色光對豚鼠鞏膜重塑眼球生長和人眼調節(jié)系統(tǒng)的作用研究.pdf

1、近視眼是世界范圍內最常見的眼部異常之一,探索近視眼發(fā)病的因素及其機制,以指導有效的防治,是當前研究的熱點和難點。眼球的生長發(fā)育依賴于視覺信號的輸入并對其產生反饋性調控,以達到使外界視覺物體在視網(wǎng)膜上清晰成像的目的。視覺信號的不同性質及眼屈光介質客觀存在的不規(guī)則因素等,可導致視網(wǎng)膜產生模糊影像即視網(wǎng)膜離焦。光環(huán)境中不同光譜性質形成的視覺信號可能通過作用于眼球局部(視網(wǎng)膜-脈絡膜-鞏膜)以及調節(jié)系統(tǒng),進而引起屈光狀態(tài)的變化。針對視覺物體或光

2、環(huán)境中特定波長色光的干預,將有望為臨床干預屈光不正提供新的思路。
　　第一部分，色光對豚鼠鞏膜重塑與眼球生長的作用
　　第一節(jié)，色光對豚鼠屈光發(fā)育及脈絡膜和鞏膜形態(tài)的作用
　　目的:探討430nm短波長光和530nm長波長光對豚鼠眼球屈光發(fā)育的作用及脈絡膜和鞏膜形態(tài)的變化。
　　方法:30只2～3周齡健康豚鼠,隨機分為三組,分別飼養(yǎng)于530nm單色光照,430nm單色光照及白色光照環(huán)境(色溫5000K),各光照環(huán)

3、境有效光子量均為3×10-4μmol/cm3,光照周期為12/12h。在光照前、光照后4周及8周進行屈光度和眼軸各部分長度測量。光照8周后每組隨機處死5只豚鼠,取眼球行光鏡和透射電鏡檢查。對各組不同時間點的數(shù)據(jù)采用重復測量數(shù)據(jù)的方差分析,以P＜0.05為有統(tǒng)計學意義。
　　結果:1)光照4周后,530nm光照組較白光組形成-0.08±0.41D近視(P=0.725),430nm光照組較白光組形成1.72±0.78D遠視(P＜0.0

4、01);光照8周后,530nm光照組較白光組形成-1.20±0.40D近視(P＜0.001),430nm光照組較白光組形成2.15±0.87D遠視(P＜0.001)。2)光照4周后,530nm光照組玻璃體腔長度增加0.15±0.08mm,較白光組多增長0.05±0.12mm(P=0.326),430nm光照組玻璃體腔長度增加0.02±0.05mm,較白光組少增加0.09±0.07mm(P=-0.056);光照8周后,530nm光照組玻璃

5、體腔較白光組多增加0.12±0.11mm(P=0.036);430nm光照組玻璃體腔較白光組少增加0.11±0.08mm(P=0.006)。各組前節(jié)長度和晶狀體厚度隨光照時間增加,各時間點各組間未見統(tǒng)計學差異(P＞0.05)。3)光照后8周,530nm光照組鞏膜膠原疏松,排列欠整齊,成纖維細胞處于相對靜止狀態(tài),430nm光照組鞏膜膠原纖維排列整齊緊密,成纖維細胞內質網(wǎng)擴張,合成代謝旺盛。4)脈絡膜厚度在530nm光照組、430nm組和白

6、光組分別為40.15±10.12μm、41.71±8.2μm和41.29±9.7μm,差異無統(tǒng)計學意義。鞏膜的厚度在530nm光照組顯著小于白光組(93.91±7.1μmvs.97.46±12.3μm,P=0.008),430nm光照組和白光組之間則無顯著性差異(101.32±10.2μmvs.97.46±12.3μm,P=0.057)。
　　結論:不同波長的單色光干預可使豚鼠屈光發(fā)育狀態(tài)發(fā)生變化,長波長光可誘導相對性近視,短波長

7、光可誘導相對性遠視。眼球對不同波長色光產生的反應,以鞏膜變化引起的眼球生長速度改變?yōu)橹鳌ｉL波長光較白光使豚鼠鞏膜變薄,短波長光與白光對鞏膜厚度的影響無顯著差異。不同波長色光對鞏膜性質的影響有待進一步研究。
　　第二節(jié)，色光對豚鼠鞏膜生物力學性質和細胞外基質成分的作用
　　目的:研究430nm波長光和530nm波長光光照對豚鼠鞏膜生物力學性質和細胞外基質成分的作用。
　　方法:光照后4周及8周時各組處死12只豚鼠納入研究

8、,其中6只豚鼠的后極部鞏膜用于鞏膜蠕變量測量。縱向剪取2mm×6mm鞏膜條帶,安裝到CMT6000電子萬能試驗機,經過預拉伸試驗后,在0.05N的載荷下,進行20分鐘鞏膜條帶蠕變過程。蠕變量的計算為(L'-L)/L×100％(L'為800s時的形變量,L為200s時的形變量)。每組各6只豚鼠的一眼用于實時熒光定量逆轉錄聚合酶鏈反應,檢測鞏膜組織中I型膠原蛋白、aggrecan和MMP-2、TIMP-2的mRNA水平表達情況。另一眼用于免

9、疫印跡法蛋白定量,檢測鞏膜組織中Ⅰ型膠原蛋白和aggrecan的蛋白水平的表達情況。同一時間點上三組之間比較采用單因素方差分析(ANOVA),P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
　　結果:1)光照后4周和8周,530nm組鞏膜蠕變量均大于白光組(4w,P=0.01;8w,P=0.042);光照后4周時430nm組鞏膜蠕變量小于白光組(P=0.021),8周時430nm組與白光組差異無統(tǒng)計學意義(P=0.067)。2)Real-tim

10、ePCR檢測發(fā)現(xiàn):與白光組比較,光照后4周及8周,530nm組鞏膜α1(Ⅰ)CollagenmRNA水平降低(4w,P=0.023;8w,P=0.04.8),430nm組鞏膜α1(Ⅰ)CollagenmRNA水平無顯著差異(4w,P=0.927,8w,P=0.910);530nm組鞏膜組織中aggrecanmRNA水平較白光組降低(4w,P=0.037;8w,P=0.015),430nm組鞏膜中aggrecanmRNA水平在4周時較白光

11、組升高(P=0.047),8周時與白光組無顯著差異(P=0.210):530nm組鞏膜組織中MMP-2mRNA水平在光照4周時較白光組升高(P=0.007),8周時升高不明顯(P=0.815),TIMP-2mRNA水平較白光組無顯著變化(P=0.524,P=0.072),430nm組鞏膜中MMP-2mRNA水平與白光組比較無統(tǒng)計學差異(4w,P=0.947:8w,P=0.510),TIMP-2mRNA水平與白光組無顯著差異(P=0.37

12、5,P=0.810)。3)Western-blot檢測Ⅰ型膠原和aggrecan蛋白表達結果與RT-PCR結果一致。
　　結論:不同波長色光引起豚鼠鞏膜蠕變性質改變,530nm波長光較430nm及白光使鞏膜更易于延展。不同波長光致鞏膜細胞外基質成分改變,530nm波長光照下鞏膜Ⅰ型膠原蛋白、aggrecan表達水平降低,參與分解代謝的酶MMP-2表達水平上調。色光調控豚鼠眼球生長與鞏膜細胞外基質重塑有關,機制有待進一步研究。

13、>　　第二部分，色光對近距調節(jié)反應及調節(jié)系統(tǒng)模糊敏感度的影響
　　目的:研究不同波長色光對近距靜態(tài)調節(jié)反應及調節(jié)系統(tǒng)模糊敏感度的影響。
　　方法:入選12名被試,平均年齡為25.5±3.4歲(20～30歲)。所有入選被試單眼屈光不正的等效球鏡度數(shù)低于-6.00D,最佳矯正視力達20/20或以上,無雙眼視功能異常,色覺正常。在實驗過程中均用軟性角膜接觸鏡矯正屈光不正,戴鏡后等效球鏡度數(shù)在±0.25D之內。本實驗僅采集右眼數(shù)據(jù)。

14、被試右眼等效球鏡值范圍為0D至-4D,平均為-1.23±1.49D。采用3×3陣列空間頻率為12c/deg的SnellenE字母作為注視視標,整個視標呈現(xiàn)的視場為2零。根據(jù)1931CIE-XYZ標準色度系統(tǒng)的參考值,設置三種色度的視標,字體與背景顏色分別為黑-白(B-W),藍-黃(B-Y)和紅-綠(R-G)。藍色和紅色的主波長分別為440nm和650nm,背景色分別為兩者的拮抗色,主波長分別為580nm和510nm。三種視標的平均亮度相

15、同。用Badal系統(tǒng)呈現(xiàn)3D調節(jié)刺激水平。用近紅外開放視野自動驗光儀(GrandSeikoWAM5500)測量調節(jié)反應。每隔0.2s連續(xù)采集調節(jié)微波動數(shù)據(jù),連續(xù)記錄調節(jié)反應20秒,以均方根值(r.m.s.)作為調節(jié)微波動幅度。在3D調節(jié)刺激水平上以0.1D的梯度改變調節(jié)刺激水平,監(jiān)測調節(jié)反應,采用t檢驗法判定調節(jié)反應變化點,將能引起調節(jié)反應相對于基礎水平發(fā)生變化的調節(jié)刺激最小改變量作為模糊感知閾值。采用重復測量方差分析統(tǒng)計檢驗注視三種視

16、標時的調節(jié)反應、調節(jié)反應均方根.值及模糊感知閾值的差異。P＜0.05具有統(tǒng)計學意義。
　　結果:1)在3D調節(jié)刺激水平上黑-白、藍-黃及紅-綠視標誘發(fā)的平均靜態(tài)調節(jié)反應分別為2.37±0.18D,2.06±0.20D,2.16±0.21D,黑-白視標誘導的靜態(tài)調節(jié)反應高于紅-綠視標(P=0.044)和藍-黃視標(P=0.010);紅-綠視標下的調節(jié)反應高于藍.黃視標,差值為0.11±0.03D(p=0.008)。2)在3D調節(jié)刺激

17、水平,注視黑-白,藍-黃,紅-綠視標的調節(jié)反應均方根平均值分別為0.173±0.027D,0.164±0.035D,0.206±0.014D,黑-白與藍-黃視標無顯著差異(P=0.171),紅-綠視標顯著大于黑-白(P=0.025)與藍-黃視標(P=0.021)。3)在3D調節(jié)刺激水平,注視黑-白、紅-綠及藍-黃視標的平均模糊感知閾值分別為0.135±0.023D,0.133±0.041D,0.203±0.050D。黑-白視標與藍-黃視