ze zesíleného okraje, zešikmené stěny pod úhlem 22° – clivus – a spodiny, která odpovídá foveole. Čípky představují dominantní fotoreceptor fovey. Jejich uspořádání je výsledkem centripetální migrace prvního neuronu a centrifugálního laterálního posunu druhého a třetího neuronu v průběhu maturace fovey, k čemuž dochází tři měsíce před a tři měsíce po porodu. Výsledkem uvedených posunů je anatomicky patrné prohloubení fovey. K centrální migraci fotoreceptorů dochází v oblasti sítnice o průměru 1500 μm (fovea) – viz obr. 1.2. I když je zde vzhledem k výraznému nakupení průměr jednotlivých čípků zúžený, uchovávají si objem díky svému prodloužení až na 70 μm. Žlutá barva fovey a makuly je dána pigmenty ze skupiny karotenoidů – luteinem a zeaxantinem, které se nacházejí v axonech čípků, v bipolárních a gangliových buňkách. Tyto karotenoidy slouží mimo jiné jako filtr a ochrana proti krátkovlnnému UV záření. Oftalmo-

skopicky můžeme v této oblasti pozorovat oválný světelný reflex – foveální reflex – způsobený větší tloušťkou sítnice a vnitřní limitující membrány na jejím okraji – viz obr. 1.3. V centru fovey leží foveola, avaskulární oblast sítnice o průměru 350 μm a tloušťce přibližně 150 μm. Jde o nejtenčí část retiny, která obsahuje pouze čípky a jejich jádra. Vnitřní vrstvy sítnice (bipolární a gangliové buňky) jsou odtlačeny do stran. Ve foveole tedy není přítomna vnitřní jádrová, vnitřní plexiformní vrstva, vrstva gangliových buněk ani vrstva nervových vláken sítnice. Axony čípků směřují radiálně periferně a utvářejí v zevní plexiformní vrstvě tak zvanou vrstvu Henleových vláken – viz obr. 1.2. Toto uspořádání spolu s vysokou hustotou čípků, absencí tyčinek a avaskularitou foveoly napomáhá k dosažení co nejlepší rozlišovací schopnosti zrakového analyzátoru a minimalizuje riziko interference cév a dalších retinálních struktur s dopadajícím světelným vlněním. Drobná vkleslina v úplném centru foveoly – umbo – odpovídá oftalmoskopicky patrnému foveolárnímu reflexu – viz obr. 1.3. Jedná se o oblast o průměru 150–200 μm a nacházíme zde největší koncentraci


čípků (centrální nakupení čípků). Z důvodu vysoké koncentrace fotoreceptorů a jejich těsného nahuštění jsou jádra čípků uspořádána do více vrstev v kruzích, což připomíná tvar koláče (gateau nucleaire). Ztráta foveolárního reflexu může být první klinickou známkou poškození sítnice (Kanski, 2003). Foveální avaskulární zóna (FAZ) se nachází uvnitř fovey, ale svou velikostí přesahuje hranice foveoly. Její rozsah je variabilní (250–600 μm) a přesnou lokalizaci můžeme detekovat pouze pomocí fluorescenční angiografie. Sítnice zde neobsahuje retinální

3

kapilární cévní systém, a proto je její výživa zcela závislá pouze na difuzi z okolních okrsků sítnice a choriokapilaris. Avaskulární zóna fovey je obklopena cévními arkádami – cirkulárním systémem kapilár ve vnitřní jádrové vrstvě (centrální kapilární prstenec) – viz obr. 1.2 a 1.4 – a umožňuje přístup světla k fotoreceptorům foveoly, aniž by při průchodu sítnicí interferovalo s jakoukoliv cévou. Někdy je v centrální krajině popisována tzv. parafoveální oblast (vnitřní makulární oblast), což je pruh sítnice o šířce 0,5 mm obklopující foveu – viz

Obr. 1.2 Topografie foveální oblasti sítnice

Obr. 1.3 Foveální a foveolární reflex, černé šipky označují hranici foveálního reflexu, modrá šipka označuje foveolární reflex

Obr. 1.4 Foveální avaskulární zóna, detail foveální oblasti na snímku fluorescenční angiografie

1

4


obr. 1.1. Struktura sítnice zde má pravidelné uspořádání do vrstev, které zahrnuje 4–6 vrstev gangliových buněk a 7–11 vrstev bipolárních buněk. Hustota čípků dosahuje 100 čípků/100 μm2. Na parafoveální navazuje oblast perifoveální (vnější makulární), kterou tvoří pruh sítnice o šířce 1,5 mm obsahující na histologickém řezu několik vrstev gangliových buněk a šest vrstev bipolárních buněk – viz obr. 1.1. Čípky jsou obklopeny tyčinkami a jejich hustota je 9–12 čípků/100 μm2. Vrstva Henleových vláken již není v perifoveální oblasti patrna. Extramakulární periferní sítnice je rozdělována do pásů na blízkou, střední, vzdálenou a extrémní periferii. Pruh blízké periferie je široký 1,5 mm, navazující střední periferie neboli ekvátor je široký 3 mm. Množství čípků je zde 8–10/100 μm2 a každý je oddělen od dalšího čípku nejméně třemi tyčinkami. Vzdálená periferie se nachází mezi ekvátorem a ora serrata. Šířka oblasti je individuální v závislosti na velikosti očního bulbu a refrakci. Ve vzdálené periferii je pouze 6–7 čípků/100 μm2, které mají zkrácený vnější segment. Patologické nálezy periferní sítnice označujeme topograficky jako na ciferníku hodin, a proto rozdělujeme periferii sítnice na 12 segmentů. Extrémní periferií rozumíme ora serrata a pars plana. V periferii sítnice převládají tyčinky, tloušťka retiny je 100–140 μm a obsahuje pouze jednu vrstvu gangliových buněk. Ora serrata je obloukovitá klikatá linie představující přední zakončení sítnice (pars optica retinae). Senzorická retina se zde náhle oplošťuje a její buněčné elementy se redukují do jednovrstevného nepigmentovaného epitelu pars plana ciliárního tělesa (pars coeca retinae). Pigmentový epitel sítnice pokračuje do pigmentového epitelu ciliárního tělesa a membrana limitans interna sítnice utváří bazální membránu nepigmentovaného epitelu pars plana. Ora serrata je temporálně široká asi 2 mm, nazálně asi 0,7–0,8 mm a nachází se 6–7 mm posteriorně od limbu rohovky (nazálně je asi o 1 mm blíže limbu rohovky než temporálně). Vzdálenost mezi terčem zrakového nervu a ora serrata je temporálně asi 23–24 mm, nazálně asi 18,5 mm. Papila zrakového nervu leží 3 mm mediálně od fovey. Jedná se o okrouhlou oblast narůžovělé barvy o horizontálním průměru 1,5 mm, vertikálním průměru 1,8 mm s lehce elevovaným okrajem, kde se sbíhají axony gangliových buněk sítnice, procházejí skrze 200–300 drobných otvorů ve skléře (lamina cribrosa sclerae) a dávají vznik zrakovému nervu. Sítnice nemá na papile charakteristické vrstevnaté uspořádání (slepá skvrna) a kromě membrana limi-

tans interna, která pokračuje na terč zrakového nervu jako Elschnigova bazální membrána, a nervových vláken – axonů gangliových buněk – neobsahuje žádné další sítnicové vrstvy. Sítnicové vrstvy končí při okraji papily optiku a jsou odděleny od terče zrakového nervu tenkou vrstvou buněk glie (intermediální Kuhntova tkáň). Narůžovělé zbarvení papily je způsobeno četnými jemnými arteriolami, které jsou větvičkami zadních ciliárních arterií. Lehké nadzdvižení okrajů papily je dáno nakupením nervových vláken. Směrem do středu je papila lehce prohloubena a vykazuje tzv. fyziologickou exkavaci. Středem této exkavace prostupují centrální sítnicová arterie a žíla (arteria a vena centralis retinae) (Forrester, 2002; Kanski, 2003; Tasman, 2005).

1.3 Cévní zásobení sítnice a chorioidey Sítnice je mimořádně metabolicky aktivní část nervové tkáně s velmi vysokou spotřebou kyslíku. Na výživě oka se podílejí dva odlišné cévní systémy: retinální a uveální. Cévy zásobující tkáně oka jsou větvemi arteria ophthalmica, která je první intrakraniální větví arteria carotis interna po jejím průběhu v sinus cavernosus. Do orbity se oftalmická tepna dostává skrze foramen opticum, kde probíhá inferolaterálně od zrakového nervu. Orbita však dostává cévní zásobení nejenom z větví a. ophthalmica, ale také z meningolakrimální arterie (větev z a. meningea media) a palpebrálních arterií, které jsou větvemi a. facialis. A. meningea media a a. facialis patří do cévního řečiště a. carotis externa. Cévní zásobení intraorbitální části zrakového nervu, sítnice a cévnatky je zajištěna z cirkulace a. ophthalmica (aa. ciliares, a. centralis retinae, piální cévní pleteň kolem zrakového nervu). Oftalmická tepna má však několik intraorbitálních kolaterálních cév s řečištěm a. carotis externa. Nejdůležitější kolaterály tvoří lakrimální a etmoidální anastomózy. Mezi větve a. ophthalmica, které zásobují oční tkáně, řadíme a. centralis retinae a jeden až pět zadních ciliárních arteriálních trunků. Tyto zadní ciliární arteriální trunky dávají vznik hlavním zadním ciliárním arteriím (mediální a laterální). Těsně před vstupem do skléry se každá z hlavních zadních ciliárních arterií dále větví na několik zadních krátkých ciliárních arterií (v počtu 10–20). Ty vstupují do bulbu skrze skléru v okolí zrakového nervu převážně při jeho nazálním a temporálním okraji a zásobují zadní partie cévnat-


ky, utvářejí choriokapilaris a vyživují také většinu předních partií zrakového nervu. Z ciliárních trunků se oddělují také mediální a laterální zadní dlouhé ciliární arterie, které penetrují skléru na úrovni horizontálního meridiánu bulbu a zásobují krví duhovku, ciliární tělísko a přední partie cévnatky. Mediální a laterální zadní krátké ciliární arterie často vzájemně anastomozují a přibližně u 77 % případů vytvářejí intrasklerálně uložený elipsoidní prstenec kolem zrakového nervu nazývaný circulus arteriosus Zinnii et Halleri. Z tohoto prstence vycházejí rekurentní arteriální piální větvičky, choroidální větvičky a větvičky penetrující zrakový nerv. Přední ciliární arterie jsou hlavním zdrojem krevního zásobení přední uvey. Postupují podél zevních přímých svalů a na úrovni jejich úponů vstupují skrze skléru do oka, kde anastomozují se zadními dlouhými ciliárními arteriemi a vytvářejí circulus arteriosus iridis major jako hlavní zdroj zásobení duhovky a ciliárního tělíska. Vysílají také rekurentní větvičky k periferní cévnatce. Zadní choriokapilaris je tedy zásobená zadními krátkými ciliárními arteriemi, přední choriokapilaris dostává arteriální zásobení ze zadních dlouhých ciliárních arterií a rekurentních větviček předních ciliárních arterií. Přechodná zóna mezi předním a zadním systémem choroidální cirkulace se nachází na úrovni ekvátoru. Struktura cévnatky je segmentální; velké a střední choroidální cévy se chovají jako koncové arterie a každá zásobuje nezávislý polygonální segment choriokapilaris, který se označuje jako lobulus, z něhož odvádí krev venula. Ačkoliv je choriokapilaris jednotnou, vzájemně propojenou vrstvou kapilár, její funkčně lobulární struktura vede k segmentálnímu plnění. Na rozdíl od retinální cirkulace má choriokapilaris v cévní stěně fenestrace (o průměru 700–800 nm), které umožňují rychlý transport molekul (viz též kapitola 1.4 Hemato-retinální bariéra) (Cioffi, 2003; Roh, 2004). Žilní odtok z orbity obvykle nesleduje arteriální zásobení a orbitální žíly neobsahují chlopně. Největší odtokovou žílou orbity je horní oftalmická žíla. Žilní odtok sítnice a předních partií zrakového nervu zajišťuje takřka výhradně v. centralis retinae, která ústí do v. ophthalmica superior. Většina choroidální cirkulace ústí do systému vortikózních žil, obvykle nacházíme jednu vortikózní žílu v každém kvadrantu zadního pólu. Krev z předních partií uvey odtéká také zejména do vortikózních žil, i když nalézáme spojky do předních episklerálních cév. Vortikózní žíly ústí do horní i dolní oftalmické žíly. Mezi horní a dolní oftalmickou žílou existuje velké množství anastomóz, až

5

je často obtížné samostatnou dolní oftalmickou žílu identifikovat. Obě oftalmické žíly pak ústí do intrakraniálního sinus cavernosus, i když dolní oftalmická žíla může ústit také skrze fissura orbitalis inferior do plexus pterygoideus. Arteria centralis retinae vstupuje do zrakového nervu 10–15mm za bulbem a vystupuje na sítnici na papile optiku, kde se dále dichotomicky větví. Každá ze čtyř hlavních větví a. centralis retinae vyživuje okrsek sítnice, které se vzájemně nepřekrývají, to znamená, že se jedná o funkčně koncové arterie. Tyto arterie se v sítnici nacházejí ve vnitřních 2/3 její tloušťky (obr. 1.2). Arterioly a venuly se nacházejí ve vrstvě nervových vláken sítnice. Kapilární síť, vrstevnatě uspořádaná, utváří plexus ve vrstvě gangliových buněk, povrchový plexus vnitřní jádrové vrstvy a hluboký plexus vnitřní jádrové vrstvy. Při okraji fovey utvářejí všechny tři plexy pomocí anastomóz prstenec (centrální kapilární prstenec) a ponechávají centrální foveolární oblast avaskulární (FAZ). Přítomnost husté cévní sítě při okraji fovey napomáhá zásobení těl foveolárních fotoreceptorových buněk laterální difuzí, ale může také v této lokalizaci zapříčinit výrazné prosakování séra za hypoxicko-ischemických či zánětlivých podmínek. Zevní partie retiny o tloušťce asi 130 μm (vrstva tyčinek a čípků, zevní jádrová vrstva) cévy neobsahují a jsou vyživovány difuzí z cévnatky (choriokapilaris). Na výživě sítnice se tedy podílí dva oddělené cévní systémy, větve a. centralis retinae (zásobující vnitřní vrstvy sítnice) a choriokapilaris (zásobující zevní, avaskulární vrstvy sítnice). Hraniční zóna mezi oběma cévními systémy, mezi kterými existuje jen minimální funkční překrývání, se nachází v zevní plexiformní vrstvě sítnice. V některých případech nacházíme cilioretinální arterii, která je přímou větví ciliárních arterií, vstupuje na sítnici při okraji terče zrakového nervu a zásobuje malý okrsek sítnice.

1.4 Hemato-retinální bariéra Obdobně jako je tomu u mozku, disponuje sítnice vysoce selektivní hemato-tkáňovou bariérou, která primárně zajišťuje optimální extracelulární prostředí pro přenos nervových vzruchů. Hemato-retinální bariéra je součástí tzv. hemato-okulární bariéry, kterou utvářejí bariérové funkce některých očních struktur (cév, pigmentového epitelu sítnice, ciliárního tělíska, duhovky, Bruchovy membrány), jež zabraňují volnému průniku molekul z cévního lumen do extravazálního prostoru oka a také nekontrolovanému úniku

1

6

* Anatomie a fyziologie sítnice

Obr. 1.5 Hemato-retinální bariéra


látek, např. iontů, z oka. Hemato-okulární bariéra se tedy podílí na zajištění stability mikroprostředí očních tkání. Sestává ze dvou funkčně mírně odlišných bariérových systémů: hemato-retinální bariéry oddělující neurální tkáně oka (sítnici) od krevního systému a bariéry mezi krevním systémem a nitrooční tekutinou – přední hemato-okulární bariéra (blood-aqueous barrier), regulující produkci, složení komorové tekutiny a metabolickou výměnu mezi komorovou tekutinou a krví. Hemato-retinální bariéra se dále funkčně dělí na zevní (pigmentový epitel sítnice a Bruchova membrána) a vnitřní (kapiláry sítnicových cév) – viz obr. 1.5.

1.4.1 Vnitřní hemato-retinální bariéra Vnitřní hemato-retinální bariéra je tvořena zejména endotelem sítnicových cév – viz obr. 1.5. Cévní endotel představuje jedna vrstva buněk, která vystýlá povrch intimy krevních cév. Endotel hraje důležitou úlohu při udržování vazomotorického tonu cévní stěny, v koagulační kaskádě, udržování integrity cévy a její selektivní bariérové funkce a při imunitní reakci. Mezi membránami endotelových buněk retinálních kapilár se nacházejí četná pevná spojení (tight junctions, zonullae occludentes), která jsou velmi stabilní, podobně jako pevná spojení mozkových cév (tzv. nonleaky tight junctions – pevná spojení, která neprosakují; obdobně se v rámci mozkové tkáně hovoří o hemato-encefalické bariéře). Tato pevná spojení brání přestupu makromolekul z cévního lumen do intersticia sítnice i opačným směrem z extracelulárního prostoru sítnice či sklivce do cévního lumen, vytvářejí transmembránové gradienty pro jednotlivé molekuly a ionty, které jsou ovlivňovány selektivním aktivním transmembránovým transportem a nikoliv pasivní difuzí. Mezibuněčná spojení tvoří komplexní struktury složené z transmembránových a cytoplazmatických/cytoskeletárních bílkovinných komponent. Byly popsány nejméně čtyři různé typy endotelových spojení: pevná spojení (zonula occludens, tight junctions), gap junctions, zonula adherens a syndesmosis. Pevná spojení se nacházejí v apikální části intercelulární štěrbiny. Je pravděpodobné, že mediátory zánětlivé povahy zvyšují propustnost cév svojí vazbou na specifické receptory, které převádějí intercelulární signály, vyvolají reorganizaci cytoskeletárních struktur a vedou k rozšíření mezi-

7

buněčné štěrbiny. Spoje mezi endoteliemi regulují také extravazaci leukocytů. Pokud dojde k adhezi leukocytu na endotelovou buňku, nastává řízené otevření mezibuněčného endotelového spojení. Sítnicové cévy v makule jsou obklopeny tak zvanými „koncovými výběžky en-passant (koncovými výběžky v průběhu)“ Müllerových buněk glie (astrocytů), které regulují bariérové vlastnosti endotelových buněk. Buňky glie mají schopnost secernovat faktory, které buď zesílí (jako například neurotropní faktor odvozený od gliální buněčné linie a neurturin), nebo oslabí pevnost bariéry cévních endotelií (například TGF-β, bFGF, TNF). Vaskulární endotelový růstový faktor (VEGF), nazývaný také jako „faktor vaskulární permeability“, je jednou z nejdůležitějších molekul, které regulují bariérové vlastnosti endotelových buněk. Tento faktor je schopen zvýšit cévní propustnost 50 000× silněji než histamin (Joussen, 2005), je secernován do sítnice, kde má odlišné funkce v zevní a vnitřní bariéře. Vnitřní hemato-retinální bariéra je vystavena (signifikantním koncentracím) VEGF pouze za hypoxických podmínek, kdy Müllerovy buňky zvyšují expresi a sekreci VEGF. Tento VEGF odvozený z Müllerových buněk může za hypoxicko-ischemických podmínek přispívat k patologické permeabilitě bariéry, která se nachází v senzorické sítnici (Bringmann, 2004).

1.4.2 Zevní hemato-retinální bariéra Zevní hemato-retinální bariéru utváří pigmentový epitel sítnice (RPE) spolu s Bruchovou membránou a choriokapilaris. Endotelie tvořící choriokapilaris obsahují četné fenestrace, jsou ve srovnání s kapilárami sítnicových cév dosti permeabilní a jejich bariérová úloha je tedy minimální. Bruchova membrána slouží jako bariéra volné difuze pouze pro velké molekuly. Zásadní bariérovou funkci látkám pocházejícím z cévnatky vytváří pigmentový epitel sítnice, neboť se v apikolaterálním okraji jeho buněk nacházejí četné zonullae occludentes, podobně jako je tomu mezi endoteliemi retinálních kapilár – viz obr. 1.5 (Cioffi, 2003). V zevní bariéře normální zdravé sítnice je VEGF produkován buňkami pigmentového epitelu sítnice, je secernovaný zejména jejich bazální stranou tak, aby udržoval fenestrovaný a vysoce permeabilní charakter endotelií vaskulatury cévnatky (viz dále kapitola 3.1 Retinální pigmentový epitel).

1

8


Literatura BRINGMANN, A., REICHENBACH, A., WIEDEMANN, P. Pathomechanisms of Cystoid Macular Edema. Ophthalmic Res., 2004, 36, p. 241–249. CIOFFI, G. A., GRANSTAM, E., ALM, A. Ocular Circulation. In KAUFMAN, P. L., ALM, A. (Eds.) Adler’s Physiology of the Eye. 10th ed. St. Louis: Mosby, 2003, p. 747–784. FORRESTER, J. V., DICK, A. D., MCMENAMIN, P. G., et al. The Eye: Basic Sciences In Practice. 2nd ed. London: WB Saunders, Harcourt Publishers Limited, 2002, 447 p. JOUSSEN, A. M., KIRCHHOF, B. Therapeutic approaches to macular oedema. In KIRCHHOF, B., WONG, D.

(Eds.) Essentials in ophthalmology: Vitreo-retinal surgery. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2005, p. 13–35. KANSKI, J. J. Clinical Ophthalmology: A Systematic Approach. 5th ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2003, 748 p. KVAPILÍKOVÁ, K. Anatomie a embryologie oka. 1. vyd. Brno: Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, 2000, 206 s. ROH, S., WEITER, J. J. Retinal and Choroidal Circulation. In YANOFF, M., DUKER, J. S. (Eds.) Ophthalmology. 2nd ed., St. Louis: Mosby, 2004, p. 779–782. TASMAN, W., JAEGER, E. A. Duane‘s Clinical Ophthalmology on CD-ROM. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2005.

2 Histologie sítnice Pavel Němec

Obsah 2.1 Úvod ....................................................................... 9 2.2 Histologická struktura sítnice ................................ 9 2.2.1 Retinální pigmentový epitel a fotoreceptory ....... 9 2.2.2 Zevní plexiformní vrstva, bipolární buňky a horizontální buňky .......................................... 11

2.1 Úvod V kapitole 1 (Anatomie a fyziologie sítnice) byly popsány jednotlivé vrstvy sítnice, zmínili jsme rozdílnost uspořádání těchto vrstev ve fovee, papile zrakového nervu a v ostatních částech očního pozadí. Se znalostí anatomického základu můžeme nyní poněkud podrobněji probrat anatomicko-histologické poměry centrální krajiny sítnice – makuly, fovey a foveoly.

2.2 Histologická struktura sítnice 2.2.1 Retinální pigmentový epitel a fotoreceptory Fotoreceptory sítnice – tyčinky a čípky – jsou specializované senzorické buňky. V podstatě je můžeme označit za jednoduchý bipolární neuron, který sestává ze dvou hlavních částí – zevního a vnitřního segmentu. Oba segmenty jsou dobře rozeznatelné na longitudinálním řezu (obr. 2.1). Vnitřní segment fotoreceptoru je tvořen širším vřetenovitým tělem buňky (u tyčinek není vřetenovitě rozšířeno jako u čípků), které obsahuje jádro, a bazálním výběžkem – postupně se zužujícím axonem buňky, který je synopticky napojen na bipolární buňky sítnice. Apikální část vnitřního segmentu se elipsoidně rozšiřuje a je vyplněna velkým množstvím mitochondrií, které vytvá-

2.2.3 Vnitřní plexiformní vrstva, amakrinní buňky, gangliové buňky ................................................ 12 2.2.4 Gliální buňky sítnice ......................................... 14 Literatura ..................................................................... 15

řejí energetickou zásobárnu pro fyzikálně chemické procesy fotoreakce. Tato rozšířená část – „mikroelektrárna“ – tvoří přechodovou zónu a je tenkým ciliem spojena s vnějším segmentem fotoreceptoru (Anderson, 1976). Je to velmi pravděpodobně právě kumulace mitochondrií, která se zobrazí jako tenký pruh mírné hyperreflexivity při OCT vyšetření (obr. 2.2). Zevní segmenty fotoreceptorů jsou tvořeny vrstevnatě skládanou membránou bohatou na fotosenzitivní pigmenty. Celý zevní segment fotoreceptoru je v sítnici orientován paralelně k přicházejícímu světelnému paprsku, skládané lamely membrán, ze kterých je složen, jsou pak kolmo ke směru světla (obr. 2.3). Lamely a fotopigment jsou tak ideálně umístěny pro optimální stimulaci fotony, které nasměruje lomný aparát oka (Anderson a Fisher, 1976). Lamely membrán zevního segmentu fotoreceptorů vznikají invaginací a skládáním membrány v oblasti cilia – přechodového můstku zevního a vnitřního segmentu buňky (obr. 2.4). U tyčinek je každý sklad oddělen – jako chipsy ve válcovité krabici, u čípků jde o jednu nekonečnou linii skládané membrány, která se na jednom konci tvoří a na druhém konci, v retinálním pigmentovém epitelu, se metabolizuje (Steinberg, 1980). Jde o nekonečný proces vzniku a odbourávání funkčních fotomembrán. Rozpad a „odklízení“ nejzevnějších částí fotoreceptorů se děje v těsné spolupráci s retinálním pigmentovým epitelem (RPE) (Hagerman, 1991). Buňky RPE se zmocní

10

Histologie sítnice

Vysvětlivka: IS – inner segment (vnitřní segment), N – nucleus (jádro), OPL – outer plexiform layer (zevní plexiformní vrstva), OS – outer segment (zevní segment)

Obr. 2.1 Zevní a vnitřní segmenty fotoreceptorů, na detailu vidíme zanoření zevních segmentů do pigmentového epitelu, v buňkách RPE jsou patrny i fagozomy – absorbované části zevních segmentů receptorů (Anderson, 1976)

Vysvětlivka: cilium (krček), cone outer segment (zevní segment čípku), inner segment (vnitřní segment)

Obr. 2.3 Lamely skládaných membrán v zevních segmentech fotoreceptorů (Anderson, 1976)

Obr. 2.4 Proces tvorby nových skladů membrán v zevních segmentech fotoreceptorů – červené šipky (Steinberg, 1980) Obr. 2.2 Transfoveolární lineární sken, fyziologický nález, šipka ukazuje na superjemnou linii membrana limitans externa, po níž je širší linie junkce zevních a vnitřních segmentů fotoreceptorů; ještě zevněji pak široká hyperreflexivní linie komplexu RPE a choriokapilaris OCT-SLO/OTI (Němec, 2006)

Histologie sítnice

11

2.2.2 Zevní plexiformní vrstva, bipolární buňky a horizontální buňky Zevní plexiformní vrstva

Obr. 2.5 Fagocytóza nejzevnějšího konce fotoreceptoru buňkou RPE (podle Steinberg, 1977) odlučujících se částí zevních segmentů fagocytózou (obr. 2.5), fagozom je pak uvnitř buňky RPE metabolizován (Young, 1976; Steinberg, 1977). Retinální pigmentový epitel na zevní straně svými četnými mikrociliárními výběžky dosedá na Bruchovu membránu. Její sendvičovitá skladba je zcela specifická: bazální membrána, vnitřní kolagenní vrstva, elastická vrstva, vnější kolagenní vrstva a další bazální membrána, pod níž leží choriokapilaris. Věkové poruchy se dotýkají celého komplexu popsaných struktur: změny cévní stěny kapilár, změny Bruchovy membrány (ztenčení bazálních membrán, rigidita elastické vrstvy, akumulace odpadových materiálů v kolagenních vrstvách), úbytek mikrocilií buněk RPE a kumulace odpadových látek v jejich cytoplazmě, zpomalení fagocytózy zevních segmentů fotoreceptorů (podrobněji viz kapitola 7 Histopatologický obraz VPMD).

Po zpracování ve fotoreceptorech přichází obrazový signál na první synaptické přepojení ve vrstvě, kterou nazýváme zevní plexiformní vrstva (ZPV). Princip přenosu signálu není tak jednoduchý, jak jej někdy popisujeme. Axony tyčinek a čípků se zde stýkají s řadou různých typů bipolárních a horizontálních buněk (Kolb, 1995). Navíc dochází k určitému propojení a výměně (míchání) signálu i mezi axony fotoreceptorů. Dvě zásadní synaptické interakce probíhající v ZPV jsou: 1) rozdělení videosignálu do dvou hlavních proudů – detekce objektů světlejších nebo tmavějších než pozadí, 2) vyvážení kontrastu vlastního sledovaného objektu.

Bipolární buňky V lidské sítnici je celkem jedenáct typů bipolárních buněk, deset pro čípky a jeden typ pro tyčinky (obr. 2.6). Lidská sítnice je dominantně obsazena tyčinkami (více kapitola 1.2 Klinická a topografická anatomie sítnice a 3.2 Struktura a funkce fotoreceptorů), a proto je také nejvíce tyčinkových bipolárních buněk (RB) (Steinberg, 1980). Typicky jsou lineárního průběhu, s trsem dendritů v ZPV, buněčným tělem a jádrem ve středu vnitřní nukleární vrstvy (VNV) (obr. 2.7). V centrální sítnici (parafoveálně) je dendritické větvení tyčinkové bipolární buňky drobné (area cca 15 μm2, napojení 15–20 tyčinek), směrem do periferie se záběr zvyšuje (plocha 30 μm2, napojení 40–50 tyčinek).

Obr. 2.6 Typy bipolárních buněk lidské sítnice (podle Dacey, 1993)

2

12

Histologie sítnice

Obr. 2.7 Tyčinková bipolární buňka (Steinberg, 1980) Deset čípkových typů bipolárních buněk můžeme rozdělit na dva subtypy. Prvním je skupina sedmi tzv. difuzních čípkových bipolárních buněk. Koncentrují informace z většího počtu čípků (15–20) a plošný záběr některých z nich je ohromný (70–100 μm2). Menší subtypy sdružují informace 5–7 čípků centrální sítnice. Funkční význam se stále zkoumá. Druhým subtypem čípkových bipolárních buněk je trojice tzv. trpasličích (malých) bipolárních buněk. Zprostředkovávají takzvaný one-to-one kontakt s čípky. Ovšem ani zde to není zcela prosté, kromě one-to-one přenosu jsou čípky foveoly propojeny i s difuzními typy bipolárních buněk.

Horizontální buňky Savci mají dva typy horizontální buněk (HB): A-typ a B-typ. U primátů ovšem rozlišujeme celkem tři typy HB I, HB II, HB III. Třetí typ byl popsán až v r. 1994 (obr. 2.8) (Chan-Ling, 1994). Typ HB I je klasický typ horizontální buňky. Má relativně malé pole záběru (15 μm ve fovee, 80–100 μm v periferii), kratší dendritickou strukturu se synapsemi na čípky (v periferii až 18–20 čípků). HB I má jeden tenký dlouhý axon, který v ZPV běží laterálně až na vzdálenost 1 mm. Končí na synapsích s tyčinkami (Kolb, 1992; Gallego, 1986). Typ HB II má daleko rozvětvenější strukturu – pavoučí síť – synapse na čípky jsou jemnější. Axon HB II je kratší (100–200 μm), zakřivený a kontaktuje pouze čípky. Typ HB III je podobný typu I, je ovšem rozsáhlejší (o 1/3 větší pole záběru oproti HB I, zvláště v periferní sítnici) a asymetrický (jeden nebo dva dendrity bývají znatelně delší než zbytek). Dendritické výběžky se váží na čípky (9–12 ve fovee, 20–25 v periferii). Cesta a synapse jednoho axonu, který HB III opouští,

Vysvětlivka: cell body (tělo buňky), cone (čípek)

Obr. 2.8 Horizontální buňky lidské sítnice (Chan-Ling, 1994) zatím nebyla potvrzena – soudí se, že má vazby jak na čípky, tak na tyčinky. Poslední výzkumy ukazují poněkud specifické, predominantní vazby jednotlivých typů HB k určitým typům čípků – viz kapitola 3.3 Barevné a noční vidění.

2.2.3 Vnitřní plexiformní vrstva, amakrinní buňky, gangliové buňky Vnitřní plexiformní vrstva Axony bipolárních buněk přinášejí informace ze zevní plexiformní vrstvy do husté sítě vnitřní plexiformní vrstvy (VPV). Zde se propojují s různými typy funkčně specializovaných amakrinních buněk a s dendrity gangliových buněk. V axonálním zakončení bipolárních buněk nacházíme v cytoplazmě podlouhlé vezikuly a mitochondrie. Dendrity gangliových buněk obsahují ribozomy, neurotubuly a jemná filamenta. Mezi nimi je množství dendritů amakrinních buněk s oválnými mitochondriemi. Postsynaptické vazby (reciproční synapse) amakrin-

Histologie sítnice

ních buněk jsou v podstatě jednoduchým obloukem zpětné vazby mezi bipolárními buňkami. Amakrinní buňky zde pro bipolární buňky zčásti plní podobnou funkci jako horizontální buňky v ZPV pro fotoreceptory.

2

Amakrinní buňky V lidské sítnici rozlišujeme na 25 typů amakrinních buněk (Kolb, 1981). Některé z typů ukazuje schematicky obr. 2.9 (Dacey, 1993). Amakrinní buňky klasifikujme podle velikosti dendritického větvení na malé, střední a velké, podle charakteru větvení na stočené, lineární, radiální, nepravidelné a především podle stratifikace dendritického větvení v VPV (podle úrovně VPV, ve které dochází k větvení). Vnitřní plexiformní vrstva je rozdělena na dvě sublaminy a pět vrstev: sublamina a (2 vrstvy), sublamina b (3 vrstvy). V každé z nich dochází k větvení a synaptickému propojení určitých amakrinních, bipolárních a gangliových buněk (Chan-Ling, 1994; Kolb, 1992).

Obr. 2.9 Amakrinní buňky lidské sítnice (podle Dacey, 1993)

Gangliové buňky Gangliové buňky (GB) představují „výstupní“ neuron naší sítnice. Sbírají elektrické impulzy, které procházejí sítnicí vertikálně (fotoreceptor – bipolární buňka – gangliová buňka) a horizontálně (fotoreceptor – horizontální buňky, bipolární – amakrinní). Gangliové buňky jsou největší z neuronů sítnice a mají samozřejmě nejdelší axony. Zrakový nerv „sbírá“ více než milion axonů gangliových buněk z celé sítnice a přenáší informace do další přepojovací stanice v mozku. Cajal (Cajal, 1892) již před více než 100 lety klasifikoval různé variety gangliových buněk (podobně jako u buněk amakrinních) dle velikosti, větvení, tvaru dendritů a dle stratifikace dendritického větvení ve VPV. V lidské sítnici existuje nejméně 18 typů gangliových buňek (obr. 2.10) (Dacey, 1993). Většina se jich shoduje s GB ostatních savců, naproti tomu 3 jsou unikátní pro lidskou sítnici. Specifické jsou pro naši sítnici zvl. P (parvocelular) a M (magnocelular) gangliové buňky, které jsou podstatné pro zrakovou ostrost (oblast foveoly) a barevné vidění (makula). Obecně se usuzuje, že ostatní GB lze zjednodušeně dělit na větší (i míra větvení je plošně rozsáhlejší), které odpovídají za zpracování impulzů pohybu, a menší GB s menším stromem větvení a plochou, které slouží k diferenciaci stacionárních detailů.

13

Obr. 2.10 Gangliové buňky lidské sítnice (podle Dacey, 1993)

14

Histologie sítnice

2.2.4 Gliální buňky sítnice V sítnici nacházíme tři základní typy gliálních buněk: Müllerovy buňky, astroglii a mikroglii.

Müllerovy buňky Müllerovy buňky (MB) jsou hlavním opěrným cytoskeletem sítnice. Procházejí prakticky celou strukturou sítnice od vnitřní k zevní limitující membráně (obr. 2.11). Tělo MB s jádrem je usazeno ve vnitřní nukleární vrstvě. Směrem k oběma limitujícím mem-

bránám vybíhají nepravidelně silné výběžky, které v podstatě obalují ostatní buněčné a vláknité struktury všech vrstev sítnice. Vnitřní limitující membrána je tvořena kónickými zakončeními Müllerových buněk. Povrch je hladký, bez viditelných spojů a je pokrytý tenkou vrstvou mukopolysacharidového materiálu, který utváří bazální membránu. Zevní limitující membrány tvoří linie pevných buněčných spojů Müllerových buněk a fotoreceptorů. Za tuto membránu směrem k pigmentovému listu vybíhají mikrocilie – apical villi. Pevnější adherenci mají MB i k některým retinálním cévním kmenům a k povrchu sítnice – vrstvě nervových vláken – RNFL (Reichenbach, 1995). Müllerovy buňky mají široké spektrum funkcí: – metabolická podpora neuronům sítnice (metabolizmus glykogenu), – „odsávají“ zplodiny (CO2, dusík), – chrání neurony před expozicí některým neurotransmiterům (glutamát), – hrají úlohu při fagocytóze odumřelých nervových buněk, – produkují neuroaktivní substance – GABA, taurin a dopamin, – mají důležitou roli při embryonálním vývoji oka (produkce retinoické kyseliny z retinolu), – kontrola homeostázy a kontrola koncentrace iontů na membránách neuronů, – obsahují kontraktilní mikrofilamenta, která se při změně integrity sítnicových vrstev aktivují a přispívají k hojení (mikrotrauma, amoce, schízy).

Astrocyty

Vysvětlivka: RL – receptor layer (vrstva receptorů), OLM – outer limiting membrane (zevní limitující membrána), ONL – outer nuclear layer (zevní nukleární vrstva), OPL – outer plexiform layer (zevní plexiformní vrstva), INL – inner nuclear layer (vnitřní nukleární vrstva), IPL – inner plexiform layer (vnitřní plexiformní vrstva), GCL – ganglion cell layer (vrstva gangliových buněk), ILM – internal limiting membrane (vnitřní limitující membrána), C – cone (čípek), B – bipolar cell (bipolární buňka), H – horizontal cell (horizontální buňka), A – amacrine cell (amakrinní buňka), G – ganglion cell (gangliová buňka), M – Müller cell (Müllerova buňka), r – fotoreceptor

Obr. 2.11 Schéma vztahu Müllerovy buňky k ostatním strukturám sítnice (Reichenbach, 1995)

Astrocyty nejsou pravou gliální tkání retinálního neuroepitelu, ale během vývoje sítnice migrují podél zrakového nervu (ZN) z mozku (Stone, 1987). Vrstvou nervových vláken se pak šíří od papily zrakového nervu (zde jsou vysoce koncentrované a mají podobu husté sítě) (obr. 2.12) do periferie, kde v menším množství zaujímají volnější hvězdicovitý tvar (obr. 2.13). Nenacházíme je v avaskulární zóně fovey a v ora serrata. Kolem nervových vláken (axonů gangliových buněk) vstupujících do papily ZN vytváří ochrannou tubu, podobně se vážou i na retinální cévy probíhající kolem nervových vláken. Jsou tedy gliálním štítem axonů gangliových buněk a blízkých cév, hemato-cerebrální bariérou, a podobně jako Müllerovy buňky i nutritivním faktorem pro neurony.

Histologie sítnice

15

Mikroglie Mikroglie je mezodermálního původu, vývojově vcestovaná spolu s retinálními cévami. Buňky mikroglie nacházíme prakticky ve všech vrstvách sítnice (Chan-Ling, 1994). Jedná se o malé buňky s drobnými nepravidelnými výběžky, často mohou být zaměněny za nervové buňky (obr. 2.14). Někdy se mohou objevit i „nové“ buňky mikroglie během života, mutací z pericytů retinálních cév. Oba typy buněk mikroglie (vcestované, nebo nové) mohou fungovat jako makrofágy při traumatech a degeneracích v sítnicových vrstvách.

2

Obr. 2.12 Astrocyty v centrální oblasti sítnice (Stone, 1987)

Literatura ANDERSON, D. H., FISHER, S. K. The photoreceptors of diurnal squirrels: outer segment structure, disc shedding, and protein renewal. J Ultrastruct Res., 1976, 55, p. 119–141. CAJAL, S. R. The Structure of the Retina (Translated by S. A. Thorpe and M. Glickstein) Springfield, Il.: Thomas, 1972. DACEY, D. M. The mosaic of midget ganglion cells in the human retina. J Neurosci., 1993, 13, p. 5334–5355. GALLEGO, A. Comparative studies on horizontal cells and a note on microglial cells. Prog Ret Res., 1986, 5, p. 165–206. HAGERMAN, G. S., JOHNSON, L. V. The photoreceptor-retinal pigmented epithelium interface. In HECKENLIVELY, J. R., ARDEN, G. B. (Eds.) Principles and Practice of Clinical Electrophysiology of Vision. St. Louis: Mosby Year Book, 1991, pp. 53–68. CHAN-LING, T. Glial, neuronal and vascular interactions in the mammalian retina. Prog. Ret. Eye Res., 1994, 13, p. 357–389. KOLB, H., LINBERG, K. A., FISHER, S. K. Neurons of the human retina: A Golgi study. Journal of Comparative Neurology, 1992, 31, p. 147–187. KOLB, H., NELSON, R. The organization of photoreceptor to bipolar synapses in the outer plexiform layer. In DJAMGOZ, M. B. A., ARCHER, S. N., VALLERGA, S. (Eds.) Neurobiology and clinical aspects of the outer retina. London: Chapman & Hall, pp. 273–296. KOLB, H., NELSON, R. MARIANI, A. Amacrine cells, bipolar cells and ganglion cells of the cat retina: A Golgi study. Vision Research, 1981, 21, p. 1081–1114. REICHENBACH, A., ROBINSON, S. R. The involvement of Müller cells in the outer retina. In DJAMGOZ, M. B. A., ARCHER, S. N., VALLERGA, S. (Eds.)

Obr. 2.13 Astrocyty v periferii sítnice (Stone, 1987)

Obr. 2.14 Buňky mikroglie v lidské sítnici, barveno lecitinem (Chan-Ling, 1994)

Neurobiology and clinical aspects of the outer retina. London: Chapman & Hall, 1995, pp. 395–416. STEINBERG, R. H., WOOD, I., HOGAN, M. J. Pigment epithelial ensheathment and phagocytosis of extrafoveal cones in the human retina. Phil. Trans. R. Soc., 1977, B 277, p. 459–474.

16

Histologie sítnice

STEINBERG, R. H., FISHER, S. K., ANDERSON, D. H. Disc morphogenesis in vertebrate photoreceptors. J Comp Neurol., 1980, 190, p. 501–518. STONE, J., DREHER, Z. Relationship between astrocytes, ganglion cells and vasculature of the retina. J Comp Neurol., 1987, 255, p. 35–49.

YOUNG, R. W. Visual cells and the concept of renewal. Invest Ophthalmol., 1976, 15, p. 700–725. ZHANG, H. R. Scanning electron-microscopic study of corrosion casts on retinal and choroidal angioarchitecture in man and animals. Prog Ret Eye Res., 1994, 13, p. 243–270.

3 Fyziologie vidění Petr Kolář

Obsah 3.1 Retinální pigmentový epitel ................................. 3.1.1 Celulární biologie retinálního pigmentového epitelu ................................................................ 3.1.2 Anatomie RPE ................................................... 3.1.3 Funkce RPE ......................................................

17 17 17 18

3.2 Struktura a funkce fotoreceptorů ......................... 3.2.1 Strukturální uspořádání fovey ........................... 3.2.2 Tyčinky .............................................................. 3.2.3 Čípky .................................................................

19 19 19 21

3.1 Retinální pigmentový epitel 3.1.1 Celulární biologie retinálního pigmentového epitelu Buňky retinálního pigmentového epitelu sítnice (RPE) jsou uspořádány do monolayeru (jedné vrstvy buněk). Jedná se o vysoce specializované pigmentové buňky, které jsou lokalizovány mezi neuroretinou a chorioideou. Jejich základní funkcí je pokrytí metabolických potřeb fotoreceptorů v procesu vidění, hlavně fagocytóza zevních segmentů fotoreceptorů a umožnění metabolické regenerace retinolu, dále formování zevní hematoretinální bariéry (HRB), formování extracelulární matrix a regulace transportu iontů a metabolitů.

3.1.2 Anatomie RPE Anatomicky je vrstva RPE tvořena asi 3,5 milionem buněk, které jsou uspořádány do jedné vrstvy (PandaJonas, 1996). Vrstva začíná v oblasti zrakového nervu a pokračuje až k ora serrata, zde potom přechází i na povrch řasnatého tělesa. Hustota buněk RPE je nejvyšší v oblasti zadního očního pólu (speciálně v oblasti makuly). Je to dáno vysokými metabolickými

3.3 Barevné a noční vidění ......................................... 3.3.1 Vznik zrakového vjemu .................................... 3.3.2 Spektrální senzitivita fotoreceptorů .................. 3.3.3 Fotopigment čípků a tyčinek ............................. 3.3.4 Senzitivita a adaptace ........................................ 3.3.5 Základy barevného vidění .................................

21 21 22 22 22 23

Literatura ..................................................................... 23

potřebami fotoreceptorů v makulární oblasti. Bazální část buněk RPE leží za fyziologických okolností na Bruchově membráně, bazální membrána buněk RPE je součástí Bruchovy membrány a tvoří její nejvnitřnější vrstvu. Buňky RPE mají hnědou barvu, která je dána obsahem melaninu. V periferní retině je hustota melaninu nejvyšší, naopak nejnižší je v oblasti makuly (Weiter, 1986). Mezi neuroretinou a vrstvou buněk RPE je tzv. subretinální prostor. Neuroretina je pevně fixována k RPE pouze v oblasti kolem zrakového nervu a u ora serrata. Za normálních okolností je neuroretina zcela přiložena k vrstvě buněk RPE a subretinální prostor je tedy dán pouze prostorem mezi výběžky buněk RPE a zevními segmenty fotoreceptorů. O to, aby byl tento prostor co nejmenší, se starají poměrně slabé pasivní a aktivní mechanizmy (viz dále 3.1.3 Funkce RPE). Povrchová charakteristika kuboidních buněk RPE tvoří pravidelné polygonální uspořádání. Tvar buněk RPE není stejný ve všech oblastech sítnice. V makulární oblasti jsou buňky protáhlé a úzké, v periferní retině naproti tomu nízké a široké. Apikální buněčná membrána je charakteristická mnohočetnými výběžky (tzv. mikrovilli). Mezi ně se zanořují zevní segmenty fotoreceptorů. To společně s extracelulární matrix tvoří určitý stupeň adheze mezi buňkami RPE

18

Fyziologie vidění

a fotoreceptory. Každá buňka RPE je v kontaktu asi se 30–45 fotoreceptory (Young, 1971) a fagocytuje během 70letého života asi 3 miliardy disků zevních segmentů fotoreceptorů. Bazální membrána buněk RPE je charakterizována výběžky o délce 1 μm, jimiž je buňka fixována k Bruchově membráně. Laterální strana buněk RPE je spojena pomocí apikálních zonulae occludentes (tight junctions) a sousedícími zonulae adherentes (adherens junctions) (Fine, 1961). Tyto spoje oddělují subretinální prostor, ve kterém probíhá metabolická výměna mezi choriokapilaris a fotoreceptory (viz obr. 1.5 z kapitoly 1 Anatomie a fyziologie sítnice). Molekuly tight junctions jsou zodpovědné za transport nutrientů z choriokapilaris k fotoreceptorům a odstraňování odpadních produktů opačným směrem. Laterální membrána buněk RPE je tedy zodpovědná za integritu zevní HRB a její porucha vede k jejímu zhroucení (viz také 1.4.2 Zevní hematoretinální bariéra). Také buněčné organely v buňkách RPE jsou specificky uspořádány. Melanozomy jsou lokalizovány v apikální oblasti a mitochondrie s buněčným jádrem se nacházejí v bazální části buňky RPE. Buňky RPE aktivně syntetizují a degradují i extracelulární matrix. Apikální strana produkuje interfotoreceptorovou matrix. Její proteiny jsou důležité pro retinolový transport.

3.1.3 Funkce RPE Adheze buněk RPE k fotoreceptorům je možná díky pasivním a aktivním silám v subretinálním prostoru. Pasivní silou je tlak sklivce, který ale přichází v úvahu, pouze dokud sklivec není postižen degenerativními procesy (likvifikace), dále interfotoreceptorová matrix a osmotický tlak chorioidey (Negi, 1983). Dále se uvažuje o tlaku pasivně procházející tekutiny. Aktivní sílu představuje působení sil vodních a elektrolytových pump, především Na-K pumpy. Hlavní funkcí buněk RPE je fagocytóza odloučených zevních segmentů fotoreceptorů. Jedná se o složitý membránový mechanizmus, který zahrnuje rozpoznání, invaginaci a degradaci za pomoci proteolytických enzymů. Mikrovilli buňky RPE pokrývají asi 50 % distální plochy zevního segmentu fotoreceptoru. Rozpoznaný zevní segment fotoreceptoru je obklopen membránovou strukturou a je pohlcen do fagozomu. Ten je poté transportován bazálně a fúzován s lyzozomy. Po této fúzi lyzozomální enzymy hydrolyzují zevní segment (Bosch, 1993). Nejdůležitějším lyzozomálním enzymem, který se na hydrolý-

ze podílí, je cathepsin D (Rakoczy, 1996). Schopnost fagocytózy s věkem postupně klesá. Tento nedostatek v degradaci se projevuje formováním lipofuscinu (proteinu stárnutí) (Feeney-Burns, 1984). Zevní HRB se skládá ze 2 složek, první jsou tight junctions mezi buňkami RPE, které omezují mezibuněčný transport, a druhou je polarizace v rozložení membránových proteinů mezi apikální a bazální membránou (Anderson, 1995). Transport vody a elektrolytů z neuroretiny do choriokapilaris je klíčový pro zachování nutrice sítnice, přiložení buněk RPE a udržení stability subretinálního prostoru. Klíčovým úkolem buněk RPE je kromě jiného reizomerace všech molekul trans-retinolu na 11-cis-retinal (Das, 1988). Celý proces zahrnuje řadu vazebných proteinů a enzymatických systémů, jejichž rozbor je nad úrovní této publikace. Melanozomy jsou buněčné organely zodpovědné za metabolizmus melaninu, který je obsažen v buňkách RPE již od 6. gestačního týdne. Původní výzkumy předpokládaly, že u obratlovců je melanogeneze omezena pouze na prenatální období, protože v dospělosti chybí klíčová tyrozináza nutná k syntéze melaninu (Sarna, 1992). Současné informace prokazují, že u skotu a zlatých křečků je tato tyrozináza aktivní i v dospělosti. V dospělé buňce RPE jsou melanozomy lokalizovány v apikální části. Hlavním úkolem melanozomů je blokáda nadměrného množství světelné energie a blokáda transsklerální absorpce světla. Melanin absorbuje nadbytečnou světelnou energii a mění ji v teplo. Melanin dále brání svým antioxidačním potenciálem oxidačnímu postižení sítnice fotosenzitivními molekulami (Sarna, 1992). Buňky RPE, které obsahují více melanozomů, obsahují méně lipofuscinu. Tyrozináza, která obsahuje atom mědi, je schopná katalyzovat přeměnu tyrozinu na melanin. Koncentrace melaninu klesá dolů směrem z periferie do centra a zase stoupá v makule. Věkem koncentrace melaninu v melanozomech klesá (Weiter, 1986). Kongenitální porucha v produkci melaninu vede u mužů k albinizmu s poklesem zrakové ostrosti, nystagmem a fotofobií. Buňky pigmentového epitelu dovedou produkovat spoustu růstových faktorů a cytokinů. Produkce transformujícího růstového faktoru beta (transforming growth factor, TGF-beta) vede k lokální protizánětlivé aktivitě, která spočívá v inhibici buněčné složky imunity (Kishi, 1996). Je prokázáno, že buňky RPE produkují vaskulární endotelový růstový faktor (vascular endothelial growth factor, VEGF). Jeho sekrece má za cíl uchovat obnovu potřebné chorioideální cirkulace.

Fyziologie vidění

Buňky RPE za normálních okolností neproliferují, za patologických okolností se však mohou odloučit od bazální membrány, migrovat a získat schopnost fagocytózy (Charteris, 1995). Jejich aktivace je spojena s retinálním traumatem, jako je subretinální krvácení a porucha HRB. Hypoxie stimuluje expresi genu pro VEGF a hraje významnou roli v patogenezi vzniku CNV. Buňky RPE vykazují specifické změny v průběhu procesu stárnutí, zejména signifikantně narůstá počet buněk podléhajících apoptóze. Tento proces je nejvýraznější v makule. Odumřelé buňky jsou nahrazeny posunem buněk z periferie. Se stárnutím se uvnitř buněk objevuje vyšší koncentrace granulí lipofuscinu, buňky se stávají méně pravidelnými a vznikají drúzy v oblasti Bruchovy membrány (Weiter, 1986). Lipofuscin je již od narození po melaninu druhým nejčastějším pigmentem uvnitř buněk RPE, jeho akumulace v buňkách RPE začíná již v 16. postnatálním měsíci. Vzniká jako nevyužitelný produkt v metabolizmu zevních segmentů fotoreceptorů (Feeney-Burns, 1984). Buňky přeplněné lipofuscinem daleko rychleji podléhají buněčné smrti. Granule lipofuscinu jsou uniformní velikosti (1,5 μm) a jsou lokalizovány v bazální části buňky. Mají žlutavou barvu a vykazují autofluorescenci. Ve stáří dochází ke ztrátě buněk RPE, zbylé buňky proto zvětšují svoji velikost (Dorey, 1989).

3.2 Struktura a funkce fotoreceptorů 3.2.1 Strukturální uspořádání fovey Fovea je oblastí s nejvyšší zrakovou ostrostí. Tato oblast je typická pouze pro primáty a lidskou sítnici. U jiných savců pozorujeme tzv. area centralis (kočka), zrakový proužek (králík). Pokud je zaznamenán zrakový impulz v periferii sítnice, oko je automaticky natočeno tak, aby zrakový vjem dopadl do fovey (automaticky tedy tvoříme zrakový vjem v oblasti s nejvyšší zrakovou ostrostí). V centru fovey se nachází foveolární deprese jako místo, odkud byly v průběhu vývoje periferně vytlačeny původně překrývající retinální neurony. Axony čípků probíhají excentricky směrem z fovey do periferie. Zde se spojují s bipolárními buňkami a ty předávájí signál gangliovým buňkám, které jsou uspořádány anulárně kolem fovey. Tloušťka vrstvy gangliových buněk kolem fovey je asi 6–8 vrstev buněk. Foveální struktura je tedy vy-

19

tvořena s cílem zajistit co nejpřesnější zrakový vjem, který není rušen jinými retinálními elementy. Nejsou zde přítomné ani sítnicové cévy a modré čípky (Curcio, 1990; Curcio, 1991). V sítnici se nachází 2 druhy fotoreceptorů – tyčinky a čípky. Jejich vzájemný početní poměr je 20:1. Rozdíl mezi oběma druhy fotoreceptorů tkví ve schopnosti vnímání světla různé intenzity. Tyčinky dokáží vnímat světlo velmi nízké intenzity a slouží tedy k vnímání světelných podnětů v noci. Na druhou stranu čípky jsou méně senzitivní a slouží ke vnímání světelných podnětů během dne. Signální transdukční kaskáda je u obou typů fotoreceptorů podobná, jsou zde ovšem kvantitativní rozdíly. Za fyziologických okolností dovolují fotoreceptory rozeznání světelných vjemů od téměř naprosté tmy až po jasné sluneční světlo, toto rozmezí činí 10 log jednotek. Pokud se dostaneme mimo rozmezí fyziologické adaptace, jsme prakticky slepí. Velká část adaptace se uskutečňuje ve fotoreceptorech, ale částečně probíhá i v nervových spojích sítnice.

3.2.2 Tyčinky Počet tyčinek tvoří z celkového počtu fotoreceptorů 95 %. Člověk je tedy společně s primáty dominantní v počtu tyčinek. V lidské sítnici je asi 100 miliónů tyčinek. Zprostředkovávají zrakový vjem pro noční vidění a jimi vytvořený obraz je monochromatický (odstíny šedi). Tyčinky zcela chybí ve foveální oblasti o průměru asi 350 μm. Jejich koncentrace je nejvyšší ve 20° od centra fovey. Tato oblast však není oblastí s maximální skotopickou aktivitou. Ta začíná již kolem 5° od centra fovey. Tyčinky jsou daleko citlivější a dovedou registrovat světelný vjem o velmi nízké intenzitě. Celá zraková dráha tyčinky je designována pro maximální senzitivitu, a proto může odpovědět na světelný podnět o minimální intenzitě (1 foton). V praxi leží však prahová hodnota zrakového podnětu na úrovni signálu z 5–10 tyčinek. Kolem 20–100 tyčinek se připojuje na 1 bipolární buňku, 100 bipolárních buněk se připojuje na 1 gangliovou buňku, 1 gangliová buňka dostává podněty z 10 000 tyčinek. Absolutní prahovou intenzitou pro vznik světelného vjemu je tedy podráždění 10 000 tyčinek. Tyčinka je dlouhá asi 120 μm. Jde o tenkou buňku obsahující zrakový pigment rhodopsin, který je lokalizován do disků tvořících zevní segmenty fotoreceptorů (ZS). Každý fotoreceptor má těchto disků asi 1000 (obr. 3.1).

3

20

Fyziologie vidění

Obr. 3.1 Struktura fotoreceptoru – tyčinky (převzato s laskavým svolením autora obrázku MUDr. Tomáše Jurečky, Ph.D.) Zevní segmenty fotoreceptorů mají základní funkci: přeměnu světelné energie (fotonů) na elektrický signál. Tyto segmenty však neobsahují buněčné organely, ty jsou společně s buněčným jádrem umístěny do vnitřního segmentu fotoreceptoru (VS). Schopnost obnovy části buněčné membrány je v ZS fotoreceptoru nejvyšší a nejlépe prozkoumaná ze všech tělesných buněk. Disk ZS je kompletně nahrazen dalším za 2 týdny (Young, 1971). K tomu slouží proud proteinů, které jsou syntetizovány na podkladě aktivace genů kódujících rhodopsin v endoplazma-

tickém retikulu. Na 90 % těchto proteinů je tvořeno rhodopsinem. Délka ZS tyčinky je 25–45 μm (Hendrickson, 1992). Proteiny ZS se dělí na strukturální a fototransdukční. Hlavní složkou membrány ZS je rhodopsin. Jde o protein, který váže chromofor 11-cis-retinal a zahajuje fototransdukční kaskádu (tzn. absorpci fotonu). Dalšími strukturálními proteiny membrány ZS jsou periferin a rom-1 (Arikawa, 1992). Jejich úkolem je zajistit plochý tvar disku. Další strukturální komponentou membrány ZS fotoreceptoru je ABCR

Petr Kolář a kolektiv VĚKEM PODMÍNĚNÁ MAKULÁRNÍ DEGENERACE

Recommend Documents