秦 珊，盧怡潔，秦 波

0引言

隨著科技的發(fā)展和生活、工作的需要，人們在配備液晶顯示器的視頻顯示終端(如電視機、電腦、智能手機等)上花費越來越多的時間。然而，液晶屏多采用發(fā)光二極管(LED)作為背光源，而LED中藍光含量極高，對視網膜造成了損害。

1藍光對視網膜的損傷機制

藍光對視網膜的損傷程度取決于視網膜接收到的總光照量，與其光照的強度和時間相關，且兩者相互影響。有研究在平穩(wěn)視紫紅質水平下用20～160Lx藍光照射小鼠，發(fā)現光照強度和暴露的時間具有相關性，長的光照時間可替代低光照強度。Knels等[1]利用0.6、1.5、4.5W/cm2的波長為410nm的LED光照射視網膜神經細胞(R28細胞)發(fā)現光輻照功率越高，細胞損傷越嚴重。同時，間斷的光暴露較持續(xù)的光暴露對視網膜造成的損傷更大。研究顯示，5min光照不會引起明顯的視網膜損傷，然而如果進行連續(xù)3～4次暴露，盡管每次5min并且中間間隔1h，仍然會對視網膜造成明顯的損傷。國內外學者研究體外培養(yǎng)的視網膜色素上皮(RPE)細胞時發(fā)現，藍光輻射強度3～7mW/cm2且持續(xù)作用3～24h均可持續(xù)引起細胞損傷。也有研究認為藍光輻射強度4.0±0.5mW/cm2，光照6h可能是引起RPE細胞及亞細胞器嚴重損傷，甚至凋亡及壞死的時間節(jié)點[2]。目前認為，藍光損傷視網膜的主要機制是其對視網膜感光細胞和RPE細胞的損傷。

1.1藍光損傷視網膜感光細胞的機制

1.1.1視網膜活性氧增加視網膜活性氧(reactive oxygen species，ROS)增加是藍光損傷視網膜感光細胞的主要機制，通過氧化應激對感光細胞內線粒體造成損傷從而損傷細胞。藍光照射后，可能通過以下方式導致感光細胞凋亡：(1)視網膜ROS增加，導致感光細胞內線粒體損傷，細胞色素C增加；(2)ROS產生后，誘導絲裂原蛋白活化激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)活化，調節(jié)炎癥反應、細胞死亡等過程；(3)藍光照射后引起磷酸化的細胞外調節(jié)蛋白激酶(P-extracellular regulated protein kinases，p-ERK)水平下調，隨時間增加下調水平增加；(4)藍光照射3h后活化的核轉錄因子(nuclear factor kappa B，NF-κB)上調，自噬通路被激活。上述通路的調控均可誘導細胞凋亡級聯反應，導致視網膜感光細胞凋亡[3]。

1.1.2短波長視蛋白聚集短波長LED光可引起相關蛋白的表達水平發(fā)生改變，引起短波長視蛋白(S-opsin)聚集，視錐細胞短期內出現變性，導致嚴重的感光細胞損傷[4]。

1.1.3視網膜miR-155和SHIP1表達改變研究發(fā)現，小鼠進行光照后，視網膜內促炎因子miR-155表達量增加，而抗炎因子含SH2結構域的肌醇磷酸酶1(src homology 2 domain-containing inositol-5-phosphatase 1，SHIP1)表達量下降，使視網膜光感受器退化，促紅細胞生成素分泌增加，導致視網膜氧化應激增強，進一步加重視網膜感光細胞損傷，形成一個惡性循環(huán)[5]。

1.1.4 NLRP3炎癥小體激活NLRP3炎癥小體是一個多蛋白復合體，在小膠質細胞中其可以募集caspase-1及介導白介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)的產生。有研究認為在年齡相關性黃斑變性(ARMD)的病理過程中，NLRP3炎癥小體被激活，另有研究發(fā)現在長期藍光照射后的小鼠視網膜細胞中NLRP3和IL-1β也被激活，導致視網膜感光細胞損傷[6]。

1.2藍光損傷視網膜色素上皮細胞的機制

1.2.1脂褐素累積脂褐素即類視黃醛代謝后的產物，藍光照射后可在RPE細胞中大量累積，其主要熒光基團N-亞視黃基-N-視黃基-乙醇胺(N-retinylidene-N-retinyl-ethanolamine，A2E)[7]總含量決定了脂褐素的毒性[8]，可調節(jié)藍光對視網膜的損傷。A2E是RPE細胞凋亡的啟動因子。藍光可加速A2E對細胞的氧化，從而產生氧化應激反應，誘發(fā)RPE細胞凋亡[9]，且在該過程中，含有A2E的RPE細胞產生單線態(tài)氧及其它活性氧類增多[10-11]，ROS通過一系列級聯反應最終也導致細胞凋亡。

1.2.2細胞溶酶體功能破壞藍光照射負載有脂褐素的RPE細胞后，使細胞溶酶體功能遭到破壞最終導致細胞凋亡，但其機制尚不十分明確，仍有待進一步研究。

1.2.3跨膜電位變化藍光可通過影響RPE細胞內Ca2+濃度使線粒體跨膜電位發(fā)生變化，導致細胞凋亡[12]。有研究證實，通過特異性抑制L型電壓依賴性Ca2+通道功能可以在一定程度上降低藍光引起的RPE細胞凋亡[13]。

1.2.4其它藍光照射RPE細胞可使血-視網膜屏障和跨膜物質轉運發(fā)生功能障礙，促使細胞凋亡。另有研究認為，藍光照射會改變RPE細胞內某些細胞因子的表達水平，導致細胞損傷[14-15]，還可通過上調RPE細胞miR-103的含量抑制細胞增殖[16]。

2藍光損傷視網膜的防護機制

2.1物理防護

2.1.1短波長濾光片有研究對小鼠進行光照射時應用短波長濾光片，結果發(fā)現其可以濾過光線中94%的藍色成分，對小鼠視網膜的功能和形態(tài)有明顯的保護作用，同時可以使大量的光感受器存活[17]。

2.1.2藍光濾光人工晶狀體藍光暴露與異常分泌的促血管生成因子有關，這些因子可以促進眼部疾病的發(fā)生發(fā)展。越來越多的證據表明，藍光照射可能導致ARMD的發(fā)生發(fā)展，促進了藍光濾光人工晶狀體(IOL)的發(fā)展，作為傳統IOL的一種替代應用于臨床。以往研究表明，藍光濾光IOL與僅濾過紫外線的IOL相比，可以抑制光誘導的血管內皮生長因子(VEGF)的產生、氧化應激反應和血管生成信號。光暴露后，RPE細胞血管生成素分泌減少，該過程可以被藍光濾光器消除[18-19]。由于藍光濾光IOL必須要進行晶狀體摘除術后方能植入，不適用于晶狀體透明的人群，可能適用于老年患者，目前臨床報道較少。此外，目前的研究結果并不認為藍光濾光IOL可以有效保護黃斑區(qū)[20]。

2.2化學和藥物防護

2.2.1抑制ROS產生抗氧化劑和自由基清除劑可以通過減弱氧化應激反應，抑制ROS產生。多種抗氧化劑已被證實可有效預防藍光照射對視網膜的損傷。

α-磷辛酸是一種抗氧化劑和鐵螯合劑，對光損傷誘導的視網膜色素變性有保護作用。有研究對進行光照的小鼠全身應用α-磷辛酸，結果發(fā)現與氧化應激、炎癥和鐵超載相關的基因表達明顯下調，認為α-磷辛酸能抑制鐵介導的氧化損傷，抑制過量鐵的積累，從而減弱氧化應激造成的視網膜損傷[21]。

雷公藤紅素是一種具有多種生物活性的天然產物，來源于中藥雷公藤的根皮，近些年研究發(fā)現其有很強的抗氧化作用。強光，尤其是藍光，可引起RPE細胞氧化應激、促炎基因表達增強，小膠質細胞活化，視網膜膠質細胞增生等。雷公藤紅素可以通過抑制視網膜氧化應激和炎癥，減弱光誘導的視網膜變性。有研究在強光照射小鼠后應用雷公藤紅素，觀察到其對小鼠視網膜的形態(tài)和功能有明顯的保護作用，并可以抑制光感受器細胞死亡，減輕視網膜色素上皮和光感受器的氧化應激反應，降低視網膜促炎基因的表達，抑制視網膜小膠質細胞的活化和膠質化。另有體外研究也發(fā)現雷公藤紅素可以減輕ARPE-19細胞的氧化應激反應[22]。

越橘萃取物(lingonberry extract，L-ext)和覆盆子萃取物(bilberry extract，B-ext)含有大量的酚類抗氧化劑(反式白藜蘆醇、花青素、花青素原等)，其對單重態(tài)氧具有抗氧化作用，通過調節(jié)NF-κB、p38 MAPK、自噬和caspase-3/7信號通路的激活，抑制促凋亡蛋白的產生和激活[23]，起到保護視網膜光感受器的作用。有研究在視網膜感光細胞培養(yǎng)液中分別加入L-ext和B-ext，結果發(fā)現其對藍光誘導的細胞損傷具有保護作用。

巖藻黃蛋白是海洋生物中最豐富的類胡蘿卜素，具有良好的吸光性能和抗氧化活性，研究證實其可通過抗氧化預防可見光所致的視網膜損傷[24]。

Nrf2(NF-E2-related factor 2)是一種反應應激的轉錄因子，在多種組織中發(fā)揮保護細胞免受內源性和外源性應激的作用，是許多細胞抗氧化反應的重要調節(jié)因子，也是機體抵御氧化應激的一種保護機制。研究發(fā)現Nrf2可在一定程度上保護光感受器細胞免受氧化應激的損傷[25-26]。

2.2.2抑制視網膜miR-155和SHIP1表達Bian等[5]研究發(fā)現，人參皂甙Rb1和RD(三七總皂苷的皂苷化合物)聯合作用可促使視網膜miR-155和SHIP1的表達發(fā)生改變，并維持在正常水平，抑制光誘導的視網膜變性。這也是首次發(fā)現miR-155和SHIP1參與光感受器的退化，為治療相關視網膜退行性疾病提供了證據。

2.2.3抑制NLRP3炎癥小體小膠質細胞NLRP3炎癥小體激活可能是慢性藍光照射后造成視網膜病變的機制之一。研究發(fā)現，敲除細胞表面趨化因子受體2(CCR2)基因可以明顯減輕慢性藍光照射造成的小鼠視網膜光感受器細胞死亡，同時可以抑制光誘導視網膜變性過程中小膠質細胞的活化和增殖[6]。

2.2.4酶活性保護劑研究發(fā)現，葉黃素可能通過淬滅氧自由基，抑制脂質過氧化和c-fos基因的表達發(fā)揮其保護作用[27]。此外，玉米黃質也被認為具有保護細胞色素氧化酶的功能，可使視網膜免受藍光損傷。

2.2.5其它N-乙酰半胱氨酸是一種抗氧化劑，可以抑制ROS的產生和NF-κB的激活，保護感光細胞免受藍光引起的損傷。N-乙酰半胱氨酸也可提高細胞活力，抑制細胞死亡和促紅細胞生成素，抑制藍光誘導的caspase-3/7激活和細胞自噬[3]。枸杞多糖可能通過影響線粒體膜電位的水平抑制藍光照射對人RPE細胞的損傷[28-29]。黃連素是一種從黃連中提取出的異喹啉類生物堿，研究認為其可以通過激活PI3K/AKT/ERK通路保護視網膜免受光誘導的變性。系統性應用黃連素對光誘導的視網膜變性有保護作用，該過程與減少視網膜氧化應激有關[30]。(-)表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯[(-)-epigallocatechin-3-gallate，EGCG]是從綠茶中提取的一種成分，是兒茶素中含量最高的組分，由于其特殊的立體化學結構，EGCG具有非常強的抗氧化活性，能夠保護細胞和脫氧核糖核酸(DNA)。研究發(fā)現，通過給強光照射處理的小鼠腹腔注射EGCG可以保護其視網膜結構和功能，減輕強光對小鼠視網膜的損傷作用[31]。白血病抑制因子(LIF)對視網膜光感受器細胞光損傷具有抑制作用，其可能通過激活JAK3/STAT3信號通道抑制下游Bax/Bcl-2凋亡通道而發(fā)揮作用[32]。上述藥物均對光損傷引起的視網膜變性和損傷具有一定的保護作用，但具體機制仍有待進一步研究證實。

3小結

隨著科技的發(fā)展和電子產品的更新換代，關于藍光損傷及防護的研究越來越多，但藍光的化學防護研究仍然停留在細胞和動物水平。現在主要應用的藍光防護措施仍然是物理防護，即通過濾過藍光減少其對視網膜造成的損傷，如防藍光眼鏡。隨著近視人群的增多，人們在驗配鏡片時會選擇帶有防藍光作用的鏡片，但目前仍缺乏足夠的證據支持使用藍光濾過鏡片可以改善視力，減輕視疲勞，保護黃斑區(qū)[33]，尚需要進一步的研究證實藍光濾過鏡片對視網膜的保護作用。藍光損傷的化學和藥物防護措施目前仍停留在細胞或動物研究階段，缺乏臨床試驗研究結果，這也是未來需要解決的問題和進一步的研究方向。