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“一切源起视网膜”:近视的视网膜机制

Rimonci  · 公众号  · 投资  · 2024-10-17 14:51

正文


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导言




近视的视网膜机制较为复杂,涉及多个方面。视网膜可检测离焦信号,如通过 On - Off 通路对视野中光强度变化进行对比分析以增强对物体边缘和轮廓的检测,其神经节细胞能感知光刺激动态变化用于运动感知,还参与视觉适应和调节过程。视网膜不同区域对离焦敏感度不同,周边视网膜敏感度高于中心视网膜。高阶像差会使视网膜成像模糊、变形,产生离焦信号,干扰正视化过程,若长期接收错误离焦信号可能导致眼轴过度生长。同时,视网膜中的一些生化物质如多巴胺、视黄酸和一氧化氮等参与调节眼睛生长,且从视网膜产生的细胞信号级联可调节巩膜生物化学并控制眼睛生长。此外,纵向色差可为调节和正视化提供信号,人类调节反应随波长变化,不同波长光对比度差异有助于检测离焦方向。


图1 近视形成机制

第19届世界近视眼大会(IMC)评选的十大科学发现之首:眼球生长主要由视网膜调控,而非大脑。希望这个简要概述能够让大家 更透彻的理解近视的视网膜机制。



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视网膜对视觉信号的感知与传导




视觉信号感知

  • 视网膜能够感知光学离焦信号,区分近视性和远视性离焦。在动物实验中,如鸡、小鼠、豚鼠、树鼩和灵长类等多种动物模型均表现出对离焦信号的敏感性。当眼睛处于近视状态时,远处物体成像在视网膜前方产生近视性离焦信号;远视状态时,成像在视网膜后方产生远视性离焦信号。

视觉信号传导通路

  • 视网膜中的光感受器接收光线刺激后,将光信号转化为电信号,通过双极细胞传导至神经节细胞,神经节细胞的轴突形成视神经,将视觉信息传递至大脑的视觉中枢。在近视发展过程中,这一传导通路可能发生改变。例如,一些研究发现近视眼中神经节细胞的密度和分布可能发生变化,影响视觉信号的准确传递。


图2  视网膜在明光和暗光条件下的神经传导机制,说明了光感受器、双极细胞和神经节细胞之间的相互作用



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视网膜神经递质的作用




多巴胺

  • 多巴胺是视网膜中一种重要的神经递质,在视网膜的功能调节和近视发展中起着关键作用。在形觉剥夺性近视动物模型中,视网膜多巴胺及其主要代谢产物的水平在近视发展过程中下降。多巴胺水平的降低可能导致视网膜对离焦信号的敏感性下降,进而影响眼轴的正常生长调节,促进近视的发展。

  • 多巴胺受体分为不同亚型,它们在近视发展中的作用也有所不同。激活多巴胺 D1 受体可能有助于抑制眼轴生长,而多巴胺 D2 受体的作用则较为复杂。



图3  多巴胺在细胞内通过不同受体调节的信号转导机制(说明:图中的箭头表示激活,红色的 T 形符号表示抑制。)

其他神经递质

  • 除了多巴胺外,视网膜中的其他神经递质也可能参与近视的发生发展。例如,乙酰胆碱在视网膜的神经传递中也起着重要作用,胆碱能拮抗剂能够抑制实验性近视的发展。血管活性肠肽在形觉剥夺性近视动物模型中表达水平发生变化,可能通过调节视网膜的血流和营养供应,影响眼轴的生长发育。



图4  乙酰胆碱是神经系统中的重要神经递质,参与调节视觉系统



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视网膜的局部调节机制




区域选择性调节

  • 视网膜具有局部调节眼轴生长的能力,不同区域的视网膜可以独立地对离焦信号做出反应,导致局部眼轴生长的变化。例如,在半侧视网膜形觉剥夺实验中,只有被剥夺的视网膜区域对应的眼轴部分出现生长异常,而未被剥夺的区域眼轴生长正常。

神经回路的作用

  • 视网膜内存在复杂的神经回路参与眼轴生长的局部调节。一些研究通过对视网膜神经回路的研究发现,某些神经元(如无长突细胞、双极细胞等)在调节眼轴生长的过程中起着重要作用。这些神经元可能通过与其他细胞的相互作用,传递和整合离焦信号,从而影响眼轴的生长方向和速度。



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视网膜的发育异常与近视



细胞发育异常

  • 在眼睛的发育过程中,视网膜细胞的正常发育对于维持眼球的正常结构和功能至关重要。如果视网膜细胞的发育出现异常,可能会影响眼轴的生长和近视的发生。例如,视网膜神经节细胞的发育异常可能导致视觉信号传递的紊乱,进而影响眼轴的正常生长调节。

  • 一些研究发现,近视眼中视网膜的细胞层数、细胞密度和细胞形态可能发生改变。 这些变化可能与遗传因素、环境因素(如光照、营养等)以及基因 - 环境相互作用有关。

视网膜色素上皮细胞变化

  • 视网膜色素上皮细胞位于视网膜和脉络膜之间,在视网膜的营养供应、代谢废物清除和光感受器的维护等方面起着重要作用。在近视发展过程中,由于视网膜色素上皮的关键位置和复杂的功能,它很可能充当视网膜衍生的生长调节信号的中继或导管,视网膜色素上皮细胞会发生一系列变化。例如,在实验性近视动物模型中,视网膜色素上皮细胞的面积可能增大,细胞内的一些代谢过程(如蛋白质合成、脂质代谢等)也可能发生变化。这些变化可能影响视网膜色素上皮细胞与视网膜其他细胞之间的相互作用,进而影响眼轴的生长和近视的发展。



图5  近视发展过程中视网膜色素上皮细胞的系列变化



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视网膜成像质量与近视



高阶像差对近视的影响

  • 成像模糊与近视发展

    高阶像差是指除了球镜和柱镜屈光不正之外的其他像差成分,包括球面像差、彗差、像散等。这些像差会导致视网膜上的成像模糊。近视患者的高阶像差通常比正视眼患者更大,高阶像差的增加可能会干扰视网膜对离焦信号的准确感知,从而影响眼轴的正常生长调节。







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