眼科小动物角膜与巩膜病概述

概述

角膜呈不规则的圆形。大多数角膜的水平长度大于垂直长度。犬角膜水平直径为13～17mm，垂直直径为12～16mm；猫角膜水平直径为17mm，垂直直径为16mm。夜行动物为了更好地吸收有限的光线，所以比昼行动物有相对较大的角膜。所有品种动物的角膜面积都小于巩膜面积。猫和一些有蹄动物的角膜相对较大，所以在眼裂处只可以看到角膜，但灵长类通常因为眼球相对较小，所以角膜也较小，因此在眼裂处可以看到角膜和巩膜。

不同品种动物的角膜厚度不同，角膜不同部位的厚度也不同，一般中央薄，周围厚。在治疗角膜溃疡和进行角膜活组织检查时就特别需要对这些知识有所了解。不同品种的角膜厚度一般为0.5～0.8mm。不同品种动物的角膜厚度大致如下。　（1）犬　大约为0.62mm。　　（2）猫　大约为0.56mm。　　（3）马　中央区域为0.6mm，边缘为1mm。　　（4）牛　大约为0.8mm。　　（5）羊　大约为0.75mm。　　（6）猪　略低于1mm。角膜、巩膜和球结膜的交界处称作角巩膜缘，这个区域是内眼手术切口的重要位置，如常见的青光眼手术、白内障超声乳化术等。

角膜表面是机体神经末梢分布密度最高的区域，感觉神经纤维从睫状长神经发出分支，在上皮下形成上皮下神经丛，释放的神经递质包括乙酰胆碱、儿茶酚胺、P物质和降钙素基因相关肽等，因而角膜敏感性是结膜的倍。任何深浅角膜的病变（角膜溃疡、角膜异物、角膜炎等）都会导致疼痛、眼睑痉挛。由于神经末梢分布在上皮下，所以浅层溃疡较深层溃疡疼痛显得更明显。角膜中央区的敏感性明显高于角膜边缘。经测试，犬猫角膜的敏感性高于其他品种的动物。

显微解剖

角膜通常无血管，最初是通过角膜缘毛细血管和房水来提供营养。角膜主要由如下4层结构组成（如下图）。　　

图1猫的角膜结构　　

　（1）上皮层及基底膜。　　（2）基质层。　　（3）德斯密膜（后弹力层）。　　（4）后上皮层（内皮层）。角膜上皮层由多层细胞（不同品种动物层数不同，一般为5～20层）构成，从深到浅依次为基底膜、基底上皮细胞、鳞状上皮细胞（如下图）。基底细胞通过半桥粒附着于基底细胞膜上。角膜缘部上皮基底层的基底细胞被角膜缘干细胞所替代，可逐渐分化为瞬间扩充细胞及终末分化上皮细胞，是角膜上皮增值和修复的来源，角膜上皮的生命周期为4～7d。基底细胞从最下层逐渐分化成表面的鳞状上皮细胞。上皮层是防止微生物和有毒物质进入眼内的主要屏障，很容易受损，受损后很容易就可以看到角膜的基质层。

图2角膜上皮细胞组成

绝大多数品种动物的角膜基质层厚度占角膜厚度的90%以上，非常致密，由胶原纤维有序平行交叉排列组成（如下图）。在胶原纤维束间分布着可以用来修复基质损伤的角膜基质细胞，但修复可能需要一段时间。角膜胶原纤维的规律排列保证了角膜的透明性。所以当角膜发生溃疡或变性时，胶原纤维排列不规则时，角膜的透明性就不存在了。　

　图3角膜基质的胶原纤维排列

德斯密膜（后弹力层）是一层富有弹性的胶原性膜，它是角膜内皮细胞的基底膜，位于后基质层和角膜内皮层之间（如下图）。德斯密膜终身由内皮细胞分泌，所以随着年龄增大逐渐增厚，主要由Ⅳ型胶原组成。在末梢部分，其分裂开并且盖住角膜的基质层。后弹力层具有很好的弹性，但在青光眼或穿透性角膜损伤时也会被破坏。当后弹力层暴露时，说明所有的基质层都已经消失（后弹力层膨出）。荧光素是不能使后弹力层着色。后弹力层也具有一定的阻止微生物进入眼内的功能。

图4角膜深层结构示意图

后上皮层（一般认为是内皮层，尽管不具有内皮层的特性）位于角膜的后表面，是单层的六角形细胞结构，这些细胞以镶嵌的形式相互交错密集地排列在一起。后上皮层再生比上皮层慢得多；在某些品种动物不具再生能力，但是可通过细胞的扩大及移行来填补衰老及受损死亡细胞留下的位置来填充缺损区域。角膜后上皮层会因为外伤（外力或晶状体前脱位）、遗传易感性（内皮失养症）、内眼或角膜手术、眼内炎症（葡萄膜炎）或青光眼等原因造成永久性损伤。由于这些损伤超过了周围细胞的代偿能力，从而引起角膜内皮失代偿，导致角膜持续水肿和失去透明性。

完整的角膜上皮细胞和泪膜、基质层胶原纤维素的规则排列、角膜无血管，以及相对脱水的状态共同维持角膜的透明性。角膜的透明也依赖于角膜基质层保持的半脱水状态，主要由上皮和内皮的机械性屏障及内皮的温度依赖性Na＋-K＋离子泵来调控，内皮细胞以耗能的运输方式将基质中水分从内皮细胞顶部胞质中泵入房水。因此内皮细胞可维持角膜基质层约78%的含水量。如果内皮细胞的离子泵功能减退或内皮间紧密连接被破坏，水分进入基质的速度超过水分泵出的速度，则水分会在基质层弥散，破坏胶原纤维的正常排列结构，从而引起角膜水肿和混浊。此外，泪液蒸发的动力和渗透梯度可促使角膜浅层基质水分排出，对保持角膜的脱水状态也起到了一定的作用。

角膜的生理

（一）角膜的代谢因为角膜是一无血管的结构，氧气和营养的获取，以及废物的代谢需要特殊的途径（如下图），这一途径包括房水、前泪膜、空气，以及相邻近的巩膜和结膜上的毛细血管网。角膜后上皮和后基质层的营养主要来源于房水，空气中的氧气和泪膜是提供前角膜营养的重要来源。角膜主要从房水中获得葡萄糖。

图5角膜获取氧气的途径

角膜的主要功能是折射光线，这种功能被认为比晶状体还重要；所以需要保持角膜的透明。角膜的透明性是由于特殊的解剖结构和生理特征实现的。下述的几个方面是重要影响因素：　　（1）缺少血管。　　（2）相对的角膜细胞密度较低。　　（3）缺少黑色素或其他色素。　　（4）光滑的光学表面（由泪膜保证）。　　（5）高度规则排列的基质胶原细胞。　　（6）基质层的相对脱水状态。（二）角膜的愈合不同品种动物的角膜损伤和角膜愈合存在差异。马的角膜反应最严重并且愈合最慢，同时奶牛的角膜反应最弱且愈合最快（绵羊和山羊与奶牛相似），而犬很快就会形成血管化，这样可能会加快角膜的愈合进程，但同时也会增大角膜疤痕化的可能。猫的血管化倾向相对较低，所以尽管疤痕小，但愈合的时间较长。

1．上皮的损伤受损后几分钟，角巩膜缘上皮细胞就开始向病变部位移行，并覆盖病变区域。在移行的过程，会将角巩膜缘的色素带到透明角膜区域，将来就可能在病变区域看到有色素的沉积。全角膜的上皮化可在4～7d内完成，但是要达到完全正常厚度和成熟的上皮则额外需要一段时间。假如损伤过重，可能要在角膜边缘区进行有丝分裂来帮助完成愈合的过程。2．基质的损伤基质的愈合速度比上皮慢很多。基质的胶原会因为上皮的缺失而水肿。多核的炎性细胞只需数小时就可以侵入角膜。假如损伤浅表，只需要周围上皮细胞的填充这一种方式即可。深层的损伤不能完全靠上皮细胞填充，需要基质胶原的填充（这一进程非常缓慢，且缺损永远不可能完全填充，上皮化区域可能留下一个永久性小坑）。

假如损伤非常严重或愈合进程过长，角膜就会发生血管化，大约需要4～7d。当开始时，血管生长会按每天1mm的速度向角膜病变区域生长（如下图）。当血管侵入角膜后，即使排除了刺激因素后，角膜也会留下微小的血管痕迹。特别是用裂隙灯检查时就会比较明显。假如将来局部再有炎症发生，这些血管又会立即充盈。

图6角膜的新生血管

角膜基质的新生血管化愈合按照下述方式完成：　　（1）在趋化作用的影响下，中性粒细胞会浸润和包围病变。这些细胞大多是从泪液、房水和角巩膜缘的血管中释放并迁徙而来。　　（2）在趋化作用病变区域的角膜细胞会很快死亡，周围的角膜细胞转化成成纤维细胞后向病变区域移行，在此区域形成胶原纤维后填充在病变区域。这种胶原纤维排列不规律，所以降低了角膜的透明性。　　（3）在趋化作用角膜受损48h后，巨噬细胞会浸润病变区域，并清除细胞碎片。　　（4）在数周到数月，瘢痕的密度逐渐降低，但不会完全消失。不同品种、不同年龄和不同病情都会影响瘢痕的消除。

胶原蛋白酶是在角膜损伤愈合过程中释放的，来源通常是上皮细胞、多核炎性白细胞、角膜细胞或微生物。通常它是在角膜愈合过程中一种非常重要的酶。偶尔，但是胶原纤维在严重的角膜溶解病例中可能会过剩。在特殊情况下，比如碱烧伤，很多人认为胶原的活性应当受到控制，否则会影响角膜的愈合。糖皮质激素可以使胶原酶活性迅速提高14倍以上，所以禁止局部用于绝大数的溃疡和类似的角膜损伤。

3．内皮的损伤和后弹力层的膨出角膜后弹力层受损后可以由内皮细胞分泌再生。内皮细胞的屏障功能遭到破坏后，伤口缘的后弹力层收缩并向基质层卷曲，数小时内，毗邻的内皮细胞会向伤口区迁徙，通过细胞重组、增大和迁徙，重建完整的内皮单层结构。当完整的单层内皮细胞重新覆盖后弹力层时，细胞间可形成接触抑制和稳定的细胞连接。此时，参与创伤修复的细胞体积大于未参与修复区域的细胞。如果内皮损伤较严重，局部的内皮细胞会形成复层及纤维化，引起异常的基底膜样物质沉积。4．糖皮质激素对角膜溃疡愈合的影响在角膜溃疡时，局部使用糖皮质激素可以通过抑制纤维素的生成而改善角膜的水肿，减少角膜表面的新生血管和色素沉积，同时还可控制角膜溃疡继发的前葡萄膜炎。但是糖皮质激素也会抑制上皮的再生、成纤维细胞的活性，以及炎性细胞对角膜的浸润和内皮细胞的再生。这样就影响了角膜的愈合，同时胶原纤维酶的活性会提高14倍，所以感染的机会就大大增加。所以局部是否使用糖皮质激素的要根据医生对病情的把握，最后才能做出决定。一般情况下，可以使用糖皮质激素的时机如下：　　（1）感染已经被控制。　　（2）上皮化已经完成，荧光素染色已经为阴性。　　（3）角膜完整。　　（4）在趋化作用的角膜病变不是因为猫的疱疹病毒或其他原发的感染因素。

动物眼科医生在严格监视动物对药物的反应时，眼科手术后经常会联合抗菌素和糖皮质激素共同控制感染和炎症。