摘要

眼部解剖結構的種屬間差異，可改變藥物在眼內局部相互作用的方式，無(wú)論是眼部局部給藥還是全身給藥。因此，了解這些種屬間的差異，以及它們如何影響藥物在眼部的安全性或藥效數據是非常重要的。

眼睛是一個(gè)復雜的組織系統，整合成一個(gè)功能性的感覺(jué)器官。本文將討論常用實(shí)驗動(dòng)物中的眼部解剖特點(diǎn)，并與人類(lèi)相比較，來(lái)為毒理學(xué)和眼科學(xué)研究人員提供一些眼部解剖結構的基本解釋?zhuān)渲邪ú糠挚赡苓M(jìn)行的在不同種屬間的定量比較。

01、簡(jiǎn)介

眼睛是一個(gè)復雜的器官，由許多特殊的組織組成，它們共同作用，使視力的功能成為可能。事實(shí)上，這些組織中的任何一個(gè)發(fā)生損傷，就可能會(huì )損害視力。由于視覺(jué)可以說(shuō)是最重要的感覺(jué)，在實(shí)驗動(dòng)物中進(jìn)行眼部毒理學(xué)和組織分布研究對于確保藥物的安全性至關(guān)重要。同樣，可通過(guò)使用實(shí)驗動(dòng)物確定眼部治療藥物的藥效學(xué)。因此，了解非臨床研究中（即在實(shí)驗動(dòng)物中進(jìn)行的藥理學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)和毒理學(xué)研究）常用的實(shí)驗動(dòng)物種屬的眼部解剖結構非常重要。

因為解剖結構可影響眼睛對藥物或外來(lái)物質(zhì)的反應，無(wú)論是通過(guò)全身給藥還是眼睛局部給藥。雖然眼睛的許多基本要素在物種間是保守的、相似的，但存在明顯的解剖多樣性，并有可能影響研究結果。然而，在毒理學(xué)家或研究人員選擇用于眼部毒理學(xué)試驗的合適種屬或評價(jià)動(dòng)物數據與人類(lèi)臨床狀況的相關(guān)性時(shí)，目前缺乏可用于幫助這些決策的全面信息。因此，本文目的是匯集與人類(lèi)相關(guān)的小鼠、大鼠、兔、犬、貓、小型豬和非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物 (NHP) 眼睛的不同解剖特征，以幫助毒理學(xué)家設計試驗和解釋研究結果。某些組織相關(guān)的定量解剖學(xué)比較也包含在本文中。然而，當進(jìn)行解剖學(xué)比較的定量時(shí)，通常可在文獻中找到相同種屬相同組織的一系列測量值，主要是由于實(shí)驗室間的方法學(xué)差異。隨著(zhù)定量評估技術(shù)的進(jìn)步，方法將變得更加精確（盡管并不總是更準確。），這些定量的數值范圍可能會(huì )改變，改變傳統的認知。

作為簡(jiǎn)介，圖 1.1展示了眼睛的大體視圖，說(shuō)明了所有將被討論的物種所具有的共同眼部結構。

圖1.1  眼部大體解剖：人和非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的眼睛相似，NHP 眼睛約為人眼睛大小的一半。其它種屬在晶狀體大小、玻璃體大小、房水以及角膜厚度等方面更大的差異。

02、眼瞼

在眼科研究中，眼瞼通常被忽略，被認為是所關(guān)注區域（眼睛本身）的“遮擋”。然而，眼瞼以眨眼的形式在眼部功能中實(shí)際發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。眨眼反射的機制尚不完全清楚，它可能是來(lái)自中樞神經(jīng)系統的“眨眼中樞”，接受來(lái)自眼表的感覺(jué)輸入，以及來(lái)自視覺(jué)和精神的反射。在人類(lèi)中，眨眼可以自動(dòng)發(fā)生（但不是以真正固定的間隔），或作為對視覺(jué)、聲音的刺激而隨意反射。大多數哺乳動(dòng)物也能做到這一點(diǎn)。眨眼可清潔眼球表面，并將淚液涂布于眼球表面。

在人類(lèi)中，眨眼的持續時(shí)間約為 250-400 ms，即人類(lèi)正常清醒時(shí)間內每天有額外 5-7 min的“黑暗”。盡管尚未在實(shí)驗動(dòng)物中對眨眼速度進(jìn)行充分的研究，但在犬和非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物中觀(guān)察到眨眼速度約在 100-300 ms 的范圍內，這與人類(lèi)相似。除涂布淚膜外，眼瞼還可從眼表引流排走多余的淚液或滴眼液。所有的哺乳動(dòng)物都有兩個(gè)功能眼瞼，然而，它們并不都發(fā)揮一樣的作用。毒理學(xué)家關(guān)注的是淚液排出系統，因為其將影響滴眼液在眼表面的維持時(shí)間，并推斷其可能發(fā)生的全身暴露量。正常淚膜通過(guò)淚點(diǎn)從眼內排出。淚點(diǎn)與鼻淚管相連，鼻淚管匯入鼻竇，到達鼻粘膜。淚點(diǎn)在不同種屬眼瞼上的位置有一定的差異，但一般位于眼內眥，靠近眼瞼邊緣。大多數實(shí)驗動(dòng)物和人類(lèi)的上下眼瞼各有一個(gè)淚點(diǎn)。而小型豬僅上眼瞼有淚點(diǎn)，兔僅下眼瞼有淚點(diǎn)。

人類(lèi)約75-80% 的淚液量通過(guò)每次眨眼排出。據估計，高達 80% 的滴眼液可被吸收而分布全身，其中部分通過(guò)結膜的血管吸收，而大部分液體則通過(guò)鼻淚管系統直接到達高吸收性的鼻粘膜。眼瞼的大小和形狀對藥物的全身吸收也有一定的影響。

眼瞼較松弛且結膜囊較大的動(dòng)物（例如兔）在眨眼時(shí)可吸收比非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物更多的“液滴”，因為非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物的眼瞼更貼緊于眼球，其通過(guò)眨眼流出到周?chē)つw和被毛上的液體量可能更高（參見(jiàn)圖 1.2）。在犬和兔中所觀(guān)察到的滴眼給藥后的全身吸收是相似的。全身吸收需關(guān)注的問(wèn)題是滴眼液可能發(fā)生不必要的全身副作用。在成人中，基于體重的非預期全身劑量通常相對較低。因此，除易感人群外，一般人群中的副作用風(fēng)險也較低。然而，當劑量/體重比變大時(shí)，比如兒童，其副作用可能更嚴重。如果將這種影響擴大到2kg的兔子或非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物上，其全身毒性可能進(jìn)一步增加。

圖1.2  眼瞼結構和眼球暴露：a 食蟹猴 b 犬 c 新西蘭大白兔 d 哥廷根小型豬 e Brown Norway大鼠 f 白化小鼠

由于眨眼可影響局部給藥的供試品在眼內的停留時(shí)間以及淚膜，因此眨眼頻率可提供不同種屬給藥后局部或全身反應的一些解釋角度。與較慢的眨眼速率相比，更快的眨眼速率可縮短藥物在眼部的停留時(shí)間，并改變局部給藥供試品的全身吸收特征。不同種屬的眨眼頻率見(jiàn)表 1.1。

表1.1 不同種屬的平均眨眼頻率

瞬膜（第三眼瞼）是一層半透明至不透明的結構，可為角膜表面提供額外的潤滑和清潔。在大多數實(shí)驗動(dòng)物中不容易看到，盡管在某些種屬（如貓）中，它有一些與小肌肉組織相關(guān)的交感神經(jīng)支配，但其運動(dòng)多為被動(dòng)發(fā)生，其伴隨著(zhù)眼球的輕微回縮和/或眨眼的動(dòng)作。它也被認為是動(dòng)物在自然環(huán)境中的一種保護結構。當進(jìn)行眼刺激評分等眼部檢查時(shí)，或比較不同種屬之間的淚膜或角膜的變化時(shí)，需考慮實(shí)驗動(dòng)物中是否存在該結構的影響。例如，瞬膜突出或炎癥可能會(huì )影響結膜充血的判斷，或者其可能在形態(tài)上掩蓋了其它的眼部變化。而第三眼瞼是否存在，可能是一個(gè)動(dòng)物種屬表現出眼部干燥或糜爛癥狀，而另一種屬給予相同供試品后未表現出該癥狀的原因（表 1.2）。

例如，突出或發(fā)炎的眨眼膜可能被誤認為嚴重的結膜充血，或者可能在物理上掩蓋了其他眼部變化，第三眼瞼的缺失或存在可能是不同的，為什么一個(gè)物種在接受相同的局部藥物后表現出眼部干燥或糜爛癥狀，而另一個(gè)物種則沒(méi)有（表1.2）。

表1.2 具有瞬膜的種屬

03、結膜

結膜是襯在眼瞼下方并覆蓋鞏膜的一層透明膜。主要分為三類(lèi)：

（1）瞼結膜：覆蓋在眼瞼下方，較厚，外觀(guān)呈淡紅色；

（2）球結膜： 覆蓋在鞏膜表面，較薄，透明，有血管，但在色素較重的動(dòng)物中（如非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物）可能含有一些色素；

（3）穹窿結膜，形成瞼結膜 。

和球結膜的連接處。而結膜囊是這種排列所形成的間隙。結膜有多種用途，它們可潤滑眼睛，幫助將眼球保持在適當的位置，并允許眼球在眼窩內平穩的移動(dòng)。

觀(guān)察眼睛時(shí)，可觀(guān)察到的結膜范圍因物種而異（如圖 1.2所示）。與非人靈長(cháng)類(lèi)相比，兔可觀(guān)察到較多的結膜。結膜可觀(guān)察范圍的差異，可能影響供試品給藥后的表面刺激性（結膜炎）評價(jià)的難易程度。

04、角膜前的淚膜和眼部腺體

淚膜由水樣層和脂質(zhì)層所組成，主要由眼周的幾個(gè)腺體分泌構成。眨眼時(shí)，淚膜涂布于角膜上，其成分與各種屬的眨眼頻率相關(guān)。含水量更高的淚膜比含脂質(zhì)更高的淚膜蒸發(fā)更多，需要更頻繁的再涂布。參與淚液分泌的腺體包括淚腺（位于眼眶內）、哈德氏腺（位于瞬膜上或附近，因此在靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物中未發(fā)現）、副淚腺、瞼板腺（位于眼瞼邊緣）和杯狀細胞（位于瞼結膜和球結膜）。

一般情況下，淚膜有三層。最內層是杯狀細胞分泌的粘蛋白層。中間層含水較多，由淚腺所分泌，以及在某些種屬中（如犬和貓）由哈德氏腺所分泌（其哈德氏腺與淚腺更相似）。最外層是由瞼板腺和哈德氏腺分泌的脂質(zhì)層。在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中，哈德氏腺還會(huì )分泌卟啉，當其分泌過(guò)多時(shí)，可導致眼睛周?chē)霈F紅色物質(zhì)。目前尚不清楚嚙齒類(lèi)動(dòng)物中哈德氏腺中存在卟啉的原因，但它對光線(xiàn)敏感，并可能與松果體有關(guān)。

05、角膜

角膜是位于眼睛前部的一個(gè)透明的多層結構，它的功能是讓光線(xiàn)進(jìn)入眼睛，并負責大約 2/3 的光折射和聚焦。它與鞏膜相連的區域稱(chēng)為角鞏膜緣。角膜無(wú)血管，但它是體內神經(jīng)末梢最集中的地方。

角膜從外到內通常可分為：

上皮層：角膜上皮層有數層細胞層厚，與球結膜相連。它在表面脫落后可迅速再生。上皮層是角膜內對藥物和細菌的主要屏障。其容易受損，因此，角膜上皮的改變可能會(huì )影響藥物滲入眼前節的情況。角膜上皮表面不均勻，而角膜前淚膜的粘蛋白層可填充間隙，以提供所需的光學(xué)質(zhì)量。

前彈力層：該層位于上皮層的下方，是保護基質(zhì)的屏障。并非所有種屬均具有該結構，兔、犬、貓和嚙齒類(lèi)動(dòng)物均沒(méi)有。

基質(zhì)層：這是角膜內最厚的一層，它由平行的膠原纖維組成，負責角膜的屈光力。

后彈力層：該層構成了基質(zhì)層的基礎。它是一層富有彈性的膠原性膜，是角膜內皮的基底膜。

內皮層：角膜內皮是單層細胞，維持基質(zhì)層適當的相對含水量。此外，它將營(yíng)養物質(zhì)從房水轉運到基質(zhì)細胞，并清除廢物。它實(shí)際上是不可再生的，一旦該層受損，一些細胞會(huì )擴大以填補死細胞留下的空隙。健康的內皮層對角膜功能至關(guān)重要，而不健康的內皮層最終將導致角膜水腫（由于含水量增加而增厚），從而影響視力。

角膜上無(wú)血管，它的營(yíng)養來(lái)源包括淚膜、房水和位于距角鞏膜緣約 1-3 mm 處的血管網(wǎng)。角膜厚度隨角膜內區域、時(shí)間、年齡、外部影響(如角膜接觸鏡)、損傷、疾病和種屬不同而變化。由于這種變異性，平均中央角膜厚度是通常進(jìn)行測量和比較的參數。實(shí)驗動(dòng)物的部分測量結果見(jiàn)表 1.3。

表1.3平均中央角膜厚度（mm）

06、鞏膜

鞏膜是眼睛周?chē)Ｗo性的白色纖維鞘。它與角膜相連，由與基質(zhì)相同類(lèi)型的膠原纖維組成。然而，與基質(zhì)層以平行方式的排列相反，鞏膜的纖維呈交叉排列，這導致白色的外觀(guān)。其它鞏膜成分包括蛋白聚糖和粘多糖。

鞏膜厚度在眼表不同部位和不同種屬之間都有差異。然而，由于用于測定厚度的方法不一致，難以對定量數據進(jìn)行直接比較。測量方法包括：用卡尺測量切除的新鮮組織的厚度，用卡尺或顯微鏡測量固定后組織，以及使用各種活體成像技術(shù)。在許多種屬中，包括 NHP、犬和貓，鞏膜在角鞏膜緣處最厚，在赤道部和視神經(jīng)附近之間的某處最薄。在人類(lèi)，其在視神經(jīng)附近最厚，赤道部最薄，而在角鞏膜緣附近也較厚。然而，在豬中，鞏膜最厚的區域距離角鞏膜緣約 5-6 mm，在其它方面與人類(lèi)相似。在兔中，大部分鞏膜表面的測量厚度約為人類(lèi)的一半，僅在角鞏膜緣處增厚。嚙齒類(lèi)動(dòng)物的鞏膜往往比眼睛較大的種屬更薄。

關(guān)于不同物種與人類(lèi)相比的相對鞏膜厚度及其與外用藥物深入眼睛的關(guān)系，已有很多論述。然而，盡管鞏膜在這方面確實(shí)起作用，但親水分子相當容易通過(guò)鞏膜，另一個(gè)重要的眼部屏障是Bruch 膜和血管脈絡(luò )膜層，其較容易在循環(huán)中帶走藥物。

后記

眼睛由許多單獨的組織所構成，它們共同作用，保障了正常的視力功能。在上篇，咱們只討論了部分組織的解剖特點(diǎn)。而其它組織的詳細討論，下篇見(jiàn)。

參考文獻

[1] Weir A B, Collins M.[Molecular and Integrative Toxicology] Assessing Ocular Toxicology in Laboratory Animals || Comparative Ocular Anatomy in Commonly Used Laboratory Animals[J].  2013, 10.1007/978-1-62703-164-6(Chapter 1):1-21.DOI:10.1007/978-1-62703-164-6_1.