Linse (Auge)

Die gesunde Linse des menschlichen Auges ist ein kristallklarer elastischer Körper, der sowohl an der Vorderseite als auch an der Hinterseite - hier stärker - konvex gekrümmt ist, in der Fachsprache als lens crystallina bezeichnet wird und als Sammellinse das durch die Pupille eintretende Licht an der Hinterseite des Auges so bündelt, dass auf der Netzhaut ein scharfes Bild entstehen kann.

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Embryologie

Die Linse ist ektodermalen Ursprungs. Sie entwickelt sich aus einem Linsenbläschen, welches aus einer Kapsel und darunterliegenden unreifen Zellen besteht, ansonsten jedoch hohl ist. Im weiteren Verlauf nehmen die Zellen der Hinterwand eine längliche Form an und entwickeln sich so zu Linsenfasern, die schließlich das Linsenbläschen ausfüllen. Dieser Prozess nennt sich primäre Linsenfaserdifferenzierung und führt zu der Bildung des embryonalen Linsenkerns.

Aufbau

Die reife Linse selbst besteht neben der Kapsel aus der Linsenrinde und einem Linsenkern. Ein Epithel befindet sich nur unter der Vorderkapsel der Linse. In der Äquatorregion unter der Linsenkapsel werden in einer Wachstumszone (Zona germinativa) durch Zellteilung zeitlebens neue Zellen gebildet. Diese formen sich im weiteren Verlauf in längliche Fasern um. Dabei produzieren und reichern sie transparente Proteine (Kristalline) an und verlieren dann ihre Zellorganellen. Die neugebildeten Fasern liegen schließlich, ähnlich den Häuten einer Zwiebel, den älteren Fasern von außen auf. Durch diesen Prozess nimmt die Linsenrinde zuungunsten des Linsenkerns mit zunehmendem Alter immer mehr zu und die ursprünglich sehr elastische Linse wird immer starrer. Zu einer entsprechend stärkeren Linsenkrümmung bei Nahsicht ist sie schließlich oft kaum mehr befähigt, was das Tragen einer Lesebrille erfordert.

Obwohl die Linse ein sehr stoffwechselaktives Organ ist, besitzt sie weder Nerven noch Blutgefäße, sondern wird ausschließlich über die im Kammerwasser enthaltenen Nährstoffe, Elektrolyte und anderen Substanzen versorgt. Damit ist die glasklare Durchsichtigkeit der Augenlinse gewährleistet.

Die Aufhängung der Linse am Ziliarkörper erfolgt über die seitlich in den Äquator der Linsenkapsel einstrahlenden Zonulafasern (Fibrae zonulares).

Monofokale und multifokale Linsen

Im Laufe der Evolution entstanden bei den Wirbeltieren zwei unterschiedliche Linsentypen: monofokale Linsen und multifokale Linsen. Parallel dazu entwickelten sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Linsentyp runde bzw. schlitzförmige Pupillen, mit dem Zweck die spezifischen optischen Eigenschaften des jeweiligen Linsentyps optimal zu ergänzen. So kommen schlitzförmige Pupillen nur bei Tieren mit multifokalen Linsen vor, also z. B. bei Katzen, Geckos oder manchen Schlangen. Arten mit runden Pupillen (z. B. Mensch, Hunde), wiederum verfügen über monofokale Linsen.

Multifokale Linsen fokussieren Licht unterschiedlicher Wellenlängen durch unterschiedliche konzentrische (ringförmige) Zonen. Auf diese Weise entsteht ein schärferes Bild, als bei Augen mit runden Pupillen, deren Linsen einfallendes Licht auf einen einzigen Punkt im Zentrum fokussieren. Bei einer mulitfokalen Linse würde eine runde Pupille bei ihrer Kontraktion ganze kreisförmige Regionen der Linse abdecken, die jedoch für das Bündeln bestimmter Wellenlängen des Lichts notwendig wären. Dagegen kann bei schlitzförmigen Pupillen das Licht immer durch einen beliebigen Abschnitt des konzentrischen Rings der Linse durchtreten, so dass eine optimale Bündelung der unterschiedlichen Wellenlängen gewährleistet ist (J. Exp. Biol. 209, 18-25, 2005).

Akkommodation

Zur Akkommodation (Nah- und Ferneinstellung) kann die Brechkraft der Linse – sie beträgt beim gesunden menschlichen Auge in der Einstellung für Fernsicht normalerweise etwa 19,5 dpt – durch Veränderung der Krümmung angepasst werden. Dies geschieht durch den Ziliarkörper, dessen Muskulatur (Musculus ciliaris, Ziliarmuskel) den Krümmungsgrad der Linse reguliert. Die Kontraktion dieses glatten Muskels führt zu einer Erschlaffung der Zonulafasern, wodurch die Linse aufgrund der Eigenelastizität der Linsenfasern eine stärker gekrümmte Form annimmt. Bei Erschlaffung des Muskels führt der Zug der Zonulafasern zu einer Abflachung der Linse.

Durchsichtigkeit der Augenlinse

Die Augenlinse besteht aus Zellen, die aufgrund verschiedener Faktoren die Durchsichtigkeit ohne Farbverfälschungen (beim gesunden Auge) gewährleisten:

• keine Organellen und kein Zellkern
• regelmäßige und dichte Ausrichtung der im Querschnitt hexagonalen Fasern
• Produktion transparenter Proteine (Krystalline)
• geringer Wassergehalt
• praktisch gleiche Brechzahl der Zellmembranen wie das Zytoplasma im Innern der Zellen der Augenlinse

Die Durchsichtigkeit der Augenlinse ist ein Beispiel extremer Spezialisierung durch die biologische Evolution, da einerseits die Zellen der Augenlinse trotz fehlender Organellen und ohne Zellkern leben können, andererseits dieses Fehlen erst die Durchsichtigkeit ermöglicht. Bei der Bildung dieser besonderen Zellen scheinen Mechanismen des programmierten Zelltodes (Apoptose) eine Rolle zu spielen.

Erkrankungen der Linse

Eine Trübung der Linse aufgrund unterschiedlichster Ursachen wird als Katarakt oder grauer Star bezeichnet. Obwohl diese Erkrankung in Industrieländern in großen Zahlen erfolgreich durch eine Operation behandelt wird, gilt sie weltweit als die häufigste Erblindungsursache. Krebserkrankungen der Linse kommen nicht vor.

Literatur

• Ralf Dahm: Klare Sicht durch Augenlinsen. Spektrum der Wissenschaft 02/2005, S. 24 - 30 (2005), ISSN 0170-2971

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