Ch.8 Lens 水晶體

一、解剖構造（Topography）

本章重點（Highlights）

• 了解 crystalline lens（水晶體）的解剖構造，是執行 cataract surgery（白內障手術）及選擇適當術式的基礎。p.139
• 水晶體 developmental anomalies（發育異常）須及早辨識，以預防 amblyopia（弱視）。p.139
• Chronic postoperative endophthalmitis（慢性術後眼內炎）表現緩慢，因致病微生物被隔離在 posterior capsule（後囊）與 intraocular lens implant（人工水晶體）之間。p.139
• 水晶體退化引起的發炎可造成多種形式的 glaucoma（青光眼）。p.139

整體形態

• 水晶體為 avascular（無血管）、elastic（有彈性）、盤狀的 biconvex（雙凸）構造，位於 iris（虹膜）之後、vitreous body（玻璃體）之前。p.139
• 水晶體與 zonular fibers（zonules，懸韌帶）把 posterior chamber（後房，即虹膜與水晶體之間的空間）與 vitreous cavity（玻璃體腔）分隔開。p.139
• 成人水晶體赤道直徑約 9–10 mm，前後徑約 5–6 mm；由 surface ectoderm（表面外胚層）衍生。p.139

Capsule（水晶體囊）

• Lens capsule 是由 lens epithelial cells（水晶體上皮細胞）分泌的厚 basement membrane（基底膜），部分由 type IV collagen 纖維構成。p.139
• 囊膜前方及赤道附近周邊最厚（前囊 12–21 μm），後方最薄（2–9 μm）。p.139
• Fig 8-3（PAS stain）：anterior capsule 平均中央厚度 14 μm，posterior capsule 平均中央厚度 4 μm。p.141
• Clinical pearl：白內障手術時，極薄的 posterior capsule 有破裂或撕裂的風險；後囊是與玻璃體之間的屏障，一旦破裂，玻璃體可能被拉向前方進入 anterior segment（前段）。p.139

Epithelium（水晶體上皮）

• 胚胎學上，lens epithelium 來自原始 lens vesicle（水晶體泡）中未分化成 primary lens fibers（初級水晶體纖維）的細胞。p.141
• Anterior（axial）lens epithelium 為單層 cuboidal cells（立方細胞）；前方上皮的 basilar surface（基底面）朝向 anterior lens capsule。p.141
• Equatorial cells（赤道部細胞）具 mitotic activity（有絲分裂活性），分化成水晶體纖維時外觀變得較長；赤道以後通常看不到上皮細胞。p.141

Cortex and Nucleus（皮質與核）

• 在赤道部（bow region，弓區），上皮細胞向中央移動、拉長、製造 crystallin proteins（晶體蛋白）、失去 organelles（胞器），轉變為 lens fibers。p.141
• 新纖維持續疊加在既有纖維之外，壓縮成 lamellar（層狀）排列：最外層纖維最新（來自出生後分化的上皮細胞）構成 cortex（皮質）；越舊的層越靠中央，中央為最老的纖維，即 embryonic and fetal lens nucleus（胚胎核與胎兒核）。p.141
• 核內纖維排列緻密；臨床與組織學上，nucleus 與 cortex 的分界都不明確。p.141
• 水晶體整體形狀在出生後第一個十年內會改變；隨年齡增加，nucleus 與 cortex 的直徑由前往後增加。p.141

Zonular Fibers（懸韌帶）

• Zonular fibers 在 midperiphery（中周邊）同時附著於 anterior 與 posterior lens capsule。p.141
• 另一端附著於 ciliary pars plana 的 nonpigmented epithelium（無色素上皮）及 pars plicata 的 valleys（谷部），藉此固定水晶體。p.141
• 由一種具彈性的 glycoprotein（醣蛋白）fibrillin 構成，在 accommodation（調節）時塑造水晶體形狀扮演重要角色。p.141–142

二、發育異常（Developmental Anomalies）

• 及早辨識水晶體發育異常，對預防 amblyopia 很重要；lens coloboma（水晶體缺損）、ectopia lentis（水晶體異位）與 congenital cataract（先天性白內障）見 BCSC 6 與 BCSC 11。p.142

Congenital Aphakia（先天性無晶體）

• Congenital aphakia 是罕見異常，可分 2 型。p.142
• Primary aphakia（原發性無晶體）：組織學上無水晶體；成因是胚胎期 surface ectoderm 無法誘導形成水晶體，起因於 FOXE3 基因的 homozygous pathogenic variants（同型合子致病變異）；合併嚴重眼部異常，包括 microphthalmia（小眼症）⁠^Q394。p.142
• Secondary aphakia（續發性無晶體）：水晶體已發育，但在出生前或出生時被吸收或排出；組織學表現依病因而定；常與 congenital infections（先天感染）相關，例如 rubella（德國麻疹）⁠^Q394。p.142

Lenticonus and Lentiglobus（圓錐形晶體與球形晶體）

• 水晶體前或後表面呈異常形狀：圓錐狀稱 lenticonus（圓錐形晶體），球狀稱 lentiglobus（球形晶體）（Fig 8-4 為 posterior lenticonus）。p.142
• 臨床上以 retroillumination（後照法）觀察 red reflex（紅反射），異常處呈 「oil droplet（油滴）」外觀。p.142
• Lenticonus 可為單側或雙側；雙側 anterior lenticonus（前圓錐形晶體）通常與 Alport syndrome 相關⁠^Q394。p.142
• Alport syndrome（亞伯氏症候群）：最常為 X-linked（X 性聯）疾病，特徵為 hemorrhagic nephritis（出血性腎炎）、deafness（耳聾）、anterior polar cataract（前極白內障）與 retinal flecks（視網膜斑點）；部分病例有 type IV collagen 基因 COL4A3、COL4A4、COL4A5 的致病變異。p.142–143
• Alport syndrome 的組織學：anterior lens capsule 變薄並有小缺損、anterior lens epithelial cells 數量減少、anterior cortex 膨出。p.143
• Posterior lenticonus 與 lentiglobus 比 anterior 型常見；通常為散發的單側異常，並與 congenital cataract 相關⁠^Q394。p.143
• Posterior 型其他罕見眼部合併：microphthalmia、microcornea（小角膜）、persistent fetal vasculature（PFV，持續性胎兒血管）、uveal colobomas（葡萄膜缺損）。p.143
• Posterior lenticonus 也可能是 Alport syndrome 或 oculocerebrorenal syndrome（Lowe syndrome，眼腦腎症候群）的表現之一⁠^Q394。p.143
• Lowe syndrome：X-linked 疾病，特徵為 glaucoma、cognitive impairment（認知障礙）與 infantile renal tubulopathy（Fanconi type，嬰兒期腎小管病變），腎小管病變並導致 aminoaciduria（胺基酸尿）、metabolic acidosis（代謝性酸中毒）、proteinuria（蛋白尿）、rickets（佝僂症）與 hypotonia（肌張力低下）；由 OCRL 基因致病變異引起。組織學上其白內障呈 lens capsule 的局部、向內突出的 excrescences（贅生物）。p.143

三、發炎（Inflammation）

Cutibacterium acnes Endophthalmitis（痤瘡桿菌眼內炎）

• 白內障手術後可發生 chronic infectious endophthalmitis（慢性感染性眼內炎）；常見致病菌為 Cutibacterium acnes（舊稱 Propionibacterium acnes）與 Staphylococcus epidermidis。p.143
• Chronic postoperative bacterial endophthalmitis 最常由 C acnes 引起；常為延遲表現，通常在術後 2 個月至 2 年之間。p.143
• C acnes 為 gram-positive coccobacillus（革蘭氏陽性球桿菌），屬正常皮膚菌叢，在 anaerobic（厭氧）環境生長最好；可隔離藏身於 posterior chamber lens implant 與 posterior capsule 之間，在此相對厭氧的環境中生長並形成菌落。p.143
• Lens capsule 組織學檢查可見細菌被隔離在囊內；Fig 8-5：slit lamp 下見 lens capsule 內白色混濁，切片見囊膜碎片內大量 coccobacilli 聚集。p.143–144

Phacoantigenic Uveitis（水晶體抗原性葡萄膜炎）

• 又稱 lens-induced granulomatous endophthalmitis（水晶體誘發肉芽腫性眼內炎），舊稱 phacoanaphylactic endophthalmitis；屬 lens-induced intraocular inflammation（水晶體誘發眼內發炎）的一種。p.143
• 機轉：被認為是 lens capsule 破損、免疫系統接觸 lens antigens 後，抗原－抗體複合物沉積於水晶體所誘發（type III，Arthus-type reaction）；可在意外或手術造成水晶體外傷後發生。p.143
• 組織學：中央為退化中的水晶體物質（nidus），外圍包覆同心圓層的發炎細胞，即 zonal granuloma（帶狀肉芽腫）⁠^Q1028。p.143
• 分層：最內層 neutrophils（嗜中性球）；中間層主要為 epithelioid histiocytes（上皮樣組織球）與 multinucleated giant cells（多核巨細胞）；外層為 lymphocytes（淋巴球）與 plasma cells（漿細胞）。依發炎持續時間，外圍可再被 fibrovascular connective tissue（纖維血管結締組織）包圍。p.143–144
• （BCSC 9）Phacoantigenic uveitis 在 lens 受損處呈 zonal granulomatous inflammation；臨床上 posterior synechiae 常見，IOP 常升高⁠^Q1028。BCSC 9 p.145

Phacolytic Uveitis（水晶體溶解性葡萄膜炎）

• 由 hypermature（過熟）或 morgagnian cataract 的 lens protein 經大致完整（grossly intact）的 lens capsule 滲漏所造成的發炎⁠^Q1028。p.144
• 滲出的蛋白常被 histiocytes（組織球）吞噬；這些含蛋白的組織球可能阻塞 trabecular meshwork（小樑網）或引發隅角發炎，導致 phacolytic glaucoma（水晶體溶解性青光眼）（另見本冊 Chapter 6）⁠^Q1028。p.144
• （BCSC 9）含 lens protein 的 macrophages 阻塞小樑網造成 IOP 急性上升；房水中可見 refractile bodies（lipid-laden macrophages，含脂巨噬細胞）⁠^Q1028。BCSC 9 p.146

兩者都是由 lens protein antigens 觸發的發炎反應，臨床表現差異來自抗原量不同⁠^Q1028。p.144

四、退化（Degenerations）

Capsule（囊膜）

• Lens capsule 輕度增厚可與 lens epithelium 的病理性增生，或 anterior segment 慢性發炎相關。p.145
• 對 basement membrane 有親和力的元素可在 anterior lens capsule 形成有色沉積：copper（銅）→ chalcosis、silver（銀）→ argyrosis。p.145

Epithelium（上皮）

• 累及 lens epithelium 最常見的異常可能是 posterior subcapsular cataract（PSC，後囊下白內障）⁠^{Q303 Q331}。p.145
• PSC 組織學發生過程：先是赤道部上皮排列紊亂（epithelial disarray at the lens equator），接著 lens epithelial cells 沿 posterior capsule 向後移行（posterior migration）⁠^Q303。p.145
• 向後移行的細胞可因細胞質內滯留 lens protein 而明顯腫大，稱為 Wedl（bladder）cells；若累及水晶體軸心部，可造成明顯視力障礙。Fig 8-7B：橢圓至圓形、有核的 Wedl cells 與較小的上皮細胞襯於後囊⁠^{Q303 Q331}。p.145
• （BCSC 11）Lens-fiber nuclei 滯留於水晶體深部，是 congenital rubella syndrome 白內障的組織學表現⁠^Q303。BCSC 11 p.53
• 發炎、缺血或外傷可傷害 lens epithelium，刺激 epithelial metaplasia（上皮化生），形成 anterior subcapsular fibrous plaques（前囊下纖維斑塊）：上皮細胞化生為 fibroblast-like cells（類纖維母細胞），在 anterior capsule 正內側形成斑塊⁠^Q331。p.146
• 誘發刺激消退後，lens epithelium 可再分泌一層 capsule，把纖維斑塊完全包住，稱為 duplication cataract（重複白內障）（Fig 8-8B）⁠^Q331。p.146
• Lens capsule 破損常導致 lens epithelial cells 增生；例如 extracapsular cataract extraction（ECCE，囊外白內障摘除）後，殘留上皮細胞可增生覆蓋 posterior capsule 內面，造成臨床可見的 posterior capsule opacification（PCO，後囊混濁）。p.146
• 增生上皮細胞的堆積可形成部分透明的球狀團塊，稱 Elschnig pearls，組織學上與 Wedl cells 相同⁠^Q331。p.146
• 增生的 lens fibers 被隔離在赤道區，可形成甜甜圈狀殘留物，即 Soemmering ring secondary cataract（Soemmering 環續發性白內障）（Fig 8-10：環繞人工水晶體 haptic）。p.146–147
• 嚴重 IOP 升高可損傷 lens epithelial cells 而使其退化；臨床上在 anterior lens capsule 下方見成片白色斑點，稱 glaukomflecken；組織學為局部壞死的 lens epithelial cells，常伴退化的皮質物質（Fig 8-11：IOP 急性升高與 aqueous stasis（房水滯留）所致）。p.147
• 眼內滯留含鐵金屬異物或長期 intraocular hemorrhage（眼內出血），可因 siderosis bulbi（眼球鐵質沉著症）或 hemosiderosis bulbi（眼球血鐵質沉著症）使鐵沉積於 lens epithelial cells；鐵對上皮細胞有毒性，可用 Perls Prussian blue stain 顯示。p.147

Cortex（皮質）

• 臨床上皮質退化分 2 大類：（1）全面性變色並失去透明度；(2) focal opacifications（局部混濁）。p.147
• 全面性透明度喪失無法以組織學可靠診斷：處理後用來染色的組織染劑使水晶體透明度無法評估。p.147
• 局部皮質退化最早的徵象是 lens fibers 的 hydropic swelling（水腫性腫脹）並伴 eosinophilic staining（嗜伊紅染色）強度下降。p.147–148
• 纖維退化進展到 liquefactive change（液化）時，局部皮質混濁會變得更明顯；光學顯微鏡下在纖維間的 slitlike spaces（裂隙）堆積嗜伊紅小球，即 morgagnian globules⁠^Q331。p.148
• 病灶進展時，裂隙融合成球狀的 lens protein 集合；最終整個皮質可液化，使 nucleus 向下沉、capsule 起皺，稱 morgagnian cataract（Fig 8-13）。p.148
• Fig 8-12：不透明的水晶體碎片會增加囊內的 osmotic pressure（滲透壓）。p.148

Nucleus（核）

• 成人水晶體持續產生纖維，使核承受機械壓縮的壓力，隨時間造成核硬化。p.148
• 老化也與核纖維化學組成改變相關，這些改變促成顏色與 refractive index（屈光率）的變化。p.148
• 核變色的致病機轉了解不多，可能涉及不只一種機轉，包括 urochrome pigment（尿色素）累積；臨床上核可呈黃色、brunescent（褐色）或深褐色。p.148
• Nuclear cataract 呈細微、均質的嗜伊紅外觀，組織學上難以評估；臨床上，laminations（artifactitious clefts，人為裂隙）消失可能與核的硬度相關性較好，勝過與光學混濁的相關（Fig 8-13C）。p.148
• Nuclear cataract 內偶爾可見 calcium oxalate（草酸鈣）結晶沉積，在偏光下呈 birefringent（雙折射）。p.148
• 推測 lens epithelial cells 的 oxidative DNA damage（氧化性 DNA 損傷）可能促成 age-related nuclear cataract（年齡相關核性白內障）。p.148

Zonular Fibers（懸韌帶）

• Pseudoexfoliation syndrome（假性脫落症候群）中，異常蛋白沉積於 zonular fibers，可導致纖維退化並最終 dehiscence（斷裂）（另見本冊 Chapter 6）。p.148

五、腫瘤與全身疾病相關（Neoplasia and Associations With Systemic Disorders）

• 人類水晶體沒有原發腫瘤的報告病例（no reported cases of neoplasms arising in the human lens）。p.149
• 許多全身疾病可見水晶體提早混濁（premature opacification）；詳見 BCSC 11。p.149