光环境对眼球屈光发育的影响

邹爱琪，于靖

近些年来，眼球屈光发育异常带来近视人数明显增加，2000年全球大约有14.06亿人患有近视，2010年为19.5亿人(占全球人口的28.3%)，2020年全球近视人数达到26.2亿人，预测2050年将达到全球人口的一半(47.58亿)，其中高度近视人口为9.38亿[1]。由于高度近视患者眼球前后径会明显增长，眼球壁变薄，所以容易出现黄斑变性、出血、视网膜脱离等并发症[2]。因此，近视已经发展成为严重影响人们身体健康及生活质量的公共卫生问题。目前，专家认为，除了先天遗传因素外，后天生活环境也是影响眼球屈光发育的重要因素[3]。尤其是光环境，眼睛是光作用的靶器官，视网膜成像质量的前提之一也是光。人眼在适应光环境时，会产生对光属性(波长、强度、频率等)和谐或不和谐的依赖性。光环境中产生的正确视觉信号被传递到大脑中枢后，激活视觉发育过程，提供正常的屈光状态和视功能[4-5]。本文对影响眼球屈光发育过程中的光波长、光照频率、光照强度等因素及其作用机理进行了综述。

1 光环境对眼球屈光发育的影响

1.1 光波长 不同单色光在调节离焦性近视眼的发生中起着不同的作用。通过雏鸡、恒河猴、豚鼠、鱼类等动物实验证明长波长光照射眼睛会影响眼球的屈光发育，从而导致近视[6-8]。在Strickland等[9]通过使用由晶状体引起的近视小鼠模型评估不同波长光线照射下生长的小鼠眼球屈光发育变化，与暴露于白光的小鼠相比，短波紫光可导致小鼠远视，抑制晶状体引起的近视，减缓眼睛的屈光增长。Lin等[10]用白光、红光、蓝光照射雏鸡后发现，暴露在白光和红光下生长的雏鸡，其眼轴和玻璃体腔都有不同程度的增长，也就是说，与短波波长的蓝光相比，长波波长红光下生长的雏鸡出现了异常的眼球屈光状态。Torii等[11]也用雏鸡做了类似的实验，当他在实验中用短波波长的紫光(360～400 nm)照射雏鸡的眼睛时，有效地减缓近视发展进度。但是，Hung等[12]通过恒河猴实验发现，长波波长的红光(650 nm)可以抑制恒河猴眼轴的增长，延缓它们屈光异常发育进程。在Gawne等[13]的树鼬实验中也验证了长波波长红光(626 nm)抑制眼轴增长的结论。由此可见，在不同的动物研究中，长波波长单色光与短波波长单色光对于眼球的屈光发育会产生不同的结果。

1.2 光照频率 人类生活环境中的光源不只是单一恒定的自然光源，而是越来越多的类似于电视、电脑等电子产品或人工光源所产生的频率较高的频闪光。随着可视化电子设备的频繁使用，频闪光等引起的电脑视频终端综合征已成为又一个主要的公共健康问题[14]。为了进一步证实这种频闪光对眼球屈光发育的影响，庄康[15]利用不同波长(光照相同均设置为800 lux)的频闪光成功地诱导了幼年豚鼠的-5.00 D～-10.00 D的近视，同时在实验中还发现，红色频闪光(750 nm)所诱导出的幼年豚鼠的近视度数较黄色频闪光(550 nm)、绿色频闪光(480 nm)更深。证明光照频率的改变会导致异常的眼球屈光发育，间接证实了长波波长的单色光会诱发近视。在稳定光和频闪光的照射下，长期用频闪光照射的动物们更容易出现异常的眼球屈光状态[16]。

1.3 光照强度 许多专家、学者对比青少年既往生活学习状态，发现光环境由自然光源转变为人工光源时，许多户外活动被工作学习进一步压缩，近视可能与日益增加的近距离工作学习、缺少户外活动有关。不同波长的单色光对眼球屈光发育的影响不同，主要在于光照强度，因为自然光线和人工光源的光照明强度存在差异。没有或缺少户外活动就意味着没有或缺少足够的光照明强度[17]。Gwiazda等[18]对近视和季节的相关数据进行了综合统计，发现冬季屈光度数变化进展大于夏季，可能原因之一是因为在户外活动时，冬季受到的光照强度和光照时间均不如夏季。实验动物模型证明高光照强度的环境对雏鸡、豚鼠、恒河猴等形成的形觉剥夺性近视具有一定的保护作用，例如Thomas等[19]创建的动物模型实验表明，1～50 lux的低光照和<1 lux的黑暗情况均会让动物们的眼轴增长，导致近视。Rose等[20]认为，在延缓近视增长的作用中，户外光照强度之所以起重要作用，是因为与室内光环境相比，户外光线的波长、频率等均可由智能机器进行人工近似模拟，但即便室内光照强度与阴天的户外光照强度相比，也达不到相同的辐照强度。与此同时，Wu等[21]在台湾进行的多区域、以学校为基础的CRT进一步证明，在一定强度的光线照射下，可防止近视过快增长。跟踪随访1年发现推广户外活动确实能有效地减少非近视和近视儿童的近视变化，但避免强光直射的户外活动对预防近视可能并非必要。建议长时间在户外进行活动应选择相对较低的光照强度，例如树荫阴凉处、走廊里等。在一定程度上，照射光源的光照强度和照射时间需要相互配合，以达到光环境对眼球屈光发育影响的最佳状态。

1.4 其他因素 近几年，动物实验和临床试验一致认为户外活动能有效预防近视[22]。在分析户外活动能预防近视的原因时，除了考虑到前文所述的可见单色光的光波长、光照强度以外，越来越多的学者把研究重点放在不可见光——即紫外线上。在紫外线照射下，巩膜胶原会发生硬化，从而影响眼球的屈光发育，这一发现应用于临床圆锥角膜治疗[23]。在一项针对恒河猴的实验研究中发现，接受光源照射时间的早晚有可能影响眼球的正常屈光发育，生命早期暴露在阳光下能降低成年恒河猴近视性屈光参差的风险[24]。除此之外，6、7月出生的婴儿成年后，患高度近视的几率高于12月出生的婴儿，原因是过早地暴露在光线之下，接受了更多更长时间的光照，从而影响了眼球的屈光发育。另外，日夜不分的光环境必然会引起昼夜节律的紊乱，而这与眼球生长和屈光发育有关[25]。

2 光环境对眼屈光发育的影响机制

Qin等[26]发现豚鼠在长波长单色光照射下，其眼球玻璃体腔的长度明显增加，推测长波长单色光照射后会影响眼球玻璃体腔的正常生长，进而影响眼球的正常屈光发育。同时，改变光的频率或使用长波长单色光，会使被照射眼球的眼轴增长，进而导致近视的产生[15]。光环境不仅会通过屈光介质影响人们的眼球屈光发育，还会通过影响在光折射后聚焦的视网膜从而影响着眼球的屈光发育。

目前普遍认为，光环境影响眼球屈光发育进程是通过两种可能途径。一种途径是光照通过刺激视神经来控制睫状肌调节，拉伸眼球，形成形觉剥夺性近视模型或让视网膜处于离焦状态；另一种途径则是光与视网膜发生相互作用后所产生的生长因子经过一系列生化反应最终使得巩膜厚度变薄[27]。比如，红光波长较长、蓝光波长较短，在进行成像折射的时候，都会产生较不清晰的视网膜像，这种模糊的成像信号形成后，会进一步调节脉络膜和巩膜的生长导致近视。再者就是，各种光线照射通过减慢RPE细胞的生长速度而影响眼部屈光发育。有研究用蓝、白、红三色光培养RPE细胞后发现，在蓝光培养下的RPE细胞生长最慢，其次为红光、白光；此外，蓝光培养对RPE细胞的形态、功能会产生较大影响；在蓝光培养下，RPE细胞生长过快，产生了较多的促进近视状态形成的生长因子，加速了近视进程，但遗憾的是，目前还没有大量的实验能证明这一点[28]。尽管人们普遍认为光环境对眼球的屈光发育具有重要作用，适宜的光环境可以阻止近视的发生。但实际上，关于光环境各属性成分的确定，并没有统一的定论。例如前文所列的与“可见光光源中的长波长单色光照射过多可以引起近视的增长”相悖的实验研究。Rucker[29]认为这可能是由于在实验中受到昼夜节律、激素等干扰，不同物种对光源的敏感程度的不一致等客观因素影响了动物实验的表现。当人们在被长波长单色光照射时，眼球的生长主要通过改变眼球脉络膜的厚度来实现，而短波长单色光则通过作用于眼球的眼轴增长来改变眼球的屈光发育[30]

有研究认为高强度光照抑制近视的机制主要是因为产生不同程度的视网膜多巴胺活动；正常动物在低照度水平(50 lux)光环境下生长、发育，会导致近视；而在15 000～25 000 lux范围内的光照水平下生长、发育则会降低它们由于单眼形式的剥夺而产生的近视和眼轴的轴向伸长；这种现象的产生可能是通过D2受体途径，增加了动物的视网膜多巴胺活性，改变视网膜中的基因表达并减少产生眼轴轴向伸长的信号，即高强度光照会增加视网膜多巴胺等的合成与释放，从而影响眼球的屈光发育，减少近视的发生[31]。提高视网膜的光强度对于由负光焦度镜片诱发的近视影响比较小，这可能是因为镜片为正视作用机制提供了强有力的靶向[32]。尽管，高光照强度对近视的控制有明显作用，但是具体界限尚不清楚，而且对接受光源的具体时间也并不清楚[33]。

3 总结与展望

眼球的异常屈光发育在早期对人的身心产生影响，比如，近视不仅影响青少年儿童正常生理期的身心健康成长，还会给社会的进一步发展带来了一定的负担。调查显示，当青少年儿童患有近视却未被及时发现矫正时，他们会拥有更多的焦虑感，男童尤为明显[34]。因此，掌握眼球屈光发育过程，控制早期屈光发育影响，从而有效预防近视显得尤为重要。本文就光环境对眼球屈光发育的影响进行了文献汇总，认为改造光环境可以成为改善青少年儿童的眼球屈光状态发育，控制近视过快增长的一个有益探索立足点；保证一定量的户外活动(每天至少2 h)，接受充足的户外高强度的自然光照射，选择接近自然光全光谱时的光环境，减少使用高频闪光的电子产品，控制近距离用眼的时间等，可以在一定程度上减缓青少年儿童眼球的异常屈光状态的发展[35-36]。呼吁相关实验研究和流行病学的调查，为改造光环境、控制青少年儿童近视发展提供更精确的科学依据。