각막

각막은 안구 바깥막의 앞쪽 부분입니다. 각막은 눈의 광학 시스템에서 주요 굴절 매개체입니다.

각막은 눈의 외낭 면적의 1/6을 차지하며 볼록-오목 렌즈 모양을 하고 있습니다. 중심부의 두께는 450-600µm이고 주변부는 650-750µm입니다. 이로 인해 외측 표면의 곡률 반경이 내측 표면의 곡률 반경보다 크며 평균 7.7mm입니다. 각막의 수평 직경(11mm)은 수직 직경(10mm)보다 약간 큽니다. 각막에서 공막으로의 반투명한 전이선인 변연부의 너비는 약 1mm입니다. 변연부의 안쪽 부분은 투명합니다. 이러한 특징으로 인해 각막은 불투명한 틀에 시계 유리가 삽입된 것처럼 보입니다.

10~12세가 되면 각막의 모양, 크기, 그리고 굴절력이 성인의 수준에 도달합니다. 노년기에는 염분과 지질의 축적으로 인해 주변부를 따라 윤부와 동심원을 이루는 불투명한 고리가 형성되기도 하는데, 이를 소위 노인호(senile arc) 또는 노인호(arcus senilis)라고 합니다.

각막은 얇은 구조로 이루어져 있으며, 5개의 층으로 구분되어 특정 기능을 수행합니다. 단면을 보면 각막 두께의 9/10이 각막 자체의 실질인 실질로 이루어져 있습니다. 각막의 앞면과 뒷면은 탄성막으로 덮여 있으며, 그 위에 각각 앞면 상피와 뒷면 상피가 위치합니다.

각막의 평균 직경은 세로 11.5mm, 가로 12mm입니다. 각막은 다음과 같은 층으로 구성되어 있습니다.

1. 상피(중층, 편평 상피, 비각질 상피)는 다음으로 구성됩니다. 기저 프리즘 세포의 단층은 이올로울레스모좀을 통해 기저막과 연결되어 있습니다.
   • 2~3줄의 가지가 난 날개 모양의 세포.
   • 편평 상피 세포가 두 겹으로 되어 있습니다.
   • 외피 세포 표면은 미세주름과 미세융모로 인해 증가하여 점액의 부착을 용이하게 합니다. 며칠 내에 표면 세포는 박리됩니다. 상피의 재생 능력이 매우 뛰어나 흉터가 생기지 않습니다.
   • 상피줄기세포는 주로 상측 및 하측 윤부에 위치하며, 정상적인 각막 상피 유지에 필수적입니다. 이 부위는 또한 결막이 각막으로 자라는 것을 막는 장벽 역할을 합니다. 윤부 줄기세포의 기능 장애 또는 결핍은 만성 상피 결손, 결막 상피의 각막 표면으로의 성장, 그리고 혈관 생성을 초래할 수 있습니다.
2. 보우만막은 기질의 세포 없는 표층층으로, 이 막이 손상되면 흉터가 형성됩니다.
3. 실질은 각막 전체 두께의 약 90%를 차지하며, 주로 올바른 방향으로 배열된 콜라겐 섬유로 구성되며, 그 사이의 공간은 주요 물질(콘드로이틴 황산염과 각질 황산염)과 변형된 섬유아세포(각막 세포)로 채워져 있습니다.
4. 데스메막은 미세한 콜라겐 섬유의 네트워크로 이루어져 있으며, 자궁 내에서 발달하는 전방 연결 영역과 일생 동안 내피층으로 덮여 있는 후방 비연결 영역으로 구성됩니다.
5. 내피는 육각형 세포로 이루어진 단층으로 이루어져 있으며, 각막의 상태를 유지하고 안압 상승으로 인한 부종을 예방하는 데 중요한 역할을 하지만 재생 능력은 없습니다. 나이가 들면서 각막 내피 세포의 수는 점차 감소하고, 크기가 커지는 나머지 세포들이 빈 공간을 채웁니다.

각막은 삼차신경 첫 번째 분지의 신경 종말에 의해 풍부하게 지배받습니다. 상피하 신경총과 기질 신경총이 구별됩니다. 각막 부종은 색수차와 "무지개 원" 증상의 원인입니다.

비각질화 전방 각막 상피는 여러 줄의 세포로 구성되어 있습니다. 가장 안쪽 세포는 큰 핵을 가진 키가 크고 각기둥 모양인 기저 세포층으로, 이를 배아 세포, 즉 배아 세포라고 합니다. 이 세포들의 빠른 증식으로 상피가 재생되고 각막 표면의 결손 부위가 메워집니다. 상피의 바깥쪽 두 층은 날카롭게 납작한 세포들로 이루어져 있으며, 핵조차도 표면과 평행하게 위치하며 바깥쪽 가장자리가 평평합니다. 이는 각막의 이상적인 매끄러움을 보장합니다. 외피 세포와 기저 세포 사이에는 상피 전체 구조를 유지하는 2~3개의 다분지 세포층이 있습니다. 눈물은 각막에 거울처럼 매끄럽고 윤기 있는 윤기를 부여합니다. 눈꺼풀의 깜박임 운동으로 인해 지방선 분비물과 섞이고, 그 결과로 생성되는 유제가 각막 상피를 얇은 각막전막 형태의 층으로 덮어 광학 표면을 평평하게 하고 건조로부터 보호합니다.

각막 상피는 빠르게 재생되어 먼지, 바람, 온도 변화, 부유성 및 기체성 독성 물질, 열, 화학적 및 기계적 손상과 같은 유해한 환경적 영향으로부터 각막을 보호합니다. 건강한 각막에 발생한 광범위한 외상 후 감염되지 않은 미란은 2~3일 안에 사라집니다. 소세포 결손의 상피화는 사체의 눈에서도 사망 후 몇 시간 안에 관찰될 수 있으며, 적출된 눈을 항온조에 넣으면 관찰할 수 있습니다.

상피 아래에는 얇고(8~10µm) 구조가 없는 전방 경계막, 소위 보우만막이 있습니다. 이는 실질의 유리질화된 윗부분입니다. 이 막은 주변부에서 끝나며, 각막연부까지 1mm 정도밖에 닿지 않습니다. 이 튼튼한 막은 충격을 받아도 각막의 형태를 유지하지만, 미생물 독소의 작용에는 저항하지 못합니다.

각막에서 가장 두꺼운 층은 실질입니다. 각막 실질은 콜라겐 섬유로 만들어진 가장 얇은 판으로 이루어져 있습니다. 이 판들은 서로 평행하게 각막 표면에 위치하지만, 각 판마다 고유한 콜라겐 섬유의 방향이 있습니다. 이러한 구조가 각막의 강도를 유지합니다. 모든 안과 의사는 날카롭지 않은 칼날로 각막에 구멍을 뚫는 것이 매우 어렵거나 심지어 불가능하다는 것을 알고 있습니다. 동시에, 고속으로 날아오는 이물질이 각막을 관통합니다. 각막 판 사이에는 각막소체(각막세포)가 위치한 연통하는 틈새 체계가 있는데, 각막소체는 여러 갈래로 갈라진 편평세포인 섬유세포로, 얇은 합포체를 형성합니다. 섬유세포는 상처 치유에 관여합니다. 이러한 고정 세포 외에도 각막에는 이동 세포인 백혈구가 존재하며, 염증이 있는 부위에서는 그 수가 빠르게 증가합니다. 각막판은 설포히알루론산의 유황염을 함유한 접착제로 결합됩니다. 점액성 시멘트는 각막판 섬유와 동일한 굴절률을 가지고 있습니다. 이는 각막의 투명도를 보장하는 데 중요한 요소입니다.

안쪽에서는 탄력성 후방 경계판, 즉 데스메막이 콜라겐과 유사한 물질의 얇은 섬유질을 포함하는 실질에 인접해 있습니다. 각막연부 근처에서 데스메막은 두꺼워진 후 섬유로 분열되어 안쪽에서 홍채각막각의 해면체를 덮습니다. 데스메막은 각막 실질과 느슨하게 연결되어 있으며, 안압이 급격히 감소하면 주름이 형성됩니다. 각막을 절개하면 데스메막이 수축하여 절개 부위 가장자리에서 멀어지는 경우가 많습니다. 이러한 상처 표면이 정렬되면 탄력성 후방 경계판의 가장자리가 서로 닿지 않아 데스메막의 온전성 회복이 수개월 지연됩니다. 각막 반흔 전체의 강도는 여기에 달려 있습니다. 화상이나 화농성 궤양에서는 각막 물질이 빠르게 파괴되며, 데스메막만이 화학 물질과 단백질 분해 물질의 작용을 그렇게 오랫동안 견딜 수 있습니다. 궤양성 결손의 배경에 데스메막만 남아 있는 경우, 안구 내 압력의 영향으로 거품 형태로 앞으로 돌출됩니다(데스메토막증).

각막의 내층은 소위 후상피(이전에는 내피 또는 데스메 상피라고 불렸습니다)입니다. 각막의 내층은 세포질 돌기를 통해 기저막에 부착된 편평한 육각형 세포들이 한 줄로 배열된 층으로 이루어져 있습니다. 얇은 돌기 덕분에 이 세포들은 안압 변화에 따라 늘어나고 줄어들면서 제자리를 유지합니다. 동시에 세포체는 서로 접촉을 유지합니다. 가장 바깥쪽 가장자리에서 후상피는 데스메막과 함께 눈의 여과 영역에 있는 각막공막주로를 덮고 있습니다. 이 세포들이 신경교세포에서 유래한다는 가설이 있습니다. 이들은 교환되지 않기 때문에 장간세포(long-livers)라고 불립니다. 세포의 수는 나이가 들면서 감소합니다. 정상적인 조건에서 후각막 상피 세포는 완전히 재생되지 않습니다. 결손은 인접 세포의 폐쇄로 대체되며, 이로 인해 세포가 늘어나고 크기가 증가합니다. 이러한 대체 과정은 무한정 지속될 수 없습니다. 일반적으로 40~60세의 사람은 각막 상피 1mm²당 2,200~3,200개의 세포를 가지고 있습니다. 이 수가 1mm²당 500~700개로 감소하면 부종성 각막 이영양증이 발생할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 특수한 조건(안구 내 종양 발생, 심각한 조직 영양 장애) 하에서 각막 상피의 개별 세포가 주변부에서 실제로 분열하는 것을 관찰할 수 있다는 보고가 있었습니다.

각막 후상피세포의 단층은 각막 실질에 유기물을 공급하고 대사산물을 제거하는 이중 작용 펌프 역할을 하며, 다양한 성분에 대한 선택적 투과성을 특징으로 합니다. 후상피는 각막이 안구 내액으로 과도하게 포화되는 것을 방지합니다.

세포 사이에 아주 작은 틈이라도 생기면 각막 부종과 투명도 감소로 이어집니다. 최근 생체 내 거울 생체현미경법의 등장으로 후상피세포의 구조와 생리에 대한 많은 특징이 밝혀졌습니다.

각막에는 혈관이 없기 때문에 각막의 교환 과정은 매우 느립니다. 교환 과정은 눈 앞쪽 방의 습기, 눈물액, 그리고 각막 주변에 위치한 각막주위 고리망의 작은 혈관들에 의해 발생합니다. 이 고리망은 결막, 섬모체, 상공막 혈관의 가지들로 형성되어 각막이 염증 과정에 반응하도록 합니다. 결막, 공막, 홍채, 섬모체에서 염증이 발생합니다. 윤부 둘레를 따라 있는 얇은 모세혈관망은 각막으로 단 1mm만 들어갑니다.

각막에는 혈관이 없지만 영양신경, 감각신경, 자율신경 섬유로 대표되는 풍부한 신경 지배를 받습니다.

각막의 대사 과정은 삼차신경과 안면신경에서 뻗어 나온 영양신경에 의해 조절됩니다.

각막의 높은 민감도는 삼차신경의 안신경 분지에서 나오는 긴 섬모체신경 체계에 의해 제공됩니다. 섬모체신경은 각막 주위에 윤부주위 신경총을 형성합니다. 각막에 들어가면 수초를 잃고 투명해집니다. 각막에는 실질, 기저막 아래, 상피하의 세 층으로 된 신경총이 있습니다. 각막 표면에 가까워질수록 신경 말단은 더 얇아지고 서로 얽혀 있는 부분이 더 촘촘해집니다.

각막 상피의 각 세포는 별도의 신경 종말을 가지고 있습니다. 이는 각막의 높은 촉각 민감도와 민감한 종말이 노출되었을 때(상피 침식) 극심한 통증을 설명하는 요인입니다. 각막의 높은 민감도는 보호 기능의 근간을 이룹니다. 즉, 각막 표면을 가볍게 만지거나 바람이 불면 무조건적인 각막 반사가 발생합니다. 즉, 눈꺼풀이 감기고 안구가 위로 향하여 각막을 위험으로부터 멀리 이동시키며, 눈물이 나와 먼지 입자를 씻어냅니다. 각막 반사궁의 구심성 부분은 삼차 신경에 의해, 원심성 부분은 안면 신경에 의해 전달됩니다. 각막 반사 소실은 심각한 뇌 손상(쇼크, 혼수 상태)에서 발생합니다. 각막 반사 소실은 마취의 심각성을 나타내는 지표입니다. 각막과 척수 상부 경추의 일부 병변에서는 반사가 사라집니다.

각막 자극에 대한 변연고리망 혈관의 신속한 반응은 변연주위신경총에 존재하는 교감신경과 부교감신경의 도움으로 발생합니다. 교감신경과 부교감신경은 두 개의 말단으로 나뉘는데, 하나는 혈관 벽으로 지나가고, 다른 하나는 각막을 관통하여 삼차신경의 분지망과 접촉합니다.

각막은 일반적으로 투명합니다. 이는 각막의 특수한 구조와 혈관의 부재 때문입니다. 투명한 각막의 볼록-오목 형태가 광학적 특성을 제공합니다. 광선의 굴절력은 각 눈마다 다르며 37~48 디옵터(디옵터)이며, 대부분 42~43 디옵터입니다. 각막의 중앙 광학 영역은 거의 구형입니다. 주변부로 갈수록 각막은 경선에 따라 고르지 않게 편평해집니다.

각막의 기능:

• 눈의 바깥쪽 캡슐은 강도, 높은 민감도, 전방 상피를 빠르게 재생하는 능력 덕분에 지지 및 보호 기능을 수행합니다.
• 광학 매체가 투명성과 특징적인 모양으로 인해 빛의 투과와 굴절 기능을 수행하는 방식입니다.

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