錢一峰，陳志剛，肖艷輝，陸培榮

(蘇州大學附屬第一醫(yī)院眼科，江蘇 蘇州 215006)

由于不同波長光線進入眼內(nèi)時發(fā)生折射角度不同，因此每一種波長光線各自形成焦點。不同光線間波長相差越大，其焦點相距越遠，即縱向色像差[1-2]。視覺調(diào)控下發(fā)生的眼球正視化過程是使光線焦點落在視網(wǎng)膜上。但由于縱向色像差的存在，自然光中不同波長光線的焦點不可能同時落在視網(wǎng)膜上，由此造成眼球視網(wǎng)膜上不同視錐細胞接受對應敏感波長光線的刺激時具有不同的模式、不同的偏好，即短波長敏感視錐細胞偏好于接受處于近視離焦狀態(tài)的短波長光的刺激，長波長敏感視錐細胞偏好于接受處于遠視離焦狀態(tài)的長波長光的刺激[3-4]。

以上是在具有混合波長光線的自然光中的情況，但在波長單一的單色光中上述視錐細胞接受光刺激時的偏好是否仍會保留尚待探討。有研究[3,5-6]顯示在短波長光中受試者會發(fā)生調(diào)節(jié)過度的現(xiàn)象，此時短波長光因過度調(diào)節(jié)作用其焦點會位于視網(wǎng)膜前，使得短波長敏感視錐細胞仍然保留原來的感光偏好。單色光中豚鼠屈光發(fā)育研究[7-9]顯示豚鼠眼球出現(xiàn)遠高于單色光間色像差的屈光補償。而魚類和雞在單色光中的屈光補償程度與色像差大小相當[2,4,10-16]。豚鼠視網(wǎng)膜上主要分布有短波長敏感和中波長敏感兩型視錐細胞，光譜吸收峰值分別為430 nm和530 nm[17]。當飼養(yǎng)一種單色光中時，豚鼠眼視網(wǎng)膜感光模式如果為達到原來偏好，其必須借助眼調(diào)節(jié)反應。因此假設在短波長單色光中豚鼠眼發(fā)生過度調(diào)節(jié)使光線聚焦于視網(wǎng)膜前，形成近視離焦；在中波長單色光中豚鼠眼仍可發(fā)生調(diào)節(jié)反應使得單色光物像呈遠視離焦狀態(tài)。本研究中豚鼠一眼行連續(xù)阿托品滴眼液點眼抑制調(diào)節(jié)，另一眼不做處理進行對照，觀察在單色光中眼球屈光發(fā)育情況，以研究調(diào)節(jié)在單色光誘導豚鼠眼球屈光發(fā)育中的作用。

1 材料與方法

1.1 實驗動物和實驗設計

本研究使用約2周齡的英國短毛三色種豚鼠，共24只，隨機平分成3組，分別置于藍光(波長430 nm)、綠光(波長530 nm)和白光(色溫5 000 K)中飼養(yǎng)6周。每組豚鼠右眼在實驗開始后每天上午8:00使用1%阿托品滴眼液(復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院)1次，直至實驗結束。實驗前后進行眼屈光發(fā)育相關檢查，包括屈光度、角膜曲率半徑、眼軸長度及其組成成分測量。

1.2 飼養(yǎng)和光照條件設置

3個獨立放置于暗室中的木箱用作不同光照場所，相互間用遮光布隔開。木箱長寬高約200 cm×100 cm×120 cm，四面開窗通風，一面開門取放飼養(yǎng)籠子。飼養(yǎng)豚鼠的鋼絲籠子置于木箱中央。木箱內(nèi)面涂裝白色反光涂料且每面安裝4～6支約1 m長LED燈管(底面除外)。藍光LED燈管提供短波長準單色光照，波峰為430 nm，半波寬20 nm。綠光LED燈管提供中波長準單色光照，波峰530 nm，半波寬30 nm。白光LED燈管提供寬光譜照明，色溫5 000 K。經(jīng)光譜分析儀檢測，本研究兩種單色光波峰分別對應豚鼠視網(wǎng)膜兩種視錐細胞(僅兩種)光譜吸收峰值，且波寬范圍不會相互交叉[17]。實驗使用的白光光譜覆蓋這兩種視錐細胞的光譜吸收范圍[17]，且組成均衡。每組光照設置相同光照條件，使用ILT1700科研用輻射儀(美國International Light Technologies公司)進行檢測，德力西TDGZ-50調(diào)壓器進行調(diào)節(jié)。本研究取豚鼠飼養(yǎng)籠子中央底面為檢測點，測量光量子數(shù)，均調(diào)整為每秒3×10-4μmol/cm2。具體光照設置參考已有研究方法[7,9]。每一組光照時間均為12 h，開始時間為每天早上8:00。飼養(yǎng)室內(nèi)保持恒溫(22～26 ℃)恒濕(55%～65%)，豚鼠排泄物每天定時清除。

1.3 眼球參數(shù)測量

豚鼠屈光度和眼球參數(shù)測量由兩位研究者配合進行，并使用單盲法。為避免使用過強睫狀肌麻痹劑對實驗結果產(chǎn)生影響，實驗開始時使用1%鹽酸環(huán)戊通滴眼液(ALCON)麻痹豚鼠雙眼睫狀肌，方法為每5 min一次共滴4次，1 h后于暗室行檢影驗光。實驗結束時為使左右眼達到相當?shù)慕逘罴÷楸孕Ч?，采用雙眼點1%阿托品滴眼液，每天3次，連續(xù)3 d，第4天行檢影驗光。本研究使用Topcon OM-4角膜曲率計檢測豚鼠角膜曲率半徑。因豚鼠角膜曲率較大，直接測量無法進行。參考文獻方法將+8.0 D球鏡片貼于曲率計檢測鏡前，測得讀數(shù)再換算成豚鼠實際角膜曲率半徑[18-19]。記錄時取兩條垂直子午線曲率的平均值。上述檢測完成后，豚鼠在0.4% 鹽酸奧布卡因(日本Santen公司)表面麻醉后行A超眼軸生物參數(shù)測量，測量由Optikon Hiscan A超儀完成。測量參數(shù)包括眼軸長度、玻璃體腔長度、前節(jié)長度和晶狀體厚度。上述具體檢測方法參考已有文獻[20-21]進行。

1.4 統(tǒng)計學處理

各實驗組左右眼及單眼前后參數(shù)比較采用配對t檢驗或Wilcoxon配對秩和檢驗。組間同側(cè)眼參數(shù)比較采用方差分析，兩兩比較采用Bonferroni法。所有統(tǒng)計分析使用STATA 15.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 眼球屈光度的變化

實驗開始時各組雙側(cè)眼屈光度差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，約4.25 D，表1)。6周時，綠光組右眼屈光度約為3.47 D，左眼約為4.17 D，左右眼屈光度比較差異有統(tǒng)計學意義(P=0.0280，表2)。同樣，此時藍光組雙眼屈光度差異有統(tǒng)計學意義(P=0.0003，表2)，左右眼屈光度分別為6.31 D和5.53 D。但是，6周時白光組左右眼屈光度差異無統(tǒng)計學意義(P=0.7486，表2)，分別為4.88 D和4.81 D。

實驗開始時各組間同側(cè)眼屈光度差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表3)。實驗結束時3組同側(cè)眼屈光度組間比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.0001，表4)。其中3組左眼屈光度兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05，表4)。綠光組和藍光組以及綠光組和白光組右眼屈光度比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05，表4)。而藍光組和白光組右眼屈光度比較差異無統(tǒng)計學意義(P=0.072，表4)。

表1 實驗開始時各組雙眼參數(shù)及左右眼比較結果(左右眼參數(shù)比較采用配對t檢驗或Wilcoxon配對秩和檢驗)Table 1 Binocular mean biometric results from guinea pigs in three groups and the comparison between two eyes in each group at the beginning of the experiment (A paired t-test or Wilcoxon matched-pairs signed-ranks test was used for comparison)

表2 實驗結束時各組雙眼參數(shù)及左右眼比較結果(左右眼參數(shù)比較采用配對t檢驗或Wilcoxon配對秩和檢驗)Table 2 Binocular mean biometric results from guinea pigs in three groups and the comparison between two eyes in each group at the end of the experiment (A paired t-test or Wilcoxon matched-pairs signed-ranks test was used for comparison)

表3 實驗開始時各組間同側(cè)眼參數(shù)及比較結果(組間同側(cè)眼參數(shù)比較采用方差分析，兩兩比較采用Bonferroni法)Table 3 Comparison of the results of unilateral eye parameters of guinea pigs among three groups at the beginning of the experiment (A one-way ANOVA was used for inter-group comparison)

表4 實驗結束時各組間同側(cè)眼參數(shù)及比較結果(組間同側(cè)眼參數(shù)比較采用方差分析，兩兩比較采用Bonferroni法)Table 4 Comparison of the results of unilateral eye parameters of guinea pigs among three groups at the end of the experiment(A one-way ANOVA was used for inter-group comparison and the Bonferroni procedure with type-I error adjustment was performed for multiple group comparison)

綠光組右眼屈光度實驗前后比較差異有統(tǒng)計學意義(0.75 D，P=0.0344)，而左眼屈光度實驗前后比較差異無統(tǒng)計學意義(0.12 D，P=0.6591)。藍光組右眼屈光度實驗前后比較差異有統(tǒng)計學意義(-1.31 D，P=0.0007)，左眼屈光度實驗前后同樣差異有統(tǒng)計學意義(-2.06 D，P=0.0003)。白光組右眼屈光度實驗前后差異無統(tǒng)計學意義(-0.63 D，P=0.1232)，而左眼差異有統(tǒng)計學意義(-0.59 D，P=0.0234)。

2.2 眼軸長度的變化

各組雙眼眼軸長度在實驗開始時均約為7.7 mm，組內(nèi)及組間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表1，表3)。實驗結束時，綠光組右眼眼軸約為8.33 mm，左眼為8.24 mm，雙眼間差異有統(tǒng)計學意義(P=0.0038，表2)。此時藍光組右眼眼軸約為8.05 mm，左眼為7.99 mm，雙眼間差異有統(tǒng)計學意義(P=0.0106，表2)。但6周時白光組雙眼眼軸長度差異無統(tǒng)計學意義(P=0.2359，表2)，右眼為8.16 mm，左眼為8.15 mm。

實驗結束時同側(cè)眼組間眼軸長度比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.0001，表4)。其中各組右眼眼軸長度兩兩比較差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05，表4)。綠光組和藍光組以及藍光組和白光組左眼眼軸長度比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01，表4)。而綠光組和白光組左眼眼軸長度比較差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表4)。

各組單側(cè)眼實驗前后眼軸長度比較差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。

2.3 玻璃體腔長度的變化

實驗開始時各組雙眼玻璃體腔長度均約為3.2 mm，組內(nèi)及組間差異無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表1，3)。實驗結束時，綠光組右眼玻璃體腔長度約為3.40 mm，左眼為3.32 mm；藍光組右眼玻璃體腔長度約為3.18 mm，左眼為3.11 mm，差異均有統(tǒng)計學意義(P=0.0113，0.0017，表2)。但6周時白光組雙眼玻璃體腔長度均約3.25 mm，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.9371，表2)。

6周時同側(cè)眼玻璃體腔長度差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01，表4)。與綠光組相比，白光組及藍光組右眼玻璃體腔長度差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.01，表4)；而藍光組和白光組右眼玻璃體腔長度差異無統(tǒng)計學意義(P=0.182，表4)。與藍光組比較，綠光組、白光組左眼玻璃體腔長度差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.01，表4)；而綠光組和白光組左眼玻璃體腔長度差異無統(tǒng)計學意義(P=0.242，表4)。

白光組雙眼實驗前后玻璃體腔長度差異無統(tǒng)計學意義(右眼P=0.1006，左眼P=0.0714)。綠光組雙眼實驗前后玻璃體腔長度差異有統(tǒng)計學意義(右眼-0.20 mm，P=0.001；左眼-0.13 mm，P=0.0138)。藍光組右眼玻璃體腔長度實驗前后差異無統(tǒng)計學意義(0.03 mm，P=0.4199)，而左眼差異無統(tǒng)計學意義(0.09 mm，P=0.0635)。

2.4 角膜曲率半徑、前房深度和晶狀體厚度的變化

實驗開始時各組角膜曲率半徑約3.46 mm(表1)，實驗結束時增長到約3.74 mm(表2)；各組前房深度從實驗開始時約1.33 mm(表1)增加到實驗結束時約1.42 mm(表2)；各組晶狀體厚度從實驗開始時約3.16 mm(表1)增加到實驗結束時約3.48 mm(表2)；眼球生物學參數(shù)實驗前后差異均有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，但實驗開始及結束時組間和組內(nèi)差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05，表1～4)。

3 討論

實驗開始時各組雙側(cè)眼間各項參數(shù)均無顯著差異。但實驗結束時綠光組和藍光組雙側(cè)眼間屈光度、眼軸長度和玻璃體腔長度出現(xiàn)顯著差異，而角膜曲率半徑、前房深度和晶狀體厚度卻沒有差異。不同的是白光組雙眼間各項參數(shù)始終無差異。這提示阿托品影響綠光組和藍光組中豚鼠右眼在各自單色光中眼軸和玻璃體腔的延長；而阿托品對白光組中豚鼠右眼屈光發(fā)育無顯著影響。參考前期研究[7-9]各單色光中預測的屈光補償幅度可知，本研究中1%阿托品能夠強化530 nm單色光對豚鼠眼的作用，促進了530 nm單色光中右眼眼軸和玻璃體腔的延長并產(chǎn)生大于左眼對照的近視；1%阿托品能抑制430 nm單色光對豚鼠眼的作用，減弱了430 nm單色光抑制豚鼠右眼玻璃體腔延長(實驗中出現(xiàn)縮短現(xiàn)象)的作用產(chǎn)生相對于左眼較少的遠視；而對于白光中的豚鼠，1%阿托品不能顯著影響眼軸和玻璃體腔長度，雙眼間未產(chǎn)生屈光差異。

3組右眼參數(shù)比較提示不同單色光即使在阿托品干預下仍可誘導豚鼠眼產(chǎn)生不同的屈光發(fā)育過程。即530 nm單色光可誘導阿托品化的豚鼠眼出現(xiàn)玻璃體腔延長和近視漂移；430 nm單色光能誘導阿托品化的豚鼠眼出現(xiàn)顯著眼軸生長抑制和遠視漂移。530 nm和430 nm單色光組右眼在阿托品的干擾下仍可誘導出現(xiàn)顯著的玻璃體腔長度差異(0.22 mm)和屈光差異(約2 D)。此時單色光組右側(cè)眼間屈光度差異仍大于這兩種波長間約1.5 D的縱向色像差[7]。參考已有豚鼠單色光作用研究[7]顯示：6周時這兩種波長光照后豚鼠眼屈光度差值約為3.8 D，玻璃體腔長度差異為0.29 mm。由此可見，在本研究結束時兩組單色光導致的屈光度差異受到阿托品的影響而低于預計度數(shù)。

各組中未滴阿托品的左眼在實驗結束時出現(xiàn)顯著的屈光度、眼軸長度和玻璃體腔長度的差異，而其他參數(shù)無顯著差異。6周時，與白光組相比綠光組左眼具有顯著降低的屈光度，但眼軸和玻璃體腔長度差異不顯著。此時與白光組相比藍光組左眼具有顯著較短的眼軸與玻璃體腔，屈光度為相對遠視。綠光組和藍光組左眼間存在較大的屈光度、眼軸和玻璃體腔長度的顯著差異。以上情況與單純單色光研究結果一致[7-9]。

阿托品可對眼球睫狀肌產(chǎn)生麻痹作用，影響調(diào)節(jié)。本研究中3個組右側(cè)眼均受到調(diào)節(jié)抑制的影響，但是否完全麻痹尚不清楚。根據(jù)綠光組和藍光組雙眼結果的差異可以推測：兩種單色光中豚鼠眼可以發(fā)生調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)反應可能參與了豚鼠眼對單色光的屈光補償過程；不同調(diào)節(jié)水平可能會影響單色光中屈光補償?shù)姆取?/p>

有研究[3,6]提示受試眼在短波長光中可出現(xiàn)調(diào)節(jié)過強的情況。結合已往研究[7-9]結果，本研究發(fā)現(xiàn)豚鼠可能在430 nm單色光中調(diào)節(jié)反應靈敏，并發(fā)生高于平常水平的過度調(diào)節(jié)，具有較好視力，同時能較好地調(diào)控眼球的生長，進行屈光補償，結果導致屈光度變化量較大。這一推測的一個依據(jù)是豚鼠視網(wǎng)膜上具有廣泛分布的高密度短波長敏感視錐細胞[17]，并且與國外研究者[17,22]的觀點一致。530 nm單色光中屈光度會隨調(diào)節(jié)抑制發(fā)生變化，這也間接說明豚鼠在這一單色光中同樣具有較好的調(diào)節(jié)功能，同時也能較好的調(diào)控眼球生長進行屈光補償。這一推斷的支持證據(jù)當然還有豚鼠視網(wǎng)膜上高密度分布的中波長敏感視錐細胞，其吸收峰值波長與530 nm非常接近[17]。

已往研究[7-9]并不能確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)是否參與單色光對豚鼠眼屈光發(fā)育的影響過程，而本研究結果能明確提示。另外從本研究結果可以進一步推測：豚鼠在430 nm單色光中過度調(diào)節(jié)的作用使位于視網(wǎng)膜前的像平面更靠近晶狀體，誘導產(chǎn)生高于單色像差的遠視變化；當抑制調(diào)節(jié)時像平面向后遠離晶狀體從而導致屈光度遠視化減少。豚鼠在530 nm單色光中發(fā)生調(diào)節(jié)反應使得原來位于視網(wǎng)膜后的像平面也向晶狀體移動但仍舊遠視離焦，誘導屈光度向近視發(fā)展；此時如果調(diào)節(jié)反應不存在也是同樣的離焦結果，但這一推測成立的話其誘導變化量預計會高于研究結果，并且本研究阿托品的作用結果很難解釋；因此推測，當阿托品作用后530 nm單色光中的調(diào)節(jié)反應受到抑制，此時的像平面較原來有更大程度的遠視離焦，出現(xiàn)更快及幅度更大的近視化。

1%阿托品加強了530 nm單色光促進豚鼠眼玻璃體腔延長和近視形成的作用，但減弱430 nm單色光抑制豚鼠眼玻璃體腔延長和遠視形成的作用。阿托品影響單色光中豚鼠眼屈光發(fā)育的作用很可能是通過抑制眼調(diào)節(jié)反應實現(xiàn)的。這進一步提示眼調(diào)節(jié)反應可能參與了單色光中豚鼠眼的屈光發(fā)育機制。