Развитие и морфогенез глазного поля

Обновлено: 15.05.2024

Ю.В. МАРКИТАНТОВА, Н.В. ФИРСОВА, Ю.А. СМИРНОВА, И.Г. ПАНОВА, Г.Т. CУХИХ, Р.Д. ЗИНОВЬЕВА

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, г. Москва

НЦ акушерства, гинекологии и перинатологии МЗ РФ, г. Москва

Маркитантова Юлия Владимировна

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Проведено сравнительное исследование динамики экспрессии регуляторных факторов PAX6, TGFbeta2, PITX2, FOXC1 в сетчатке и пигментном эпителии глаза в пренатальном периоде развития человека. Показано участие этих регуляторных факторов в гистогенезе сетчатки. В иммунохимическом исследовании локализации соответствующих белков выявлена корреляция между экспрессией изучаемых регуляторных факторов и дифференцировкой ганглиозных клеток сетчатки.

Ключевые слова: сетчатка, пигментный эпителий, эмбриогенез, трансформирующий фактор роста TGFbeta2, транскрипционные факторы PAX6, PITX2, FOXC1.

YU.V. MARKITANTOVA, N.V. PHIRSOVA, YU.A. SMIRNOVA, I.G.PANOVA, G.T. SUKHIKH, R.D. ZINOVEVA

Institute of Developmental Biology named after N.K. Koltsov of the Russian Academy of Sciences, Moscow

Research Center of Obstetrics, Gynecology and Perinatology of the Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow

Regulator factors in the control of retina formation and retinal pigment epithelium in human embryogenesis

The comparative study of the dynamics expression of regulatory factors PAX6, TGFbeta2, PITX2, FOXC1 in retina and retinal pigment epithelial during prenatal human development was performed. The involvement of these regulatory factors in the human retina histogenesis was shown. After immunochemical study of the corresponding proteins localization was found a correlation between the expression of the regulator factors studied and the differentiation of retinal ganglion cells.

Keywords: retina, pigment epithelium, embryogenesis, transforming growth factor TGFbeta2, transcription factors PAX6, PITX2, FOXC1.

Молекулярно—генетические механизмы развития и функционирования глаза человека представляют огромный интерес для биомедицины. В контроле морфогенеза глаза важное место занимают межклеточные взаимодействия и регуляторные гены, обеспечивающие правильное формирование всех тканей глаза [1]. Нарушения экспрессии регуляторных генов в ходе эмбриогенеза приводят к врожденным аномалиям развития глаза, негативно отражаясь на зрительной функции, и даже могут приводить к полному отсутствию глаз 4. Некоторая патология глаза (глаукома, пигментный ретинит и др.) затрагивает в той или иной степени гистогенез и структуру составляющих его тканей и приводит к ретинопатии. В связи с этим изучение молекулярно-генетических механизмов формирования тканей глаза в эмбриональном развитии человека не теряет своей актуальности. В настоящей работе мы исследовали экспрессию регуляторных генов, принадлежащих к «генам глазного поля»: сигнального белка TGFbeta2 и транскрипционных факторов PITX2, FOXC1, PAX6 в ходе развития сетчатки и пигментного эпителия, важных составляющих глаза человека. Интерес к транскрипционному фактору PAX6/Pax6 обусловлен тем, что он находятся в числе основных регуляторов морфогенеза глаза позвоночных [5]. Мультифункциональный сигнальный белок TGFbeta, выполняет функцию ингибитора пролиферации, участвует в регуляции пролиферации, апоптоза, дифференцировки клеток глаза [6, 7]. Регуляторные факторы TGFbeta2, PITX2/Pitx2 и FOXC1/Foxc1 контролируют в составе общего сигнального пути морфогенез переднего сегмента глаза позвоночных в эмбриональном развитии и вовлечены в патогенез глаукомы [8, 9].

Цель работы состояла в детальном сравнительном исследовании динамики экспрессии генов TGFbeta2, PITX2, FOXC1, PAX6 и их белковых продуктов в сетчатке и ретинальном пигментном эпителии человека в пренатальном развитии человека.

Материал и методы

В настоящем исследовании охвачен пренатальный период развития человека, с 9.5 до 22-й нед. гестации. Абортивный материал получали из лицензированных учреждений МЗ РФ, действующих в рамках законодательства РФ об охране здоровья граждан, в соответствии с утвержденным перечнем медицинских показаний. Возраст плодов соответствует срокам, установленным врачом-акушером. Для оценки распределения мРНК исследуемых генов были использованы молекулярно—биологические методы (обратная транскрипция и полимеразная цепная реакция, ОТ—ПЦР). Тотальную РНК выделяли из изолированных сетчатки и пигментного эпителия с помощью TRI ® Reagent (Sigma, США). Другие ткани глаза в данной работе не анализировали. Синтезировали кДНК—библиотеки из тканей, взятых с разных стадий развития глаза, проводили ПЦР с использованием набора реактивов для амплификации (Силекс М, Россия). кДНК—библиотеки нормировали по уровню экспрессии гена, кодирующего рибосомальный белок RPL19. Белки локализовали на криосрезах глаза методом флуоресцентной иммунохимии. Использовали антитела к TGFbeta2 (Abcam, Англия, 1:20), PITX2 (Sigma, США, 1:200), PAX6 (Abcam, Англия, 1:200), FOXC1 (Abcam, Англия, 1:180) и вторичные антитела, конъюгированные с флуорохромами Aleksa 488 или Aleksa 546 (Molecular Probes, США, 1:1000). Срезы заключали в среду Vectashield (Vector, США). Отрицательным контролем служила реакция без первичных антител. Иммунореакцию анализировали с помощью микроскопа DM RXA2 (Leica, Германия), программ Leica for Windows, ImageJ.

Методом ПЦР мы обнаружили мРНК TGFbeta2, PITX2, FOXC1 и PAX6 в сетчатке и пигментном эпителии глаза человека 9.5, 11, 13-14, 17-18 и 21-22 нед. гестации. Методом иммунохимии белки PITX2, FOXC1 были локализованы во внутреннем и наружном нейробластических слоях сетчатки 9.5 недели, ранней из анализируемых стадий гестации. Во внутреннем витреальном слое сетчатки PITX2 и FOXC1 были выявлены в ядрах дифференцирующихся ганглиозных клеток центральной области сетчатки. Известно, что в ходе гистогенеза сетчатки дифференцировка клеток распространяется от центра к периферии, а ганглиозные клетки начинают дифференцироваться первыми [10]. Локализация белка TGFbeta2 на 9.5 нед. развития имеет сходные черты: TGFbeta2 выявлен во внутреннем безъядерном слое сетчатки, образованным отростками формирующихся ганглиозных клеток и клеток глии Мюллера. На 9.5 нед. белки PITX2, FOXC1, TGFbeta2 также обнаружены в однослойном пигментном эпителии. На стадии переходной от эмбрионального к плодному периоду пренатального развития человека (11—12 нед.) выявлен в сетчатке транскрипционный фактор PAX6. Другими авторами методом иммунохимии PAX6 был обнаружен на 8.5 нед. развития человека в нейробластах сетчатки, а на поздней стадии (21 нед.) — в ганглиозных клетках и в клетках внутреннего ядерного слоя сетчатки [11]. Эти данные находятся в соответствии с полученными нами методом ПЦР результатами об экспрессии гена PAX6 в пренатальной сетчатке человека на 8.5-9.5 и 22 нед. гестации [12]. Мы локализовали белок PAX6 в дифференцирующихся ганглиозных клетках центральной области сетчатки и отдельных клетках внутренней части внутреннего ядерного слоя (амакриновых, горизонтальных) на 11-12 нед. развития. Обнаруженный градиент экспрессии транскрипционного фактора PAX6: от внутреннего к наружному ядерному слою сетчатки, а также от ее центра к периферии, отражает пространственную динамику дифференцировки клеток. Белок PAX6 локализовали не только в сетчатке, но и в ретинальном пигментном эпителии. В свете недавних сведений, полученных на модели развития глаза мыши, наши результаты согласуются с бифункциональностью транскрипционного фактора PAX6 в этих тканях глаза, имеющих общее эмбриональное происхождение из нейроэпителия глазного пузыря. Проявление функций гена PAX6 в тканях глаза зависит от влияния межтканевых взаимодействий и взаимодействий между компонентами регуляторных генных сетей [13]. На стадии переходной от эмбрионального к плодному периоду сохраняется сходство локализации экспрессии регуляторных факторов PAX6, FOXC1, PITX2 и TGFbeta2 в формирующихся ганглиозных клетках и клетках внутреннего ядерного слоя сетчатки (предположительно амакриновых). С 13-й по 17-ю нед. гестации человека белки PITX2 и FOXC1 экспрессируются в обоих ядерных слоях сетчатки, а также в ганглиозных клетках, которые к этому времени образуют отдельный слой. Белок TGFbeta2 к 17-й нед. локализуется в ганглиозных клетках, слое нервных волокон, образованном отростками ганглиозных клеток в формирующемся внутреннем сетчатом слое, на границе внутреннего ядерного слоя, где находятся амакриновые клетки. Наши результаты свидетельствуют об участии TGFbeta2 в контроле дифференцировки ганглиозных и амакриновых клеток. Белки PITX2, FOXC1 и TGFbeta2 локализованы и в пигментном эпителии. На 22-й нед. развития человека локализация белков PITX2 и FOXC1 существенно меняется, в сетчатке оба белка выявлены только в ядрах ганглиозных клеток, а в пигментном эпителии не детектируются. Локализация TGFbeta2 на этой стадии также смещается в витреальную часть сетчатки и обнаруживается в нервных волокнах, сформированных аксонами ганглиозных клеток, дифференцировка которых близка к завершению. В пигментном эпителии на этой стадии мы выявили единичные клетки, экспрессирующие TGFbeta2. Известно, что функция TGFbeta2 в пигментном эпителии глаза взрослых млекопитающих связана с предотвращением прорастания кровеносных сосудов в сетчатку [14]. В развивающемся глазу человека TGFbeta2 может выполнять аналогичную функцию. На поздней стадии развития человека область экспрессии PITX2 и FOXC1 в сетчатке совпадает только в ядрах клеток ганглиозного слоя, а TGFbeta2 — в цитоплазме и аксонах ганглиозных клеток, формирующих зрительные пути. Источниками сигнального белка TGFbeta2 могут быть клетки пигментного эпителия, сосудистая оболочка, Мюллеровская глия [6, 15]. Предполагаем, что в развивающейся сетчатке человека TGFbeta2 поддерживает баланс между пролиферирующими, вступившими в апоптоз и дифференцирующимися клетками. Основные результаты нашего исследования, демонстрирующие солокализацию TGFbeta2, PITX2 и FOXC1 в ганглиозных клетках формирующейся сетчатки человека отражены на схеме (рис. 1).

Пространственно-временная экспрессия регуляторных факторов TGFbeta2, PITX2, FOXC1, демонстрирующая их солокализацию в ганглиозных клетках формирующейся сетчатки глаза человека. Р — роговица; Х — хрусталик; ЦТ — цилиарное тело; С — сетчатка; ГК — ганглиозные клетки

Таким образом, функция факторов PITX2 и FOXC1 связана не только с контролем формирования тканей переднего сегмента глаза, как считалось ранее, но также с участием в регуляции гистогенеза сетчатки и ретинального пигментного эпителия человека. Результаты по локализации транскрипционного фактора PAX6 в дифференцирующихся ганглиозных клетках и клетках внутреннего ядерного слоя сетчатки (амакриновых, горизонтальных) на 11-12-й нед. развития человека согласуются с участием РАХ6/Pax6 в контроле дифференцировки этого типа нейронов в сетчатке позвоночных. Полученные нами результаты также дополняют сведения об экспрессии РАХ6 в сетчатке человека в ходе эмбриогенеза [11, 16]. Пространственно-временная динамика экспрессии регуляторных факторов PAX6, TGFbeta2, PITX2 и FOXC1 коррелирует с дифференцировкой ганглиозных клеток сетчатки в ходе пренатального развития человека. Предполагаем, что в дифференцирующихся ганглиозных клетках исследуемые регуляторные факторы функционируют в общем сигнальном пути. Полученные результаты являются основой для изучения взаимодействий регуляторных генов в ходе формирования сетчатки в развитии и при патологиях глаза, в частности глаукоме, характеризующейся гибелью ганглиозных клеток сетчатки.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ (№ 11-04-00728) и Программы Президиума РАН «Динамика и сохранение генофондов».

1. Adler R., Canto-Soler M.V. Molecular mechanisms of optic vesicle development: Complexities, ambiguities and controversies // Dev. Biol. — 2007. — Vol. 305. — P. 1-13.

2. Cvekl A. and Mitton K.P. Epigenetic regulatory mechanisms in vertebrate eye development and disease // Heredity. — 2010. — Vol. 105. — P. 135-151.

3. Reis L.M. and Semina E.V. Genetics of anterior segment dysgenesis disorders // Curr. Opin. Ophthalmol. — 2011. — Vol. 22, № 5. — P. 314-324.

4. Acharya M., Huang L.J., Fleisch V.C. et al. A complex regulatory network of transcription factors critical for ocular development and disease // Hum. Mol. Genet. — 2011. — Vol. 20, № 8. — P. 1-15.

5. Andreazzoli M. Molecular regulation of vertebrate retina cell fate // Birth Defects Research. 2009. — Vol. 87. — P. 284-295.

6. Close J.L., Gumuscu B. and Reh T.A. Retinal neurons regulate proliferation of postnatal progenitors and Muller glia in the rat retina via TGF beta signaling // Development. — 2005. — Vol. 132. — P. 3015-3026.

7. Duenker N. Transforming growth factor beta (TGF beta) and programmed cell death in the vertebrate retina // Int. Rev. Cytol. — 2005. — Vol. 245. — P. 17-43.

8. Ittner L.M, Wurdak H., Schwerdtfeger K. et al. Compound developmental eye disorders following inactivation of TGFβ signaling in neural-crest stem cells // J. Biol. — 2005. — Vol. 4, № 3. — P. 11.

9. Gould D.B., John S.W. Anterior segment dysgenesis and the developmental glaucomas are complex traits // Hum. Mol. Genet. — 2002. — Vol. 11. — P. 1185-1193.

10. Mann I. The development of human eye // University Press. Cambridge. British J. Ophthalmology. — 1928. — P. 306.

11. Nishina S., Kohsaka S., Yamaguchi Y. et al. PAX6 expression in the developing human eye // Br. J. Ophthalmol. — 1999. — Vol. 83, № 6. — P. 723-727.

12. Markitantova Yu.V., Smirnova Yu.A., Panova I.G. et al. Analysis of expression of regulatory genes Pax6, Prox1 and Pitx2 in differentiating eye cells in human fetus // Izv. Akad. Nauk. Ser Biol. — 2006. — Vol. 4. — P. 421-429.

13. Bharti K., Gasper M., Ou J. et al. A regulatory loop involving PAX6, MITF and WNT signaling controls retinal pigment epithelium development // PLoS Genet. — 2012. Vol. 8, № 7. — e. 1002757.

14. Bian Z.M., Elner S.G., Elner V.M. Regulation of VEGF mRNA expression and protein secretion by TGF-beta2 in human retinal pigment epithelial cells // Exp. Eye Res. — 2007. — Vol. 84, № 5. — P. 812-822.

15. Tan J., Deng Z.H., Liu S.Z. et al. TGFbeta2 in human retinal pigment epithelial cells: expression and secretion regulated by cholinergic signals in vitro // Curr. Eye Res. — 2010. — Vol. 35, №1. — P. 37-44.

16. Ferreiro-Galve S., Rodríguez-Moldes I., Candal E. Pax6 expression during retinogenesis in sharks: comparison with markers of cell proliferation and neuronal differentiation // J. Exp. Zool. B Mol Dev Evol. — 2012. — Vol. 318, № 2. — P. 91-108.

Развитие и морфогенез глазного поля

Несмотря на большое внимание, уделяемое специалистами вопросам развития структур глаза, они с каждым годом становятся всё более актуальными. В настоящее время наименее изученной составляющей глаза человека является стекловидное тело. Дискуссионными являются вопросы не только развития, но также строения и гистофизиологии стекловидного тела, что существенно влияет на клинические достижения в области офтальмологии. До сих пор нет окончательного решения о наличии и сроках появления заднегиалоидной мембраны, наиболее важного образования в витреоретинальных взаимоотношениях. В русскоязычной литературе распространён термин - “гиалоидная мембрана”, а в американской и западноевропейской - “гиалоидная поверхность”. Отсутствие конкретных исчерпывающих морфологических данных объясняет трудности в построении доказательных и исчерпывающих теорий патогенеза многих заболеваний органа зрения.

Методом иммуногистохимической метки пролиферирующих клеток на белок гена Ki-67, Фёльгена- Россенбека, Браше, Романовского-Гимзы, Хоупа и Винсента, , а также с применением классического метода окраски парафиновых срезов гематоксилин-эозином, нами изучена морфология развивающегося стекловидного тела.

Установлено, что в своём развитии стекловидное тело проходит несколько этапов. В ранние сроки эмбриогенеза оно представлено звёздчатыми отростчатыми клетками, формирующими нежную сеть. СогласноCholler (1850), стекловидное тело имеет мезодермальное происхождение, Зернов (1902) и Dieberkulin (1903) считают его производными мозговой мезодермы, листок которой проникает в полость глаза. Tornatola (1950) представил доказательства эктодермального происхождения стекловидного тела, связывая его с образование с развитием сетчатки. Van Pe (1903) выдвинул, Sryli разработал, Soke и Seefeldes (1905), Mann (1928) подтвердили теорию эктомезодермального происхождения стекловидного тела. Reorslor и Gastner (1967) высказали мнение, что стекловидное тело - аналог мягкой мозговой оболочки, как преформация последней в специфических условиях глаза. Гипотезы, авторы которых пытались связать продукцию витреальных волокон с клеточными элементами, не нашли подтверждения. Транссудативная теория Kesslis, теория базальной мембраны Frans, секторальная теория Vensen и Granacher, мезодермальная теория Studnitska рассматривают стекловидное тело как продукт транссудации, секреции и преформирования эмбриональных витреальных сосудов и межклеточного вещества. По Mann (1928), рост стекловидного тела определяет форму глазного яблока. В настоящее время признана точка зрения о смешанном мезодермально-эктодермальном происхождении стекловидного тела в противоположность ранее существующим точкам зрения.

Регуляторные факторы в контроле формирования сетчатки и ретинального пигментного эпителия в эмбриогенезе человека

Зрение у детей

Нормальное функционирование зрительной системы ребенка — необходимое условие не только для обеспечения самого зрительного процесса, но и для развития всех органов и систем организма, т. к. глаз — это не только орган зрения, но и «потребитель» световой энергии. Благодаря стимулирующему действию света в организме железами внутренней секреции вырабатываются гормоны гипофиза, надпочечников, щитовидной железы, половых желез и др. Более быстрая адаптация организма новорожденного к внешним условиям, его правильное развитие и рост в большой степени зависят от правильного функционирования зрительной системы. Именно поэтому зрительный анализатор у детей формируется достаточно быстро. Рост и развитие глаза у ребенка в основном завершаются к 2-3 годам, а в последующие 15-20 лет происходит меньше изменений, чем за первые годы.

Особенно важным для дальнейшего нормального функционирования зрительной системы ребенка является правильная закладка и развитие органа зрения еще до рождения. Существуют особые критические периоды развития, когда закладка того или иного органа становится особенно чувствительной к различным повреждающим факторам. Результаты клинических наблюдений свидетельствуют о том, что нарушения в развитии глаза могут вызываться:

авитаминозом А (слепота);
влиянием хлорида лития (циклопия, анофтальм) и роданида натрия (гидрофтальм);
гипоксией (катаракта, недоразвитие);
диагностической рентгенографией беременных (микрофтальм, катаракта, слепота);
инфекционными болезнями, избыточным или длительным введением препаратов при сахарном диабете (аплазия зрительного нерва, слепота, катаракта) и т. д.

Однако изменения могут быть обусловлены и влиянием врожденно-наследственных факторов. К моменту рождения глаз ребенка, в случае нормального дородового развития, имеет все оболочки, однако существенно отличается по размерам, массе, гистологической структуре, физиологии и функциям от глаза взрослого.

Глаз новорожденного

Глаз новорожденного имеет значительно более короткую, чем у взрослого, переднезаднюю ось (ок. 16-18 мм) и, соответственно, более высокую (80,0-90,9D) преломляющую силу. К году переднезадний размер глазного яблока ребенка увеличивается до 19,2 мм, к 3-м годам — до 20,5 мм, к 7-ми — до 21,1 мм, к 10-ти — до 22 мм, к 15-ти годам составляет около 23 мм и к 20-25 — примерно 24 мм. Однако, величина и форма глазного яблока зависят от вида и величины того или иного вида рефракции (нарушения рефракции — миопия, гиперметропия, нормальная рефракция — эмметропия). Размеры глазного яблока ребенка имеют большое значение при оценке вида и стадии глазной патологии (врожденная глаукома, близорукость и др.).

Как правило, у детей при рождении и в младшем возрасте глаз имеет гиперметропическую рефракцию — дальнозоркость (по данным исследований она выявлена в 92,8% всех исследованных глаз в возрасте до 3 лет, нормальная рефракция и близорукость в этом возрасте — соответственно 3,7 и 2%). Степень дальнозоркости составляет в среднем 2,0-4,0D. По мере роста глаза его рефракция смещается в сторону нормальной. В первые 3 года жизни ребенка происходит интенсивный рост глаза, а также уплощение роговицы и особенно хрусталика.

Роговица

Роговица — это основная преломляющая структура глаза. Ширина (или горизонтальный диаметр) роговицы у новорожденных в среднем 8-9 мм, к году — 10 мм, к 11 годам — 11,5 мм, что почти соответствует диаметру роговицы у взрослых. Рост роговицы, увеличение ее размеров происходит за счет растягивания и истончения ткани. Толщина центральной части роговицы уменьшается в среднем с 1,5 до 0,6 мм, а по периферии — с 2,0 до 1,0 мм. Радиус кривизны передней поверхности роговицы новорожденного равен в среднем 7,0 мм, с возрастом происходит некоторое ее уплощение и к 7 годам кривизна составляет в среднем 7,5 мм, как и у взрослых (кривизна роговицы может варьироваться от 6,2 до 8,2 мм, в зависимости от вида и величины рефракции глаза). Преломляющая сила роговицы изменяется в зависимости от возраста обратно пропорционально радиусу кривизны: у детей первого года жизни она составляет в среднем 46-48 D, а к 7 годам, как и у взрослых, — около 42-44 D. Сила преломления роговицы в вертикальном меридиане почти всегда примерно на 0,5 D больше, чем в горизонтальном, что и обуславливает, так называемый, "физиологический" астигматизм.

В первые месяцы жизни ребенка роговица малочувствительна вследствие еще не закончившегося функционального развития черепных нервов. В этот период особенно опасно попадание в конъюнктивальный мешок инородных тел, которые не вызывают раздражения глаз, боли и беспокойства ребенка и, следовательно, могут привести к тяжелым повреждениям роговицы (кератиту) вплоть до ее разрушения. В дальнейшем чувствительность роговицы повышается и у годовалого ребенка она почти такая же, как и у взрослого. См. строение роговицы глаза.

Радужная оболочка

Радужная оболочка — это передняя часть сосудистой оболочки глаза, образует вертикально стоящую диафрагму с отверстием в центре — зрачком, регулирующим поступление света внутрь глаза в зависимости от внешних условий. Радужная оболочка может иметь различную окраску — от голубой до черной. Цвет ее зависит от количества содержащегося в ней пигмента меланина: чем больше пигмента, тем темнее радужная оболочка; при отсутствии или малом количестве пигмента эта оболочка имеет голубой или светло-серый цвет. У детей в радужной оболочке мало пигмента, поэтому у новорожденных и детей первого года жизни она голубовато-сероватая. Окончательно цвет радужки формируется к 10-12 годам. У детей грудного возраста плохо развиты мышечные волокна, расширяющие зрачок и поэтому зрачок узкий (2-2,5 мм). К 1-3-ем годам зрачок приобретает размеры, характерные для взрослых (3-3,5 мм).

Хрусталик

Хрусталик — вторая важнейшая оптическая система, на долю которой приходится около одной трети преломляющей силы глаза (до 20,0 D). Хрусталик обладает свойством изменять кривизну своей передней поверхности и приспосабливать глаз к ясному видению предметов, расположенных на различных расстояниях (функция аккомодации). Форма и величина хрусталика существенно меняется с возрастом. У новорожденных форма хрусталика приближается к шаровидной, его толщина составляет примерно 4 мм, диаметр — 6 мм, кривизна передней поверхности — 5,5 мм. В зрелом и пожилом возрастах толщина хрусталика достигает 4,6 мм, а диаметр — 10 мм, при этом радиус кривизны передней поверхности увеличивается до 10 мм, а задней — до 9 мм. Соответственно меняется и преломляющая сила хрусталика: если у детей она составляет порядка 43,0 D, то у взрослых — 20,0 D.

Сетчатка

Сетчатка — важнейшая составляющая зрительного анализатора, являющаяся его периферическим звеном. Сложнейшая структура позволяет сетчатке первой воспринимать свет, обрабатывать и трансформировать световую энергию в нервный импульс, который далее по цепочке нейронов передается в зрительные центры коры головного мозга, где и происходит восприятие и переработка зрительной информации. Сетчатка является внутренней оболочкой глазного яблока, выстилающей глазное дно. Самым важным местом сетчатки является так называемое желтое пятно (macula) с центральной (0,075 мм) областью (fovea centralis). Эта область наилучшего восприятия зрительных ощущений.

У новорожденного сетчатка состоит из 10 слоев:

пигментного эпителия;
слоя палочек и колбочек;
наружной пограничной мембраны;
наружного ядерного слоя;
наружного плексиформного (сетчатого) слоя;
внутреннего ядерного слоя;
внутреннего плексиформного слоя;
слоя ганглиозных и мультиполярных клеток;
слоя нервных волокон;
внутренней пограничной мембраны.

Первые четыре слоя относятся к светочувствительному аппарату сетчатки, а остальные составляют мозговой отдел. После первого полугодия и по мере роста глаза растягиваются и истончаются не только наружные, но и внутренние слои сетчатки. В связи с этим значительные изменения претерпевает сетчатка в макулярной и особенно фовеолярной (центральной) области: здесь остаются лишь 1-й, 2-й, 3-й и 10-й слои, что и обеспечивает в будущем высокую разрешающую зрительную способность этой зоны. См. строение сетчатки.

Передняя камера глаза

Передняя камера глаза ограничена спереди задней поверхностью роговицы, по периферии (в углу) — корнем радужки, ресничным телом, сзади — передней поверхностью радужки, а в зрачковой области — передней капсулой хрусталика. К моменту рождения ребенка передняя камера глаза уже сформирована, однако по форме и размерам она значительно отличается от камеры у взрослых. Это объясняется наличием короткой передне-задней оси глаза, своеобразием формы радужной оболочки и шаровидной формой передней поверхности хрусталика. Важно знать, что задняя поверхность радужной оболочки тесно контактирует с межзрачковой областью передней капсулы хрусталика.

У новорожденного глубина передней камеры в центре (от роговицы до передней поверхности хрусталика) достигает 2 мм, а угол камеры острый и узкий, к году камера увеличивается до 2,5 мм, а к 3 годам она почти такая же, как у взрослых, т. е. около 3,5 мм; угол камеры становится более открытым. Во внутриутробном периоде развития угол передней камеры закрыт мезодермальной тканью, однако к моменту рождения эта ткань в значительной мере рассасывается. Задержка в обратном развитии мезодермы может привести к повышению внутриглазного давления еще до рождения ребенка и развитию гидрофтальма (водянка глаза).

Около 5% детей рождаются с закрытым отверстием слезно-носового канала, но под влиянием слезной жидкости ткань («пробка») в первые дни почти всегда рассасывается, и начинается нормальное отведение слезы. В противном случае, прекращается отток слезы, образуется ее застой и возникает дакриоцистит новорожденных.

Глазница

После рождения ребенка зрительный анализатор проходит определенные этапы развития, среди которых основные пять:

Развитие зрительных функций у детей

Зрительная система ребенка уже при рождении обладает некоторыми безусловными зрительными рефлексами — прямая и содружественная реакция зрачков на свет, кратковременный рефлекс поворота глаз и головы к источнику света, попытка слежения за движущимся объектом. В дальнейшем, с ростом ребенка, постепенно развиваются и совершенствуются все другие зрительные функции.

Световая чувствительность

Световая чувствительность появляется сразу после рождения. С самых первых дней жизни ребенка свет оказывает стимулирующее действие на развитие зрительной системы в целом и служит основой формирования всех ее функций. Однако, под действием света у новорожденного не возникает зрительный образ, а вызываются, в основном, неадекватные защитные реакции. Световая чувствительность у новорожденных резко снижена, причем в условиях темновой адаптации она в 100 раз выше, чем при адаптации к свету. К концу первого полугодия жизни ребенка световая чувствительность существенно повышается и соответствует 2/3 ее уровня у взрослого, а к 12-14 годам становится почти нормальной. Пониженную световую чувствительность у новорожденных объясняют недостаточным развитием зрительной системы, в частности сетчатки. Расширение зрачка в темноте у них происходит медленнее, чем его сужение на свету. Но уже на 2-3-ей неделе в результате появления условно-рефлекторных связей начинается усложнение деятельности зрительной системы, формирование и совершенствование функций предметного, цветового и пространственного зрения.

Центральное зрение

Центральное зрение появляется у ребенка только на 2-З-м месяце жизни. В дальнейшем происходит его постепенное совершенствование — от способности обнаруживать предмет до способности его различать и распознавать. Возможность различать простейшие предметы обеспечивается соответствующим уровнем развития зрительной системы, а распознавание сложных образов уже связано с развитием интеллекта.

На 4-6-м месяце жизни ребенок реагирует на появление рядом лиц, а еще раньше — на 2-3-м месяце замечает грудь матери. На 7-10-м месяце у ребенка появляется способность распознавать геометрические формы (куб, пирамида, конус, шар), а на 2-3-м году жизни нарисованные изображения предметов. Полное восприятие формы предметов и нормальная острота зрения развиваются у детей только к периоду школьного обучения.

Острота зрения новорожденного крайне низка, по данным исследований она составляет 0,005-0,015. В течение первых месяцев постепенно возрастает до 0,01-0,03. К 2-м годам она повышается до 0,2-0,3 и только к 6-7 годам (а по разным данным и к 10-11) достигает 0,8-1,0.

Цветовосприятие

Параллельно развитию остроты зрения происходит становление цветовосприятия. В ходе исследований выявлено, что способность распознавать цвет впервые появляется у ребенка в возрасте 2-6 мес. Различение цветов начинается, прежде всего, с восприятия красного цвета, возможность же распознавать цвета коротковолновой части спектра (зеленый, синий) появляется позже. К 4-5-ти годам цветовое зрение у детей уже хорошо развито, но продолжает совершенствоваться. Аномалии цветоощущения у них встречаются приблизительно с такой же частотой и в таких же количественных соотношениях между лицами мужского и женского пола, как и у взрослых.

Поле зрения

Границы поля зрения у детей дошкольного возраста примерно на 10% уже, чем у взрослых. К школьному возрасту они достигают нормальных величин. Размеры слепого пятна по вертикали и горизонтали, определенные при исследовании с расстояния 1 м, у детей в среднем на 2-3 см больше, чем у взрослых.

Бинокулярное зрение

Бинокулярное зрение развивается позднее других зрительных функций. Главная особенность бинокулярного зрения состоит в более точной оценке третьего пространственного измерения — глубины пространства. Можно выделить следующие основные этапы развития пространственного зрения у детей.

При рождении ребенок сознательного зрения не имеет. Под влиянием яркого света у него суживается зрачок, закрываются веки, голова толчкообразно откидывается назад, но глаза, при этом, бесцельно блуждают независимо друг от друга.
Через 2-5 нед. после рождения сильное освещение уже побуждает ребенка удерживать глаза относительно неподвижно и пристально смотреть на световую поверхность.
К концу первого месяца жизни оптическое раздражение периферии сетчатки вызывает рефлекторное движение глаза, в результате которого световой объект воспринимается центром сетчатки. Эта центральная фиксация вначале совершается мимолетно и только на одной стороне, но постепенно, в связи с повторением, она становится устойчивой и двусторонней. Бесцельное блуждание каждого глаза сменяется согласованным движением обоих глаз. Формируется физиологическая основа бинокулярного зрения.

Таким образом, бинокулярная зрительная система формируется, несмотря на еще явную неполноценность монокулярных зрительных систем, и опережает их развитие. Это происходит для того, чтобы в первую очередь обеспечить пространственное восприятие, которое в наибольшей мере способствует лучшему приспособлению организма к условиям внешней среды.

В течение 2-го месяца жизни ребенок начинает осваивать ближнее пространство. В первое время близкие предметы видны в двух измерениях (высота и ширина), но благодаря осязанию ощутимы в трех измерениях (высота, ширина и глубина). Закладываются первые представления об объемности предметов.

На 4-м месяце у детей развивается хватательный рефлекс. При этом направление предметов большинство детей определяют правильно, но расстояние оценивается неверно. Ребенок ошибается также в определении объемности предметов: он пытается схватить солнечные блики и движущиеся тени.

Со второго полугодия жизни начинается освоение дальнего пространства. Осязание при этом заменяют ползание и ходьба. Они позволяют сопоставлять расстояние, на которое перемещается тело, с изменениями величины изображений на сетчатке и тонуса глазодвигательных мышц, создаются зрительные представления о расстоянии. Эта функция обеспечивает трехмерное восприятие пространства и совместима лишь с полной согласованностью движений глазных яблок и симметрией в их положении. Механизм ориентации в пространстве выходит за рамки зрительной системы и является продуктом сложной деятельности мозга. В связи с этим дальнейшее совершенствование пространственного восприятия тесно связано с познавательной деятельностью ребенка.

Значительные качественные изменения в пространственном восприятии происходят в возрасте 2-7 лет, когда ребенок овладевает речью и у него развивается абстрактное мышление. Зрительная оценка пространства совершенствуется и в более старшем возрасте.

В дальнейшем развитии зрительных ощущений ребенка принимают участие как врожденные механизмы, выработанные и закрепившиеся, так и механизмы, приобретенные в процессе накопления жизненного опыта.

Читайте также: