Histologie des Auges Hintergrundinformation zum Präparationsabend in der MGW 05/2012 Von Dr. Thomas Kann Einleitung: Am 12.05.2012 wurden im Rahmen eines Präparationsabend folgende Dauerpräparate angefertigt: Präparat 1: Sklera + Choroidea vom Schwein Präparat 2: Auge ganz (inkl. Netzhaut) vom Meerschweinchen Präparat 3: Auge vorne: Cornea; Iris, Sklera; Teile der Linse vom Schwein Die Fixierung des Gewebes erfolgte in Formalin; die Einbettung in Paraplast; geschnitten wurde am Reichert Rotationsmikrotom mit Schnittdicke 10 m. Gefärbt wurde nach AZAN. Makroskopische Anatomie: Von Außen nach Innen besteht das Auge aus 3 zwiebelschalenartig angeordneten Häuten (Abb.1): Die äußere Augenhaut wird vorne von der Hornhaut (Cornea) und der Bindehaut (Konjunktiva) gebildet hinten von der Lederhaut (Sklera). Die innerste Augenhaut besteht aus der Netzhaut (Retina). Dazwischen spannt sich die mittlere Augenhaut auf bestehend aus Iris (Regenbogenhaut), Ziliarkörper und Aderhaut (Choroidea). Den mit Kammerwasser gefüllten Raum zwischen Hornhaut, Iris und Linse bezeichnet man als vodere Augenkammer, den Raum zwischen Iris, Linse und Zonulafasern als hintere Augenkammer (Abb.2).. Abb1.: Aus:O. Bucher, H. Wartenberg: Cytologie, Histologie und mikroskopische Anatomie des Menschen Verlag Hans Huber; 11 Auflage; 1992 30
Abb.2: Aus:O. Bucher, H. Wartenberg: Cytologie, Histologie und mikroskopische Anatomie des Menschen Verlag Hans Huber; 11 Auflage; 1992 Mikroskopische Anatomie: Äußere Augenhaut: Tunica fibrosa bulbi: Lederhaut (Sklera, Abb.3, 17): Die beim Menschen durchschnittliche 0,5mm dicke Lederhaut besteht aus straffen, kollagenem Bindegewebsfasern mit Blutgefäßen. Dazwischen kommen vereinzelt Fibroblasten und Chromatophoren vor. Letztere sind an ihren Pigmenteinschlüssen leicht zu erkennen. Nach Innen grenzt die Sklera in einer dünnen Verschiebeschicht aus lockerem Bindegewebe an die gefäßreiche Aderhaut (Choroidea). Nach vorne gehen die lichtundurchlässigen, straffen Kollagenfasern der Sklera in das lichtdurchlässige Stroma der Hornhaut (Cornea) über. An dieser gefäßreichen Stelle (Limbus corneae) liegt auch der Übergangsbereich zwischen Bindehaut (Konjunktiva) und vorderem Epithel der Hornhaut. Innen liegt dem Limbus corneae der sogenannte Iridocornealwinkel an. Hier wird in einem venenreichen lockeren Bindegewebe (Retinaculum trabeculare) das vom Ziliarkörper gebildete Kammerwasser rückresorbiert (s. Abb. 4) Bindehaut (Konjunktiva; Abb. 4): Diese dünne Schleimhaut bedeckt die innere Oberfläche der Augenlider und den vordern Teil des Auges bis zur Cornea. Sie besteht aus einem mehrschichtig, unverhornten Plattenepithel und einer lockeren Bindegewebsschichte (Lamina propria). 31
S C Abb. 3: Lederhaut (Sklera = S) und Aderhaut (Choroidea = C) vom Schwein; 100x; Kernfärbung mit Kresylechtviolett K L S C R Z I Abb.4: Iridocornealwinkel mit Limbus corneae (= L); Meerschweinchen; 40x; Kresylechtviolett: Konjunktiva = K; Corneastroma = C; Retinaculum trabeculare = R; Iris = I; Z = Ziliarkörper; S = Sklera 32
Hornhaut (Cornea): Abb.5,6, 18: Die lichtdurchlässige Cornea besteht aus 5 Schichten: Vorderes Hornhautepithel, Bowman Membran (Lamina Limitans anterior); Stroma (Substantia propria); Desçemet Membran (Lamina limitans posterior); hinteres Corneaepithel (sogenanntes Endothel). Abb.5:. Aus:O. Bucher, H. Wartenberg: Cytologie, Histologie und mikroskopische Anatomie des Menschen Verlag Hans Huber; 11 Auflage; 1992 Das vordere Epithel der Hornhaut ist platt und unverhornt und besteht aus 5-6Zelllagen. In der basalen Zellschicht finden sich Mitosen, da von hier die Zellerneuerung der Cornea ihren Ausgang nimmt. Beim Menschen erneuert sich dieses Epithel ca. alle 7 Tage. Darunter befindet sich eine für die mechanische Stabilität der Hornhaut wichtige, homogene Membran (Bowman Membran) die aus dichter Interzellularsubszanz und kurzen Kollagenfasern besteht. Das ca. 0,5 mm dicke Stroma der Hornhaut besteht aus parallelen Kollagenfaserbündel die in einer stark wasserbindenden, amorphen Grundsubstanz eingebettet sind. Das hintere einschichtige Plattenepithel der Kornea (Endothel) liegt einer verdickten Basalmembran (Desçemet Membran) auf. 33
Abb.6: Hornhaut vom Schwein; 400x; Kresylechtviolett-Eosin: Vorderes unverhorntes Plattenepithel und Stroma Mikroskopische Anatomie: ;Mittlere Augenhaut (Tunica vasculosa bulbi): Aderhaut (Choroidea): Abb.7 Die blutgefäßreiche Aderhaut besteht aus lockerem Bindegewebe mit zahlreichen Fibroblasten, Abwehrzellen und Melanozyten. An der inneren Grenzfläche der Choroidea sorgen Blutkapillargefäße für die ausreichende Versorgung der anliegenden Netzhaut. S V C Abb.7: Straffes, kollagenes Bindegwebe der Sklera(S) und Choroidea (C) vom Schwein, 400x; Kresylechtviolett - Eosin Färbung; Venole (V); Ziliarkörper (Strahlenkörper): Abb.8, 9, 10, 19 Der Ziliarkörper bildet einen Ring, der der Sklerainnenseite im vorderen Teil des Auges anliegt. Er besteht aus zwei Teilen, einem flachen Teil (Pars plana) und einem faltigen Teil (Pars plicata).letzterer besteht aus 70-80 Ziliarfortsätzen (Processus ciliares) und Einfaltungen (Plicae ciliares). An den Ziliarfortsätzen inseriert der Aufhängeapparat der Linse, die sogenannten Zonulafasern (Fibrae zonulares). Das Epithel des Ziliarkörpers besteht aus 2 Zelllagen: Die obere Schichte besteht aus unpigmentierten, hochprismatischen Zellen; die untere Schichte liegt dem Bindegewebe des Ziliarkörpers auf und besteht aus melaninreichen hochprismatischen Zellen. Histophysiologisch ist das Ziliarkörperepithel als Produktionsort des Kammerwassers bedeutsam. 34
Das Stroma des Ziliarkörpers beinhaltet neben lockerem Bindegwebe, Gefäßen, Melanozyten und elastischen Fasern den glatten Musculus ciliaris, der für die Akkomodation der Linse wichtig ist. Abb.8: Aus: A. Stevens, J. Lowe: Histologie; übersetzt von K. Tiedemann; VCH Verlag 1992 35
S C I Zi Zo L Abb.9: Iridocornealwinkel des Schweineauges: 40x; Kresylechtviolett Eosin: S = Sklera; I = Iris; L = Linse (nur tlw. erhalten); Zo = Zonulafasern; C = Cornea; Zi = Ziliarfortsätze 36
1 2 Abb.10:Ziliarkörper, Schwein; 400x; Kresylechtviolett Eosin: 1 = Obere Zellschichte; 2 = pigmentierte Zellschichte: Zellgrenzen und Zellkerne aufgrund Pigmentierung nicht erkennbar Iris (Regenbogenhaut): Abb.11, 12, 13, 20, 21 Die Iris ist als runde Platte mit einer mittigen Ausparung (Pupille) dem Ziliarkörper vorne angeheftet. Die der Kornea zugewandte Vorderseite weist kein Epithel auf und ist daher uneben und rauh. Die der Linse zugewandte Hinterseite der Iris weist analog zum Zilarkörper ein 2-lagiges Epithel auf. Im Gegensatz zum Epithel des Ziliarkörpers sind jedoch in der Iris beide Zelllagen stark pigmentiert. Das Irisstroma besteht aus lockerem Bindegewebe mit Fibroblasten und Melanozyten. Die Pigmentzellen der Iris verhindern Streulicht und ermöglichen so die Funktion der Iris ähnlich einer Blende im Photoaapparat. Die Iris weist 2 glatte Muskeln auf: M. sphincter pupillae (parasympathisch innerviert), welcher deutlich inmitten der Iris im histologischen Präparat zu sehen ist und den M. dilatator pupillae (sympathisch innerviert), welcher umittelbar am hinteren Epithel der Iris klebt und meist nur sehr undeutlich im histologischen Präparat zu erkennen ist. 37
Abb.11: Aus: Histologie: Schwarzacher, Schnedl; Pavelka; Facultas; 5. Auflage; 1995; S. 332 Abb.12: Aus: A. Stevens, J. Lowe: Histologie; übersetzt von K. Tiedemann; VCH Verlag 1992 38
Vordere Augenkammer C M S Hintere Augenkammer E Abb. 13: Iris, Schwein; 40x; Kresylechtviolett Eosin: M = M. sphincter pupillae, S = Stroma der Iris; C = Cornea; E = Epithel; Mikroskopische Anatomie: Innere Augenhaut: Retina, Abb.14, 15: Die Netzhaut besteht aus einem vorderen lichtunempfindlichen Teil und einem hinteren lichtempfindlichen Abschnitt. Letzterer besteht aus einer inneren Pigmentzellschicht sowie einer äußeren Nervenschichte (Stratum nervosum). Folgende Schichten lassen sich im Stratum nervosum von außen nach innen unterscheiden: Stratum neuroepitheliale: Stäbchen- und Zapfenschichte: Die lichtempfindlichen Zellfortsätze in Form von Stäbchen und Zapfen beinhalten die 1. Station der chemischenelektrischen Lichtverarbeitung: Sehpurpur (Rhodopsin) in den Stäbchen zerfällt unter Lichteinfall und löst eine Hyperpolarisation der Zellmembran aus. Zapfenzellen enthalten 3 Arten lichtempfindlicher Sehpigmente die für je eine Farbe (rot, grün oder blau) empfindlich sind. Äußere Körnerschichte (Stratum nucleare externum): besteht aus den Zellkernen der Stäbchen- und Zapfenzellen (= 1. Neuron der Erregungsleitung) Äußere plexiforme Schicht (Stratum plexiforme externum): eine zellarme Nervenfaserschicht mit vielen Synapsen Innere Körnerschicht (Stratum nucleare internum): beinhaltet die Zellleiber und kerne von bipolaren Nervenzellen, von modulierenden, quervernetzenden Interneuronen, den Horizontalzellen und amakrinen Zellen sowie von glialen Müller Stützzellen. Die bipolaren Zellen verschalten als 2. Neurone der Erregungsleitung die Stäbchen- und Zapfenzellen mit den Ganglienzellen des Stratum ganglionare. Innere plexiforme Schichte (Stratum plexiforme externum): eine Faserschichte mit Synapsen zwischen bipolaren Zellen, amakrinen Zellen und Ganglienzellen der Ganglienzellschichte Ganglienzellschichte (Stratum ganglionare): besteht aus großen, multipolaren Ganglienzellen, deren Axone den Sehnerv (Nervus opticus) bilden (= 3. Neuron der Erregungsleitung): Es werden kleinere X-Zellen (10-15 m ) und große Y-Zellen (30-40 m) unterschieden. 39
Stratum neurofibrarum: wird von marklosen Axonen der Ganglienzellschicht gebildet Abb. 14: Aus: O. Bucher, H. Wartenberg: Cytologie, Histologie und mikroskopische Anatomie des Menschen Verlag Hans Huber; 11 Auflage; 1992 40
Abb. 15: Schaltplan der Netzhaut aus: A. Stevens, J. Lowe: Histologie; übersetzt von K. Tiedemann; VCH Verlag 1992 Linse: Abb.16, 23, 24: Die bikonvexe Linse besteht aus 4 Bauteilen: Linsenkapsel subkapsuläres Epithel Linsenfasern Zonulafasern: (Fibrae zonulares) Die vorne ca. 10-20 m, hinten 5 m dicke Linsenkapsel erscheint im Lichtmikroskop homogen und besteht aus dünnen Kollagenfaserlamellen und amorphen Glykoproteinen. Das subkapsuläre Epithel bleibt an der Linsenvorderseite zeitlebens als einschichtig isoprismatischen Epithel erhalten. Im Bereich des Linsenäquators entstehen aus den Epithelzellen Linsenfasern, die auch die Rückseite der Linse bilden. Linsenfasern sind modifizierte Epithelzellen: im Querschnitt hexagonal, 7-10mm lang, 1-10 m breit und 2 m dick. Im Bereich des Linsenäquators sind die Zellkerne der Linsenfasern noch erhalten, weiter innen gehen die Zellkerne verloren. Der Aufhängeapparat der Linse besteht aus den Zonulafasern. Die radiär orientierten Fasern inserieren an der Linsenkapsel und am Ziliarkörper. Durch die Zonulafasern überträgt sich die passive elastische Spannung der Choroidea bei erschlafftem M. ciliaris auf die Linse, deren Eigenkrümmung dadurch abnimmt (= Akkomodation auf Ferne). Bei Fokussierung auf einen nahen Gegenstand bewirkt eine Kontraktion des Ziliarmuskels eine Abnahme der Zonulaspannung und somit eine stärkere Eigenwölbung vor allem des vorderen Teils der Linse. Abb. 16: Schema der Linse 41
2 3 1 Abb.17: Sklera vom Schwein, 400x; Azan Färbung; 1 = kollagene Bindegewebsfasern, 2 = Arteriolen; 3 = Melanozyten 1 2 3 Abb.18 Hornhaut vom Meerschweinchen; 100x; Azan-Färbung; 1 = vorderes Epithel; 2 = Stroma; 3 = hinteres Corneaepithel (sogenanntes Endothel) 42
Abb.19: Ziliarkörper, Schwein; 100x; Kresylechtviolett - Eosin 1 2 5 3 4 Abb.20: Iris, Schwein; 100x; Azan Färbung; 1 = Cornea; 2 = Irisstroma; 3 = M. sphincter pupillae; 4 = Epithel der iris; 5 = vordere Augenkammer 43
Abb.21: Iris, Schwein; 400x; Kresylechtviolett Eosin: Melanozyten mit langen Zellfortsätzen im Irisstroma und an der Voderseite der Iris 6 2 3 5 1 4 Abb.22: Netzhaut vom Meerschweinchen, 400x; Kresylechtviolett; innerstes Pigmentepithel hier fehlend; 1 = Ganglienzellschichte; 2 = innere Plexiforme Schichte; 3 = Innere Körnerschichte; 4 = äußere plexiforme Schichte, 5 = Äußere Körnerschichte; 6 = Stäbchenund Zapfenschichte hier tlw. schräg angeschnitten 44
Abb.23. : Ziliarkörper + Teil der Linse + Zonulafasern, 100x; Kresylechtviolett - Eosin Abb.24. : Linse im Bereich des Linsenäquators, 400x; Kresylechtviolett - Eosin 45