光照强度对屈光发育影响的研究进展

【摘要】出生时远视状态的模糊视觉刺激促进眼球延长，最终使物像焦点成像于视网膜上而达到正视，称为“正视化进程”。正视化进程除受遗传因素控制外，还受到环境因素的干扰，尤其是早期的视觉体验。近年来的研究发现环境因素中的光照强度可以影响生物屈光发育。

【关键词】正视化；屈光发育；光照强度

【中图分类号】R722.12 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2014）08-0671-01

近视是危害视功能与视觉质量的最常见原因，人群患病率高达20%-80%[1]。并且病理性近视已成为第二大致盲眼病。因此研究近视眼发生发展的机制是我国乃至全球公共卫生工作的重点之一。

一般情况下，多数幼年动物的眼球屈光状态与其眼轴的长度并不吻合，表现为一定度数的远视。外界视觉刺激对眼球的发育发挥调控作用，眼球壁向着物像焦点的方向生长，直到眼轴长度与屈光状态达到匹配，外界的物体始能聚焦在视网膜上形成相对清晰的物像，这一过程被称为正视化过程。该过程除受先天遗传因素影响外，还接受视觉刺激这一重要输入信号的调控[2]。处于发育期的眼球一旦受到异常的视觉刺激，可导致眼球正视化调定点的改变，以适应新的视觉刺激，使眼球原生长模式的破坏和新生长模式的产生，最终导致屈光状态的改变，出现近视或者远视。光照强度作为重要的视觉刺激因素之一，在眼球屈光发育过程中的作用逐渐被人们认识。本文主要阐述其对屈光发育影响的研究进展。

1、光照强度对屈光发育影响的流行病学调查发现

近年大量流行病学调查发现户外活动是抑制近视发生发展的一个独立保护因素[3-5]。如French AN及Guo Y等调查发现，户外活动少的儿童比经常参加户外活动的儿童更易发生近视[3-4]。他们分析认为，这一保护作用并不是因为“减少了近距离用眼”的时间[6]，也不是因为“户外进行了运动”的关系[7]，而是与“户外时间”的长短直接相关[1]，这提示了室外光源与室内光源的性质差异可能是户外活动抑制近视发展的一个重要原因[8]。为进一步研究光强度对近视的影响，目前国外已开展光照强度与屈光发育的关系的动物实验研究。Cohen Y等人研究发现，小鸡接受的光照强度越高，其角膜的平坦程度和远视度数越大[9]。Ashby R等人将佩戴半透明镜片的小鸡置于15000Lux光照强度下饲养4天后发现，同放置于500Lux的正常强度相比，该处理组小鸡眼轴较短，诱导出的近视度数较少[10]。这些研究支持了高光照强度是近视发展的阻遏因素之一。

2、光照强度对屈光发育影响的分子生物学研究进展

近年来近视眼的机制研究已经逐步从物理性指标（屈光、轴长）及组织层次（视网膜、巩膜）向生化指标深入。其中碱性成纤维细胞生长因子（basic Fibroblast Growth Factor，bFGF）和转化生长因子-β（Transforming Growth Factor-β，TGF-β）是目前研究的热点。

新近研究已经发现，bFGF和TGF-β与近视的发生发展密切相关[11-13]。通过近视动物模型的形态学研究发现，近视眼球的巩膜纤维层变薄，后极部巩膜胶原、蛋白多糖等含量明显减少，胶原纤维出现超微结构的变化。而bFGF和TGF-β的一个最重要的生理功能就是参与细胞外基质的代谢。现在已知，bFGF可刺激血管内皮细胞中基质金属蛋白酶释放[14]。而TGF-β一方面激活基质蛋白的基因转录，刺激基质蛋白的合成和分泌[15]，另一方面则抑制蛋白溶解酶的合成[16]，增加蛋白酶抑制因子的合成。由此，bFGF和TGF-β极可能通过巩膜成纤维细胞的受体，通过对细胞外基质合成与降解调控作用参与巩膜基质重塑，从而参与近视调控。另外Rohrer B等研究发现视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）细胞分泌的bFGF和TGF-β分别在巩膜生长中起“停止”和“启动”作用，如二者失衡则导致巩膜的异常生长[17]。

3.结语

随着社会的进步，人类暴露于各种人造光源的时间越来越长。不恰当的光照会引起结膜炎、角膜炎、白内障，以及各种眼底病等眼部病变。如上所述，人造光源中的光强度还可对眼球屈光状态发育造成一定的影响。目前这些从动物身上获取的实验结果，将有力于我们对人类光照与眼球屈光发育关系的进一步研究，对于以后开展儿童近视的防治工作具有重要的指导作用。

参考文献

[1] French AN， Ashby RS， Morgan IG， Rose KA. Time outdoors and the prevention of myopia. Exp Eye Res. 2013. 114： 58-68

[2] Wallman J， Winawer J. Homeostasis of eye growth and the question of myopia. Neuron. 2004. 43（4）： 447-68

[3] French AN， Morgan IG， Mitchell P， Rose KA. Risk factors for incident myopia in Australian schoolchildren： the Sydney adolescent vascular and eye study. Ophthalmology. 2013. 120（10）： 2100-8.

[4] Guo Y， Liu LJ， Xu L， et al. Outdoor activity and myopia among primary students in rural and urban regions of Beijing. Ophthalmology. 2013. 120（2）： 277-83.

[5] Fujiwara M， Hasebe S， Nakanishi R， Tanigawa K， Ohtsuki H. Seasonal variation in myopia progression and axial elongation： an evaluation of Japanese children participating in a myopia control trial. Jpn J Ophthalmol. 2012. 56（4）： 401-6.

[6] Dirani M， Tong L， Gazzard G， et al. Outdoor activity and myopia in Singapore teenage children. Br J Ophthalmol. 2009. 93（8）： 997-1000.

[7] Rose KA， Morgan IG， Ip J， et al. Outdoor activity reduces the prevalence of myopia in children. Ophthalmology. 2008. 115（8）： 1279-85.

[8] Fujikado T. [A review 54. Prevention of myopia progression in children]. Nippon Ganka Gakkai zasshi. 2013. 117（4）： 397-406.

[9] Cohen Y， Belkin M， Yehezkel O， Avni I， Polat U. Light intensity modulates corneal power and refraction in the chick eye exposed to continuous light. Vision Res. 2008. 48（21）： 2329-35.

[10] Ashby R， Ohlendorf A， Schaeffel F. The Effect of Ambient Illuminance on the Development of Deprivation Myopia in Chicks. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2009. 50： 5348-5354.

[11] Tian XD， Cheng YX， Liu GB， et al. Expressions of type I collagen， alpha2 integrin and beta1 integrin in sclera of guinea pig with defocus myopia and inhibitory effects of bFGF on the formation of myopia. Int J Ophthalmol. 2013. 6（1）： 54-8.

[12] McBrien NA. Regulation of scleral metabolism in myopia and the role of transforming growth factor-beta. Exp Eye Res. 2013. 114： 128-40.

[13] Chen BY， Wang CY， Chen WY， Ma JX. Altered TGF-beta2 and bFGF expression in scleral desmocytes from an experimentally-induced myopia guinea pig model. Graefe's archive for clinical and experimental ophthalmology = Albrecht von Graefes Archiv fur klinische und experimentelle Ophthalmologie. 2013. 251（4）： 1133-44.

[14] Presta M， Moscatelli D， Joseph-Silverstein J， Rifkin DB. Purification from a human hepatoma cell line of a basic fibroblast growth factor-like molecule that stimulates capillary endothelial cell plasminogen activator production， DNA synthesis， and migration. Mol Cell Biol. 1986. 6（11）： 4060-6.

[15] Ignotz RA， Massague J. Transforming growth factor-beta stimulates the expression of fibronectin and collagen and their incorporation into the extracellular matrix. J Biol Chem. 1986. 261（9）： 4337-45.

[16] Edwards DR， Murphy G， Reynolds JJ， et al. Transforming growth factor beta modulates the expression of collagenase and metalloproteinase inhibitor. EMBO J. 1987. 6（7）： 1899-904.

[17] Rohrer B， Stell WK. Basic fibroblast growth factor （bFGF） and transforming growth factor beta （TGF-beta） act as stop and go signals to modulate postnatal ocular growth in the chick. Exp Eye Res. 1994. 58（5）： 553-61.