少年兒童近視防控中的“紫外假說”

北京市海淀區(qū)萬泉小學(xué)（曙光校區(qū)）五年級(jí)四班 北京 100097

近年來,我國的近視發(fā)病率越來越高,這其中小學(xué)生近視的發(fā)病率約30%,初中生約60%,高中生約80%,大學(xué)生約90%。國家衛(wèi)生健康委表示我國近視患病人數(shù)已居世界首位。

要預(yù)防少年兒童近視的發(fā)生,就要保證每天要有足夠的戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)間,要保證正確的寫字姿勢(shì)以及控制讀書和使用電子產(chǎn)品的時(shí)間。而一旦患上近視,控制近視的主要有如下幾種方法：戶外運(yùn)動(dòng)、角膜塑形鏡(OK鏡)、低濃度阿托品(低阿)、離焦眼鏡、中醫(yī)按摩和傳統(tǒng)框架眼鏡。我們對(duì)62個(gè)近視兒童采取的近視防控措施進(jìn)行了調(diào)查,其中采用戶外活動(dòng)16人次,采用角膜塑形鏡30人次,采用低濃度阿托品(低阿)23人次,采用中醫(yī)按摩7人次,采用離焦眼鏡3人次,采用傳統(tǒng)框架眼鏡8人次,其他方法3人次。各種控制近視手段的人次數(shù)占比圖如圖1所示,在上述方法中,采用角膜塑形鏡人次數(shù)最多,其次是低濃度阿托品,然后是戶外活動(dòng)。然而,角膜塑形鏡會(huì)對(duì)兒童的角膜會(huì)造成潛在的傷害,低濃度阿托品對(duì)人體的副作用還不明確,所以戶外活動(dòng)是最安全的防控近視方法。

一、紫外光在少年兒童近視防控中的作用

照射到地球表面的太陽光是由不同波長的光混合而成的,如圖2所示,其中藍(lán)光左側(cè)的紫外光是我們?nèi)搜塾^察不到的一種不可見光。

圖2 太陽光譜

一直以來,人們都極力避免紫外光對(duì)自己造成的傷害,比如：擦涂防曬霜避免自己的皮膚被曬傷,帶太陽鏡防止過多的紫外線進(jìn)入眼睛引發(fā)白內(nèi)障等眼部疾病。甚至對(duì)于和紫外光波長接近的藍(lán)光都要極力避免,比如：不能在黑暗處看手機(jī),使用電子產(chǎn)品的時(shí)候佩戴防藍(lán)光眼鏡,從而達(dá)到對(duì)人眼黃斑區(qū)域和視神經(jīng)保護(hù)的目的。

然而在本文中,我們通過對(duì)現(xiàn)有科研論文中數(shù)據(jù)的分析,得出了紫外光在少年兒童近視防控中起到關(guān)鍵作用的結(jié)論。由于我們的結(jié)論是基于現(xiàn)有的科研論文,而并沒有進(jìn)行系統(tǒng)性地科學(xué)實(shí)驗(yàn),所以更準(zhǔn)確地說,我們得出的結(jié)論是少年兒童近視防控中的“紫外假說”。

1.1 評(píng)價(jià)少年兒童近視的誤區(qū) 傳統(tǒng)評(píng)價(jià)少年兒童近視的方法是通過視力表來檢查,1.0(或5.0)以下被視為近視,需要驗(yàn)光配鏡進(jìn)行矯正。這主要是由于檢測(cè)手段的落后,導(dǎo)致不能對(duì)近視進(jìn)行更準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)。李輝等人提出眼軸長度、角膜曲率與屈光度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系,并指出眼軸長度是近視眼形成的主要因素[1]。因此,對(duì)少年兒童視力的評(píng)價(jià)要以眼軸的變化作為最重要的指標(biāo),將控制少年兒童眼軸的快速生長作為近視防控的關(guān)鍵手段。由于現(xiàn)在非接觸式測(cè)量眼軸的儀器設(shè)備比較普及,所以定期去醫(yī)院測(cè)量少年兒童的眼軸,關(guān)注眼軸的增長情況,是少年兒童近視防控的基本要求。各年齡段少年兒童眼軸發(fā)育均值折線圖如圖3所示。為了更直觀地給出兒童眼軸增長的變化規(guī)律,我們將相鄰兩個(gè)年齡段的眼軸值做差,通過比較相鄰兩年眼軸的變化率來發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律,兒童眼軸增長變化率如圖4所示。從圖4中可以看出,少年兒童在13歲之前眼軸增長較快,13歲之后眼軸增長速度減慢。特別是在學(xué)齡前和11歲左右這兩個(gè)時(shí)期,眼軸增長速度最快。少年兒童近視的防控,重點(diǎn)要關(guān)注孩子13歲之前這兩個(gè)時(shí)期。要從幼兒園時(shí)期開始養(yǎng)成多參加室外活動(dòng)的習(xí)慣。上學(xué)之后,家長應(yīng)該密切關(guān)注孩子在11歲左右眼軸的生長變化。在這一時(shí)期,應(yīng)當(dāng)減輕兒童的用眼壓力,多參加戶外活動(dòng),避免眼軸的快速增長。如果有條件,在13歲之前這段保護(hù)視力的關(guān)鍵時(shí)期,應(yīng)當(dāng)避免少年兒童的高強(qiáng)度用眼,減少讀寫時(shí)間,多參加戶外活動(dòng),這將會(huì)極大地降低少年兒童近視的發(fā)病率。

圖3 兒童眼軸發(fā)育均值折線圖

圖4 兒童眼軸發(fā)育變化率

1.2 如何控制眼軸的過快增長 少年兒童時(shí)期是眼軸的快速增長期,直到20歲左右,眼軸停止增長。因此,防控近視的關(guān)鍵就是如何在少年兒童時(shí)期控制眼軸的快速增長。

邵運(yùn)良在其論文中通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn),對(duì)雞的眼軸生長變化規(guī)律做了較全面的分析,通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),眼睛的生長發(fā)育是通過眼外機(jī)制調(diào)節(jié)作用和眼內(nèi)機(jī)制進(jìn)行調(diào)節(jié)的。眼外調(diào)節(jié)機(jī)制對(duì)眼軸增長的影響相對(duì)較小,而眼內(nèi)機(jī)制對(duì)眼軸增長的影響較大[2]。因此,可以推斷直接導(dǎo)致近視的眼軸增長是由眼內(nèi)機(jī)制導(dǎo)致的。進(jìn)一步可以推斷,我們?nèi)粘Ｍㄟ^眼保健操或者中醫(yī)按摩來放松睫狀肌,增加睫狀肌調(diào)節(jié)力對(duì)緩解視疲勞,抑制眼軸增長有一定的作用,但并不能起到?jīng)Q定性的作用。

多巴胺是視網(wǎng)膜內(nèi)的一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),由視網(wǎng)膜的長突細(xì)胞產(chǎn)生,邵運(yùn)良通過一系列實(shí)驗(yàn)表明,多巴胺與雞的眼球生長速率負(fù)相關(guān)[2]。而這正與Rose和Morgan等人提出的“光－多巴胺”假說相吻合,Rose等人認(rèn)為,光照可導(dǎo)視網(wǎng)膜多巴胺的釋放,多巴胺能阻止眼軸的增長,并認(rèn)為多巴胺是最可能解釋戶外活動(dòng)對(duì)兒童近視起到保護(hù)作用的物質(zhì)[3]。

提出“光－多巴胺”假說的學(xué)者認(rèn)為室內(nèi)與室外的光譜差異導(dǎo)致了視網(wǎng)膜多巴胺釋放量的不同。曾穎在其論文中,通過不同光譜光源對(duì)恒河猴進(jìn)行照射,觀察恒河猴玻璃體腔和眼軸的生長發(fā)育情況,發(fā)現(xiàn)在紫外光照射下玻璃體腔和眼軸的生長最慢[4]。肖巴伊等人研究了太陽光譜和近視發(fā)生的相關(guān)性,分別對(duì)豚鼠進(jìn)行短波光、中波光、長波光和日光進(jìn)行照射,觀察豚鼠眼軸和眼球內(nèi)多巴胺含量的改變,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)短波光線和日光照射下,豚鼠眼軸不容易增長,同時(shí)視網(wǎng)膜分泌的多巴胺含量增加[5]。因此可以推斷,包含全光譜的自然光以及單純的短波紫外光能夠刺激眼球內(nèi)多巴胺的分泌,從而抑制眼軸長度的增加,即自然光中能夠?qū)曈蟹揽刈饔玫氖瞧渲械淖贤夤庾V。

1.3 魚和熊掌不可兼得 最常見的紫外線照射主要是來源于太陽的輻射,紫外線輻射僅占太陽總輻射量的6%,但是卻產(chǎn)生了對(duì)人體不容忽視的生物學(xué)效應(yīng)和光化學(xué)作用。潘建英等指出,長波紫外光和中波紫外光可以使酪氨酸羥化酶的活性增加,但是要是注意二者強(qiáng)度的比例關(guān)系[6]。Rose等人在“光－多巴胺”假說中指出的多巴胺,它的生成需要酪氨酸,酪氨酸是多巴胺合成的前提物質(zhì),在酪氨酸羥化酶的作用下,轉(zhuǎn)化為多巴胺,這就為紫外光促進(jìn)人體合成多巴胺提供了依據(jù)。因此,可以認(rèn)為紫外線促使酪氨酸轉(zhuǎn)化為多巴胺,從而抑制眼球的過快增長。這一過程如圖5所示。

圖5 戶外活動(dòng)防控近視原理圖

我們提出紫外光對(duì)少年兒童的近視具有防控作用是基于Rose等人提出的“光－多巴胺”假說。本文通過對(duì)現(xiàn)有科研文獻(xiàn)的分析,利用紫外光將酪氨酸與多巴胺建立起了聯(lián)系,從而解釋了為什么紫外光會(huì)對(duì)少年兒童的近視具有防控作用。

我們進(jìn)一步分析全球近視眼發(fā)病率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),赤道附近的國家近視眼的發(fā)病率較低,比如：智利近視眼發(fā)病率低于20%,印度近視眼發(fā)病率為19%,澳大利亞近視眼發(fā)病率為20%,非洲地區(qū)近視眼發(fā)病率為10%。而隨著緯度的升高,近視發(fā)病率逐漸升高,中國近視發(fā)病率為53%,美國近視發(fā)病率為30～40%,荷蘭的近視發(fā)病率接近50%,這種近視發(fā)病率與緯度的關(guān)系如圖6所示。而這種關(guān)系又同時(shí)與地球紫外線的分布規(guī)律相關(guān),地球不同緯度的紫外線分布如圖7所示,赤道附近紫外線最強(qiáng),隨著緯度的升高,紫外線強(qiáng)度逐漸減弱。但同時(shí)需要注意的是,紫外線對(duì)人類眼睛的傷害也不容忽視,紫外線導(dǎo)致人類白內(nèi)障疾病的發(fā)生已有科學(xué)定論[7]。例如通過荷蘭阿姆斯特丹和印度旁遮普白內(nèi)障發(fā)病率對(duì)比發(fā)現(xiàn),印度的白內(nèi)障發(fā)病率是荷蘭阿姆斯特丹的二十多倍。

圖6 近視發(fā)病率與地球緯度關(guān)系圖

通過對(duì)上述數(shù)據(jù)的分析可以得出如下結(jié)論,紫外線強(qiáng)的地區(qū)近視發(fā)病率低,而白內(nèi)障發(fā)病率高；紫外線弱的地區(qū)近視發(fā)病率高,而白內(nèi)障發(fā)病率低,正所謂魚和熊掌不可兼得。

二、“紫外假說”的應(yīng)用

基于我們提出的“紫外假說”,我們能夠解釋很多現(xiàn)象。

2.1 為什么紫外線能夠抑制眼軸的增長? 紫外線使眼睛內(nèi)部酪氨酸羥化酶的活性增加,從而促進(jìn)多巴胺的合成分泌,這一過程可以視為在陸地上生活的大多數(shù)脊椎動(dòng)物經(jīng)過漫長進(jìn)化和優(yōu)勝劣汰自然選擇后所具備的一種本能,換句話說,不具備這種能力的個(gè)體,會(huì)變成近視,在人類殘酷的戰(zhàn)爭(zhēng)和捕獵中,發(fā)生近視的個(gè)體最有可能會(huì)被最先淘汰掉,這些被淘汰掉的個(gè)體留下后代的概率會(huì)變得非常低,從而保證了具備這種能力的個(gè)體才能夠繁衍后代。

2.2 歐洲人為什么會(huì)有藍(lán)眼睛? 眼睛的顏色是由虹膜的顏色決定的,是黑色素含量的反應(yīng),黑色素含量越多,眼睛的顏色越深,反之越淺。而黑色素的一個(gè)重要作用是吸收紫外線。由于高緯度歐洲地區(qū)太陽輻射較低,歐洲人進(jìn)化出藍(lán)色眼睛來保證更多的紫外線進(jìn)入眼球后部,可以避免近視的發(fā)生,這種基因在殘酷的自然選擇中保存下來。而對(duì)于生活在低緯度的深色眼睛的少年兒童,如果去高緯度地區(qū)生活,很可能由于紫外線照射不足,更容易發(fā)生近視。

2.3 較高緯度地區(qū)的近視發(fā)病率一定高于較低緯度地區(qū)嗎? 北緯27度的尼泊爾近視發(fā)病率為2%,而北緯20度的中國臺(tái)灣,近視發(fā)病率達(dá)到90%。為什么較高緯度地區(qū)的近視發(fā)病率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于較低緯度地區(qū)?因?yàn)槟岵礌柕氖锥技拥聺M都海拔1600米,而臺(tái)灣臺(tái)北的海拔11米,海拔越高,接收的紫外線照射強(qiáng)度越大,同時(shí)中國臺(tái)灣的氣候也比較特殊,仍以臺(tái)北為例,2018年臺(tái)北晴天的天數(shù)不足10天,臺(tái)北與尼泊爾首都加德滿都2018年晴天天數(shù)的對(duì)比,如圖8所示,其中左側(cè)為臺(tái)北一年中晴天的天數(shù)占全年的百分比,右側(cè)為加德滿都一年中晴天天數(shù)占全年的百分比。所以雖然臺(tái)北處于較高緯度,但由于其海拔較低,晴天天數(shù)較少,紫外光照強(qiáng)度不足,從而導(dǎo)致其近視發(fā)病率遠(yuǎn)高于尼泊爾。

2.4 低濃度阿托品的部分作用機(jī)理 近年來,低濃度阿托品被用作控制少年兒童近視的藥物。這種低濃度阿托品對(duì)于近視的控制,我們至少可以從兩個(gè)方面去解釋,一方面低濃度阿托品解除睫狀肌的痙攣狀態(tài),另一方面,低濃度阿托品使瞳孔放大,從而使更多的紫外光進(jìn)入眼睛,抑制眼軸的增長。這里只是嘗試解釋低濃度阿托品的部分作用機(jī)理,其它作用機(jī)理以及其副作用還需要科研人員給出最終的答案。

三、結(jié)論與建議

在眾多少年兒童近視防控方法中,在陽光下的室外運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最安全的方法,并且不需要什么花費(fèi)。對(duì)于生活在北方的少年兒童,由于每年的四月到十月,日照充足,溫度適宜,所以少年兒童很容易保證每天足夠的室外運(yùn)動(dòng)時(shí)間,陽光中紫外線的強(qiáng)度也足以刺激眼球分泌足夠的多巴胺抑制眼軸長度的增加。在這段時(shí)間,少年兒童的眼軸一般增長較慢。而在每年的十一月到次年的三月這段時(shí)期,一方面由于日照時(shí)間縮短,導(dǎo)致紫外線照射時(shí)間變短,強(qiáng)度降低；另一方面由于室外溫度下降,導(dǎo)致室外運(yùn)動(dòng)量減少,所以這段時(shí)期眼部分泌抑制眼軸增長的多巴胺減少,那么這段時(shí)期就成為少年兒童近視防控的關(guān)鍵時(shí)期,特別是處在學(xué)齡前和11歲左右這兩個(gè)時(shí)期的孩子,保證他們?cè)诙居凶銐虻氖彝饣顒?dòng)時(shí)間,更是少年兒童近視防控中的重中之重。

因此,我們建議當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門可以采用靈活的方式方法來抑制冬季少年兒童近視的快速發(fā)展。比如：對(duì)于學(xué)齡前兒童,通過宣傳來加強(qiáng)家長和幼兒園對(duì)幼兒近視的防控意識(shí)；對(duì)于在校的小學(xué)生,制定更加合理的春季和秋季教學(xué)計(jì)劃,縮減冬季的教學(xué)內(nèi)容,縮減冬季的作業(yè)量,有條件的學(xué)校盡量保障同學(xué)們課間十分鐘的室外活動(dòng),增加冬季室外快樂體能課的頻次。這里說的快樂體能課,與傳統(tǒng)的體育課不同,它不以跑多快,跳多遠(yuǎn)為目的,而是通過設(shè)計(jì)更科學(xué)、更有趣的運(yùn)動(dòng)游戲項(xiàng)目,吸引少年兒童主動(dòng)地參與到室外體育健身中來,從而增強(qiáng)少年兒童的體質(zhì),促進(jìn)人體多巴胺的分泌,實(shí)現(xiàn)少年兒童近視的有效防控,降低少年兒童近視的發(fā)病率。