相关基础研究:屈光异常和矫治研究

该研究领域主要集中在近视研究和老视研究两大主题。近视眼作为世界范围内最常见的屈光不正,l长期以来受到研究者的关注和投入,l根据统计,l全球人群中的25%为近视眼。近视眼研究的焦点在于其发病机制及其有效的防治方法。有关近视发生和发展的调节理论、i离焦理论和眼球光学像差理论、i分子生物学水平的视网膜生物活性物质的变化研究、i近视基因致病研究等方面已有很大的发展和有意义的研究结果。

虽然近视发生和发展机制依然有待多年和深入的研究,l其矫正矫治方式和方法的发展却非常迅猛,l如眼镜材料和设计的发展,l包括树脂材料、i高折射率树脂材料、i非球面设计、i软性角膜接触镜和硬性角膜接触镜材料和设计的发展、i准分子激光技术的发展和改进、i人工晶状体的发展等,l这些技术的发展和应用也大大推进了屈光问题、i与眼病相关的屈光矫正问题的解决,l特别是近视的研究发展和临床应用。

【病理性近视】

指屈光度数高并有明显眼底变性及其他并发症的近视,l研究认为病理性近视眼主要是遗传决定的,l具有遗传异质性。根据我国大规模的家系调查和流行病学研究,l最常见的遗传方式为常染色体隐性遗传,l也有较少数为常染色体显性遗传,l或更少见的性连锁隐性遗传。

【单纯性近视】

通过流行病学研究和动物实验,l一般认为其发生与遗传和环境均有关系,l属于多因子遗传(multifactorial1inheritance)。已知的环境因素主要是近距离工作;遗传方式为多基因遗传(polygeneic),l即每组基因均为微效,l等效和相加的。根据双生子研究算出的近视遗传指数为60%~65%,l即在决定单纯性近视发生与否的个体差异中,l遗传与环境约各起一半作用,l遗传的作用略大于环境。

【发病机制】

指病因作用于分子、i细胞、i组织与器官不同层次引起生化,l生物物理,l病理,l细胞生物学和分子生物学等改变,l从而导致近视发生的过程。按研究方法可分临床研究,l动物实验研究与体外研究等三大类。

1.临床研究11临床研究发现,l人类近视的器质性改变主要为眼轴延长,l与角膜曲率关系较少。眼轴延长又伴有后极部巩膜的薄弱与巩膜细胞外基质的病理改变。

持续视近引起的暂时性近视:i这是近年临床研究中值得注意的进展。对于调节因素在近视眼发生中的机制,l在20世纪60年代根据学生近视的调节研究,l提出了调节紧张假说。近年国际上对此种现象进行了较多研究,l证实了持续近距离工作后会出现暂时性近视。本现象在进行性近视眼和迟发性近视眼比静止性近视眼和早发性近视眼(可能遗传因素较重要)更为明显。这项研究是调节因素诱发人类近视眼的直接证据,l也提示可能有些个体对调节负荷较敏感,l即易于发生近视眼。

2.动物实验研究1120世纪后30年代近视的动物实验研究取得了很大进展,l确立了两种近视的动物实验模型,l即:i①形觉剥夺性近视(form1deprived1myopia),l指用缝合眼睑或戴弥散镜片严重破坏动物的形体觉引起的近视;②离焦性近视(defocus1myopia),l指强迫动物视近或戴负球镜片使物体聚焦于视网膜后方,l从而引起调节和眼轴延长,l以致造成近视。应用的实验动物主要为鸟类(鸡)和哺乳类(主要为树鼠及猿猴等灵长类动物)。研究层次从开始的器官及物理性指标(屈光,l轴长等)逐步向组织层次(视网膜,l巩膜等)及生化指标靠拢。也发现了一些可能影响近视发生发展的生化物质与信使,l并开始将其结果用于临床。

本世纪初,l更多的研究是注意到比较动物与人类近视的异同。

(1)进一步确定形觉剥夺性近视与离焦性近视是两类本质上完全不同的近视,l不能单用视网膜上模糊影像解释。上一世纪已注意到形觉剥夺性近视在视神经切断后仍能发生,l可为持续光照及羟多巴胺等药物所抑制,l因此与中枢关系较少,l是视网膜源的局部变化。离焦性近视则会被视神经切断后所抑制,l且不能为持续光照及羟多巴胺等药物所抑制,l其发生与中枢有关。此外,l让动物戴正球镜片,l同样造成视网膜上模糊影像,l却能引起远视,l说明动物能根据离焦影像在视网膜前方或后方,l改变轴长使影像移到视网膜上,l称为正视化过程。

(2)哺乳类动物的应用得到进一步重视:i鸡因为生长周期短,l易于饲养及进行试验,l因此在近视动物实验研究中应用较多。但鸡的眼球结构与哺乳类有根本上的区别,l例如鸡的巩膜有软骨层,l近视时主要是软骨层的增厚引起眼轴主动扩展。哺乳类则是巩膜薄弱引起的眼轴被动扩展,l两者正好相反。此外鸡的调节肌肉不是平滑肌而是横纹肌,l没有毒蕈碱受体,l却有烟碱受体;与哺乳类的调节机制和神经支配也完全不同。因此如果将鸡的研究结果机械搬用于人类,l必然会得出许多错误结论。哺乳类实验动物与人类较接近,l其研究结果较接近临床,l比较有价值。

近年哺乳类动物在近视研究中的应用得到加强,l除原已习用的树鼠(tree-shrew)外,l也有较多应用恒河猴,l短尾猴,l绒猴的研究报导。此外,l建立了小鼠的实验性近视模型,l小鼠价廉,l易于饲养及进行试验,l且已建立了各种基因工程改造动物的模型,l因此较有前途。

(3)研究方法及层次的深化:i本世纪对近视的研究已从器官层次进入组织层次(视网膜,l巩膜等),l从生化手段扩展到分子生物学手段。尤其对造成近视和眼轴延长的最直接的组织(巩膜)研究较多,l也较有收获。

(4)发现了调节影响动物实验研究的直接证据。Wildsoet(2001)发现实验动物如只有单一视觉平面,l则屈光变化取决于离焦影像在视网膜的前方或后方;如有两个不同视觉平面,l则屈光可向第二视觉平面方向转化。但在切断睫状神经阻断调节后,l第二视觉平面对屈光的影响即告消失,l提示调节在近视模型形成中仍是起作用的。

今后在研究手段中除已使用的生化等手段外,l进一步使用细胞生物学和分子生物学等方法可提高研究水平,l如近年对实验动物近视的眼部标本研究中发现了近视发生中有多种基因表达的改变,l发现有某些基因(高血糖素和晶体蛋白等)表达增加。用基因工程改造动物作研究,l发现纤维蛋白聚糖对巩膜纤维合成的作用等都是良好的开端,l今后应用各种前沿学科的成就,l如基因芯片,l基因组织工程等,l必将能推动近视发病机制的研究。

3.体外研究11指用培养的细胞、i组织或重组组织研究各种生物活性物质或其它信息对有关细胞生长和功能调控影响的研究,l具有精确、i快速、i重复性好、i实验条件易控制等优点,l可将研究水平推向分子及细胞水平。如用人体细胞,l则更能排除物种的影响。在医学科学领域内已广泛用于各种疾病及其治疗和修复的研究。

应用培养细胞作近视的体外研究已引起关注,l但有关眼部细胞,l如人类巩膜成纤维细胞、i视网膜色素上皮细胞、i葡萄膜黑色素细胞等的培养及体外研究方法在上世纪均已基本建立,l为近视的体外研究奠定了基础。