光環(huán)境對眼球屈光發(fā)育的影響

鄒愛琪，于靖

近些年來，眼球屈光發(fā)育異常帶來近視人數(shù)明顯增加，2000年全球大約有14.06億人患有近視，2010年為19.5億人(占全球人口的28.3%)，2020年全球近視人數(shù)達(dá)到26.2億人，預(yù)測2050年將達(dá)到全球人口的一半(47.58億)，其中高度近視人口為9.38億[1]。由于高度近視患者眼球前后徑會明顯增長，眼球壁變薄，所以容易出現(xiàn)黃斑變性、出血、視網(wǎng)膜脫離等并發(fā)癥[2]。因此，近視已經(jīng)發(fā)展成為嚴(yán)重影響人們身體健康及生活質(zhì)量的公共衛(wèi)生問題。目前，專家認(rèn)為，除了先天遺傳因素外，后天生活環(huán)境也是影響眼球屈光發(fā)育的重要因素[3]。尤其是光環(huán)境，眼睛是光作用的靶器官，視網(wǎng)膜成像質(zhì)量的前提之一也是光。人眼在適應(yīng)光環(huán)境時，會產(chǎn)生對光屬性(波長、強(qiáng)度、頻率等)和諧或不和諧的依賴性。光環(huán)境中產(chǎn)生的正確視覺信號被傳遞到大腦中樞后，激活視覺發(fā)育過程，提供正常的屈光狀態(tài)和視功能[4-5]。本文對影響眼球屈光發(fā)育過程中的光波長、光照頻率、光照強(qiáng)度等因素及其作用機(jī)理進(jìn)行了綜述。

1 光環(huán)境對眼球屈光發(fā)育的影響

1.1 光波長 不同單色光在調(diào)節(jié)離焦性近視眼的發(fā)生中起著不同的作用。通過雛雞、恒河猴、豚鼠、魚類等動物實(shí)驗(yàn)證明長波長光照射眼睛會影響眼球的屈光發(fā)育，從而導(dǎo)致近視[6-8]。在Strickland等[9]通過使用由晶狀體引起的近視小鼠模型評估不同波長光線照射下生長的小鼠眼球屈光發(fā)育變化，與暴露于白光的小鼠相比，短波紫光可導(dǎo)致小鼠遠(yuǎn)視，抑制晶狀體引起的近視，減緩眼睛的屈光增長。Lin等[10]用白光、紅光、藍(lán)光照射雛雞后發(fā)現(xiàn)，暴露在白光和紅光下生長的雛雞，其眼軸和玻璃體腔都有不同程度的增長，也就是說，與短波波長的藍(lán)光相比，長波波長紅光下生長的雛雞出現(xiàn)了異常的眼球屈光狀態(tài)。Torii等[11]也用雛雞做了類似的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)他在實(shí)驗(yàn)中用短波波長的紫光(360～400 nm)照射雛雞的眼睛時，有效地減緩近視發(fā)展進(jìn)度。但是，Hung等[12]通過恒河猴實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，長波波長的紅光(650 nm)可以抑制恒河猴眼軸的增長，延緩它們屈光異常發(fā)育進(jìn)程。在Gawne等[13]的樹鼬實(shí)驗(yàn)中也驗(yàn)證了長波波長紅光(626 nm)抑制眼軸增長的結(jié)論。由此可見，在不同的動物研究中，長波波長單色光與短波波長單色光對于眼球的屈光發(fā)育會產(chǎn)生不同的結(jié)果。

1.2 光照頻率 人類生活環(huán)境中的光源不只是單一恒定的自然光源，而是越來越多的類似于電視、電腦等電子產(chǎn)品或人工光源所產(chǎn)生的頻率較高的頻閃光。隨著可視化電子設(shè)備的頻繁使用，頻閃光等引起的電腦視頻終端綜合征已成為又一個主要的公共健康問題[14]。為了進(jìn)一步證實(shí)這種頻閃光對眼球屈光發(fā)育的影響，莊康[15]利用不同波長(光照相同均設(shè)置為800 lux)的頻閃光成功地誘導(dǎo)了幼年豚鼠的-5.00 D～-10.00 D的近視，同時在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，紅色頻閃光(750 nm)所誘導(dǎo)出的幼年豚鼠的近視度數(shù)較黃色頻閃光(550 nm)、綠色頻閃光(480 nm)更深。證明光照頻率的改變會導(dǎo)致異常的眼球屈光發(fā)育，間接證實(shí)了長波波長的單色光會誘發(fā)近視。在穩(wěn)定光和頻閃光的照射下，長期用頻閃光照射的動物們更容易出現(xiàn)異常的眼球屈光狀態(tài)[16]。

1.3 光照強(qiáng)度 許多專家、學(xué)者對比青少年既往生活學(xué)習(xí)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)光環(huán)境由自然光源轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯す庠磿r，許多戶外活動被工作學(xué)習(xí)進(jìn)一步壓縮，近視可能與日益增加的近距離工作學(xué)習(xí)、缺少戶外活動有關(guān)。不同波長的單色光對眼球屈光發(fā)育的影響不同，主要在于光照強(qiáng)度，因?yàn)樽匀还饩€和人工光源的光照明強(qiáng)度存在差異。沒有或缺少戶外活動就意味著沒有或缺少足夠的光照明強(qiáng)度[17]。Gwiazda等[18]對近視和季節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)冬季屈光度數(shù)變化進(jìn)展大于夏季，可能原因之一是因?yàn)樵趹敉饣顒訒r，冬季受到的光照強(qiáng)度和光照時間均不如夏季。實(shí)驗(yàn)動物模型證明高光照強(qiáng)度的環(huán)境對雛雞、豚鼠、恒河猴等形成的形覺剝奪性近視具有一定的保護(hù)作用，例如Thomas等[19]創(chuàng)建的動物模型實(shí)驗(yàn)表明，1～50 lux的低光照和<1 lux的黑暗情況均會讓動物們的眼軸增長，導(dǎo)致近視。Rose等[20]認(rèn)為，在延緩近視增長的作用中，戶外光照強(qiáng)度之所以起重要作用，是因?yàn)榕c室內(nèi)光環(huán)境相比，戶外光線的波長、頻率等均可由智能機(jī)器進(jìn)行人工近似模擬，但即便室內(nèi)光照強(qiáng)度與陰天的戶外光照強(qiáng)度相比，也達(dá)不到相同的輻照強(qiáng)度。與此同時，Wu等[21]在臺灣進(jìn)行的多區(qū)域、以學(xué)校為基礎(chǔ)的CRT進(jìn)一步證明，在一定強(qiáng)度的光線照射下，可防止近視過快增長。跟蹤隨訪1年發(fā)現(xiàn)推廣戶外活動確實(shí)能有效地減少非近視和近視兒童的近視變化，但避免強(qiáng)光直射的戶外活動對預(yù)防近視可能并非必要。建議長時間在戶外進(jìn)行活動應(yīng)選擇相對較低的光照強(qiáng)度，例如樹蔭陰涼處、走廊里等。在一定程度上，照射光源的光照強(qiáng)度和照射時間需要相互配合，以達(dá)到光環(huán)境對眼球屈光發(fā)育影響的最佳狀態(tài)。

1.4 其他因素 近幾年，動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)一致認(rèn)為戶外活動能有效預(yù)防近視[22]。在分析戶外活動能預(yù)防近視的原因時，除了考慮到前文所述的可見單色光的光波長、光照強(qiáng)度以外，越來越多的學(xué)者把研究重點(diǎn)放在不可見光——即紫外線上。在紫外線照射下，鞏膜膠原會發(fā)生硬化，從而影響眼球的屈光發(fā)育，這一發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于臨床圓錐角膜治療[23]。在一項(xiàng)針對恒河猴的實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，接受光源照射時間的早晚有可能影響眼球的正常屈光發(fā)育，生命早期暴露在陽光下能降低成年恒河猴近視性屈光參差的風(fēng)險[24]。除此之外，6、7月出生的嬰兒成年后，患高度近視的幾率高于12月出生的嬰兒，原因是過早地暴露在光線之下，接受了更多更長時間的光照，從而影響了眼球的屈光發(fā)育。另外，日夜不分的光環(huán)境必然會引起晝夜節(jié)律的紊亂，而這與眼球生長和屈光發(fā)育有關(guān)[25]。

2 光環(huán)境對眼屈光發(fā)育的影響機(jī)制

Qin等[26]發(fā)現(xiàn)豚鼠在長波長單色光照射下，其眼球玻璃體腔的長度明顯增加，推測長波長單色光照射后會影響眼球玻璃體腔的正常生長，進(jìn)而影響眼球的正常屈光發(fā)育。同時，改變光的頻率或使用長波長單色光，會使被照射眼球的眼軸增長，進(jìn)而導(dǎo)致近視的產(chǎn)生[15]。光環(huán)境不僅會通過屈光介質(zhì)影響人們的眼球屈光發(fā)育，還會通過影響在光折射后聚焦的視網(wǎng)膜從而影響著眼球的屈光發(fā)育。

目前普遍認(rèn)為，光環(huán)境影響眼球屈光發(fā)育進(jìn)程是通過兩種可能途徑。一種途徑是光照通過刺激視神經(jīng)來控制睫狀肌調(diào)節(jié)，拉伸眼球，形成形覺剝奪性近視模型或讓視網(wǎng)膜處于離焦?fàn)顟B(tài)；另一種途徑則是光與視網(wǎng)膜發(fā)生相互作用后所產(chǎn)生的生長因子經(jīng)過一系列生化反應(yīng)最終使得鞏膜厚度變薄[27]。比如，紅光波長較長、藍(lán)光波長較短，在進(jìn)行成像折射的時候，都會產(chǎn)生較不清晰的視網(wǎng)膜像，這種模糊的成像信號形成后，會進(jìn)一步調(diào)節(jié)脈絡(luò)膜和鞏膜的生長導(dǎo)致近視。再者就是，各種光線照射通過減慢RPE細(xì)胞的生長速度而影響眼部屈光發(fā)育。有研究用藍(lán)、白、紅三色光培養(yǎng)RPE細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，在藍(lán)光培養(yǎng)下的RPE細(xì)胞生長最慢，其次為紅光、白光；此外，藍(lán)光培養(yǎng)對RPE細(xì)胞的形態(tài)、功能會產(chǎn)生較大影響；在藍(lán)光培養(yǎng)下，RPE細(xì)胞生長過快，產(chǎn)生了較多的促進(jìn)近視狀態(tài)形成的生長因子，加速了近視進(jìn)程，但遺憾的是，目前還沒有大量的實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明這一點(diǎn)[28]。盡管人們普遍認(rèn)為光環(huán)境對眼球的屈光發(fā)育具有重要作用，適宜的光環(huán)境可以阻止近視的發(fā)生。但實(shí)際上，關(guān)于光環(huán)境各屬性成分的確定，并沒有統(tǒng)一的定論。例如前文所列的與“可見光光源中的長波長單色光照射過多可以引起近視的增長”相悖的實(shí)驗(yàn)研究。Rucker[29]認(rèn)為這可能是由于在實(shí)驗(yàn)中受到晝夜節(jié)律、激素等干擾，不同物種對光源的敏感程度的不一致等客觀因素影響了動物實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)。當(dāng)人們在被長波長單色光照射時，眼球的生長主要通過改變眼球脈絡(luò)膜的厚度來實(shí)現(xiàn)，而短波長單色光則通過作用于眼球的眼軸增長來改變眼球的屈光發(fā)育[30]

有研究認(rèn)為高強(qiáng)度光照抑制近視的機(jī)制主要是因?yàn)楫a(chǎn)生不同程度的視網(wǎng)膜多巴胺活動；正常動物在低照度水平(50 lux)光環(huán)境下生長、發(fā)育，會導(dǎo)致近視；而在15 000～25 000 lux范圍內(nèi)的光照水平下生長、發(fā)育則會降低它們由于單眼形式的剝奪而產(chǎn)生的近視和眼軸的軸向伸長；這種現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是通過D2受體途徑，增加了動物的視網(wǎng)膜多巴胺活性，改變視網(wǎng)膜中的基因表達(dá)并減少產(chǎn)生眼軸軸向伸長的信號，即高強(qiáng)度光照會增加視網(wǎng)膜多巴胺等的合成與釋放，從而影響眼球的屈光發(fā)育，減少近視的發(fā)生[31]。提高視網(wǎng)膜的光強(qiáng)度對于由負(fù)光焦度鏡片誘發(fā)的近視影響比較小，這可能是因?yàn)殓R片為正視作用機(jī)制提供了強(qiáng)有力的靶向[32]。盡管，高光照強(qiáng)度對近視的控制有明顯作用，但是具體界限尚不清楚，而且對接受光源的具體時間也并不清楚[33]。

3 總結(jié)與展望

眼球的異常屈光發(fā)育在早期對人的身心產(chǎn)生影響，比如，近視不僅影響青少年兒童正常生理期的身心健康成長，還會給社會的進(jìn)一步發(fā)展帶來了一定的負(fù)擔(dān)。調(diào)查顯示，當(dāng)青少年兒童患有近視卻未被及時發(fā)現(xiàn)矯正時，他們會擁有更多的焦慮感，男童尤為明顯[34]。因此，掌握眼球屈光發(fā)育過程，控制早期屈光發(fā)育影響，從而有效預(yù)防近視顯得尤為重要。本文就光環(huán)境對眼球屈光發(fā)育的影響進(jìn)行了文獻(xiàn)匯總，認(rèn)為改造光環(huán)境可以成為改善青少年兒童的眼球屈光狀態(tài)發(fā)育，控制近視過快增長的一個有益探索立足點(diǎn)；保證一定量的戶外活動(每天至少2 h)，接受充足的戶外高強(qiáng)度的自然光照射，選擇接近自然光全光譜時的光環(huán)境，減少使用高頻閃光的電子產(chǎn)品，控制近距離用眼的時間等，可以在一定程度上減緩青少年兒童眼球的異常屈光狀態(tài)的發(fā)展[35-36]。呼吁相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究和流行病學(xué)的調(diào)查，為改造光環(huán)境、控制青少年兒童近視發(fā)展提供更精確的科學(xué)依據(jù)。