蔡建奇，郝文濤，曾珊珊，郭 婭，曲翔宇，衛(wèi) 科，

唐姍姍2，溫蓉蓉6，馮塏威6

(1. 中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100191；2.北京理工大學(xué)，北京 100081；3. 昆山人因健康工程研發(fā)中心有限公司， 江蘇 蘇州 215333；4.中國計(jì)量大學(xué)，浙江 杭州 310018；5.綿陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，四川 綿陽 621051； 6.北京陽明智道光電科技有限公司，北京 100102)

1 近視現(xiàn)狀與分類

近視對(duì)人類視覺的威脅正在增加。近百年來，全球近視人口呈快速上升趨勢。在美國，成年人群近視比例從20世紀(jì)70年代的25%增加到2004年的超過40%[1,2]。在東亞，年輕人近視比例處在80%～90%范圍內(nèi)[3]。2000年全球近視患者為14.06億，到了2010年達(dá)到19.5億(占全球人口比例28.3%)，同時(shí)預(yù)測到2020年全球近視人數(shù)將達(dá)到26.2億，到2050年全球近視人口將達(dá)世界總?cè)丝诘囊话?47.58億)，其中包括9.38億高度近視人口[4]。近視已經(jīng)成為嚴(yán)重影響公眾健康及生活質(zhì)量的公共衛(wèi)生問題。

2 近視的成因與光的影響

醫(yī)學(xué)上，近視分為屈光性近視和軸性近視[5]。根據(jù)近視的定義，近視是眼在調(diào)節(jié)松弛狀態(tài)下，平行光線經(jīng)眼的屈光系統(tǒng)的折射后焦點(diǎn)落在視網(wǎng)膜之前[6]。折射光焦點(diǎn)落在視網(wǎng)膜之前，可能是因?yàn)榍庀到y(tǒng)(主要是角膜和晶狀體)的屈光度過大，也可能是屈光系統(tǒng)到視網(wǎng)膜之間的距離(眼軸長度)過長。因此，按照屈光成分，近視可以分為屈光性(角膜屈光度過大)和軸性(眼軸長度過長)近視。對(duì)于這兩種近視，引起它們的成因是不同的。

2.1 屈光性近視

人眼屈光系統(tǒng)主要為角膜和晶狀體。在正常人眼中，視遠(yuǎn)和視近是通過睫狀肌懸韌帶控制的晶狀體表面曲率[7]。當(dāng)睫狀肌收縮時(shí)，晶狀體在懸韌帶共同作用下發(fā)生形變，致使晶狀體屈光度變大，此時(shí)人眼適于視近。當(dāng)睫狀肌舒張時(shí)，晶狀體形變量減少，致使晶狀體屈光度減小，此時(shí)人眼適于視遠(yuǎn)。若人眼睫狀肌長期收縮而處在緊張狀態(tài)，會(huì)導(dǎo)致睫狀肌痙攣而減弱其調(diào)節(jié)能力[8]，晶狀體形狀與表面曲率變化范圍變小，角膜曲率也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，從而造成屈光性近視。

屈光性近視的成因主要是睫狀肌痙攣引起的調(diào)節(jié)能力減弱。睫狀肌長時(shí)間的緊張與收縮是造成睫狀肌痙攣的首要原因。睫狀肌的收縮與舒張取決于神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。外部光信號(hào)在視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)換為的神經(jīng)信號(hào)，再經(jīng)過外膝體而最終傳輸至人腦視皮層[9]。當(dāng)視網(wǎng)膜成像不清晰時(shí)，視皮層上相關(guān)功能區(qū)域識(shí)別出成像質(zhì)量差的信號(hào)，會(huì)發(fā)出神經(jīng)信號(hào)，通過神經(jīng)元傳輸至人眼睫狀肌，通過控制睫狀肌收縮與舒張來調(diào)節(jié)晶狀體形狀，從而改變視網(wǎng)膜上成像質(zhì)量[10]。若人眼長期處在視近狀態(tài)，視神經(jīng)為使視網(wǎng)膜成像清晰而控制睫狀肌保持收縮狀態(tài)，造成屈光性近視。因此，屈光性近視的產(chǎn)生與視網(wǎng)膜成像相關(guān)。像質(zhì)本身與入眼光是緊密相關(guān)的，因此屈光性近視與光相關(guān)。

2.2 軸性近視

視網(wǎng)膜是人眼中接收光信號(hào)與成像的關(guān)鍵部分。視網(wǎng)膜外部外覆蓋著脈絡(luò)膜，而脈絡(luò)膜外部又覆蓋著鞏膜。鞏膜對(duì)眼球外壁加固發(fā)揮著重要的作用。眼球內(nèi)的房水和玻璃體使得眼球?qū)ν獠坑袃?nèi)壓力作用。鞏膜在眼球外支撐著眼球結(jié)構(gòu)，平衡來自眼球內(nèi)部的壓力，使眼球保持均勻并呈現(xiàn)近圓形的形態(tài)。當(dāng)鞏膜厚度變薄時(shí)，鞏膜自身的支持力不足以平衡來自眼球內(nèi)部的壓力，使得眼球沿軸向伸長，從而使屈光系統(tǒng)到視網(wǎng)膜之間距離增加，導(dǎo)致原本應(yīng)當(dāng)落在視網(wǎng)膜上的像落在視網(wǎng)膜前方，從而造成軸性近視。除鞏膜厚度變薄之外，與睫狀肌相關(guān)的調(diào)節(jié)與集合也會(huì)對(duì)眼軸長度增加產(chǎn)生促進(jìn)作用[11]。

視網(wǎng)膜上分布著色素上皮細(xì)胞和感光細(xì)胞[12]。入眼光在視網(wǎng)膜上形成物像時(shí)，與視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞和感光細(xì)胞發(fā)生相互作用。感光細(xì)胞將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為神經(jīng)信號(hào)，通過視神經(jīng)傳輸至視皮層。色素上皮細(xì)胞與光子發(fā)生相互作用而產(chǎn)生各種化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)過一系列生化反應(yīng)最終影響到鞏膜。鞏膜受到影響時(shí)，會(huì)表現(xiàn)在其細(xì)胞發(fā)育上， 最終導(dǎo)致鞏膜厚度變化而使眼軸長度變化。因此，軸性近視與光相關(guān)。

2.3 光的影響

屈光性近視與軸性近視都與光密切相關(guān)。不同特征的光照對(duì)近視的形成與發(fā)展有著不同的影響。對(duì)于單純的屈光性近視，患者眼球的變化僅僅體現(xiàn)在角膜曲率上，較難測量，因此有關(guān)光對(duì)屈光性近視影響的研究較少，主要是Cai等關(guān)于光色溫與光強(qiáng)分布對(duì)人眼生理結(jié)構(gòu)的影響研究[13,14]。

光對(duì)軸性近視存在復(fù)雜的影響。光照通過兩種途徑影響軸性近視：一種途徑是光照刺激視神經(jīng)控制睫狀肌調(diào)節(jié)而拉伸眼球，如形覺剝奪或視網(wǎng)膜離焦[15]；另一種是光與視網(wǎng)膜發(fā)生相互作用產(chǎn)生的生長因子經(jīng)過一系列生化反應(yīng)而最終使鞏膜厚度變薄。

人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)光照對(duì)軸性近視存在規(guī)律性影響，并且已經(jīng)開始利用光致眼軸變化的規(guī)律來誘導(dǎo)或抑制軸性近視。人們獲得不同特征的光刺激，可以通過調(diào)整光源的光強(qiáng)、波長、頻閃和光分布等特性來實(shí)現(xiàn)[16,17]。光照的這些特性可以影響近視的產(chǎn)生與發(fā)展。與低頻閃光照相比，高頻閃光照更能引起人眼的視疲勞與形覺剝奪，從而更易誘發(fā)軸性近視[18,19]。與均勻的光照環(huán)境相比，不均勻的光環(huán)境更易引起人眼視覺不適[20,21]，進(jìn)而更易引起形覺剝奪最終誘發(fā)軸性近視。然而，關(guān)于光源的光強(qiáng)與波長特性如何影響近視，先前的研究并未對(duì)此達(dá)成一致。

關(guān)于光源的光強(qiáng)對(duì)近視的影響，Chen等[22]通過不同照度的正常光刺激小鼠，發(fā)現(xiàn)高光強(qiáng)刺激可以激活視網(wǎng)膜多巴胺受體，抑制小鼠形覺剝奪，從而抑制軸性近視的產(chǎn)生與發(fā)展。與之相反，Landis等[23]通過使兒童在不同照度光環(huán)境中曝光，發(fā)現(xiàn)暗光環(huán)境激發(fā)的視桿細(xì)胞通路同樣具有抑制形覺剝奪從而抑制軸性近視的作用。由此可見，在不同的研究中，高光強(qiáng)與低光強(qiáng)對(duì)于軸性近視的產(chǎn)生與發(fā)展的影響，出現(xiàn)截然不同的結(jié)果。

關(guān)于單色光源的波長對(duì)近視的影響，Hung等[24]通過恒河猴實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，波長為650 nm紅光能夠抑制恒河猴眼軸延長。Gawne等[25]通過對(duì)樹鼩的研究發(fā)現(xiàn)，波長為626 nm紅光能夠抑制樹鼩眼軸增長。然而，Liu等[26]通過對(duì)幼年恒河猴的研究，發(fā)現(xiàn)610 nm紅光能夠促進(jìn)恒河猴眼軸增長。Qian等[27]在研究430 nm單色光和530 nm單色光對(duì)豚鼠眼球發(fā)育影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，長波長單色光誘發(fā)近視。由此可見，在不同的研究中，長波長光照與短波長光照對(duì)于軸性近視的產(chǎn)生與發(fā)展的影響，出現(xiàn)多種不同的結(jié)果，互相之間存在矛盾之處。

3 研究方法

目前關(guān)于軸性近視的研究，主要可以分為兩個(gè)層次：表面層次與微觀層次。

3.1 表面層次

表面層次，指通過人因?qū)嶒?yàn)或動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，用不同方式刺激活體人或動(dòng)物眼球，最終測量其眼球參數(shù)的變化情況。這種層次的研究并沒有深入涉及實(shí)驗(yàn)過程中眼球內(nèi)部分子和細(xì)胞等層次的變化，因此屬于表面層次的研究。目前，表面層次的研究主要借助于動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)。

早期的近視研究中，常用雞的眼球作為研究對(duì)象[28]。雞的眼球成本低廉，容易獲得，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為穩(wěn)定。然而，使用雞的眼球開展的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)人眼研究的參考價(jià)值并不大，因?yàn)殡u的眼球與人眼的生理結(jié)構(gòu)差異太大[29]。在雞的眼球中，鞏膜包含了軟骨層和纖維層；而在人的眼球中，鞏膜只有纖維層，沒有軟骨層。除此之外，雞眼鞏膜和人眼鞏膜中的纖維層成分也存在較大差異：雞眼鞏膜纖維層成分主要是II型膠原纖維，而人眼鞏膜纖維層成分主要是I型膠原纖維。因此，雞眼軸性近視的產(chǎn)生與發(fā)展的原因是軟骨層增厚，鞏膜蛋白聚糖合成增多；而人眼軸性近視的產(chǎn)生與發(fā)展是由于鞏膜纖維層變薄，眼球內(nèi)壓作用使眼軸沿軸向伸長，鞏膜蛋白聚糖合成減少。在眼球睫狀肌方面，雞眼睫狀肌包含煙堿類受體，人眼睫狀肌包含毒蕈堿類受體，這就決定了二者在近視產(chǎn)生與發(fā)展過程中，眼球內(nèi)生化反應(yīng)路徑與細(xì)胞信號(hào)通路具有不可忽視的差異。

與人眼生理結(jié)構(gòu)相近的動(dòng)物有樹鼩、小鼠、豚鼠和猴。理論上，這些動(dòng)物都可以用來研究近視的產(chǎn)生發(fā)展與臨床干預(yù)。然而在可操作性方面，只有小鼠和豚鼠是比較理想的研究對(duì)象。樹鼩生性膽小易驚，不易獲得也不易馴化，并且目前仍缺乏樹鼩的基因組信息，因此不太適合動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)。猴眼與人眼生理結(jié)構(gòu)十分接近，原本是最理想的研究對(duì)象，然而猴類的飼養(yǎng)成本太高，實(shí)驗(yàn)周期過長，并且難以馴化猴類配合實(shí)驗(yàn)，因此無法完成大樣本量重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

目前動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中較為常用的動(dòng)物主要是小鼠與豚鼠。小鼠的優(yōu)點(diǎn)是繁殖力強(qiáng)，飼養(yǎng)成本低，并且目前已有比較完整的小鼠基因組信息和基因敲除方法；缺點(diǎn)是眼球小，屈光成像質(zhì)量差，不易準(zhǔn)確測量眼球參數(shù)。豚鼠的優(yōu)點(diǎn)是眼球大而易于測量，性情溫順便于馴化且配合實(shí)驗(yàn)；缺點(diǎn)是豚鼠自身不能合成維生素C而需要每天補(bǔ)充。

4 小結(jié)

針對(duì)近視防控，單純的表面層次的研究無法深入解釋近視產(chǎn)生與發(fā)展的機(jī)制，因此無法為干預(yù)近視的方法提供有效的指導(dǎo)。限于篇幅，本文僅討論了近視分類、光與近視的關(guān)聯(lián)關(guān)系以及對(duì)軸性近視表面層次的研究成果。在后續(xù)文章中我們將系統(tǒng)梳理微觀層次的研究成果，并對(duì)光與近視未來的研究發(fā)展進(jìn)行展望。