原文信息:IMorgan,P.Megaw,UsingnaturalSTOPgrowthsignalstopreventexcessiveaxialelongationandthedevelopmentofmyopia,
AnnalsoftheAcademyofMedicine,Singapore,,33(1):16-20
注:这是一篇年的论文,当时还没有现在那么多光学控制手段,对药物控制手段的理解和使用也不如现在那么深入,请批判性的阅读。
摘要:不断升高的近视率和长期病理性后果使近视成为一项主要公共健康问题。防治近视必须聚焦于限制眼轴过度增长。近视率升高的主要原因似乎不是正视化基因缺陷而是与近距离工作有关的环境变化。通过光学手段控制近视的手段并不成功,唯一可行的防控手段是阿托品滴眼液。然而阿托品有短期副作用,而且阿托品作为胆碱拮抗剂的作用位点和机理不明,其长期安全性也令人担心。最近研究表明小鸡眼睛短暂地处在近视离焦中即可产生“自然停止增长信号”(下文简称STOP信号),STOP信号能够阻止眼轴过度增长。虽然目前仅在小鸡实验中STOP信号成功地阻止了眼轴过度增长,但是哺乳动物和灵长类动物也可产生类似的信号。未来研究可能确定用于防止人类近视进展的应用条件。
正文
眼球发育的STOP和GO信号
动物模型表明眼球发育受到STOP和GO信号控制。近视诱导实验中眼轴增长对诱导镜片的响应也证明了该观点。当眼睛暴露在近视离焦中则眼轴增长减慢,当眼睛暴露在远视离焦中则眼轴增长迅速。有证据表明人眼正视化过程中也存在这样的信号。过去的研究专注于从分子、生物化学和细胞通路角度解释为什么会产生这样的信号。抛开这些问题不谈,信号论可以帮助直观理解眼睛正视化过程。因为包括人类在内的大多数动物出生时都是远视眼,GO信号应该产生并促进眼球发育,当眼球发育到正视化时GO信号应该衰减,眼球发育应该终止。如果眼球继续往近视眼方向发育则应产生STOP信号。还有一个令人迷惑的问题,近视率升高的原因不是正视化基因缺陷,也不是GO和STOP信号的问题,而是环境压力的后果,那么为什么STOP信号会失效?目前有几种解释。第一种解释是动物实验时加正镜可使动物眼球突然处在高度近视离焦中,而人眼近视是逐渐发生的,没有足够强度的近视离焦刺激产生STOP信号。然而当脱下近视眼镜时人眼也可以突然处在近视离焦中,应该产生STOP信号,除非暴露在近视离焦的时间没有达到产生STOP信号所需的最低临界时间。另一种解释认为产生STOP信号的能力随着年龄增加而减弱。人眼发生近视意味着产生STOP信号的能力不足。还有一种解释认为幼年时期视近的经历可能改变眼球发育的终点。有一些现象支持这种解释,比如近视眼的近视度数发展速率比正视眼高。但是如果引起STOP信号所需的近视离焦程度大于已有的近视度数,那么人眼也许永远不会自然地遇到这种程度的近视离焦。
STOP信号产生迅速而且有力
最近的研究显示GO和STOP信号性质迥异。需要处于远视离焦中数小时才能产生GO信号,而且相对短暂的正常视觉即可抑制GO信号。相反地,相对短暂地处于近视离焦中即可产生STOP信号。将平时处于黑暗中的小鸡眼睛暴露于近视离焦中2分钟即可检测到STOP信号。实验也显示近视离焦阻止眼轴生长作用的时长五倍于远视离焦的作用时长。然而动物实验并不适合临床,因为除了诱导离焦的时间之外,动物平时都被置于黑暗之中。这些实验能证明STOP信号可以抑制促进眼轴增长的信号。日常条件下产生STOP信号也许需要暴露在近视离焦下更长的时间,但是所需的暴露时间仍然比较短暂。
使用STOP信号阻止眼球生长
虽然自然的STOP信号不能有效防止人眼近视,上述分析也澄清了并非基因缺陷的原因,因此我们尝试将能阻止小鸡眼轴过度增长的治疗手段用于人类。首先给小鸡佩戴-5D的接触镜,产生远视离焦增加眼球发育。10天中每天将接触镜摘下1小时不能阻止眼轴增长。另一组小鸡每天将-5D的接触镜摘下后换上+10D的接触镜1小时,这组小鸡眼轴过度增长被完全抑制,而且还诱导出远视。这组实验证明了在小鸡眼睛上使用正镜可以阻止负镜诱导型近视的过度眼轴增长,同时也表明近视离焦的重要性。小鸡摘掉-5D镜片恢复正常视觉1小时不能阻止眼轴增长,这种情况与人眼类似。然而附加的近视离焦可以防止眼轴继续增长。
控制人眼近视的选择
仍然需要做更多的动物实验来验证防治近视的努力。值得注意的是,尽管不同动物对外加镜片的响应不同,树懒和非人类的灵长类动物也存在类似的GO和STOP信号。小鸡眼睛似乎能比树懒和灵长类动物更精确地响应镜片,其他动物使用STOP信号防止眼轴过度增长的实验还没有成功过。
还需要搞清楚下面几个问题:
(1)克服眼轴增长压力所需的近视离焦暴露时长,
(2)近视离焦产生STOP信号随年龄增长而下降的程度,
(3)STOP信号与近视离焦程度的相关性,特别是跟眼睛目前的度数的关系,
(4)STOP信号的时程。
总的来说,非侵入式光学干预手段防治近视比药物控制更好。通过小鸡、树懒和猴子正负镜实验可能发现用于儿童近视防治的年龄、镜片度数和暴露时间这些变量的最佳组合。短暂处在近视离焦就能产生STOP信号是令人欣喜的一方面,可能发展出使用正镜框架镜的临床规范。所有生长在近视环境的儿童和学校都适用这样的规范。用正镜和近视离焦对抗环境压力,维持儿童正视化,似乎对近视发展负有责任的现代学校应该提供最终防治近视的组织基础。
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