Κερατοειδής χιτώνας

Δομή

Ο κερατοειδής χιτώνας έχει απολήξεις νεύρων χωρίς στρώμα μυελίνης ευαίσθητες στην αφή, τη θερμοκρασία και τα χημικά. Ένα άγγιγμα του κερατοειδή χιτώνα προκαλεί ένα ακούσιο αντανακλαστικό να κλείσει το βλέφαρο. Επειδή η διαφάνεια είναι υψηλότατης σημασίας, ο κερατοειδής χιτώνας δεν έχει αιμοφόρα αγγεία. Λαμβάνει θρεπτικά συστατικά μέσω διάχυσης από το υγρό των δακρύων μέσω της εξωτερικής επιφάνειας και το υδατοειδούς υγρού μέσω της εσωτερικής επιφάνειας, και επίσης από νευροτροφίνες τις οποίες προμηθεύεται από τις νευρικές ίνες που τον εννευρώνουν. Στους ανθρώπους, ο κερατοειδής χιτώνας έχει διάμετρο περίπου 11.5 χιλιοστά και πάχος 0.5 - 0.6 χιλιοστά στο κέντρο και 0.6 - 0.8 χιλιοστά στην περιφέρεια. Η διαφάνεια, η έλλειψη αιμοφόρων αγγείων, η παρουσία ανώριμων τοπικών ανοσοποιητικών κυττάρων, ένα ανοσοποιητικό προνόμιο κάνει τον κερατοειδή χιτώνα ένα πολύ ιδιαίτερο ιστό. Ο κερατοειδής χιτώνας δεν λαμβάνει παροχή αίματος, παίρνει οξυγόνο απευθείας από τον αέρα. Το οξυγόνο αρχικά διαλύεται στα δάκρυα και μετά διαχύεται στον κερατοειδή χιτώνα για να τον κρατήσει υγιή.
Συνορεύει με το λευκό του ματιού.
Η πιο άφθονη διαλυτή πρωτεΐνη στον κερατοειδή των θηλαστικών είναι η αλβουμίνη.
Στα χέλια, ο κερατοειδής χιτώνας είναι αποκλειστικά μια προέκταση του λευκού του ματιού και είναι ξεχωριστός από το δέρμα από πάνω, αλλά σε πιο εξελιγμένα σπονδυλωτά είναι πάντα συγχωνευμένο με το δέρμα ώστε να σχηματιστεί ένα ενιαίο δόμημα, αν και αποτελείται από πολλαπλά στρώματα. Στα ψάρια, και στα υδατικά σπονδυλωτά γενικά, ο κερατοειδής χιτώνας δεν παίζει ρόλο στην εστίαση του φωτός, καθώς έχει ουσιαστικά τον ίδιο δείκτη διάθλασης με το νερό.

Νεύρωση

Ο κερατοειδής χιτώνας είναι ένας από τους πιο ευαίσθητους ιστούς του σώματος, καθώς έχει ένα πολύ πυκνό δίκτυο ινών αισθητήριων νεύρων μέσω της οφθαλμικής κατηγορίας του τρίδυμου νεύρου μέσω 70-80 μακρών ακτινωτών νεύρων και κοντών ακτινωτών νεύρων. Έρευνες δείχνουν ότι η πυκνότητα των υποδοχέων πόνου στον κερατοειδή χιτώνα είναι 300-600 φορές μεγαλύτερη από το δέρμα και 20-40 φορές μεγαλύτερη από τον οδοντικό πολφό, κάνοντας έναν τραυματισμό στη δομή εξαιρετικά επίπονο.
Τα ακτινωτά νεύρα προχωρούν κάτω από το ενδοθήλιο και βγαίνουν από κάποιες τρύπες στο άσπρο του ματιού εκτός του οπτικού νεύρου (το οποίο μεταδίδει μόνο οπτικά σήματα). Τα νεύρα εισέρχονται στον κερατοειδή χιτώνα μέσω τριών επιπέδων : το σκλήριο, το επισκλήριο και το επιπεφυκόν. Οι περισσότερες από τις δεσμίδες δημιουργούν μέσω διαίρεσης ένα δίκτυο στο στρώμα, από το οποίο ίνες τροφοδοτούν τις διάφορες περιοχές. Τα τρία δίκτυα είναι, μεσοστρωματικό, υποεπιθήλιο και επιθήλιο. Τα δεκτικά πεδία της κάθε νευρικής απόληξης είναι πολύ μεγάλα και ίσως αλληλοκαλύπτονται.
Τα νεύρα του κερατοειδούς χιτώνα στο υποεπιθήλιο στρώμα τερματίζουν κοντά στο επιφανειακό επιθήλιο στρώμα του κερατοειδούς χιτώνα σε ένα λογαριθμικό σπιράλ μοτίβο. Η πυκνότητα των επιθήλιων νεύρων μειώνεται όσο μεγαλώνει η ηλικία, ειδικά μετά την έβδομη ηλικία.

Διαθλαστική φύση

Το οπτικό μέρος παράγει ένα μικρότερο ανεστραμμένο είδωλο στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Το οπτικό σύστημα του ματιού αποτελείται από όχι μόνο 2 αλλά 4 επιφάνειες--2 στον κερατοειδή χιτώνα και 2 στο φακό. Οι ακτίνες διαθλώνται προς το μέσο. Οι μακρινές ακτίνες, λόγω της παράλληλης φύσης τους, συγκλίνουν σε ένα σημείο στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Ο κερατοειδής χιτώνας δέχεται φως στη μέγιστη δυνατή γωνία. Τα υδατικά και υαλώδη υγρά έχουν τον ίδιο δείκτη διάθλασης, περίπου 1,336-1,339 ενώ ο κερατοειδής χιτώνας έχει περίπου 1,376. Επειδή η διαφορά του δείκτη διάθλασης μεταξύ του κερατοειδούς χιτώνα και και των υδατικών υγρών είναι σχετικά μικρή σε σύγκριση με την αλλαγή στην επιφάνεια αέρα - κερατοειδούς χιτώνα, έχει μια αμελητέα επίπτωση διάθλασης, περίπου -6 διόπτρες. Ο κερατοειδής χιτώνας θεωρείται ότι είναι ένας θετικός μηνίσκος φακός.

Διατήρηση της διαφάνειας του κερατοειδή χιτώνα

Κατά το θάνατο ή κατά την αφαίρεση ενός ματιού, ο κερατοειδής χιτώνας απορροφά όλο το υδατικό υγρό, αυξάνει το πάχος του και γίνεται θολός. Η διαφάνεια μπορεί να επανέλθει εάν τοποθετηθεί σε ένα ζεστό, αεριζόμενο θάλαμο στους 31 βαθμούς Κελσίου (88 βαθμούς Φαρενάιτ, κανονική θερμοκρασία) επιτρέποντας στο υγρό να φύγει από τον κερατοειδή χιτώνα και να γίνει διαφανές. Ο κερατοειδής χιτώνας λαμβάνει υγρό από το υδατικό υγρό και τα μικρά αιμοφόρα αγγεία της σκληροκερατοειδούς στεφάνης, αλλά μια αντλία εκτινάσσει αμέσως το υγρό μετά την είσοδο του. Όταν η ενέργεια είναι ανεπαρκής, η αντλία μπορεί να σταματήσει να λειτουργεί ή να λειτουργεί πολύ αργά προκαλώντας πρήξιμο. Αυτό μπορεί να παρουσιαστεί στο θάνατο, αλλά ένα νεκρό μάτι μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα θερμό θάλαμο και τα αποθέματα σακχάρων και γλυκογόνου μπορούν να κρατήσουν τον κερατοειδή χιτώνα διαφανή για 24 ώρες. Το ενδοθήλιο ελέγχει τη λειτουργία αυτής της αντλίας, και όπως αναλύθηκε και νωρίτερα, η ζημιά από αυτό είναι σοβαρότερη, και είναι αιτία θολότητας και πρηξίματος. Όταν προκαλείται ζημιά στον κερατοειδή χιτώνα, όπως για παράδειγμα σε μια ιογενή μόλυνση, το κολλαγόνο που χρησιμοποιείται για την επιδιόρθωση της διαδικασίας δεν ρυθμίζεται τακτικά, με αποτέλεσμα να δημιουργείται ένα κομμάτι θολότητας (λεύκωμα). Όταν χρειάζεται ένας κερατοειδής για μεταμόσχευση, η καλύτερη διαδικασία είναι η αφαίρεση του κερατοειδούς από το μάτι ώστε να αποφύγουμε την απορρόφηση του υδατικού υγρού από τον κερατοειδή χιτώνα.

Χειρουργικές διαδικασίες

Υπάρχουν διάφορες οφθαλμολογικές επεμβάσεις οι οποίες αλλάζουν το σχήμα του κερατοειδούς ώστε να μειωθεί η ανάγκη για διορθωτικούς φακούς ή για να βελτιωθεί η διαθλαστική κατάσταση του ματιού. Σε πολλές από τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται σήμερα, ο ανασχηματισμός του κερατοειδούς χιτώνα πραγματοποιείται με φωτοεκτομή χρησιμοποιώντας λέιζερ διηγερμένου διατομικού μορίου.
Εάν το στρώμα του κερατοειδούς χιτώνα αναπτύξει ορατά σημαντική αδιαφάνεια, ανωμαλία ή οίδημα, ένας κερατοειδής χιτώνας κάποιου νεκρού δωρητή μπορεί να μεταμοσχευθεί. Επειδή δεν υπάρχουν αιμοφόρα αγγεία στον κερατοειδή χιτώνα, υπάρχουν επίσης μερικά προβλήματα με την απόρριψη του νέου κερατοειδούς χιτώνα.
Υπάρχουν επίσης συνθετικοί κερατοειδείς χιτώνες (κερατοπρόσθεση) σε εξέλιξη. Οι περισσότεροι είναι απλώς πλαστικοί, αλλά υπάρχουν και εκείνοι που αποτελούνται από βιο-συμβατά συνθετικά υλικά που ευνοούν την ανάπτυξη ιστών στον συνθετικό κερατοειδή χιτώνα, διευκολύνοντας έτσι τη βιοενσωμάτωση. Άλλες μέθοδοι, όπως μαγνητικές παραμορφώσιμες μεμβράνες και οπτικά συνεκτική διακρανιακή μαγνητική διέγερση του ανθρώπινου αμφιβληστροειδή χιτώνα είναι ακόμα σε πολύ πρώιμα στάδια ερευνών.
Η πρώτη μεταμόσχευση κερατοειδούς χιτώνα πραγματοποιήθηκε το 1969. Η Μπέρθα Σάντερς ήταν σχεδόν τελείως τυφλή από ηλικία 13 ετών και ξαναείδε τον κόσμο στα 65 της χάρις σ' αυτήν την επανάσταση της ιατρικής. Η επέμβαση, η οποία στέφηκε από απόλυτη επιτυχία, πραγματοποιήθηκε στο Χιούστον και περιελάμβανε επέμβαση στο εσωτερικό του οφθαλμού, την αφαίρεση του κατεστραμμένου κερατοειδούς και την αντικατάστασή του από συνθετικό, ο οποίος στερεώθηκε στη θέση του παλαιού με νεοανακαλυφθείσα χειρουργική κόλλα.

Μη χειρουργικές διαδικασίες

Η ορθοκερατολογία είναι μια μέθοδος στην οποία χρησιμοποιούνται σκληροί ή άκαμπτοι, διαπερατοί σε αέρια, φακοί επαφής ώστε να ανασχηματιστεί προσωρινά ο κερατοειδής χιτώνας ώστε να βελτιωθεί η διαθλαστική κατάσταση του ματιού ή να μειωθεί η ανάγκη για γυαλιά και φακούς επαφής.
Το 2009, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Pitsburgh έδειξαν ότι βλαστοκύτταρα που συλλέχθηκαν από ανθρώπινους κερατοειδείς χιτώνες μπορούν να αποκαταστήσουν τη διαφάνεια χωρίς να προκαλέσουν διαδικασία απόρριψης σε ποντίκια με βλάβη στον κερατοειδή χιτώνα. Για ασθένειες του κερατοειδούς επιθήλιου όπως το σύνδρομο Stevens Johnson, Συνεχές έλκος του κερατοειδούς κτλ, τα αυτόλογα ετερόπλευρη ακανθωτά κύτταρα της σκληροκερατοειδούς στεφάνης που δημιουργήθηκε σε δοκιμαστικό σωλήνα δείχνουν να είναι αποτελεσματικά καθώς η διαστολή με βάση την αμνιακή μεμβράνη φαίνεται να είναι αμφιλεγόμενη. Για ενδοθηλιακές παθήσεις, όπως ή πομφολυγώδης κερατοπάθεια, τα πρόδρομα κερατοειδή ενδοθηλιακά κύτταρα των πτωμάτων δείχνουν να είναι αποτελεσματικά. Πρόσφατες τεχνικές διαχείρησης τεχνητών ιστών αναμένονται να κάνουν δυνατή τη χρήση κυττάρων κερατοειδούς χιτώνα του νεκρού δότη σε μάτια άνω του 1 δέκτη.