眼部解剖结构的种属间差异，可改变药物在眼内局部相互作用的方式，无论是眼部局部给药还是全身给药。因此，了解这些种属间的差异，以及它们如何影响药物在眼部的安全性或药效数据是非常重要的。

眼睛是一个复杂的组织系统，整合成一个功能性的感觉器官。本文将讨论常用实验动物中的眼部解剖特点，并与人类相比较，来为毒理学和眼科学研究人员提供一些眼部解剖结构的基本解释，其中包括部分可能进行的在不同种属间的定量比较。

01 简介

眼睛是一个复杂的器官，由许多特殊的组织组成，它们共同作用，使视力的功能成为可能。事实上，这些组织中的任何一个发生损伤，就可能会损害视力。由于视觉可以说是最重要的感觉，在实验动物中进行眼部毒理学和组织分布研究对于确保药物的安全性至关重要。同样，可通过使用实验动物确定眼部治疗药物的药效学。因此，了解非临床研究中（即在实验动物中进行的药理学、药代动力学和毒理学研究）常用的实验动物种属的眼部解剖结构非常重要。

因为解剖结构可影响眼睛对药物或外来物质的反应，无论是通过全身给药还是眼睛局部给药。虽然眼睛的许多基本要素在物种间是保守的、相似的，但存在明显的解剖多样性，并有可能影响研究结果。然而，在毒理学家或研究人员选择用于眼部毒理学试验的合适种属或评价动物数据与人类临床状况的相关性时，目前缺乏可用于帮助这些决策的全面信息。因此，本文目的是汇集与人类相关的小鼠、大鼠、兔、犬、猫、小型猪和非人灵长类动物 (NHP) 眼睛的不同解剖特征，以帮助毒理学家设计试验和解释研究结果。某些组织相关的定量解剖学比较也包含在本文中。然而，当进行解剖学比较的定量时，通常可在文献中找到相同种属相同组织的一系列测量值，主要是由于实验室间的方法学差异。随着定量评估技术的进步，方法将变得更加精确（尽管并不总是更准确。），这些定量的数值范围可能会改变，改变传统的认知。

作为简介，图 1.1展示了眼睛的大体视图，说明了所有将被讨论的物种所具有的共同眼部结构。

图1.1  眼部大体解剖：人和非人灵长类动物的眼睛相似，NHP 眼睛约为人眼睛大小的一半。其它种属在晶状体大小、玻璃体大小、房水以及角膜厚度等方面更大的差异。

02 眼睑

在眼科研究中，眼睑通常被忽略，被认为是所关注区域（眼睛本身）的“遮挡”。然而，眼睑以眨眼的形式在眼部功能中实际发挥着关键作用。眨眼反射的机制尚不完全清楚，它可能是来自中枢神经系统的“眨眼中枢”，接受来自眼表的感觉输入，以及来自视觉和精神的反射。在人类中，眨眼可以自动发生（但不是以真正固定的间隔），或作为对视觉、声音的刺激而随意反射。大多数哺乳动物也能做到这一点。眨眼可清洁眼球表面，并将泪液涂布于眼球表面。

在人类中，眨眼的持续时间约为 250-400 ms，即人类正常清醒时间内每天有额外 5-7 min的“黑暗”。尽管尚未在实验动物中对眨眼速度进行充分的研究，但在犬和非人灵长类动物中观察到眨眼速度约在 100-300 ms 的范围内，这与人类相似。除涂布泪膜外，眼睑还可从眼表引流排走多余的泪液或滴眼液。所有的哺乳动物都有两个功能眼睑，然而，它们并不都发挥一样的作用。毒理学家关注的是泪液排出系统，因为其将影响滴眼液在眼表面的维持时间，并推断其可能发生的全身暴露量。正常泪膜通过泪点从眼内排出。泪点与鼻泪管相连，鼻泪管汇入鼻窦，到达鼻粘膜。泪点在不同种属眼睑上的位置有一定的差异，但一般位于眼内眦，靠近眼睑边缘。大多数实验动物和人类的上下眼睑各有一个泪点。而小型猪仅上眼睑有泪点，兔仅下眼睑有泪点。

人类约75-80% 的泪液量通过每次眨眼排出。据估计，高达 80% 的滴眼液可被吸收而分布全身，其中部分通过结膜的血管吸收，而大部分液体则通过鼻泪管系统直接到达高吸收性的鼻粘膜。眼睑的大小和形状对药物的全身吸收也有一定的影响。

眼睑较松弛且结膜囊较大的动物（例如兔）在眨眼时可吸收比非人灵长类动物更多的“液滴”，因为非人灵长类动物的眼睑更贴紧于眼球，其通过眨眼流出到周围皮肤和被毛上的液体量可能更高（参见图 1.2）。在犬和兔中所观察到的滴眼给药后的全身吸收是相似的。全身吸收需关注的问题是滴眼液可能发生不必要的全身副作用。在成人中，基于体重的非预期全身剂量通常相对较低。因此，除易感人群外，一般人群中的副作用风险也较低。然而，当剂量/体重比变大时，比如儿童，其副作用可能更严重。如果将这种影响扩大到2kg的兔子或非人灵长类动物上，其全身毒性可能进一步增加。

图1.2  眼睑结构和眼球暴露：a 食蟹猴 b 犬 c 新西兰大白兔 d 哥廷根小型猪 e Brown Norway大鼠 f 白化小鼠

由于眨眼可影响局部给药的供试品在眼内的停留时间以及泪膜，因此眨眼频率可提供不同种属给药后局部或全身反应的一些解释角度。与较慢的眨眼速率相比，更快的眨眼速率可缩短药物在眼部的停留时间，并改变局部给药供试品的全身吸收特征。不同种属的眨眼频率见表 1.1。

表1.1 不同种属的平均眨眼频率

瞬膜（第三眼睑）是一层半透明至不透明的结构，可为角膜表面提供额外的润滑和清洁。在大多数实验动物中不容易看到，尽管在某些种属（如猫）中，它有一些与小肌肉组织相关的交感神经支配，但其运动多为被动发生，其伴随着眼球的轻微回缩和/或眨眼的动作。它也被认为是动物在自然环境中的一种保护结构。当进行眼刺激评分等眼部检查时，或比较不同种属之间的泪膜或角膜的变化时，需考虑实验动物中是否存在该结构的影响。例如，瞬膜突出或炎症可能会影响结膜充血的判断，或者其可能在形态上掩盖了其它的眼部变化。而第三眼睑是否存在，可能是一个动物种属表现出眼部干燥或糜烂症状，而另一种属给予相同供试品后未表现出该症状的原因（表 1.2）。

例如，突出或发炎的眨眼膜可能被误认为严重的结膜充血，或者可能在物理上掩盖了其他眼部变化，第三眼睑的缺失或存在可能是不同的，为什么一个物种在接受相同的局部药物后表现出眼部干燥或糜烂症状，而另一个物种则没有（表1.2）。

表1.2 具有瞬膜的种属

03 结膜

结膜是衬在眼睑下方并覆盖巩膜的一层透明膜。主要分为三类：

（1）睑结膜：覆盖在眼睑下方，较厚，外观呈淡红色；

（2）球结膜： 覆盖在巩膜表面，较薄，透明，有血管，但在色素较重的动物中（如非人灵长类动物）可能含有一些色素；

（3）穹窿结膜，形成睑结膜 。

和球结膜的连接处。而结膜囊是这种排列所形成的间隙。结膜有多种用途，它们可润滑眼睛，帮助将眼球保持在适当的位置，并允许眼球在眼窝内平稳的移动。

观察眼睛时，可观察到的结膜范围因物种而异（如图 1.2所示）。与非人灵长类相比，兔可观察到较多的结膜。结膜可观察范围的差异，可能影响供试品给药后的表面刺激性（结膜炎）评价的难易程度。

04 角膜前的泪膜和眼部腺体

泪膜由水样层和脂质层所组成，主要由眼周的几个腺体分泌构成。眨眼时，泪膜涂布于角膜上，其成分与各种属的眨眼频率相关。含水量更高的泪膜比含脂质更高的泪膜蒸发更多，需要更频繁的再涂布。参与泪液分泌的腺体包括泪腺（位于眼眶内）、哈德氏腺（位于瞬膜上或附近，因此在灵长类动物中未发现）、副泪腺、睑板腺（位于眼睑边缘）和杯状细胞（位于睑结膜和球结膜）。

一般情况下，泪膜有三层。最内层是杯状细胞分泌的粘蛋白层。中间层含水较多，由泪腺所分泌，以及在某些种属中（如犬和猫）由哈德氏腺所分泌（其哈德氏腺与泪腺更相似）。最外层是由睑板腺和哈德氏腺分泌的脂质层。在啮齿类动物中，哈德氏腺还会分泌卟啉，当其分泌过多时，可导致眼睛周围出现红色物质。目前尚不清楚啮齿类动物中哈德氏腺中存在卟啉的原因，但它对光线敏感，并可能与松果体有关。

05 角膜

角膜是位于眼睛前部的一个透明的多层结构，它的功能是让光线进入眼睛，并负责大约 2/3 的光折射和聚焦。它与巩膜相连的区域称为角巩膜缘。角膜无血管，但它是体内神经末梢最集中的地方。

角膜从外到内通常可分为：

上皮层：角膜上皮层有数层细胞层厚，与球结膜相连。它在表面脱落后可迅速再生。上皮层是角膜内对药物和细菌的主要屏障。其容易受损，因此，角膜上皮的改变可能会影响药物渗入眼前节的情况。角膜上皮表面不均匀，而角膜前泪膜的粘蛋白层可填充间隙，以提供所需的光学质量。

前弹力层：该层位于上皮层的下方，是保护基质的屏障。并非所有种属均具有该结构，兔、犬、猫和啮齿类动物均没有。

基质层：这是角膜内最厚的一层，它由平行的胶原纤维组成，负责角膜的屈光力。

后弹力层：该层构成了基质层的基础。它是一层富有弹性的胶原性膜，是角膜内皮的基底膜。

内皮层：角膜内皮是单层细胞，维持基质层适当的相对含水量。此外，它将营养物质从房水转运到基质细胞，并清除废物。它实际上是不可再生的，一旦该层受损，一些细胞会扩大以填补死细胞留下的空隙。健康的内皮层对角膜功能至关重要，而不健康的内皮层最终将导致角膜水肿（由于含水量增加而增厚），从而影响视力。

角膜上无血管，它的营养来源包括泪膜、房水和位于距角巩膜缘约 1-3 mm 处的血管网。角膜厚度随角膜内区域、时间、年龄、外部影响(如角膜接触镜)、损伤、疾病和种属不同而变化。由于这种变异性，平均中央角膜厚度是通常进行测量和比较的参数。实验动物的部分测量结果见表 1.3。

表1.3平均中央角膜厚度（mm）

06 巩膜

巩膜是眼睛周围保护性的白色纤维鞘。它与角膜相连，由与基质相同类型的胶原纤维组成。然而，与基质层以平行方式的排列相反，巩膜的纤维呈交叉排列，这导致白色的外观。其它巩膜成分包括蛋白聚糖和粘多糖。

巩膜厚度在眼表不同部位和不同种属之间都有差异。然而，由于用于测定厚度的方法不一致，难以对定量数据进行直接比较。测量方法包括：用卡尺测量切除的新鲜组织的厚度，用卡尺或显微镜测量固定后组织，以及使用各种活体成像技术。在许多种属中，包括 NHP、犬和猫，巩膜在角巩膜缘处最厚，在赤道部和视神经附近之间的某处最薄。在人类，其在视神经附近最厚，赤道部最薄，而在角巩膜缘附近也较厚。然而，在猪中，巩膜最厚的区域距离角巩膜缘约 5-6 mm，在其它方面与人类相似。在兔中，大部分巩膜表面的测量厚度约为人类的一半，仅在角巩膜缘处增厚。啮齿类动物的巩膜往往比眼睛较大的种属更薄。

关于不同物种与人类相比的相对巩膜厚度及其与外用药物深入眼睛的关系，已有很多论述。然而，尽管巩膜在这方面确实起作用，但亲水分子相当容易通过巩膜，另一个重要的眼部屏障是Bruch 膜和血管脉络膜层，其较容易在循环中带走药物。

后 记

眼睛由许多单独的组织所构成，它们共同作用，保障了正常的视力功能。在上篇，咱们只讨论了部分组织的解剖特点。而其它组织的详细讨论，下篇见。

 

参考文献

[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.