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眼睛之光:光生物治疗镜

2020-08-16

中国眼镜科技杂志 2020年8期
关键词:氧化酶感光红光

进入21世纪,科技的迅速发展使得人类处于从未有过的特殊环境中,大多活动重心由室外劳作转移至室内,无论工作、学习、还是生活,全程都与电脑、手机等电子产品发出的人造光源相伴。环境改变的同时,人类用眼方式也随之改变,用眼时间增加,光源对人眼造成的光损伤加重,诱发了青少年的眼轴提早发育、老年人的视网膜提早老化等普遍现象。

由于人眼视网膜细胞不可再生,电子产品的光线对眼睛细胞造成损伤后,如果不及时修复,细胞就会在日复一日所累积的光损伤中慢慢衰亡,导致眼睛提早老化,出现近视、白内障、黄斑变性和青光眼等眼部慢性疾病。眼睛出现慢性疾病的根本原因是细胞内的线粒体完整性下降,线粒体在复制过程中累积DNA突变,造成细胞代谢所必需的ATP生成减少,使得眼睛的细胞功能出现衰退,表现出了如上所述的多种眼疾。

想要预防眼睛提早发育,减缓眼睛衰老速度,修复电子产品导致的光损伤,只能是恢复或提高线粒体生成ATP的功能,而光生物治疗是最有效的方法之一。在国内外的医学研究中,光生物治疗一直是非常热门的话题。每年约有450篇与光生物治疗相关的科学论文在权威学术期刊上发表,在PubMed和Google Scholar上使用80多个关键字搜索,1980~2018年,约有4500篇与光生物治疗相关的科学文献,文献的数量侧面反映出生物治疗的研究每年都有所突破,是一项热门的科学研究课题。

相关的光生物治疗的探索中,其作用机制主要有以下几方面:

1.细胞色素C氧化酶

随着年龄的增加,人体的毒素会累积得越来越多,毒素会直接抑制细胞色素C氧化酶的活性,细胞色素C氧化酶是线粒体呼吸链生成ATP的关键媒介,而通过光生物治疗照射刺激,可以逆转毒素对细胞色素C氧化酶的抑制,提升细胞色素C氧化酶的活性,加速细胞线粒体呼吸代谢的进程,增加ATP能量的产生。

据Pardis等人实时监测线粒体分别暴露于420nm蓝光和670nm红光下,细胞色素C氧化酶的变化情况[1]显示,暴露于蓝光(420nm)后线粒体里的细胞色素C氧化酶的浓度降低,但是暴露于红光(670nm)下的线粒体,在停止红光照射5~10分钟后,细胞色素C氧化酶的浓度比无光照射组要高,停止照射后的2小时内,红光照射影响的细胞色素C氧化酶浓度持续增加,与无光照射组的差异越来越大。这个实验也佐证了光生物治疗对于细胞色素C氧化酶的增加,以及酶活性增强的有效性。

2.一氧化氮(NO)

一氧化氮(NO)混入细胞色素C氧化酶,会结合CuB拖慢电子传递链从化合物III向化合物IV的传递,从而减慢线粒体的呼吸进程,造成ATP能量的生成减少。光生物治疗,可以让一氧化氮从细胞色素C氧化酶中分解出来,减轻对线粒体呼吸作用的抑制,且一氧化氮自身是一种缺氧信号,会渗透到脉络膜的毛细血管里,令毛细血管扩张,增加氧气和养分的输入。

在视网膜上分布着各种不同功能的细胞,线粒体分布最多的是感光区上的视锥细胞和视杆细胞,可是感光区却没有毛细血管通过;其实只要我们睁开眼睛,感光细胞就不断地进行光电转换,把环境的光讯号转换成我们能够看得到的讯号,因此感光细胞的需氧量比其他视网膜细胞和中枢神经系统神经元高3~4倍,而一氧化氮具有扩张毛细血管的作用,可以令感光区下面的脉络膜血管扩张,增加血液的含氧量,渗透到感光区,给感光细胞提供更多的氧气和养分,供感光细胞内更多的线粒体进行呼吸作用,增加ATP能量的产生[2]。

光生物治疗可以增加线粒体产生更多的ATP能量,维持正常的生命活动,满足眼睛长时间接收外在景物,感光细胞接收光线,完成光电讯号转换的能量需求。而且ATP能量增加,可以重新合成细胞的蛋白质,从而修复受损的细胞,让其恢复健康的状态,还可以改善细胞的代谢能力,减缓眼睛的衰老。

有趣的是,尽管果蝇每天暴露在近红外光照射下,存活到老年的苍蝇却增加了175%,线粒体的ATP增加,炎症减轻,苍蝇的机动性显着提高,在大黄蜂中也发现了类似现象[3]。光生物治疗有诸多的动物实验都证实有效。视网膜变性与老年性黄斑变性的动物实验显示,视网膜受到光损伤之后,给予一定时间的光生物治疗,光损伤导致的视网膜电图(ERG)b波减少可以逆转增加,测量视网膜的外核层(ONL)厚度,发现感光细胞丢失显著减少。光线对光感受器造成损伤,导致光感受器功能降低,治疗一段时间之后,功能可以恢复,从而为治疗晚期AMD(黄斑病变)患者提供了希望[4-6]。另一个动物实验中,每天照射240s强度为6.0J/cm2光生物治疗一次,神经节细胞死亡显著减少,视网膜电图b波振幅提高50%,明显抑制诱导糖尿病的氧化应激分子超氧化物的产生,逆转了糖尿病引起的视网膜炎症状态[7]。

光生物治疗也有诸多的人类临床试验证实有效。Tang等人让黄斑水肿(NCDME)患者的眼每天接受两次光生物治疗,时间持续2~9个月,发现所有患者的治疗眼黄斑厚度平均下降20%,而未接受治疗的眼黄斑厚度平均略有增加3%[8]。在让110只屈光不正眼和121只斜视眼接受两周3~4次的光生物治疗,发现屈光不正患者中91%平均视力提高了3行;斜视患者中,89%平均视力提高了2.7行[9]。光生物治疗还具有降低眼压的功能,对于眼压>21mmHg的眼睛,在进行光生物治疗之后,平均眼压降低了6.2mmHg;眼压≤21mmHg的眼睛,降低了2.9mmHg[10]。眼压过高会导致眼睛出现青光眼,甚至近视,光生物治疗可降低眼压,有望治疗青光眼,改善近视。

光生物治疗一般利用的是红光到近红外区域(600nm~1000nm)的光谱,这个波段的光谱研究表明可以调节许多细胞的功能,加速伤口愈合,改善心脏缺血损伤的恢复,通过改善线粒体能量代谢和产生,减轻受损视神经的变性。光生物治疗医学研究有采用590nm、620nm、650nm、670nm等波段。激光方式的光生物治疗,选择的是单光源的630nm或650nm,光斑能量高度集中,容易灼伤视网膜细胞,光斑区域小能接收治疗的视网膜区域太少,治疗上需考虑疗效和副作用。

安汰蓝的光生物治疗镜设计,除去了存在诱发白内障发展风险800nm~1000nm的红外线光谱,选择宽谱的600nm~700nm红光,把600nm~700nm的光生物治疗医学研究采用的所有光谱统一起来,提高了光生物治疗的有效性。光均匀照射到视网膜细胞上,让更多的视网膜细胞有机会进行光生物治疗,提高光生物治疗的效果,且从光生物治疗镜进到眼睛里面的光能只有激光的百分之一,这种光生物治疗方法更安全高效。

光生物眼镜需要配合安汰蓝的护眼灯来使用,因为安汰蓝的护眼灯具有冷光源,即低蓝光、完整的青光、饱满的红光。光生物治疗镜可以高效率地捕捉护眼灯上饱满的红光来治疗。其他的照明灯具因规格、亮度、功率瓦数、光谱特征不同,无法达成光生物治疗功效。白炽灯、卤素灯等光源因其具有超强的红外线,容易造成白内障,无法达到光生物治疗功效,严禁尝试。安汰蓝的光生物治疗镜是搭配安汰蓝专用的护眼灯研发出来的产品,二者互相搭配才能达到光生物治疗的最终目的。

打开安汰蓝护眼灯,戴上安汰蓝专门设计的光生物镜,每天早晚各照射5分钟,早上一次预防,为视网膜补充能量,应对一天的光污染。晚上一次修复,可以有效修复电子光线受损的视网膜细胞,扩张增厚脉络膜血管,降低近视度数,还可减少视网膜炎症和视网膜细胞氧化应激,增加视网膜供氧和养分,为视网膜修复机能,使眼睛功能维持最佳状态。

长时间使用电子产品,眼睛储存的养分和氧气消耗过快,诱导眼轴加速生长,形成近视。而近几年青少年近视率逐年攀升,趋向低龄化,孩子的眼轴在电子环境的影响下提早发育,造成8岁孩子的眼轴如12岁的一样长。多项实验中对眼睛进行光生物治疗,发现眼压降低、脉络膜增厚有利于改善视力,这也意味着光生物治疗眼睛的视力在不断向好,或许在未来,这种治疗手段日趋成熟安全,可以实现让近视度数减轻,更清晰地看见世界。

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