Giải phẫu và sinh lý thể thủy tinh

  • Số trang: 25 |
  • Loại file: DOC |
  • Lượt xem: 58 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thể thủy tinh (TTT) là một trong những môi trường trong suốt của mắt, không có mạch máu, có nhiệm vụ dẫn truyền ánh sáng và điều tiết. Đó là một thấu kính hai mắt lồi, mặt trước tiếp xúc với bờ tự do đồng tử, mặt sau áp sát khối dịch kính (pha lê thể). TTT có vị trí cố định nhờ hệ thống dây treo vào thể mi – gọi là dây chằng Zinn. TTT có những đặc điểm giải phẫu học và siêu cấu trúc rất đặc biệt mà nhờ đó bảo đảm được các chức năng sinh lý quan trọng của nó. Vì được hình thành rất sớm từ những tuần đầu tiên của bào thai và phát triển liên tục rồi thoái triển đần ở tuổi già, cho nên việc nghiên cứu giải phẫu và sinh lý của TTT là hết sức cần thiết cho chẩn đoán, tiên lượng, dự phòng và điều trị các bệnh lý của TTT và các bệnh lý khác của mắt. 2. GIẢI PHẪU VÀ SINH LÝ THỂ THỦY TINH 2.1. Hình thể và cấu trúc 2.1.1. Hình thể TTT có hình một thấu kính hai mặt lồi, mềm, độ cong hai mặt trước và sau có thể thay đổi nhìn xa hay nhìn gần. Quang trục của TTT trùng với quang trục của mắt. TTT không có thần kinh chi phối và được nuôi dưỡng nhờ thấm thấu, trao đổi chất qua các màng lọc chứ không có mạch máu nuôi. 2.1.1.1. Kích thước Lúc sinh ra TTT có đường kính là 6,4mm, bề dày (đường kính trước sau) là 3,5mm. Ở người trưởng thành TTT có đường kính 9 mm và dày 4mm. Trong trạng thái không điều tiết thì bán kính độ cong mặt trước là 10mm, mặt sau là 6mm. 2 2.1.1.2. Cân nặng Lúc mới sinh ra TTT cân nặng 90mg, mỗi năm tăng 3mg do các sợi TTT mới được tạo ra, lúc lên 3 tuổi nặng hơn 93mg và có thể tích 90mm3. Ở người trưởng thành nặng 225mg đến 258mg và có thể tích 239mm 3. Cân nặng và thể tích cũng tăng lên theo tuổi. Ở tuổi dậy thì TTT nặng gapa 2 lần, đến 70 tuổi nặng gấp 3 lần so với mới sinh [Kockwin, 1971; Nordman et col., 1974]. 2.1.1.3. Sự tăng trưởng của TTT Trong suốt thời kỳ phát triển của mắt ở thời kỳ bào thai, TTT xuất hiện rất sớm có nguồn gốc ngoại bì và trải qua nhiều giai đoạn. 1) Tấm TTT: Các tế bào của ngoại bì da bao phủ túi thị giác biến thành hình trụ vào khoảng ngày thứ 27 của quá trình thai nghén. Vùng có tế bào dày lên này gọi là tấm TTT. Mặc dù chưa biết rõ yếu tố nào kích thích sự tạo thành nhưng người ta cho rằng đó là một chất trung gian hóa học xuất phát từ trong ra mà không cần có sự tiếp xúc trực tiếp giữa ngoại bì da và ngoại bì thần kinh. 2) Hố TTT: Vào ngày thứ 29 của thai nghén hố TTT xuất hiện như một lõm nhỏ ở phía dước trung tâm tấm TTT. Dần dần hố TTT sâu thêm nhờ quá trình nhân lên và lõm vào của các tế bào. 3) Túi TTT. Hố TTT tiếp tục lõm vào, cuống tế bào nối nó với ngoài bì da co hẹp vào cuối cùng mất đi. Hình cầu được tạo ra gồm một lớp đơn tế bào khối bọc trong một màng đáy (bao TTT) được gọi là túi TTT (lens vesicle). Vào lúc hình thành (ngày thứ 33 của quá trình thai nghén), túi TTT có đường kính khoảng 0,2mm. 3 Vì túi TTT được tạo thành nhờ quá trình lõm của ngoại bì da nên đỉnh của lớp đơn bào hướng về phía lòng túi và đáy của các tế bào hướng ra phía ngoài túi. Đồng thời với sự hình thành túi TTT, túi thị giác trải qua một quá trình lõm vào khi nó bắt đầu tạo thành chén thị giác hai lớp. 4) Các sợi TTT nguyên thủy và nhân phôi: Các tế bào ở mặt sau của túi thị giác ngày càng biến thành hình trụ và bắt đầu kéo dài. Do các túi bào này dài ra chúng dần dần bít kín túi thị giác. Khoảng ngày thứ 40 của thời kỳ thai ghén, lòng túi thị giác hoàn toàn bị lấp kín. Các tế bào kéo dài được gọi là các sợi TTT nguyên thủy (primary lens fibers). Nhân của các sợi TTT nguyên thủy di chuyển bên trong các sợi từ vị trí gần lá nền phía sau ra trước, rồi sau đó kết đặc lại khi các nội bào quan trở nên không còn rõ ràng. Cuối cùng, các sợi TTT nguyên thủy sẽ chiếm phần trung tâm TTT của người lớn và tạo nên nhân phôi. Mặc dù các tế bào của lớp sau túi thị giác đã biệt hóa rõ rệt để tạo ra các sợi TTT nguyên thủy, các tế bào của mặt trước túi TTT không biến đổi. Lớp tế bào hình khối này bất ngờ được gọi là biểu mô TTT. Sự biệt hóa và phát triển tiếp sau đó của TTT xuất phát từ biểu mô TTT. 5) Các sợi TTT thứ phát Các tế bào biểu mô TTT ở vùng xích đạo nhanh chóng bắt đầu nhân lên và kéo dài ra để hình thành các sợi TTT thứ phát vào khoảng tuần thứ 7 của thời kỳ thai nghén. Mặc trước của mỗi sợi phát triển ra phía trước đến cực trước, luồn dưới biểu mô TTT. Mặt sau của mỗi sợi phát triển về phía sau đến cực sau TTT ở bên trong bao. Các sợi mới của TTT liên tục được hình thành theo cách này, lớp nọ nằm trên lớp kia. Các sợi TTT thứ phát được hình thành giữa tháng thứ hai và tháng thứ tám của thời kỳ thai nghén tạo ra nhân bào thai. 4 6) Các đường khớp TTT (lens sutures) và nhân bào thai. Do các sợi TTT phát triển ra phía trước và phía sau nên tại nơi các sợi gặp nhau và đan xen vào nhau ở phần trước và phần sau TTT sẽ tạo ra một hình gọi là các đường khớp. Có thể thấy các đường khớp hình chữ Y vào khoảng tuần thứ 8 của thời kỳ thai nghén, bao gồm một đường khớp chữ Y thuận ở phía trước và một đường khớp chữ Y ngược ở phá sau. Các đường khớp chữ Y chỉ được tạo ra trong giai đoạn bào thai. Do các sợi TTT tiếp tục hình thành và TTT không ngừng phát triển làm co hình dạng của các đường khớp trở nên phức tạp. Khi mới sinh ra, TTT người chỉ nặng 90 mg và tăng thêm trọng lượng 2 mg mỗi năm do các sợi mới được tạo ra. 2.1.2. Cấu trúc Cấu trúc đặc trưng của TTT ngày càng được biết rõ hơn trong các giai đoạn từ lúc bào thai, sau khi sinh ra, lúc trưởng thành cũng như ở tuổi già. Có thể chia TTT ra làm 3 phần có cấu trúc khác nhau ở người trưởng thành. 2.1.2.1. Bao thể thủy tinh Đây là một màng bọc trong suốt bao quanh TTT, có tính chất đàn hồi được cấu trúc bởi các sợi collagen typ IV & V nằm dưới các tế bào biểu mô. Độ dày của bao thay đổi tùy theo vị trí, dày nhất là bao TTT vùng trước và sau xích đạo (21 -23 µm) có hình vành khăn đồng tâm với xích đạo bao. Ở bao trước vùng này cách tâm điểm bao trước 3 mm. tiếp đến là vùng xích đạo 17 µm, cực trước của bao 14 µm và mỏng nhất là trung tâm cực sau chỉ 2 µm – 4 µm. Lúc sinh ra bao trước dày hơn bao sau và tăng dần độ dày theo tuổi [3]. 5 Bao TTT ở xích đạo và vùng lân cận trước & sau là nơi hệ thống dây chằng Zinn bám vào. Bao được cấu tạo bởi 3 thành phần chính: - Lớp lá (lamells) rất mỏng chủ yếu nằm ở vùng xích đạo, một phần ngoại biên bao trước và sau. Đây là chất nền giúp các sợi dây chằng Zinn zuyên qua để đến bám vào bao TTT. - Màng bao chính danh: Trên kính hiển vi điện tử, đây là màng đồng nhất, dày nhất trong các thành phần của bao. Màng này hình thành rất sớm, sau một tháng trong bào thai đã xuất hiện như một màng đáy đơn giản có cấu trúc vi hạt và lá, gồm có 5-6 lá dày dày 60Å khoảng cách giữa các lá là 185 Å. - Màng sợi: mỏng độ 0,5-1 µm rất đàn hồi, thành phần chủ yếu là glycoprotein cùng các đại phân tử có cấu trúc dạng sợi. 2.1.2.2. Biểu mô dưới bao trước Chỉ gồm một lớp 2100-2300 tế bào mô nằm ngay sát một trong bao trước TTT trên một màng đáy nhưng không dính chặt vào màng này. Trong bào trước chủ yếu chứa nhân, một ít các bào quan. Trong thời kỳ bào thai, bao TTT gồm các tế bào hình trụ khối (cylindro cubiques) bao bọc quanh bọng TTT. Từ tuần lễ thứ 8 trở đi biểu mô TTT dưới bao sau được chuyển dạng thành sợi và rồi biến mất đi sau khi lấp vào khoang TTT chỉ còn lại biểu mô TTT dưới bao trước. Vì vậy sự tăng trưởng của TTT được bảo đảm bởi những tế bào nằm ở xích đạo. Trong quá trình phát triển của cơ thể các tế bào biểu mô TTT trước này chuyển hóa tích cực và có khả năng tiến hành tất cả các hoạt động của tế bào bình thường bao gồm sinh tổng hợp AND, ARN, protein và lipit. Người ta chia tế bào biểu mô trước ra làm 4 vùng khác nhau từ trung tâm đến xích đạo. 6 - Vùng biểu mô trung tâm: Gồm các tế bào hình khối có bề cao 7-8 µm, rộng 15 µm, nhiều góc cạnh, hơi dẹt. Ở vùng này mật độ tế bào thấp và hiện tượng gián phân rất yếu. - Vùng biểu mô cạnh tâm: (còn gọi là vùng trung gian), ở đây mật độ tế bào và hiện tượng gián phân hơi cao hơn vùng trung tâm. - Vùng gián phân: (còn gọi là vùng mầm) tập trung rất nhiều tế bào và hiện tượng gián phân mạnh nhất (tỷ lệ 66/100.000 tế bào). Các tế bào mới sinh ra này sẽ di chuyển dần về phía xích đạo để đến vùng tiền sợi bắt đầu quá trình biệt hóa thành tế bào sợi TTT. - Vùng tiền sợi (protofibres): nằm ngay sát xích đạo, ở đây các tế bào biểu mô xếp thẳng góc 900 với tế bào vùng trước, bắt đầu quá trình biêt hóa cuối cùng để trở thành sợi TTT. Nghĩa là thay đổi mạnh về hình thái: tế bào biểu mô kéo dài ra thành dạng sợi tế bào; đồng thời mất dần nhân, ti lạp thể và ti thể. Việc mất đi các cấu trúc khiến ánh sáng xuyên qua được mà không hề bị cản trở. 2.1.2.3. Lớp vỏ thể thủy tinh Những sợi TTT mới sinh ra tập trung ở chu biên hình thành nên lớp vỏ TTT. Dần dần các tế bào này chuyển thành tế bào nhân TTT. Không có ranh giới rõ rệt giữa lớp vỏ với lớp nhân TTT. Tuy nhiên trong phẫu thuật, đặc biệt là TTT đục do tuổi già người ta có thể phân biệt rất rõ nhân TTT, lớp thượng và lớp vỏ. Xugn quanh lớp vỏ là lớp bào dưới bao TTT. 2.1.2.4. Nhân thể thủy tinh + Nhân phôi thai và nhân bào thai: Nằm ở trung tâm TTT, những sợi mới sinh ra ngày càng nhiều nhân phôi thai và nhân bào thai. 7 + Nhân trưởng thành: Mỗi sợi TTT là một tế bào biểu mô kéo dài. Các sợi này xếp theo hướng trước sau. Đó là nhứng dải lăng trụ sáu cạnh. Mỗi sợi được cấu thành từ chất albumin. Các sợi TTT được tập hợp lại nhờ một chất đồng nhất, gọi là “chất kết dinh” (cement), chất này làm thành một lớp mỏng nằm giữa bao trước và biểu mô, giữa biểu mô và các sợi TTT, giữa các sợi này và bao sau. Chất kết dính này tạo thành các khớp nối, chỗ đó cũng là nơi kết thúc của nhiều bình diện sợi TTT. 2.1.2.5. Dây chằng Zinn Dây chằng Zinn là một hệ thống những sợi có cấu tạo dạng gel gần giống như dịch kính. Các sợi này nối liền từ vùng chu biên của TTT đến thể mi, các sợi xếp theo hình nan hoa rất day đặc. Lớp trước và sau hình thành quanh TTT một khoang gọi là ống Hannover. Dây chằng Zinn giữ TTT tại chỗ và truyền các hoạt động của cơ thể mi đến bao TTT. Các dây chằng này chẳng những quan trọng về mặt sinh lý của sự điều tiết mà còn quan trọng về mặt phẫu thuật, khi dây Zinn yếu đi trong phẫu thuật sẽ khó giữa được bao TTT ở vị trí bình thường. Dây chằng Zinn bao gồm 5 loại sợi: (1) Các sợi thể mi – thể mi: Các sợi này nối hai phần của thể mi làm nhiệm vụ tăng cường sức chống đỡ cho hệ thống dây chằng, chúng đi từ vùng vòng thể mi (orbiculus) đến tua mi hoặc nối các tua mi với nhau. (2) Các sợi vùng vòng thể mi – bao sau TTT: các sợi này xuất phát từ vòng thể mi, gần vùng Ora serrata, đi từ sau ra trước, thoạt đầu đi song song với thể mi, nằm giữa thể mi với lớp giới hạn trước của dịch kính, sau đó hướng về mặt sau của TTT và tận dính vào bao sau phía trên dây chằng Weiger (3) Các sợi vùng vòng thể mi – bao trước TTT: Phần lớn các sợi này xuất phát từ chỗ nhô ra thêm vùng vòng thể mi, cách Ora serrata khoảng 8 1,5mm về phía trước. Chúng to và chắc hơn các sợi khác, đi chéo ra phía trước rồi tận dính vào bao trước thể thủy tinh. (4) Các sợi thể mi – bao sau: rất nhiều và rất mịn, các sợi này xuất phát từ vùng phẳng của thể mi, bắt chéo các sợi đi từ vùng vòng thể mi – bao sao tận hết bằng cách dính vào và sau phần phía sau xích đạo. (5) Các sợi thể mi – xích đạo: Xuất phát từ đỉnh của các tua mi, đi về phía xích đạo rồi dính vào các sợi rất thay đổi và tuổi càng già các sợi này càng ít đi. Mỗi một dây chằng bao gồm nhiều sợi nhỏ (100 Å) có vân. Ở chỗ dính với biểu mô thể mi. 2.2. Đặc điểm sinh lý thể thủy tinh Chuyển hóa của thể thủy tinh bình thường dường như phụ thuộc vào một môi trường ion-thẩm thấu nội tại đặc hiệu. Sự duy trì cân bằng ion này phụ thuộc vào sự liên lạc giữa các tế bào biểu mô và các sợi thể thủy tinh. Nhờ các quá trình vận chuyện tích cực, natri nội tại được duy trì ở mức khoảng 20 mM và ka li ở mức 120 mM, trong khi đó nồng độ ở trong thủy dịch của natri và 150 mM và kali là 5 mM. Do sự cân bằng này dễ bị phá vỡ bởi chất ouabain ức chế men ATP aza đặc hiệu, một phần quan trọng của gradie cần được duy trì bởi các men ATP aza độc lập (có nồng độ cao nhất trong biểu mô). Các cơ chế vận chuyển tích cực bị mất đi khi chỉ loại bỏ lớp bao nhân phân hủy bằng men colagenaza. Những phát hiện này đã chứng minh giả thuyết cho rằng vị trí đầu tiên của những vận chuyên tích cực trong thể thủy tinh nằm ở bên trong biểu mô. Theo thuyết "bơm-thấm" (pump-leak), kali và nhiều phân tử khác (chẳng hạn các axit amin) được vận chuyển tích cực qua biểu mô vào mặt 9 trước thể thủy tinh rồi sau đó khuyếch tán theo gradien nồng độ qua mặt sau thể thủy tinh, nơi không có cơ chế vận chuyển tích cực. Ngược lại, natri đổ vào qua mặt sau thể thủy tinh theo gradien nồng độ rồi sau đó được biểu mô trao đổi một cách tích cực với kali. Cơ sở của thuyết này là một gradien trước-sau cho cả hai ion đã được tìm thấy, trong đó kali tập trung ở mặt trước thể thủy tinh và natri tập trung ở mặt sau thể thủy tinh. Những tương tác (chẳng hạn làm lạnh) gây bất hoạt các bơm enzym phụ thuộc năng lượng cũng làm mất đi các gradien này. 2.2.1 Chuyển hóa hydrat cacbon Hầu hết các glucoza vận chuyển vào trong thể thủy tinh đều được photphoryl hóa thành glucoza-6-photphat (G-6-P) nhờ enzym hexom kinaza. Phản ứng này bị bạn chế tốc độ bên trong thể thủy tinh (chậm hơn 70 đến 1000 lần so với phản ứng của các enzym khác tham gia glycol phân ở thể thủy tinh). Sau khi hình thành, G-6-P đi vào một trong hai con đường chuyển hóa. Đường tích cực nhất là glycol phân yếm khí, nó cung cấp hầu hết các liên kết photphat giàu năng lượng cần thiết cho chuyển hóa của thể thủy tinh. Sự photphoryl hóa liên kết chất nền (substrat... linked phosphorylation) của ADP và ATP xảy ra ở hai gia đoạn của con đường tạo thành lactat. Giai đoạn hạn chế tốc độ trên đường glycol phân nằm ở mức của enzym photphofuctokinaza, nó được điều khiển bằng cơ chế hồi tiếp (feedback) nhờ các snar phẩm chuyển hóa của con đường glycol phân. Đường này kém hiệu quả so với đường glycol phân yếm khí, vì mỗi phân tử glucoza được sử dụng chỉ sinh ra hia phân tử ATP thực, trong khi đó con đường glycol phân yếm khí sản xuất được thêm 36 phân tử ATP từ mỗi phần tử glucoza được chuyển hóa trong chu trình TCA (chuyển hóa oxy hóa). Do áp lực oxy ở trong thể thủy tinh thấp, chỉ có 3% glucoza của thể thủy tinh đi qua chu trình TCA để sản xuất ra ATP; tuy nhiên, mức chuyển hóa yếm khí thấp này cũng sinh ra 10 khoảng 25% ATP của thể thủy tinh. Hiện tượng thể thủy tinh không phụ thuộc vào oxy được chứng minh bằng khả năng của thể thủy tinh có thể duy trì chuyển hóa bình thường trong một môi trường nitơ. Khi được cung cấp đầy đủ glucoza, thể thủy tinh bị thiếu oxy trong thực nhiệm vẫn hoàn toàn trong suốt, có các mức ATP bình thường, và duy trì được các hoạt động bơm ion và axit amin. Mặt khác, nếu không được cung cấp glucoza (mặc dù có oxy), thể thủy tinh không duy trì được các chức năng này và trở nên mờ đục sau vài giờ. Có một con đường khác để sử dụng G-6-P trong thể thủy tinh một cách kém tích cực hơn đó là đường pentoza photphat hoặc đường phụ hexora monophotphat (HMP shunt). Khoảng 5% glucoza của thể thủy tinh được chuyển hóa theo đường này, mặc dù đường này được kích thích bởi các mức glucoza cao. Hoạt động của đường phụ HMP ở thể thủy tinh mạnh hơn ở hầu hết các mô khác, nhưng vai trò của nó vẫn còn chưa được xác định. Cũng như đối với các mô khác, nó có thể cung cấp NADPH cho sinh tổng hợp axit béo và riboza cho sinh tổng hợp nucleotit. Nó còn cung cấp NADPH cần thiết cho các hoạt động của glutathion reductaza và aldoza reductaza trong thể thủy tinh. Các sản phẩm hydrat cacbon của đường phụ HMP đi vào con đường glycol phân và được chuyển hóa thành lactat. Aldoza reductaza lại là một enzym chủ yếu trong một con đường khác của chuyển hóa đường ở thể thủy tinh, đó là con đường sorbitol. Người ta thấy enzym này đóng vai trò chủ chốt trong sự xuất hiện các đục thể thủy tinh "do đường". Do ái lực của enzym này gấp khoảng 700 lần ái lực của hexokinaza nên bình thường chỉ có không quá 4% glucoza của thể thủy tinh được chuyển thành sorbitol. Như đã nêu ở trên, phản ứng hexokinaza bị hạn chế tốc độ khi photphoryl hóa glucoza trong thể thủy tinh và nó bị ức chế bởi cơ chế hồi tiếp 11 do các sản phẩm của glycol phân. Do đó, khi glucoza tăng trong thể thủy tinh con đường sorbitol được hoạt hóa tương đối nhiều hơn glycol phân, và sorbitol được tích lại. Sorbitol được chuyển hóa thành fructoza nhờ enzym poyol dehydrogenaza. Đáng tiếc là enzym này có ái lực tương đối thấp nghĩa là một lượng sorbitol tương đối nhiều sẽ bị tích tụ lại trước khi được chuyển hóa. Hiện tượng này, kết hợp với khả năng kém thấm của thể thủy tinh đối với sorbitol, dẫn đến tích lũy sorbitol trong thể thủy tinh. Con đường sorbitol có thể được trình bày như sau: Glucoza + NADPH + H+ được aldoza reductaza xúc tác chuyển thành sorbitol + NADP, chất này được polyol dehydrogenaza xúc tác biến thành fructoza, chất sinh ra lại được photphoryl hóa thành fructoza-6-PO4. Một tỷ lệ NADPH/NADH cao sẽ lái phản ứng theo hướng thuận. Sự tích tụ NADP do hậu quả của hoạt hóa con đường sorbitol có thể là nguyên nhân kích tích đường phụ HMP, hiện tượng này thấy được khi có tăng glucoza của thể thủy tinh. Cùng với sorbitol, fructoza cũng tích lại trong thể thủy tinh có tăng glucoza. Hai loại đường này đồng thời làm tăng áp lực thẩm thấu bên trong thể thủy tinh và kéo nước vào. Lúc đầu, các bơm phụ thuộc năng lượng của thể thủy tinh có thể bù trừ, nhưng sau đó nó bị lấn át. Kết quả là các sợi thể thủy tinh sưng lên, cấu trúc khung tế bào bình thường bị phá vỡ, và thể thủy tinh bị đục. Galactoza cũng là một chất nền cho aldoza reductaza, sinh ra rượu galactionl (dulciol). Tuy nhiên, galactinol lại không phải là chất nền co polyol dehydrogenaza và do đó nhanh chóng tích tụ lại, gây ra các hiệu ứng thẩm thấu giống như sorbitol, và các hậu quả tương tự. Sự sản xuất dư thừa galactionl xảy ra ở những bệnh nhân có các rối loạn chuyển hóa galactoza bẩm sinh, trong đó có rối loạn đã biết: thiếu hụt galactoza-photphat uridyl 12 fransferaza (bệnh galactoza-huyết), thiếu hụt galactoza kinaza, và thiếu hụt epimeraza. Trong tất cả các bệnh trên, bệnh nhân không thể dùng galactoza một cách đúng đắn, gây ra tích lũy galactinol và các chất chuyển hóa galactinol khác. Cũng có thể gây đục thể thủy tinh galactoza trên thực nghiệm bằng cách duy trì các con vật ở chế độ ăn giàu galactoza. Vai trò chủ yếu của aldoza reductaza trong việc gây ra đục thể thủy tinh ở động vật được thể hiện trong các nghiên cứu sự xuất hiện đục thể thủy tinh do đường ở nhiều loại động vật khác nhau. Những loài động vật hoạt động aldoza reductaza cao sẽ xuất hiện đục thể thủy tinh, trong khi các loài không có aldoza reductaza thì không bị đục thể thủy tinh. Ngoài ra, các chất ức chế đặc hiệu hoạt động enzym này, đưa vào theo đường toàn thân hoặc tại chỗ ở một mắt, làm giảm tỷ lệ xuất hiện và mức độ nặng của các đục thể thủy tinh "do đường" trong các nghiên cứu thực nghiệm. 2.2.2 Tổn hại oxy hóa và các cơ chế bảo vệ Cái gố tự do dễ sinh ra trong các quá trình hoạt động chuyển hóa và cũng có thể được sinh ra bởi các tác nhân bên ngoài, chẳng hạn năng lượng bức xạ. Các gốc tự do có hoạt tính cao có thể gây tổn hại các sợi thể thủy tinh. Người ta đã đưa ra giả thuyết là sự peroxit hóa các lipit của sinh chất hoặc màng sinh chất của các sợi thể thủy tinh là một yếu tố góp phần vào đục thể thủy tinh. Trong quá trình peroxit hóa lipit, tác nhân oxy hóa lấy mất một nguyên tử hydro của axit béo không bão hòa, tạo ra một gốc axit béo. Gốc này lại tác động vào oxy phân tử tạo nên một gốc peroxit lipit. Gốc này có thể sản sinh thêm chuỗi dẫn đến hình thành peroxit lipit (LOOH), chất này có thể tiếp tục phản ứng để tạo ra malondialdehyt (MDA) là một chất có liên kết ngang mạnh. Người ta cho rằng MDA phản ứng chéo với các lipit và protein của màng làm cho chúng không thể thực hiện được những chức năng bình thường. 13 Áp lực oxy trong thể thủy tinh thấp, do đó các phản ứng của gốc tự do có thể không đòi hỏi oxy phân tử mà phản ứng trực tiếp với các phân tử. ADN dễ bị tổn hại bởi các gốc tự do. Một số tổn hại có thể được sửa chữa, nhưng cũng có thể có những tổn hại vĩnh viễn của thể thủy tinh. Các gốc tự do cũng có thể tác động vào các protein hoặc các lipit của màng ở lớp vỏ. Người ta chưa thấy có cơ chế sửa chữa nào để cải thiện tổn hại này (tổn hại tăng lên theo thời gian). Trong các sợi thể thủy tinh, nơi không còn xảy ra quá trình tổng hợp protein, tổn hại do các gốc tự do có thể dẫn đến polyme hóa và liên kết chéo của các lipit và các protein, kết quả là tăng hàm lượng protein không tan trong nước. Thể thủy tinh có một số enzym bảo vệ nó khỏi tổn hại bởi các gốc tự do và oxy. Những enzym này bao gồm glutathion peroxidaza, catalaza, peoxit hydro: 2O2- + 2H+ → H2O2 + O2. Catalaza (hoặc glutathion peroxydaza như đã nêu) có thể phá vỡ peroxit bằng phản ứng: 2H 2O2 → 2H2O + O2. Glutathion peroxydaza xúc tác phản ứng: 2GHS + LOOH → GSSG + LOH + H2O. Glutathion disulfua (GSSG) sau đó lại được glutathion reductaza chuyển hóa thành glutathion (GSH), trong đó sử dụng chất khử là pyrimidin nucleotit NADPH do đường phụ HMP cung cấp: GSSH + NADPH + H + → PGSH + NADP+. Do đó, glutathion tác dụng gián tiếp như một chất chủ yếu dọn sạch gỗ tự do trong thể thủy tinh. Cả vitamin E và axit ascorbic đều có mặt trong thể thủy tinh và cũng bảo vệ thể thủy tinh khỏi tổn hại oxy hóa, vì mỗi chất này đều có khả năng tác động như một chất dọn sạch gốc tự do. 14 2.2.3 Sự điều tiết Cơ chế mắt thay đổi tiêu điểm từ hình ảnh ở xa đến hình ảnh ở gần được gọi điều tiết. Điều tiết xảy ra khi có các biến đổi hình dạng ở thể thủy tinh do tác động của cơ thể mi lên các dợi dây Zinn. Chất thể thủy tinh mềm dẻo nhất ở trẻ em và người trẻ, nó mất dân khả năng biến đổi hình dạng khi tuổi tăng lên. Sau khoảng 40 tuổi, độ cứng của nhân thể thủy tinh gây ra giảm điều tiết trên lâm sàng. Hình dạng thể thủy tinh phần lớn biến đổi gần trung tâm của mặt trước. Bao trước ở trung tâm mỏng hơn ở ngoại vi, và các sợi dây Zinn ở mặt trước bám gần trục thị giác hơn là các sợi dây Zinn ở mặt sau, do đó phần trung tâm trở nên lồi ra khi có điều tiết. Độ cong mặt sau của thể thủy tinh thay đổi rất ít khi điều tiết. Phần trung tâm bao sau là vùng mỏng nhất và có xu hướng phình ra sau với mức độ giống như của bao trước mà không phụ thuộc vào sức căng của các sợi dây Zinn. Cơ thể mi là một cấu trúc vòng mà khi co nó không gây tác dụng giống như là một cơ vòng. Khi một cơ vòng co, nó luôn thắt chặt lại. Tuy nhiên khi cơ thể mi co, đường kính của vòng cơ giảm đi, do đó làm cho các sợi dây Zinn chùng lại và cho phép thể thủy tinh trở nên tròn hơn. Vì vậy, khi cơ thể mi co, độ dày của thể thủy tinh tăng lên, đường kính giảm đi, và công suất khúc xạ tăng lên, gây ra điều tiết. Khi cơ thể mi rãn, các sợi dây Zinn căng ra, thể thủy tinh dẹt lại và công suất khúc xạ giảm. Đáp ứng điều tiết có thể được kích thích bởi kích thước và khoảng cách đã biết hoặc biểu kiến của vật, bởi cảnh mờ, bởi sắc sai hoặc bởi dao động liên tục của trương lực thể mi. Điều tiết được chi phối bởi các sợi đối giao cảm của thần kinh vận nhãn. Các thuốc chống đối giao cảm (thí dụ pi…carpin) sẽ gây ra điều tiết, còn các thuốc liệt đối giao cảm (thí dụ atropin sẽ làm liệt điều tiết. Các thuốc làm rãn cơ thể mi được gọi là thuốc liệt điều tiết. 15 Bảng 1. Những biến đổi khi điều tiết Có điều tiết Không điều tiết Hoạt động của cơ thể mi Co Rãn Đường kính vòng thể mi Giảm Tăng Độ căng của dây Zinn Giảm Tăng Tròn hơn Dẹt hơn Đường xích đạo TTT Giảm Tăng Độ dày TTT Tăng Giảm Vồng lên Dẹt xuống Biến đổi rất ít Biến đổi rất ít Tăng Giảm Hình dạng TTT Độ cong vùng trung tâm bao trước TTT Độ cong vùng trung tâm bao sau TTT Công suất khúc xạ TTT Biên độ điều tiết là mức độ biến đổi công suất khúc xạ của mắt do điều tiết gây ra. Biên độ điều tiết giảm khi tuổi tăng và có thể bị ảnh hưởng đến một số thuốc và bệnh tật. Thanh niên thường có điều tiết là 12-16 điốp, người ở tuổi 40 có điều tiết là 4-8 điốp, và ngoài 50 tuổi thì điều tiết giảm xuống dưới 2 điốp. Nguyên nhân chính của sự giảm điều tiết này là do thể thủy tinh bị xơ cứng, người ta gọi hiện tượng đó là lão thị. 2.2.4 Sự thay đổi thể thủy tinh theo tuổi Cũng như các bộ phận khác của cơ thể, TTT trải qua quá trình phát triển trưởng thành rồi lão hóa. Nếu không có những ảnh hưởng do bệnh lý, chấn thương hoặc do thuốc....thì thông thường TTT lão hóa sớm hơn tuổi đời, đó là do đục TTT do tuổi chiếm một tỷ lệ cao nhất (50-70%) trong các đục TTT. 16 + Đục TTT tuổi già: Bệnh sinh của quá trình đục TTT tuổi già hiện vẫn chứa được biết rõ ràng nhưng người ra nghĩ rằng nguyên nhân đa yếu tố. Chất protein trải qua quá trình biến đổi hóa hoặc phức tạp và sự tụ tập protein phân tử cao. Những kết tụ protein này sẽ gây ra những biến đổi chất suất của TTT gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng và giảm độ trong suốt. Biến đổi hóa học của protein nhân TTT cũng gây ra tăng đậm độ màu sắc ngày nhiều: màu nâu dần theo tuổi. Đục TTT tuổi già bao gồm 3 loại chính: - Đục nhân TTT: Khi nhân xơ cứng và ngả màu vàng mức độ nhẹ vẫn được xem là sinh lý bình thường ở người già và nói chung tình trạng này ảnh hưởng không đáng kể đến chức năng thị giác. Mức độ xơ cứng và chuyển sang màu vàng đi đôi với nhay và được đánh giá trên sinh hiển vi và dựa vào ánh hồng đồng tử bằng đèn soi đáy mắt. Đục TTT thường tiến triển chậm. Bệnh luôn ở hai mắt nhưng thường không cân xứng. Đục nhân điển hình gây ra giảm thị lực nhìn xa hơn thị lực gần. Vào giai đoạn sớm của quá trình đục nhân, chiết suất của TTT tăng dần lên, do đó làm cho mắt trở nên cận thị - gọi là cận thị do TTT. Vì vậy đối người chính thị khi đến tuổi lão hóa phải dùng kính (+) để nhìn gần, một thời gian sau đó xuất hiện đục nhẹ TTT. Bây giờ nhìn gần không cần mang kính nữa, và mang kính cận nhẹ làm nhìn xa tốt, cho một cảm giác “mắt tốt lên” chứ không kéo dài mãi mãi...và đến một lúc nào đó TTT đã đục nhiều. Khi đục đã quá nhiều thì nhân trở thành màu nâu đen. - Đục vỏ TTT: Những biến đổi thành phần ion của vỏ TTT và biến đổi hydrate hóa tiếp sau đó của sợi TTT dẫn đến đục lớp vỏ. Đục lớp vỏ gây ảnh hưởng đến thị giác ở mức độ rất khác nhau tùy theo vị trí đục so với trục thị giác. Tốc độ đục cũng rất khác nhau, có trường hợp tiến triển rất nhanh nhưng có có trường hợp rất chậm. Đục vỏ TTT đôi khi gây song thị một mắt. Trên 17 sinh hiển vi ở giai đoạn sớm chúng ta có thể nhìn thấy các hốc mắt và các khe ở vỏ trước và vỏ sau. Các lớp vỏ tách xa nhau bởi nước tạo nên đục hình chêm (nan hoa). Các đục hình chêm này có thể dẫn đến đục TTT “trương phồng” do tiếp tục hút hước vào thành phần đục. Khi toàn bộ vỏ TTT đục trắng đồng đều người ta gọi là đục TTT chín. Muộn hơn là đục TTT quá chín, trong đó chất vỏ TTT thoái hóa và dò qua bao TTT để lại lớp bao nhăn nhún. Nặng hơn là lớp vỏ TTT thủy hóa khiến nhân TTT di chuyển tự do trong môi trường vở TTT lỏng lẻo – gọi là đục kiểu Morgani. - Đục dưới bao sau: Dạng này thường gặp ở bệnh nhân trẻ hơn. Đó là đục xảy ra ở lớp tế bào dưới bao sau của vỏ TTT. Ban đầu trên sinh hiển vi chúng ra nhìn thấy hình óng ánh nhiều màu sắc nằm sát ngay trước bao sau TTT. Vào giai đoạn muộn có thể thấy đục dạng hạt tụ tập vùng trung tâm cực sau. Trong môi trường ánh sang cường độ thấp bệnh nhân thấy dễ chịu, ngược lại cường độ ánh sáng lớn hơn sẽ gây ra khó chịu và giảm thị lực cho bệnh nhân vì đục che lấp diện đồng tử đã co nhỏ. Trong dạng đục này những tế bào biểu mô dưới bao sau to lên bất thường được gọi là Wedl hoặc tế bào bọng. + Về khả năng điều tiết: Trẻ con có thể điều tiết 15-20 dilop, tuổi thanh niên 12-16 dilop. Ở tuổi 40 chỉ điều tiếu được 4-8 diop và trên 50 tuổi chỉ có thể điều tiết dưới 2 diop. Nguyên nhân chính của sự giảm dần khả năng điều tiết này do sự xơ cứng TTT theo tuổi, gọi là lão thị. 2.3. Sinh hóa thể thủy tinh Thể thủy tinh của người có nồng độ protein chiếm 33% trọng lượng ướt của nó, gấp hai lần nồng độ protein của hầu hết các mô khác. Phần lớn các protein này là những protein cấu trúc của các sợi thể thủy tinh, là cấu tạo chủ yếu của thể thủy tinh. Các protein sợi này tồn tại dưới hai dạng chủ yếu: tan trong nước và không tan trong nước. Nhóm tan trong nước phần lớn là tinh 18 thể, và nhóm không tan trong nước được gọi là "phần không tan trong nước". Các tinh thể chiếm khoảng 86% tổng lượng protein của thể thủy tinh và có thể chia thành 3 nhóm chính: các tinh thể alpha, beeta và gama. Sắc kí gel cho phép nhân nhóm beeta và gama thuộc cùng một họ và hiện nay thường được gọi là những tinh thể beeta-gama. Tinh thể alpha lớn nhất, có trọng lượng phân tử từ 600 đến 4000 kinh doanh, tùy theo xu hướng kết tụ ở mức độ nhiều hay ít của các phân đơn vị. Chúng chiếm 32% các protein của thể thủy tinh. Tinh thể alpha không phải là một protein rời rạc mà là một hỗn hợp gồm nhiều kết tập phna tử lớn có kích thước khác nhau, từ 4 phân đơn vị lớn và lên đến 9 phân đơn vị nhỏ. Trong quá trình phát triển, có một sự bảo tồn rõ ràng trật tự chuỗi polypetit. Mỗi phân đơn vị polypeptit có một trọng lượng phân tử khoảng 20000 dalton và các chuỗi này được gắn với nhau bởi các liên kết hydro và các tương tác kị nước. Tinh thể alpha hình như là protein đặc biệt liên quan với sự biến đổi tế bào biểu mô thành sợi thể thủy tinh. Tốc độ tổng hợp tinh thể alpha trong tế bào biểu mô lớn gấp 7 lần tổng hợp trong sợi ở vỏ, điều đó cho ta thấy tốc độ tổng hợp giảm đáng kể sau khi tế bào biến đổi thành sợi. Các tinh thể bêta và gama trước kia được trình bày riêng rẽ do có những đặc tính cơ bản (các điểm đẳng diện và các tính chất kết tụ) khác nhau. Tuy nhiên, chúng có trật tự các axít amin đồng đẳng, cấu trúc tương tự và có cùng một quá trình tiến hóa, vì thế có thể coi là chúng thuộc cùng một một họ protein. Bằng phương pháp sắc kí gel, có thể chia họ này thành các tinh thể bêta H, bêta L và gama. Các tinh thể bêta chiếm 55% (trọng lượng) protein tan trong nước của thể thủy tinh. Người ta đã tìm ra ba phần nhỏ có trọng lượng phân tử khác nhau; chúng dường như gồm các phần đơn vị có phần lớn giống hệt nhau và liên quan rất chặt chẽ về mặt hóa miễn dịch. Cấu trúc cơ bản của các tinh thể này đã được bảo tồn qua hàng trăm triệu năm của quá 19 trình tiến hóa động vật có xương sống. Một thành phần đáng lưu ý của họ bêta-gama là tinh thế bêta S. Tinh thể này được mô tả lần đầu tiên vào năm 1966, những đặc tính của nó cho thấy đó là một tinh thể bêta. Những nghiên cứu sau này đã cho thấy chuỗi axit amin của tinh thể bêta S và chứng tỏ nó có quan hệ chặt chẽ với tinh thể gama monome (monomeric gama crystallin) hơn là với tinh thể beeta oligome (oligomeric beta crystalin), điều đó khiến cho người ta đề nghị đặt lại tên tinh thể beeta S là tinh thể gama S. Các tinh thể gama là những tinh thể nhỏ nhất, có trọng lượng phân tử trong khoảng 20000 dalton. Chúng cấu tạo nên khoảng 1,5% protein thể thủy tinh của động vật có vú trưởng thành, nhưng chiếm tới 60% protein thể thủy tinh hòa tan ở động vật mới thôi bú. Cấu trúc ba chiều của các tinh thể gama đã được xác định bằng phương pháp chụp X quang tinh thể với độ phân giải hình ảnh cao. Sự lặp lại bốn lần cấu trúc ba chiều khiến người ta nghĩ rằng các tinh thể gama có thể sinh ra từ sự nhân đôi và hòa nhập hai lần của một gen cho 40 polipeptit còn lại. Kết quả của những nghiên cứu trên đã đem lại cho chúng ta thôn tin quan trọng về tính ổn định của protein cấu trúc này. Các protein dạng tinh thể nói trên đều nằm trong tế bào, chứa đựng bên trong các màng sinh chất của tế bào sợi và tế bào biểu mô thể thủy tinh. Các màng sinh chất của thể thủy tinh giống các màng của hồng cầu về nhiều mặt. Các protein thể thủy tinh không tan trong nước có thể được chia thành hai phần nhỏ, một phần tan và một phần không tan trong 8 ure mo (molar urea). Chính phần không tan trong ure chứa các màng sinh chất của sợi thể thủy tinh, màng này gắn với một số protein. Một protein trong số này tạo nên khoảng 50% protein màng và được coi là polypeptit nội tại chủ yếu (MIP). Khi tuổi tăng, protein này (có trọng lượng phân tử là 2800 dalton) sẽ phân ra thành một protein 22000 đalton. Tỉ lệ của hai protein này trở thành gần cân bằng ở tuổi 20-30. Protein 22000 dalton chiếm ưu thế ở nhân thể thủy tinh. 20 MIP đầu tiên xuất hiện trong thể thủy tinh khi các sợi bắt đầu kéo dài và có thể tìm thấy ở trong màng, ở toàn bộ chất thể thủy tinh. Tuy nhiên, nó hoàn toàn không thấy ở ở tế bào biểu mô và do đó dường như là nó gắn với sự biệt hóa các tế bào sợi từ các tế bào biểu mô. MIP tập trung ở các liên kết hổng (gap-junctions), đó là protein chủ yếu của các protein màng có nhiều liên kết. Nó chắc chắn là một phần thuộc về màng mà người ta đã xác định được vị trí của nó ở màng bằng phương pháp miễn dịch huỳnh quang. Đã có giả thuyết cho rằng các protein thể thủy tinh trở nên không tan trong nước và két tụ thành những hạt rất lớn, các hạt này tán xạ ánh sáng và gây ra đục thể thủy tinh. Nhiều nhà nghiên cứu đã cố gắng cho thấy sự tương quan giữa mức tăng tỷ lệ protein không tan trong nước với mức độ đục thể thủy tinh, nhưng giả thuyết này vẫn còn chưa được thống nhất. Cần lưu ý rằng phần protein không tan trong nước tăng lên theo tuổi, ngay cả khi thể thủy tinh vẫn còn trong. Điều này cho thấy sự biến đổi từ các protein hòa tan thành các protein không tan trong nước là một quá trình tự nhiên của sự trưởng thành các sợi thể thủy tinh, nhưng có có thể gia tăng hoặc xảy ra quá mức ở một số thể thủy tinh đục. Trong những trường hợp đục thể thủy tinh mà nhân có màu nâu sẫm, mức độ tăng protein không tan tường xứng với mức độ đục và tới 90% protein nhân là dạng không tan. Có nhiều biến đổi oxy hóa kèm theo, bao gồm sự tạo thành các liên kết protein-protein và protein-glutathion disulfua, giảm glutathion khử, và tăng glutathion disufua. Methionin và cystein gắn với màng cũng bị oxy hóa. Ở thể thủy tinh của người trẻ, hầu hết các protein tan trong nước đều có thể hòa tan trong ure. Khi tuổi cao, nhất là khi các đục thể thủy tinh nhân nâu, các protein của nhân trở nên càng kém tan trong ure. Ngoài sự tăng các liên kết disulfua, các protein nhân này còn liên kết ngang với nhau bằng rất nhiều liên kết không phải disulfua. Phần protein không hòa
- Xem thêm -