眼科讀書報告綜述

1、短波藍光對眼部損傷的研究進展隨著發(fā)光二極管(light-emitting diode , LED)和電子產(chǎn)品的大量普及和推廣，人們在日 常生活中接觸到短波藍光的機會越來越大。短波藍光是波長400460 nm、相對能量較高、 波長較短的可見光線，是紫色光、靛藍色光和高能短波藍光的統(tǒng)稱。計算機、電視、手機等 眾多電子設(shè)備的屏幕以及LED照明均是藍光，波長為400460 nm的短波藍光可使晶狀體 上皮細胞產(chǎn)生氧化損傷，激活色氨酸、核黃素等典型光敏物質(zhì)導(dǎo)致DNA損傷，引起細胞凋 亡。目前，已有研究表明，短波藍光對角膜和晶狀體上皮細胞、視網(wǎng)膜的視桿細胞、視網(wǎng)膜 色素上皮細胞(retinal pigmen

2、t epithelium，RPE)均有損傷。但波長為460500 nm的藍光 還具有調(diào)整生物節(jié)律、睡眠、情緒、記憶力等作用，可在一定程度上促進人類眼睛屈光發(fā)育 和調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律，對人體有益另外，短波藍光對人眼的損害與照射強度和照射的持續(xù)時間 有關(guān)，短波藍光對視網(wǎng)膜的損傷隨著短波波長的增加而增加。因此，針對藍光對人眼造成的 危害，必須采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施，尤其是夜間?，F(xiàn)就短波藍光對眼部損傷的研究進展予以綜 述。1短波藍光對角膜的影響從解剖關(guān)系可以清晰地知道，相較于眼底的組織，眼表組織直接暴露在短波藍光的照射 下。自然界中的短波藍光主要被角膜吸收，所以角膜對短波藍光輻射造成的損傷很敏感。短 時間的短波

3、藍光照射，可能會在一定程度上對眼表造成損傷，但這種損傷是可逆性的，例如， 短波藍光照射造成的淚膜穩(wěn)定性降低，在一定條件下可以恢復(fù)；角膜上皮細胞經(jīng)過一定時間 的短波藍光照射后，會導(dǎo)致存活率降低，同時角膜中的活性氧類(reactive oxygen species R OS)含量、白細胞介素(interleukin，IL) -1 B的分泌也會增加，進一步介導(dǎo)細胞的氧化損傷 和細胞的炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致眼表炎癥和干眼癥等眼表疾病。短波藍光對角膜上皮細胞有光 毒性，抑制角膜基質(zhì)細胞的生長，影響眼表功能。Niwano等通過實驗發(fā)現(xiàn)，短波藍光可能 以劑量和時間依賴的方式影響有絲分裂期的角膜上皮細胞，導(dǎo)致角膜

4、上皮層的微絨毛失去支 撐、破壞淚膜的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致干眼。短波藍光照射還可以引起眼表的慢性炎癥，Lee等 通過光照實驗發(fā)現(xiàn)，與其他光線相比，短波藍光更易造成角膜的氧化損傷和細胞凋亡，進而 引起眼表的炎癥反應(yīng)和干眼。同時，Kaido等還發(fā)現(xiàn)，短波藍光可影響干眼患者的視功能， 通過限制藍光照射避免不穩(wěn)定淚膜偶然產(chǎn)生的散射，從而改善光學(xué)質(zhì)量和視覺功能。另外， 藍光照射也可用于治療細菌性角膜炎。核黃素與波長440 nm藍光聯(lián)合的角膜交聯(lián)可以治療 細菌感染性角膜炎，能夠有效控制由金黃色葡萄球菌引起的角膜潰瘍。2短波藍光對晶狀體的損傷人的晶狀體上皮細胞是健康晶狀體內(nèi)代謝最活躍的細胞，它維持著晶狀體正常的生

5、長發(fā) 育和生理改變。少量的自由基和抗氧化物質(zhì)存在于晶狀體和房水中，在正常情況下兩者處于 動態(tài)平衡，可避免晶狀體發(fā)生氧化損傷；而各種原因?qū)е碌淖杂苫鶖?shù)量的增加和自由基清除 能力的降低會造成晶狀體上皮細胞發(fā)生氧化損傷、細胞凋亡，這有可能是白內(nèi)障發(fā)生的基礎(chǔ)。 魏樹瑾研究表明，晶狀體上皮細胞在短波藍光照射下產(chǎn)生了大量ROS，并通過轉(zhuǎn)化生長因 子-B/Smad3信號通路，導(dǎo)致細胞凋亡，促使白內(nèi)障的發(fā)生。高能量、長時間的短波藍光照 射可穿過角膜進入晶狀體，晶狀體中的某些結(jié)構(gòu)蛋白、酶和蛋白質(zhì)代謝物能夠吸收短波藍光， 所以短波藍光的照射會導(dǎo)致晶狀體上皮細胞產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物及衍生物積聚，激活色氨 酸、核黃素等

6、物質(zhì)，誘導(dǎo)晶狀體上皮細胞線粒體產(chǎn)生ROS，這可能是導(dǎo)致白內(nèi)障發(fā)展的原 因。白內(nèi)障的發(fā)病機制可能與晶狀體上皮細胞的氧化損傷密切相關(guān)。Xie等的研究表明，LED 廣泛應(yīng)用帶來的高能短波藍光的持續(xù)暴露，可導(dǎo)致晶狀體上皮細胞產(chǎn)生大量的ROS，進而 導(dǎo)致DNA損傷;進一步分析不同光照強度、色溫和時間對晶狀體上皮細胞損傷的影響，發(fā) 現(xiàn)短波藍光通過過度產(chǎn)生ROS，阻礙了細胞分裂期由G2期向M期的轉(zhuǎn)化，嚴重干擾了細 胞分裂進程，最終導(dǎo)致細胞凋亡。近年來，由胱天蛋白酶（caspase） -1誘導(dǎo)的細胞焦亡成為 研究細胞氧化損傷導(dǎo)致的炎癥性、程序性細胞死亡的主要方向。細胞焦亡是一種裂解性和高 度炎癥類型的程序性細

7、胞死亡形式，由微生物感染或其他危險因素引起的炎癥體形成而引 發(fā)。細胞焦亡具有細胞腫脹、裂解和胞質(zhì)內(nèi)容物釋放的特征。根據(jù)激活通路的不同，可將細 胞焦亡分為經(jīng)典焦亡通路和非經(jīng)典焦亡通路，在這兩條通路中，消皮素的主要作用是誘導(dǎo)細 胞焦亡的發(fā)生，相當(dāng)于一種執(zhí)行蛋白，消皮素可以被有活性的caspase-1切割為兩個片段， 即N端片段和C端片段，活化的N端結(jié)構(gòu)域可促進細胞膜形成親水性孔道，導(dǎo)致細胞膨 脹裂解，通過釋放IL-1B和IL-18引發(fā)一系列級聯(lián)反應(yīng)，驅(qū)動細胞焦亡。caspase-1誘導(dǎo)的 細胞焦亡在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注，可能在白內(nèi)障的形成機制中扮演重要角色。當(dāng)晶狀體 上皮細胞暴露于內(nèi)源性和外源性

8、的氧化應(yīng)激（包括生長因子和炎癥因子）時，可產(chǎn)生大量R OS，誘導(dǎo)晶狀體上皮細胞發(fā)生細胞焦亡。Jin等研究發(fā)現(xiàn)，實驗組發(fā)生氧化應(yīng)激的晶狀體細 胞中caspase-1的表達顯著增加，同時細胞IL-1B信使RNA水平也顯著增加；將過氧化氫 處理過的晶狀體上皮細胞分為兩組，其中一組加入caspase-1抑制劑，另一組不加caspase-1 抑制劑，結(jié)果加入caspase-1抑制劑組的caspase-1水平和IL-1B信使RNA水平均顯著降 低。因此，長期的短波藍光暴露可導(dǎo)致晶狀體上皮細胞產(chǎn)生過量的ROS和羥自由基，破壞 機體抗自由基系統(tǒng)的平衡，從而誘導(dǎo)晶狀體上皮細胞發(fā)生細胞焦亡，誘發(fā)白內(nèi)障。晶狀體吸

9、收的短波藍光，阻擋了短波藍光對視網(wǎng)膜的潛在損傷。然而，當(dāng)晶狀體對視網(wǎng)膜發(fā)揮這種保 護作用時，必須經(jīng)歷透明度降低或顏色變化，導(dǎo)致白內(nèi)障形成。3短波藍光對視網(wǎng)膜的損傷3. 1短波藍光對RPE的損傷短波藍光刺激產(chǎn)生的氧自由基主要作用于細胞的線粒體。在有氧條件下，短波藍光刺激 視網(wǎng)膜線粒體產(chǎn)生大量的自由基，破壞細胞的信使RNA和蛋白質(zhì)，導(dǎo)致RPE和感光細胞 的功能損傷甚至死亡。短波藍光可使眼內(nèi)黃斑區(qū)毒素量增高，有潛在的視網(wǎng)膜毒性，進而引 起視力損傷，且這些損傷是不可逆的，嚴重威脅眼底健康。年齡相關(guān)性黃斑變性的發(fā)病機制 與光的氧化損傷后核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（ nucleotide-bind

10、ing oligomerization domain-like receptorpyrin protein 3，NLRP3）炎癥小體的激活密切相關(guān)。例如，Tseng 等的 研究表明，在短波藍光刺激下，地圖樣萎縮性年齡相關(guān)性黃斑變性患者和新生血管性年齡相 關(guān)性黃斑變性患者RPE的NLRP3水平均上調(diào)，使局部發(fā)生氧化應(yīng)激；另外，視網(wǎng)膜中存 在與年齡相關(guān)的RPE細胞損失，且RPE細胞中黑色素的密度隨著年齡的增長而降低（黑 色素在清除自由基的過程中發(fā)揮作用，主要負責(zé)吸收光，從而最大限度地減少散光。隨著 短波藍光的照射，感光細胞的外節(jié)段被不飽和脂質(zhì)過氧化，尖端被RPE吞噬，在溶酶體中 被消化，殘留的物體

11、最終形成脂褐質(zhì)，脂褐質(zhì)使視網(wǎng)膜對短波藍光造成的損傷更加敏感。脂 褐質(zhì)的核心熒光基團即N-亞視黃基-N-視黃基乙醇胺，可使RPE在經(jīng)過短波藍光照射后吸 收大量的短波藍光，產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，最終導(dǎo)致細胞凋亡。脂褐質(zhì)在短波藍光照射時產(chǎn)生 大量的ROS，并對RPE細胞產(chǎn)生光毒性。在動物實驗中，老年大鼠較年輕對照組大鼠的易 感性增加，更易產(chǎn)生光損傷，表明老年人視網(wǎng)膜的防御機制不足以預(yù)防細胞的輕度損傷，老 化的人類視網(wǎng)膜（尤其是中心凹）對光損傷更加敏感，其中脂褐質(zhì)的最大分布與視桿細胞的 最大分布一致，而中心凹區(qū)域的脂褐質(zhì)較外周視網(wǎng)膜更多。Bruch膜中的玻璃疣可通過阻礙 液體轉(zhuǎn)運和誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)損害RPE細

12、胞的功能。3. 2藍光對感光細胞的損傷眼睛之所以能看到光，是因為視網(wǎng)膜吸收了可見光中的能量，光能量會對視網(wǎng)膜造成光 傷害，其中視網(wǎng)膜的感光細胞對藍光極為敏感。視網(wǎng)膜在可見光譜的藍色區(qū)域吸收的能量有 光毒性。N-亞視黃基-N-視黃基乙醇胺是吸收藍光的視網(wǎng)膜發(fā)色團，衍生自維生素A-醛和乙 醇胺，該化合物能夠作用于細胞色素氧化酶，這種作用可逐年累積，最終導(dǎo)致細胞死亡。盡 管N-亞視黃基-N-視黃基乙醇胺本身具有低光毒性，但在可見光下形成的N-亞視黃基-N-視 黃基乙醇胺的氧化產(chǎn)物也可導(dǎo)致視網(wǎng)膜色素上皮的光損傷；在大鼠眼中，短波藍光照射可促 進N-亞視黃基-N-視黃基乙醇胺和異N-亞視黃基-N-視黃基

13、乙醇胺氧化，產(chǎn)生對視網(wǎng)膜有毒 的物質(zhì)。當(dāng)視網(wǎng)膜的光感受器和神經(jīng)節(jié)細胞發(fā)生氧化應(yīng)激時，細胞中會產(chǎn)生大量的線粒體， 光感受器內(nèi)層的類胡蘿卜素會大量吸收波長為400480 nm的短波藍光，因此短波藍光照 射對神經(jīng)節(jié)細胞線粒體的損傷很大。大量受體相互作用蛋白(receptor-interacting protein，R IP) 1 /RIP3的活化，可以誘導(dǎo)神經(jīng)節(jié)細胞發(fā)生細胞凋亡，失去正常的功能，因此推測RIP 激酶抑制劑可用作神經(jīng)保護劑以減輕短波藍光誘導(dǎo)的細胞壞死。3. 3短波藍光對血-視網(wǎng)膜屏障的損傷短波藍光的照射使細胞內(nèi)的促炎因子釋放，這些促炎因子使視網(wǎng)膜血管的通透性增加， 導(dǎo)致血液中的有害成分

14、(如免疫復(fù)合物和淋巴毒素)釋放到細胞外，進一步損傷視網(wǎng)膜，導(dǎo) 致視網(wǎng)膜水腫。Zhao等推測，部分細胞死亡可能不是短波藍光暴露的直接結(jié)果，而是間接 由滲出性、毒性血液成分引起的，其中，嚴重的炎癥反應(yīng)和光感受器細胞變性表明短波藍光 可以間接導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和視網(wǎng)膜血屏障破壞后的感光細胞損傷。4短波藍光對屈光狀態(tài)的影響由于藍光波長較短，焦點不在視網(wǎng)膜中央，而是在視網(wǎng)膜前部，因此長時間的短波藍光 照射會導(dǎo)致視覺疲勞、近視進展及復(fù)視等癥狀。流行病學(xué)研究顯示，適當(dāng)?shù)膽敉饣顒涌梢杂?效預(yù)防青少年近視的發(fā)生和發(fā)展。另外，屏幕閱讀會導(dǎo)致學(xué)齡兒童視力的不良發(fā)展，且發(fā)病 率較高，近視的發(fā)生、發(fā)展與屏幕閱讀時間的增加有關(guān)

15、。對視力的影響會導(dǎo)致人們注意力不 集中，從而影響學(xué)習(xí)和工作效率。動物實驗表明，短波藍光會抑制豚鼠的眼軸增長和玻璃腔 的生長，從而形成相對遠視。短波藍光照射后近視可迅速逆轉(zhuǎn)為遠視，說明短波藍光可影響 屈光發(fā)展和逆轉(zhuǎn)近視。5其他哺乳動物與光相關(guān)的晝夜節(jié)律和神經(jīng)行為效應(yīng)主要由視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞和光感受器介 導(dǎo)。研究表明，藍光可以調(diào)節(jié)身體時鐘并提升警覺性、記憶力和認知能力，主要機制是藍光 可刺激松果體中褪黑素的分泌，影響皮質(zhì)類固醇的表達。有研究表明，白內(nèi)障手術(shù)后老年人 的睡眠質(zhì)量有所改善，其原因是透明的人工晶體允許更多藍光進入眼睛，由此證實藍光可以 調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律。尤其是夜間褪黑素產(chǎn)生的高峰期，藍光過多不

16、僅可以破壞視網(wǎng)膜，還會刺激 大腦，抑制褪黑素的分泌，增加皮質(zhì)類固醇的產(chǎn)生，從而破壞荷爾蒙分泌并直接影響睡眠質(zhì) 量。一些學(xué)者曾提出，睡眠障礙與視力障礙密切相關(guān)，提示睡眠質(zhì)量與眼部疾病有關(guān)。睡眠 障礙可引起皮質(zhì)類固醇增加，降低副交感神經(jīng)的興奮性，減少淚液分泌，從而導(dǎo)致眼睛干澀; 同時睡眠障礙還可導(dǎo)致閉眼時間減少，長此以往導(dǎo)致干眼癥。6預(yù)防隨著社會的發(fā)展和人們生活方式的改變，越來越多地接觸到短波藍光?？茖W(xué)研究表明， 正常電子顯示器對眼的損傷較小，而且大多數(shù)顯示器的規(guī)格在標(biāo)準范圍內(nèi)，但只是在短期暴 露下得出的結(jié)論，有必要進行長期暴露相關(guān)的一系列抗藍光測量，同時應(yīng)盡量減少夜間使用 電子設(shè)備，避免短波藍光在夜間對褪黑素分泌的影響，以確保良好的睡眠質(zhì)量。另外，夜間 使用可能暴露于大量短波藍光的產(chǎn)品時，經(jīng)批準的、檢驗合格的防藍光眼鏡或屏幕罩是避免 遭受短波藍光傷害的最佳選擇。針對短波藍光對眼睛組織的損傷機制，可以使用抗氧化劑、 自由基清除劑、酶活性保護劑和視神經(jīng)保護劑，但具體的藥物及其效果還需要進一步研究。 總之，藍光在一定程度上可以促進人類眼屈光發(fā)育和調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律，但有害的藍光對眼睛的 影響也不容忽視。藍光會使角膜、晶體