实验研究
蓝光对豚鼠离焦性近视进展的抑制作用及其视锥细胞密度变化机制
中华实验眼科杂志, 2023,41(8) : 730-738. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20221018-00484
摘要
目的

观察蓝光干预对光学离焦性近视豚鼠屈光发育的影响及其作用机制。

方法

选取普通级2周龄三色豚鼠48只,采用抛硬币法随机分成蓝光组和白光组,每组各24只。所有豚鼠右眼佩戴-5.00 D镜片建立光学离焦模型,为实验眼;左眼为自身对照,不予遮盖。实验前及实验开始后8周,采用带状光检影镜测量豚鼠屈光度,A型超声测量前房深度、晶状体厚度及眼轴长度,角膜曲率计测量角膜曲率半径。实验开始后8周,采用过量麻醉法处死豚鼠,取右眼眼球并分离视网膜,采用视网膜铺片免疫荧光染色观察豚鼠视网膜S及M视锥细胞密度;采用高效液相色谱分析法检测视网膜视黄酸表达;采用实时荧光定量PCR检测视网膜视黄酸受体(RAR-β)和巩膜中基质金属蛋白酶2(MMP-2)、组织金属蛋白酶抑制剂2(TIMP-2)及Ⅰ型胶原的表达;采用苏木精-伊红染色观察巩膜厚度变化。

结果

实验开始后8周,蓝光组实验眼较白光组实验眼出现(0.63±0.12)D相对远视,眼轴增长延缓(0.08±0.00)mm;蓝光组对照眼较白光组对照眼出现(0.42±0.09)D相对远视,眼轴增长延缓(0.08±0.00)mm;蓝光组实验眼较蓝光组对照眼近视加深(1.52±0.09)D,眼轴增长(0.06±0.00)mm;白光组实验眼较白光组对照眼近视加深(1.66±0.07)D,眼轴增长(0.13±0.00)mm,差异均有统计学意义(均P<0.05)。蓝光组豚鼠视网膜背侧和腹侧M视锥细胞密度小于白光组,背侧和腹侧S视锥细胞密度大于白光组,差异均有统计学意义(t=32.33、52.23、42.09、25.02,均P<0.05)。蓝光干预后近视延缓与腹侧S视锥细胞密度增加呈强正相关(r=0.95,P<0.01)。蓝光组视黄酸含量、RAR-β和MMP-2相对表达量较白光组减少,TIMP-2和Ⅰ型胶原相对表达量较白光组增加,差异均有统计学意义(t=18.73、7.45、3.72、6.19、9.03,均P<0.05)。蓝光组巩膜厚度为(125.0±7.8)μm,较白光组的(102.0±6.3)μm明显增厚,差异有统计学意义(t=26.93,P<0.05)。

结论

蓝光可抑制豚鼠离焦性近视进展;豚鼠屈光度的改变可能通过视网膜视锥细胞密度变化影响视网膜视黄酸及巩膜胶原的表达来实现。

引用本文: 邹蕾蕾, 刘睿, 刘红, 等.  蓝光对豚鼠离焦性近视进展的抑制作用及其视锥细胞密度变化机制 [J] . 中华实验眼科杂志, 2023, 41(8) : 730-738. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20221018-00484.
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近视已成为世界性的公共卫生问题,虽然在流行病学研究中发现临床应用角膜塑形镜、离焦框架眼镜及低浓度阿托品可以延缓近视进展,但其有效性均存在个体差异。目前针对近视发病机制的基础研究主要集中在形觉剥夺和光学离焦2种动物模型。色光作为视觉信息的重要组成部分,在眼正视化过程中同样发挥着重要作用。在豚鼠、鸡、小鼠等动物模型研究中发现,短波长光抑制正视化进展,中/长波长光促进正视化进展。但在恒河猴及树鼩动物模型中发现了相反的结果,长波长光可抑制正视化进展。色光可影响屈光发育,但其具体机制尚不清楚。豚鼠是一种二色视动物,视网膜上有S及M视锥细胞,分布具有特征性,即背侧以表达M视蛋白的M视锥细胞为主,腹侧以表达S视蛋白的S视锥细胞为主,中间过渡区主要为共表达S及M视蛋白的视锥细胞。本课题组前期研究发现豚鼠在蓝光干预后,屈光状态偏远视,同时S视锥细胞密度增加;在绿光干预后,屈光状态偏近视,M视锥细胞密度增加。此外,研究发现蓝光及绿光干预下豚鼠眼球背侧及腹侧屈光发育不同,绿光中眼球背侧正视化加速更明显;蓝光中眼球腹侧正视化延缓更明显。这种区域性的屈光度改变差异可能与视锥细胞的特征性分布有关。蓝光干预的豚鼠离焦性近视模型中屈光度与视锥细胞密度的关系尚不清楚。此外,巩膜胶原的重塑是近视加深、眼轴延长的一个主要因素。在近视动物实验中发现,巩膜中的基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)及组织金属蛋白酶抑制剂2(tissue inhibitor of metalloproteinases-2,TIMP-2)是调控巩膜胶原合成与降解的关键因子。本研究通过建立蓝光干预的豚鼠离焦性近视模型,研究近视与豚鼠视网膜S及M视锥细胞密度的关系,并检测视锥细胞的代谢产物视黄酸、视黄酸受体(retinoic acid receptor,RAR-β)以及近视发生的最终效应器——巩膜中MMP-2/TIMP-2及胶原等的改变,从而探讨蓝光干预近视进展的可能机制。

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