Прозрачность ткани или рассеяние проходящего света тесно связаны с химическим составом и пространственным расположением отдельных ее частей. Следовательно, для объяснения изменения физических параметров необходимо принимать во внимание химические изменения в хрусталике.

Хрусталик глаза содержит 35 процентов протеинов. Ни в одном другом органе нашего тела не содержится столько белка. Протеины, синтезированные самим хрусталиком, называются кристаллинами и обычно не встречаются в других тканях и жидкостях нашего тела, поэтому их считают специфическими для данного органа. Кроме того, в хрусталике содержится 1-2 процента органических веществ и 60-80 процентов воды. Протеины подразделяются на растворимые в воде (кристаллины) и нерастворимые (альбуминоиды). По величине молекул растворимые в воде протеины подразделяются на А, В и кристаллины.

Прозрачное вещество В результате особого расположения молекул протеина возникает плотноупакованное прозрачное вещество. Протеин и вода (в свободной и связанной форме) находятся в фазовом равновесии. Обменные процессы, особенно разложение углеводов, обеспечивают энергию, необходимую для поддержания биологического равновесия при сохранении прозрачности хрусталика. В случае смещения равновесия, например, при накоплении воды в определенном месте и при изменении плотности упаковки молекул протеина, изменяется и свето-проводимость, поскольку возрастает рассеяние света. Прозрачность может уменьшиться в результате недостаточного выделения химической энергии при обмене веществ.

Возрастные изменения обмена веществ в хрусталике

Неудивительно, что процессы обмена веществ в хрусталике и его химический состав, в частности структура протеинов, изучаются уже с давних пор. Исследовать причины, вызывающие катаракту, можно на основе комплексного биохимического анализа процессов обмена веществ. Старение организма обусловлено старением его клеток. Если мы хотим понять механизм старения хрусталика, то необходимо знать, как изменяются со временем его клетки.

Волокна хрусталика — уже неспособные к делению (постмиотические) клетки без ядра с очень большой продолжительностью жизни; к этому же типу клеток, но с меньшей продолжительностью жизни (примерно 100 дней) относятся эритроциты.

Образование волокон хрусталика начинается с эпительных клеток в экваториальной области, которые там дифференцируются и вырастают до длинных гексагональных волокон протяженностью от полюса до полюса. С достижением волокнами хрусталика полной длины синтез протеинов заканчивается, ненужные больше ядра клеток рассасываются. Свойства, обретенные волокнами хрусталика к концу синтеза кристаллинов, определяют дальнейшее существование волокон — они ведут себя потом так же, как и другие безъядерные, неспособные к делению клетки.

Качество начального исполнения, заложенного в ядре клетки и варьирующего под действием среды, определяет продолжительность физиологического состояния кристаллиных молекул.

Другие типы клеток способны разлагать ошибочные протеины путем протедаиза и выводить их из клеток. Хотя протеолитическая активность должна быть зафиксирована, в хрусталике это не достигается, кроме того, этому препятствует аппозиционный рост. Отдельные молекулы в хрусталике скорее собираются в агломераты молекул, которые все более увеличиваются. Они образуют высокомолекулярную компоненту хрусталика.

Структура протеинов В природе обычно встречается лишь первая форма. В ходе пост-синтетических трансформаций аминокислоты могут частично превращаться в изомеры. В этом случае говорят о расемизации. Структура протеинов может измениться еще и за счет того, это энзимы подключат к ним остаточный сахар или группы фосфатов.

Поскольку собственная иммунная система хрусталика в процессе старения ослабевает, окисление начинает играть все более важную роль. Это окисление вызывают прежде всего химически ненасыщенные высокоактивные радикалы перекиси, которые возникают либо энзимным путем в присутствии кислорода, под действием света, либо «сами по себе» (аутооксидно).

Так как в стареющих хрусталиках отсутствуют подходящие «уловители радикалов», то радикалы перекиси представляют собой крайнюю опасность.Поскольку пост-синтетические трансформации молекул протеинов в хрусталике протекают по биологическим законам, было бы поспешным объявлять их прямой причиной помутнения хрусталика. Кроме того, подобные изменения (как кристаллинов, так и энзимных протеинов) наиболее велики в самой старой части хрусталика — в его ядре. Это тоже противоречит тому, что они вызывают возрастную катаракту. Напротив, описанные изменения прекрасно объясняются рассеиванием света, которое, как было видно из снимков методом Шеймпфлюга, проявляется в слоях примерно равного возраста. Если, кроме того, учесть данные исследований эпидемиологических расовых факторов и воздействия окружающей среды, возможность влияния общих заболеваний, например, сахарного диабета, или таких специфических болезней, как воспаление или повышенное глазное давление, то следует сделать выводы, что возрастная катаракта вызывается многими причинами.

Биологическое старение существенно влияет на этот процесс. Значение его, однако, повышается из-за увеличения предрасположенности хрусталика к потере прозрачности в случае других нарушений.