黃 丹(綜述)，鄧 燕(審校)

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院兒童眼科，南昌 330006)

早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變(retinopathy of prematurity,ROP)作為全世界兒童期失明的首位原因，據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家ROP患兒致盲率約為4%[1]，發(fā)展中國(guó)家則致盲率更高。早產(chǎn)兒一旦發(fā)生ROP，即使及時(shí)治療，積極處理，仍重者視力喪失，輕則在后繼的視力發(fā)育中形成高度近視、散光、難治的弱視；同時(shí)，早產(chǎn)兒即使不患有ROP，仍易出現(xiàn)高度屈光不正、弱視[2-3]。ROP作為出生后發(fā)生，可控可治的兒童眼病，早干預(yù)、早發(fā)現(xiàn)、早治療是減少ROP致盲的重要的且有效的手段，其中，早干預(yù)，減少或者減輕ROP的發(fā)生，是早產(chǎn)兒獲得良好視覺(jué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

有研究[4]發(fā)現(xiàn)，從紅光到近紅外光譜(600～1000 nm)的低強(qiáng)度光療(low-level light therapy,LLLT)可防止神經(jīng)細(xì)胞和視網(wǎng)膜細(xì)胞損傷，670 nm紅光作為一種強(qiáng)大的神經(jīng)保護(hù)劑，能夠進(jìn)行光生物的調(diào)節(jié)，促進(jìn)線(xiàn)粒體產(chǎn)能(adenosine triphosphate,ATP)增加，減少氧化應(yīng)激，并可能通過(guò)減少活性氧(reactive oxygen species,ROS)的危害，恢復(fù)正常的視網(wǎng)膜血管發(fā)育，為減輕ROP的高氧期提供一種新的治療策略。因此，本文對(duì)670 nm紅光在氧源性視網(wǎng)膜病變動(dòng)物和人類(lèi)ROP的作用進(jìn)行綜述，以望能夠?yàn)樵绠a(chǎn)兒視網(wǎng)膜損害和視覺(jué)發(fā)育提供研究基礎(chǔ)。

1 ROP的一般特點(diǎn)

ROP作為是一種發(fā)生于早產(chǎn)兒的進(jìn)行性視網(wǎng)膜血管異常生長(zhǎng)、病理性新生血管形成的眼病，主要發(fā)生在體重 <2000 g，矯正胎齡 <32周的早產(chǎn)兒，且出生體重越輕，胎齡越小，發(fā)生ROP概率越大[5]。在我國(guó)，ROP發(fā)病率約為15%～20%[6]，每年約16.8～20萬(wàn)例早產(chǎn)兒出現(xiàn)ROP。ROP發(fā)病機(jī)制不明，既往的研究[7]認(rèn)為，早產(chǎn)兒出生早期外源性供氧，形成早產(chǎn)兒體內(nèi)高氧狀態(tài)，同時(shí)母體提供的營(yíng)養(yǎng)以及各類(lèi)生長(zhǎng)因子的丟失，如IGF-1、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin,EPO)、歐米伽-3脂肪酸(ω-3PUFA)等下降，導(dǎo)致視網(wǎng)膜血管生成受到抑制，血管生長(zhǎng)停止；隨后視網(wǎng)膜的成熟和代謝需求的增加，則逐漸出現(xiàn)缺氧，體內(nèi)促進(jìn)血管生成的因子代償性增多，如EPO、VEGF等氧-調(diào)節(jié)因子的表達(dá)，促進(jìn)視網(wǎng)膜新生血管形成，產(chǎn)生ROP。

ROP依據(jù)國(guó)際分類(lèi)分為三區(qū)五期[8]。早期病變?cè)娇拷髽O部，進(jìn)展的風(fēng)險(xiǎn)性越大。一旦確定閾值病變3期的視網(wǎng)膜病變范圍超過(guò)5個(gè)連續(xù)鐘點(diǎn)或累積8個(gè)鐘點(diǎn)合并Plus病，應(yīng)盡可能在72 h內(nèi)進(jìn)行激光光凝治療或冷凝治療。治療及時(shí)可以終止病變的進(jìn)展，使患兒視力正常發(fā)育。但是如果患兒的病變進(jìn)展到4期，視力會(huì)受到一定程度影響。進(jìn)入5期后，手術(shù)的成功率低，即使手術(shù)成功，也只能使患兒保留光感或較低的視力[5]。玻璃體腔注射的抗VEGF藥物治療是現(xiàn)今有效且安全、廣泛使用的治療。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的觀(guān)察，及時(shí)的治療可顯著降低失明和嚴(yán)重視力喪失的風(fēng)險(xiǎn)，但不能預(yù)防和阻止早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變的發(fā)生，仍可能會(huì)帶來(lái)早發(fā)性近視，難治性散光、混合性散光合并弱視，高度近視等不良長(zhǎng)期視覺(jué)后果。

2 670 nm紅光與線(xiàn)粒體的聯(lián)系

670 nm紅光被證明可以激活關(guān)鍵的線(xiàn)粒體光受體分子-細(xì)胞色素C氧化酶而被線(xiàn)粒體選擇性的吸收，導(dǎo)致ATP的增加，減輕氧化應(yīng)激[9-10]。而研究表明氧化應(yīng)激可以激發(fā)并加快高氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷的進(jìn)展[11]。高氧被認(rèn)為可以誘導(dǎo)富含多不飽和脂肪酸的光感受器外段代謝紊亂，觸發(fā)活性氧的形成[12]，而活性氧的積累會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激，進(jìn)而導(dǎo)致炎癥，最終導(dǎo)致功能性視力喪失[13-14]。其次，670 nm的紅光被認(rèn)為可以影響線(xiàn)粒體和細(xì)胞核之間的逆行信號(hào)，從而促進(jìn)DNA和RNA的合成[15]。第三，一氧化氮(nitric oxide,NO)和細(xì)胞色素氧化酶的線(xiàn)粒體內(nèi)活性最近被認(rèn)為是670 nm紅光的一種新的作用機(jī)制[16-17]。NO通過(guò)與細(xì)胞色素氧化酶的可逆性和競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合來(lái)控制組織的耗氧量[18-19]。POYTON等[20]研究表明670 nm紅光可能導(dǎo)致NO從細(xì)胞色素氧化酶復(fù)合體中解離，從而使NO在組織損傷期間有效地與氧結(jié)合，加快損傷組織的恢復(fù)。

眼睛的視網(wǎng)膜色素上皮在視網(wǎng)膜上具有最大的新陳代謝需求，KOKKINOPOULOS等[10]使用一種特定的線(xiàn)粒體染料評(píng)估了670 nm紅光暴露對(duì)視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigmented epithelium,RPE)線(xiàn)粒體膜極化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)RPE線(xiàn)粒體的內(nèi)膜電位顯示出更高的極化，而線(xiàn)粒體內(nèi)膜電位的變化與Bruch膜/RPE和視網(wǎng)膜外部的炎癥減輕有關(guān)。670 nm紅光照射后RPE吞噬能力可能上調(diào)，從而啟動(dòng)C3d沉淀物從Bruch膜上的清除，減輕Bruch膜/RPE的炎癥，對(duì)視網(wǎng)膜組織提供保護(hù)作用。

3 670 nm紅光預(yù)處理對(duì)高氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷具有保護(hù)作用

長(zhǎng)期暴露在高濃度氧氣(高氧)中會(huì)對(duì)視網(wǎng)膜光感受器造成嚴(yán)重?fù)p害[21]。高氧狀態(tài)下，視網(wǎng)膜色素上皮和光感受器產(chǎn)生大量自由基和活性氧(reactive oxygen species,ROS)，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，導(dǎo)致外部視網(wǎng)膜供氧的自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制無(wú)效或缺乏[22]，光感受器和內(nèi)皮細(xì)胞死亡，炎癥增加，氧化應(yīng)激，血-視網(wǎng)膜屏障(blood-retina barrier,BRB)侵蝕和功能視力喪失[21,23]。

ALBARRACIN等[21]用9 J/cm2的670 nm紅光連續(xù)5 d每天1次預(yù)處理高氧性視網(wǎng)膜病變成年小鼠，減弱高氧暴露后導(dǎo)致的視網(wǎng)膜外核層(outer nuclear layer,ONL)厚度變薄及感光細(xì)胞核密度計(jì)數(shù)的下降；相關(guān)的氧化應(yīng)激標(biāo)志物丙烯醛和Hmox-1的表達(dá)明顯下調(diào)，促炎癥因子C3及應(yīng)激誘導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)劑FGF-2下調(diào)，從而減輕對(duì)視網(wǎng)膜的損傷。因此，670 nm的光處理可以通過(guò)減輕高氧誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激、細(xì)胞死亡、視網(wǎng)膜應(yīng)激和炎癥反應(yīng)來(lái)保護(hù)視網(wǎng)膜。

4 670 nm紅光生物調(diào)節(jié)預(yù)防早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變

早產(chǎn)兒較足月兒提前出生，身體各器官包括視網(wǎng)膜未能完全發(fā)育成熟。與宮內(nèi)環(huán)境(PaO225～35 mmHg)相比，體外環(huán)境(PaO260～100 mmHg)相對(duì)高氧[24]，高氧狀態(tài)抑制視網(wǎng)膜血管生長(zhǎng)；隨之視網(wǎng)膜的成熟和代謝需求的增加，則逐漸出現(xiàn)缺氧，缺氧刺激因子刺激視網(wǎng)膜新生血管生長(zhǎng)，導(dǎo)致異常的周邊分支、血管閉塞[23]，最終導(dǎo)致視網(wǎng)膜缺氧、纖維血管增生，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜脫離，甚至失明。目前臨床上積極控氧、激光光凝、冷凝療法和玻璃體腔注射抗VEGF藥物等等方法，失明的發(fā)生率明顯下降，但一些長(zhǎng)期的視覺(jué)問(wèn)題在治療后仍然存在。因此，ROP的預(yù)防仍是現(xiàn)今的重點(diǎn)。670 nm紅光治療具有神經(jīng)保護(hù)作用，利用670 nm紅光進(jìn)行光生物調(diào)節(jié)，可能通過(guò)減少活性氧的危害，減緩光感受器和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的死亡，恢復(fù)正常的視網(wǎng)膜血管發(fā)育[21，23]。使用670 nm紅色發(fā)光二極管(light emitting diodes,LED)的光生物調(diào)節(jié)已被證明在視網(wǎng)膜中可以保護(hù)光感受器免受毒素和光誘導(dǎo)的損害，減少激光誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜瘢痕[25-29]，促進(jìn)視網(wǎng)膜愈合[4]，并調(diào)節(jié)與炎癥、氧化代謝和凋亡相關(guān)的基因表達(dá)[30]?？紤]與670 nm紅光可被線(xiàn)粒體末端磷酸化的限速酶細(xì)胞色素c氧化酶吸收，修復(fù)線(xiàn)粒體功能，提高ATP產(chǎn)生的效率，減少ROS有害副產(chǎn)物的產(chǎn)生，減輕高氧環(huán)境對(duì)視網(wǎng)膜損害的機(jī)制有關(guān)。在氧源性視網(wǎng)膜病變動(dòng)物模型中的670 nm紅光LED燈光生物調(diào)節(jié)(模擬ROP的各個(gè)發(fā)生發(fā)展過(guò)程，包括光感受器丟失、細(xì)胞死亡、新生血管形成、血管閉塞及異常周邊分支等等)，能夠維持視網(wǎng)膜血管的正常發(fā)育，減少肺水腫、出血程度，提高存活率[22,24]。實(shí)驗(yàn)顯示，670 nm紅光照射經(jīng)過(guò)模擬ROP的高氧狀態(tài)小鼠，小鼠視網(wǎng)膜血管病變嚴(yán)重程度顯著減輕(P<0.05)，感光細(xì)胞存活率提高，如視網(wǎng)膜外核層(ONL)厚度、光感受器核密度較高氧治療明顯增厚、增高，血管閉塞率從28.9%減少到20.0%，新生血管從6.2%減少到0.9%，異常周邊分支明顯減少，包括視網(wǎng)膜周?chē)艿那酆臀蓙y；暴露在高氧模式下的視網(wǎng)膜細(xì)胞死亡總數(shù)顯著增加，而接受670 nm紅光照射動(dòng)物的所有視網(wǎng)膜層的細(xì)胞死亡水平都有所降低，且外核層的細(xì)胞死亡水平明顯下降(P<0.05)，670 nm治療組與高氧組的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且670 nm紅光光照組的小鼠死亡率降低為15%[24]，而高氧組的小鼠死亡率為27%。由此可見(jiàn)，670 nm紅光預(yù)處理可以減輕氧源性視網(wǎng)膜病變動(dòng)物視網(wǎng)膜的損害，降低ROP的發(fā)生率。

5 展望與總結(jié)

近些年，科學(xué)家在關(guān)注使用近紅外光譜(包括670 nm在內(nèi))的波長(zhǎng)進(jìn)行包括中風(fēng)、膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎、糖尿病、糖尿病黃斑水腫、老年性黃斑變性,創(chuàng)傷性腦損傷及心肌保護(hù)等方面的臨床研究[19,31]，被證明可以增加外周血流量，減少膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎，并改善慢性糖尿病足部潰瘍的傷口愈合，在糖尿病黃斑水腫和干性老年性黃斑變性的研究中顯示，670 nm紅光調(diào)節(jié)后患者12個(gè)月后視力和對(duì)比敏感度均有改善。

早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變是兒童期常見(jiàn)而嚴(yán)重的致盲眼病。670 nm紅光照射作為一種新型的療法，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中減輕視網(wǎng)膜的損害已有成效，能夠減少光感受器丟失、降低細(xì)胞死亡數(shù)、減少新生血管的生成、減輕血管閉塞及降低動(dòng)物死亡率[21，23]。但目前對(duì)新生兒進(jìn)行670 nm紅光治療的劑量是基于動(dòng)物研究[21,23]，而新生早產(chǎn)兒在嘗試更長(zhǎng)的時(shí)間(15 min)和更長(zhǎng)的治療距離(約25 cm)來(lái)維持9 J/cm2的劑量。有研究[32]表明，高達(dá)50 J/cm2的暴露對(duì)成年人沒(méi)有不良影響;澳大利亞解剖物理學(xué)家[23]對(duì)670nm紅光照射過(guò)程中是否對(duì)大鼠其他主要器官及組織造成病理變化進(jìn)行的研究，短時(shí)間(18 d，每天3 min)的照射不會(huì)引起主要器官或任何組織的病理改變，但這并不能表明670 nm紅光照射不會(huì)對(duì)人類(lèi)或者早產(chǎn)兒的主要器官或任何組織造成病理改變。

因此，670 nm紅光能否經(jīng)過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，探究預(yù)防和控制ROP發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，進(jìn)入臨床試驗(yàn)，還有很長(zhǎng)的一段路要走。