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Kornea - Histologie

Die Kornea (Cornea, Hornhaut) zählt mit der angrenzenden Sklera (Lederhaut) zur äußeren Augenhaut (Tunica fibrosa bulbi). Sie ist frei von Gefäßen und zählt zum lichtbrechenden Apparat des Auges.

Die Kornea besteht histologisch aus fünf Schichten - dem Epithel, der Bowman-Membran, dem Stroma, der Descemet-Membran und dem innen gelegenen Endothel. 

Sie ist eine lichtdurchlässige epithelial-endotheliale Stroma-Struktur des Auges.

Kurzfakten
Schichten

Epithel

Bowman-Membran

Stroma

Descemet-Membran

Endothel

Histologische Differential-diagnose

Erkennungsmerkmale bei Komplettpräparaten:

- Bogenform

- Gleichmäßiger Aufbau

- Mehrschichtiges Plattenepithel

Erkennungsmerkmale bei unvollständigen Präparaten:

- Zellarmes Stroma

- Fehlen einer Lamina propria

- Keine Gefäße oder Drüsenausführungsgänge

Klinischer Zusammenhang Keratitis

Aufbau 

Die Kornea ist Teil der äußeren Augenhaut und ist, im Gegensatz zur Sklera, transparent. Der Limbus corneae ist die Grenze zwischen den Epithelien der beiden Strukturen. Da die Kornea Teil des lichtbrechenden Systems des Auges ist, ist diese frei von Blutgefäßen (bradytrophes Gewebe). Von außen nach innen werden histologisch fünf Schichten unterschieden, die insgesamt eine Dicke von ca. 0,5 mm ergeben. Häufig verwendete Färbungen sind die PAS-Färbung (genauer: Periodic acid-Schiff Reaktion) und die HE (Hämatoxylin-Eosin)-Färbung. Die Schichten werden hier von außen nach innen besprochen.

Epithel (Epithelium anterius)

Das Epithel der Kornea besteht aus mehrschichtigem, unverhornenden Plattenepithel von circa 6 Zellschichten, die einer Basalmembran aufsitzen. Die Zellen des Epithel sind sowohl durch Desmosomen als auch Gap junctions und Adhärenskontakte verbunden. Die am weitesten außen (also oberflächlich) gelegenen Zellen besitzen Tight junctions als Diffusionsbarrieren gegenüber der anliegenden Tränenflüssigkeit.

Die oberflächlichen Zellen sind zudem mit Mikrovilli bestückt, welche in den Tränenfilm hineinragen. Über die Tight junctions wird der Wassergehalt der mittleren Schicht, dem Stroma corneae, reguliert. 
Unter den oberflächlichen, platten Zellen ist ein weiterer Zelltyp, die Flügelzellen genannt werden, lokalisiert. Sie wurden nach ihren flügel-ähnlichen Ausläufern benannt.

Das Epithel der Kornea besitzt einen Besatz mit Stammzellen. Diese erneuern das gesamte Epithel im Zeitraum von einer Woche. Die Stammzellen der Kornea sitzen an der Basalmembran, hauptsächlich im Bereich des Limbus corneae. Sie besitzen eine große Bedeutung bei der Regeneration von Verletzungen (z.B. durch Fremdkörper). Wird nur das Epithel verletzt, ist eine vollständige Heilung möglich. Das Vorhandensein der Stammzellen ist der Grund, weswegen im Präparat der Kornea gelegentlich basal Mitosefiguren zu beobachten sind.

Bowman-Membran (Bowman-Lamelle, Lamina limitans anterior)

Die mittlere Schicht der Kornea ist im oberen Bereich zellfrei. Dieser Teil wird Bowman-Membran genannt und ist ca. 30 μm dick. Sie erscheint im Mikroskop aufgelockert, in HE-Färbung hell und befindet sich zwischen Stroma und unterem Epithel. Die Bowman-Membran besteht aus dünnem, unregelmäßig angeordnetem Kollagen sowie Mukoproteinen und ist mit der Basalmembran des Hornhautepithels verbunden. 

Stroma 

Das Stroma der Kornea macht den Großteil ihrer Breite (ca. 90%) aus und besteht im Wesentlichen aus länglichen, verzweigten Keratozyten, welche den Fibrozyten des Bindegewebes entsprechen. Sie produzieren die extrazelluläre Matrix des Stromas, welche aus Kollagen, Wasser und Proteoglykanen bestehen. Das Kollagen ist in Kollagenfibrillen und -lamellen organisiert, zwischen welchen die Keratozyten eingelagert sind.

Zwischen den Kollagenfibrillen (meist vom Typ I)  sind außerdem für die Kornea spezifische Proteoglykane eingebettet, die als Lumican bezeichnet werden. Ihre Hauptaufgabe ist es, Wasser im Stroma zu halten (durch Bindung von Wassermolekülen). Wasser macht den Großteil (ca. 80%) des Volumens der Kornea aus. 

Weil das Stroma der größte Anteil der Kornea ist, existiert ein besonderer Aufbau, welcher das Stroma transparent (lichtdurchlässig) macht. Wichtig ist der Abstand zwischen den einzelnen Kollagenfibrillen (ca. 30 nm), welcher kleiner als die sichtbaren Wellenlängen des Lichts (320 bis 780 nm) ist. Dadurch findet keine Brechung bzw. Beugung des Lichts statt. Der Abstand der Kollagenfibrillen ist wiederum abhängig vom Wassergehalt der extrazellulären Matrix: durch Synthese von Proteoglykanen werden Wassermoleküle gebunden, während durch das anliegende Endothel Wasser aus dem Stroma heraustransportiert werden kann.

Descemet-Membran (Lamina limitans posterior)

Die Descemet-Membran ist die Basalmembran des Endothels und wird auch Lamina limitans posterior genannt. Es wird hier zwischen einer vorderen und einer hinteren Lamelle unterschieden, wobei der vordere Teil aus rasterartig angeordnetem Kollagen besteht.

Der hintere Teil der Descemet-Membran ist dicht, erscheint lichtmikroskopisch in HE-Färbung dunkel und ist homogen strukturiert. Im Bereich des Limbus corneae besitzt die Descemet-Membran eine rundliche Struktur, welche Schwalbe-Linie genannt wird. Da die hintere Schicht der Descemet-Membran im Leben ständig an Dicke zunimmt, erscheint diese meist kräftiger. 

Seit dem Jahr 2013 wurde eine weitere Schicht, die Pre-Descemet-Membran (auch nach ihrem Erstbeschreiber, Harminder Dua, Dua’s layer genannt) diskutiert und in den vergangenen Jahren als eigenständige Struktur anerkannt. Sie wird dem posterioren Stroma zugerechnet und ist 10-20 μm dick. Sie enthält, ebenso wie die Matrix des Stromas, vor allen Dingen Typ I Kollagen, welches in fünf bis acht dünnen Lamellen angeordnet ist. Da die Pre-Descemet-Membran Teil des Stromas ist, kann diese üblicherweise nicht in einem lichtmikroskopischen Präparat beobachtet werden. Sie kann jedoch durch Injektion von Luft in das Stroma oder bei ödematösen Veränderungen der Kornea mithilfe der optischen Kohärenztomographie (OCT) sichtbar gemacht werden. Die Pre-Descemet-Membran gewann seit ihrer Erstbeschreibung Bedeutung in der ophthalmologischen Chirurgie (u.a. Keratoplastiken).

Endothel (Epithelium posterius)

Das Endothel der Kornea ist die am weitesten innen gelegene Schicht und besteht aus einer einzigen Lage Zellen. Wie auch bei den oberflächlichen Epithelzellen wird die Zellschicht des Endothels durch stark ausgeprägte Tight junctions verknüpft, um eine wirksame Diffusionsbarriere gegenüber dem Kammerwasser zu schaffen. Durch spezielle Aquaporin-1-Kanäle des Endothels wird der Wassergehalt des Stromas reguliert. Im Gegensatz zum Epithel kann das Endothel der Kornea allerdings Verletzungen nur sehr langsam und ineffektiv reparieren. Stattdessen werden die verbleibenden Zellen kompensatorisch breiter (hypertroph), um den entstandenen Defekt abzudecken. Die Endothelzellschicht ist mit der Descemet-Membran verbunden. Der Teil, welcher nach innen (Richtung Vorderkammer) zeigt, ist mit Mikrovilli besitzt.

Histologische Differentialdiagnose

Wird die Kornea in ihrer Gesamtheit dargestellt, ist ihr Vorliegen schon anhand ihrer Bogenform und des gleichmäßigen Aufbaus makroskopisch oder mit geringer Vergrößerung wahrscheinlich. 

Voraussetzung für die zweifelsfreie Unterscheidung ist das Erkennen des mehrschichtigen Plattenepithels (Epithelium anterius) in Abgrenzung zu dem dorsal gelegenen einschichtigen Endothel.

Bei Präparaten, die nur das Epithel und einen Teil des Stromas enthalten (unvollständiges Präparat), gelingt die Erkennung über die Zellarmut des Stromas. Andere Präparate mit mehrschichtigem Plattenepithel (z.B. Gastrointestinaltrakt) besitzen eine zellreiche Lamina propria und Gefäße sowie ggf. Drüsenausführungsgänge, die in der Kornea fehlen.

Videoempfehlung: Augapfel
Aufbau des Auges aus der transversalen Ansicht.

Dieser Artikel hat die histologischen Besonderheiten der Kornea besprochen. Möchtest du mehr über andere Bestandteile des Auges erfahren oder dein Wissen zur Kornea prüfen? Dann schau dir einige unserer Lernmedien an!

Klinik 

Eine Vielzahl von Erregern, vor allem Bakterien, Viren, Pilze und Akanthamöben, können eine infektiöse Entzündung der Hornhaut (Keratitis) auslösen. Prädisponierend dafür sind unter anderem eine mangelnde Befeuchtung der Kornea, ein fehlender Lidschluss (Lagophthalmus), die Einnahme von Immunsuppressiva und das Tragen von Kontaktlinsen. Vor allem der langfristige lokale Einsatz von Kortikosteroiden begünstigt eine Keratitis, weil so die natürliche Regeneration (Epithelialisierung) der Kornea unterdrückt wird. 

Symptome einer Keratitis sind vermehrter Tränenfluss (Epiphora), Schmerzen, Photophobie (Lichtscheu) und Visusreduktion. Ca. 90% aller Keratitiden sind bakterieller Genese, die häufigsten Erreger sind Staphylokokkenstämme (S. aureus und epidermidis) sowie Streptokokken. Gonokokken und Diphtheriebakterien können sogar intaktes Epithel überwinden. 

Diagnostisch wird Erregermaterial zur genauen Bestimmung per Abstrich gewonnen. Zur Abgrenzung gegenüber viralen Infekten und zur Darstellung der Läsion ist oft eine Fluoreszenzfärbung nützlich.

Pathohistologisch zeigt sich bei einer Keratitis eine typische Morphologie: Eine akute Schädigung zeigt sich mit gehäuftem Vorkommen von Entzündungszellen und ödematösen Auflockerungen der betroffenen Zelltypen und -schichten. Wird das einschichtige Endothel geschädigt, breiten sich überlebende Zellen zur Defektdeckung aus.

In chronischer Form führt eine Keratitis möglicherweise zur Neubildung und zum Einwachsen von Gefäßen in das Stroma, in manchen Fällen sogar nach intraepithelial. Diese Gefäßneubildungen sind oberflächlich (konjunktivale Vaskularisationen). Bei Schädigung der tiefen Korneaschichten bilden sich neue Gefäße aus, welche von Ziliararterien entspringen (ziliare Vaskularisation). Überschreitet die Verletzung das Epithel, ist eine Heilung nur unvollständig unter Ausbildung fibrotischen Narbenmaterials möglich.

Die Therapie einer bakteriellen Keratitis hängt von ihrer Verlaufs- und Erscheinungsform ab und umfasst den Einsatz von lokalen oder systemischen Antibiotika sowie das “Weittropfen” des Auges (Mydriasis). Durch die Mydriasis wird der Entstehung von Synechien (Verklebungen) zwischen Iris und Linse vorgebeugt. 

Perforiert die Hornhaut aufgrund einer bakteriellen Infektion, muss eine Hornhauttransplantation (durch die Entnahme eines Teils der Kornea eines Spenders) erfolgen. Da die Kornea keine Gefäße besitzt, muss nach der Transplantation meist keine dauerhafte Immunsuppression erfolgen. Kortikosteroide sind bei jeder infektiösen Keratitis streng kontraindiziert, da diese die Immunantwort schwächen und die Vermehrung der Erreger begünstigen können. 

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Quellen anzeigen

Quellen: 

  • Lüllmann-Rauch, R. (2015). Taschenatlas Histologie (5. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 633 ff.
  • Aumüller, G., Aust, G., Doll, A., et al. (2010). Duale Reihe – Anatomie (2. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 962 ff.
  • Ulfig, N.(2005). Kurzlehrbuch Histologie (2. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 233 ff.
  • Sachsenweger, M. (2003). Duale Reihe Augenheilkunde (2. Auflage). Stuttgart: Georg Thieme Verlag, S. 114 ff., S. 137.
  • Dua, H.S., Said, D.G. (2016). Clinical evidence of the pre-Descemets layer (Duas’s layer) in corneal pathology. Eye, 30(8), 1144-1145. DOI: 10.1038/eye.2016.62

Text, Review & Layout:

  • Tobias Schreiber
  • Stefanie Bauer
  • Andreas Rheinländer
  • Nicole Gonzalez
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