Внутренний сетчатый (плексиформный) слой (рис. 3.6.1, см. цв. вкл.; 3.6.31). Во внутреннем плексиформном слое контактируют второй (биполярная клетка) и третий (ганглиозная клетка) нейроны сетчатки. В пределах этого же слоя также взаимодействуют амакриновые и межплексиформные клетки. Кроме синаптичес-ких связей между биполярными, ганглиозными, амакриновыми и межплексиформными клетками этот слой содержит отростки мюллеровских клеток, а также обильную сосудистую сеть и ядра единичных ганглиозных и амакриновых клеток.
Внутренний плексиформный слой толще наружного плексиформного слоя. Отсутствует он только в области желтого пятна.
Во внутреннем плексиформном слое видны многочисленные синапсы, плотность которых достигает 2 млн в мм2 [263].
Существуют определенные ультраструктурные особенности этого слоя сетчатки. Именно в этом слое биполярные клетки вступают в си-наптический контакт с отростками амакриновых клеток и дендритами ганглиозных клеток, образуя так называемую «диаду». Наиболее часто один из элементов «диады» представляет собой дендрит ганглиозной клетки, а другой — отросток амакриновой клетки. Подобный тип синаптичекой организации соответствует наличию в этой области так называемых ганглиозных клеток «контрастности».
Реже в «диаде» обнаруживается два отростка амакриновой клетки или, что более редко, два дендрита ганглиозной клетки (рис. 3.6.31). Отростки амакриновых клеток связываются с аксонами биполярной клетки, телами и дендритами ганглиозных клеток посредством синапсов обычного строения. Межплексиформные клетки также образуют обычные синапсы, главным образом, с отростками амакриновых клеток.
В этом слое существует два уникальных типа синапсов, свойственных только амакриновым клеткам. Это «реципроктный» и «последовательный» синапсы. В «реципроктном» синапсе отросток амакриновой клетки в «диаде» образует синапс с терминалом биполярной клетки, обеспечивая, таким образом, обратную связь между амакриновой и биполярными клетками около синаптической ленты. «Последовательный синапс» состоит из двух последовательно расположенных синапсов между двумя отростками амакриновых клеток, а третий синапс образуется с дендритом ганглиозной клетки, аксоном биполярной клетки или другим отростком амакриновой клетки. Эта сеть обеспечивает взаимодействие соседних амакриновых клеток.
Синапсы амакриновых клеток располагаются слоями. Так, в области желтого пятна обнаруживается только два слоя синапсов, а по периферии число их слоев достигает пяти [154, 605].
Слой ганглиозных клеток (рис. 3.6.1, см. цв. вкл.). Слой ганглиозных клеток состоит в основном из тел ганглиозных клеток. В этом слое обнаруживаются также отростки мюллеровских клеток, нейроглия и сосуды сетчатой оболочки. Ганглиозные клетки получают обработанные зрительные сигналы от предшествующих двух нейронов, обрабатывают их и передают в центральную нервную систему [39, 154].
Ганглиозные клетки по периферии сетчатки образуют один слой клеток. С височной стороны диска зрительного нерва выявляется 2 слоя клеток, а по краям желтого пятна 6—8 слоев. В центре желтого пятна и диске зрительного нерва ганглиозные клетки отсутствуют.
Толщина слоя ганглиозных клеток колеблется от 10 до 20 мкм в назальной части сетчатки до 60—80 мкм в области желтого пятна [137].
В сетчатке взрослого определяется от 0,7 до 1,5 млн ганглиозных клеток. Соседние ганглиозные клетки плотно прилегают друг к другу за исключением периферии сетчатки. Здесь расстояние между ними достигает 400 мкм. Каждая клетка имеет один аксон. Собираясь на внутренней поверхности сетчатки, аксоны покидают глазное яблоко и формируют зрительный нерв.
В кольце, опоясывающем желтое пятно сетчатки, которое находится на расстоянии 0,4— 2,0 мм от пятна, плотность ганглиозных клеток колеблется от 32 000 до 38 000 клеток в мм2 [223]. По периферии плотность ганглиозных клеток в назальном квадранте в три разе превышает таковую в темпоральном квадранте. Плотность клеток в верхнем квадранте превышает плотность клеток в нижнем квадранте на 60%. Отношение количества колбочек к количеству ганглиозных клеток колеблется от 2,9:1 до 7,5:1.
В слое ганглиозных клеток обнаруживается до 3% амакриновых клеток в центральных
Сетчатка
249
|
| >,'!П |
областях сетчатки, по периферии почти 80% [223]. Ганглиозные клетки больших размеров (диаметр от 10 до 30 мкм), круглой или овальной формы. В области желтого пятна размер клеток несколько меньше [39, 154].
|
|
|
|
|
|
В цитоплазме развита шероховатая эндо-плазматическая сеть (вещество Ниссля) и аппарат Гольджи (рис. 3.6.32). Обнаруживаются также диффузно распределенные фрагменты гладкой эндоплазматической сети, митохондрии, капельки липидов и пигментные гранулы. С возрастом отмечается увеличение количества зерен липофусцина. С этим связывают усиление желтизны макулярной области.
Рис. 3.6.32. Ультраструктурные особенности ганглиоз-ной клетки (по Hogan, 1966):
отмечается хорошее развитие шероховатой эндоплазматической сети (стрелки). Цитоплазма насыщена овальными пигментированными частицами, придающими сетчатке желтоватый цвет
Ганглиозные клетки обладают многочисленными нейрофиламентами, что позволяет легко отличать ганглиозные клетки от мюллеровских.
Ганглиозные клетки относятся к мультипо-лярным нейронам. Их дендриты распределяются в горизонтальной плоскости сетчатки, а также проникают во внутренний плексиформный слой. Их аксоны направляются к слою нервных волокон, где они ориентируются параллельно внутренней поверхности сетчатки (рис. 3.6.33).
Ганглиозные клетки классифицируют в соответствии с размером тел клеток, степенью развития отростков и их протяженности. Классифицируют их также по типу синаптической связи с амакриновыми и биполярными клетками.
В последние годы описано приблизительно 18 различных морфологических типов ганглиоз-ных клеток. Пока не совсем ясно, являются они только морфологической разновидностью основного типа клеток или различны и их функции [39, 600].
Рис. 3.6.33. Особенности строения тела ганглиозных
клеток и их дендритного поля в различных участках
сетчатой оболочки (по Polak, 1940):
а — область центральной ямки; б — область экватора; в — периферия
В глазном яблоке человека идентифицировано два основных типа клеток, обозначенных как клетки М (зонтикоподобные) и клетки Р. В свою очередь клетки Р подразделяются на два подкласса: Р1, или карликовые нейроны, и Р2 (рис. 3.6.34).
Рис. 3.6.34. Особенности строения ганглиозных клеток
сетчатки человека, определяющих функционирование
Р- и М-трактов зрительного анализатора:
/ — карликовая Р1; 2 — маленькая зонтикоподобная Р2; 3 — большая зонтикоподобная М
М-клетки проецируются на магноцеллюляр-ные (крупноклеточные) слои наружного коленчатого тела и определяют так называемый «не-оппонентный» ответ (см. главу 4). По своим
250
Глава 3. СТРОЕНИЕ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА
физиологическим характеристикам, М-клетки человека напоминают ганглиозные клетки обезьяны, специализированные на восприятии цвета.
Р-клетки проецируются на парвоцеллюляр-ные (мелкоклеточные) слои наружного коленчатого тела. Клетки типа Р1 самые маленькие и обладают небольшим дендритным деревом.
Эти клетки определяют «оппонентный» ответ при стимуляции сетчатки средне- и коротковолновой частями спектра. Каждая Р-клетка получает информацию только от одной колбочки. Ганглиозные клетки типа Р1 подразделяют на так называемые широковетвистые (а-тип) и слабоветвистые (b-тип). Первые участвуют в формировании рецептивных полей с OFF-цент-рами, а вторые — с ON-центрами.
В области центральной ямки клетки типа Р1 составляют 90% общего количества ганглиозных клеток. В этой области сетчатки их удлиненные тела имеют размеры 8x12 мкм и достигают максимума (14x16 мкм) на расстоянии 8 мм от фовеа. Здесь они составляют 40—45% от общего количества ганглиозных клеток [227].
Единственный дендрит клетки формирует небольшое количество терминалов (5—7 нм в диаметре). Они переходят во внешнюю (а-тип) или внутреннюю (b-тип) треть внутреннего плексиформного слоя сетчатки [225, 595]. Синапсы а-типа образуются между аксонами плоских диффузных биполярных клеток, а синапсы b-типа — с инвагинирующими биполярными клетками.
В терминалах типа «диад» или «монад» присутствует до 55—81 лент. Количество отростков амакриновых клеток, которые образуют синапсы с дендритическим деревом этих ганглиозных клеток, приблизительно равно числу синап-тических лент биполярной клетки [595]. Распространяются дендриты ганглиозных клеток типа Р1 на 5—10 мкм в центральных областях сетчатки, а по периферии на 225 мкм [225, 592].
Отличить ганглиозные клетки Р1 от Р2 в области центральной ямки практически невозможно. Однако в 1,5 мм от нее клетки типа Р2 значительно больших размеров. Дендритное поле клеток, расположенных на расстоянии 6—8 мм от центральной ямки простирается на 30—50 мкм, а лежащих по периферии сетчатки на 400 мкм [225].
Клетки типа Р2 проявляют выраженный ответ при стимуляции светом S-колбочек [229]. Они составляют 1 % общего количества ганглиозных клеток в области фовеа и 10% по периферии сетчатой оболочки [227].
Размер М-ганглиозных клеток больше, чем клеток типа Р. Больше и их дендритные поля (25—30 мкм). Причем дендритное поле увеличивается по мере продвижения к периферии сетчатки. Так, в 8 мм от центральной ямки дендритное поле равняется 160 мкм, а на расстоянии 14 мм — 270 мкм [231].
М-клетки составляет 5% общего количества ганглиозных клеток в области центральной ямки и 20% по периферии сетчатки [227].
В литературе сейчас активно обсуждается вопрос о гибели ганглиозных нейронов сетчатки при глаукоматозном процессе, именуемом как глаукоматозная нейропатия. Само это состояние рассматривается как многолетний хронический процесс с постепенной медленной потерей отдельных ганглиозных клеток или их небольших групп при сохранении морфологии и функции других. Предполагалось, что в этом процессе преимущественно погибают магноцел-люлярные М-нейроны [851]. Однако Morgan et al. (2000) обнаружили, что в сетчатке обезьян с экспериментальной гипертензией в одинаковом соотношении погибают и магно- и парвоцеллю-лярные нейроны. При этом клетки сморщиваются, так что объем М-нейронов достоверно уменьшается на 20%, а Р-нейронов — на 16%.
Слой нервных волокон (рис. 3.6.1, см. цв. вкл.). Слой нервных волокон образуется аксонами ганглиозных клеток (так называемые «центростремительные», или «приводящие» волокна), а также глиальными элементами, большим количеством капиллярных сосудов и цент-рифугальных (эфферентных) волокон.
Аксоны ганглиозных клеток образуют дуги, очерченные отростками мюллеровских и других глиальных клеток. Отдельные афферентные волокна имеют диаметр от 0,6 мкм до 2,0 мкм. Они содержат микротрубочки, митохондрии и гладкую эндоплазматическую сеть. В них происходит двухсторонний аксоплазматический поток двух типов — медленный и быстрый. Медленный поток (0,5—5 лш/день) несет высокомолекулярные белки, используемые для роста аксонов и их физиологической регенерации. Быстрый поток (10—2000 лш/день) обеспечивает функционирование синапсов путем поставки питательных веществ [305, 722, 796].
Механизмы, обеспечивающие аксонный транспорт, изучаются до сих пор. В соответствии с одной из теорий движение в направлении аксона обеспечивается движением цитоплазмы [796]. Другие авторы считают, что в этом процессе основную роль играют микротрубочки. В подтверждение правильности последнего предположения приводится факт прекращения транспорта после обработки клеток колхицином, разрушающим микротрубочки [276].
Аксоны ганглиозных клеток сетчатки остаются немиелинизированными до момента достижения ими решетчатой пластинки.
Аффрентные волокна радиально продвигаются параллельно внутренней пограничной мембране и сходятся в области диска зрительного нерва. Исключением являются аксоны, исходящие из ганглиозных клеток, расположенных непосредственно с височной стороны диска зрительного нерва. Волокна папилло-макулярного пучка распространяются дугообразно. Верхние
Сетчатка
251
и нижние волокна отделены горизонтальным «швом», простирающимся от желтого пятна до крайней периферии сетчатки.
Наиболее толстым является слой нервных волокон у края диска зрительного нерва с назальной стороны (20—30 мкм). Толщина его уменьшается по мере приближения к зубчатой линии. Значительно точнее варианты изменения толщины слоя нервных волокон можно выявить при помощи лазерной офтальмоскопии [830]. Эти данные важны при установлении диагноза ряда заболеваний глаза, в частности глаукомы.
Папилло-макулярный пучок является наиболее тонкой частью слоя нервных волокон, расположенного вокруг диска зрительного нерва. Поскольку наибольшее количество аксонов собирается с назальной стороны диска зрительного нерва, они образуют возвышенность (сосок), выстоящую в стекловидное тело.
Центрифугальные волокна, берущие свое начало в центральной нервной системе, заканчиваются во внутреннем плексиформном слое или самой внутренней части внутреннего ядерного слоя. Обычно они образуют синапс с амакри-новыми клетками или стенками капиллярных сосудов. В последнем случае эти волокна обеспечивают вазомоторные функции и регулируют интенсивность кровообращения.
Внутренняя пограничная мембрана. Внутренняя пограничная мембрана образует самый внутренний слой сетчатки и располагается на границе со стекловидным телом. Она является единственной истинной мембраной сетчатки. В образовании внутренней пограничной мембраны участвует как сетчатка, так и стекловидное тело. Состоит мембрана из четырех элементов: 1) коллагеновые волокна и 2) протео-гликаны (главным образом, гиалуроновая кислота) стекловидного тела; 3) базальная мембрана; 4) плазматическая мембрана мюллеровских клеток, возможно, и других глиальных клеток сетчатки.
Базальная мембрана положительно окрашивается при проведении ШИК-реакции.
Электронномикроскопически установлено, что коллагеновые волокна стекловидного тела, погруженные в протеогликаны, вплетаются в базальную мембрану глиальных клеток.
В задних отделах сетчатки внутренняя пограничная мембрана достигает толщины 0,5— 2,0 мкм. Она продолжается непрерывным слоем до желтого пятна, где значительно утолщается [473]. Отсутствует она по краю диска зрительного нерва, переходя в базальную мембрану астроцитов зрительного нерва [67]. По периферии сетчатки мембрана переходит в базальную пластинку эпителия ресничного тела. При старении внутренняя пограничная мембрана утолщается и прерывается в области зубчатой линии.
Внутренняя часть внутренней пограничной мембраны называется еще стекловидной мемб-
раной стекловидного тела. Именно она и придает поверхности сетчатки характерный блеск, наблюдаемый при офтальмосокопии. Обычно стекловидное тело плотно прилежит к сетчатке у диска зрительного нерва, в области центральной ямки и у зубчатой линии.
3.6.3. Зрительные пигменты и фоторецепция
Описывая строение сетчатой оболочки, необходимо хотя бы кратко остановиться на процессах, происходящих в фотороцепторах и определяющих понятие фоторецепции.
Процесс восприятия света связан непосредственно с физико-химическими процессами, происходящими в стопках мембран наружных члеников палочек и колбочек, и представляет собой целую систему связанных между собой химических преобразований, направленных на трансформацию световой энергии в нервный импульс. В систему этих преобразований входят также механизмы, направленные на восстановление веществ, обеспечивающих световос-приятие, регенерацию наружных члеников фо-торецепторых клеток и др. Центральное место в восприятии световой энергии занимают специализированные вещества — зрительные пигменты, которые располагаются именно в мембранах наружных члеников фоторецепторных клеток.
Сейчас мы кратко остановимся на сути происходящих при световосприятии процессах. Первоначально мы опишем особенности химической организации мембран наружных члеников фотороцепторов и зрительных пигментов.
Как было указано выше, мембраны наружных сегментов палочек и колбочек содержат зрительные пигменты, которые абсорбируют световую энергию и инициализируют зрительное возбуждение. Эти белковые молекулы внедрены в двухслойные липидные мембраны пластин наружных члеников фоторецепторов (рис. 3.6.35, см. цв. вкл.). В наружных сегментах палочек липиды и белки составляют примерно 50% веса. Большинство липидов относятся к фосфолипидам. В состав фосфолипи-дов, помимо глицерина, входят также две цепи жирной кислоты (в положении 1 и 2) и фосфорнокислая группа (в положении 3). В липидном слое мембраны цепи жирных кислот ориентированы таким образом, что внутри мембраны образуется гидрофобная область, а снаружи располагаются глицерол/фосфатные группы, обеспечивающие гидрофильность этой поверхности мембраны. Характерной особенностью липидов сетчатки является высокое их насыщение ненасыщенными жирными кислотами.
Наружные сегменты палочек содержат также большое количество различных белков, главным из которых является опсин. Родопсин представляет собой соединение 11-цис-ретина-
252
Глава 3. СТРОЕНИЕ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА
ля (альдегид витамина А) с опсином посредством основания Шиффа. Родопсин относится к так называемым трансмембранным белкам, N-конец которых обращен в междисковое пространство, а С-конец обращен в цитоплазму (рис. 3.6.35) [447, 448]. Благодаря этому молекулы хромофора ориентированы параллельными рядами вдоль мембран наружных члеников фоторецепторов, т. е. располагаются перпендикулярно падающим на него фотонам, обеспечивая максимальный сбор световой информации. Установлено, что диск наружного сегмента палочки содержит от 300 до 900 молекул родопсина [447, 448].
В сетчатке человека выявлено четыре типа зрительных пигментов. Один тип обнаружен в палочках (родопсин) и три в колбочках (иодо-псин). В зависимости от спектральных особенностей поглощения световой энергии колбочко-вые пигменты разделяются на чувствительные к красной (570 нм), зеленой (540 нм) и синей частям спектра (440 нм). 11-цис-ретиналь является хромофором для всех четырех классов зрительных пигментов человека.
Основным механизмом преобразования световой энергии является изменение характера взаимодействия хромофора (11-цис-ретиналь) с белком (опсин). Механизм этого процесса сводится к тому, что при действии световой энергии происходит изомеризация 11-цис-ретиналя с превращением его в полностью транс-рети-наль (рис. 3.6.36). Изменение строения молекулы ретиналя разрушает ее связь с опсином, что приводит к нарушению третичной структуры белка. Этот процесс происходит через ряд звеньев с образованием промежуточных продуктов. Эти промежуточные вещества существуют
| 11 -цис-ретинил эфир |
|
|
11
Полностью-транс-ре-тинил эфир
Полностью-транс-ретинол
НСП
посвящено большое количество исследований. Установлено, что основную роль в закрытии ионных каналов играет циклический гуанозин монофосфат (cGMP). Именно cGMP индуцирует целый каскад реакций ферментативного превращения различных белков с участием ионов кальция. Одну из центральных ролей в этом процессе играют белок-передатчик трансдуцин и фермент фосфодиэстераза. Именно фосфоди-эстераза снижает концентрацию cGMP, что и приводит к закрытию ионных каналов.
зируются посредством G-белка. Ионотропные рецепторы представляют собой интегральные мембранные белки, фиксирующие глютамино-вую кислоту. Этот процесс приводит к открытию катионных каналов. В настоящее время выявлен целый ряд ионотропных рецепторов [453, 847, 848].
кролика [1128]. Один из них относится к клетке типа А17 системы палочек. В сетчатке кошки выявлены совершенно иные серотонинэрги-ческие типы амакриновой клетки. Первый тип клеток кошки подобен широкопольной клетке А20, а второй—А18 или дофаминовой клетке [1149].
