前言
眼作為人的感光器官,是一種復合光學系統(tǒng),正常眼球的屈光狀態(tài)我們稱為正視,正視是指在眼調節(jié)靜止時,外界的平行光線通過眼屈光系統(tǒng)恰好聚焦在眼視網(wǎng)膜的黃斑中心凹的一種屈光狀態(tài)。那么此時若無法在黃斑中心凹聚焦時稱之為非正視,即屈光不正。在眼部所有屈光不正中,近視(myopia)是最常見的一種屈光不正狀態(tài)。眼球正視化的過程大多體現(xiàn)在角膜變平、晶狀體增厚、前房加深和眼軸增加使得屈光度數(shù)減小,正視化的過程是經(jīng)過反饋機制不斷調節(jié)使得視網(wǎng)膜平面與眼球焦點平面相適應的過程,其依賴于有效的光刺激以及完整的反饋環(huán)路,人眼正視化過程約在7~9歲完成,性成熟在女性11~13歲、男14~16歲完成。在調節(jié)放松的狀態(tài)下,平行光線經(jīng)眼屈光系統(tǒng)聚焦到視網(wǎng)膜前方,這種屈光狀態(tài)稱之為近視。近視的發(fā)生受多種因素影響,主要是環(huán)境及遺傳因素的影響。近視不僅僅表現(xiàn)為屈光不正的狀態(tài),高度近視患者會合并有其他眼內的病變,如:玻璃體混濁、豹紋狀眼底、近視黃斑出血或新生血管、視網(wǎng)膜周邊格子樣變性、視網(wǎng)膜囊樣變性及后鞏膜葡萄腫等。
近視是人類不可忽視的一種疾病,通過配鏡可矯正其屈光不正的狀態(tài),但是卻不能治療其眼底的改變,為了研究其發(fā)病機制以期從根本上治療近視,人們通過動物模型對近視進行研究,近視的動物模型主要有形覺剝奪及加用凹面鏡遮蓋的方法。
在選擇實驗動物的時候,不但要考慮實驗操作方便以及易于飼養(yǎng),更要考慮實驗動物視覺系統(tǒng)的結構以及其正視化過程、近視發(fā)生發(fā)展與人類的相似性,既往人們曾使用雞、猴、小鼠、貓等動物做為近視眼實驗動物模型,但雞眼球與人眼球的組織結構存在較大的差異,現(xiàn)已少有人使用;猴飼養(yǎng)困難,成本高,雖然與人類親緣近,但是存在較多倫理問題,使用也較少;小鼠有較明確的近視眼家系,但其眼球調節(jié)方式與人類的有很大的不同;貓夜間用眼較多,與人類用眼習慣不同,人眼夜間使用后容易疲勞是近視眼發(fā)病的原因之一;近些年來,豚鼠作為近視眼動物模型的使用越來越多。在選擇實驗動物作為近視眼的動物模型時要多考慮實驗動物眼球發(fā)育階段及眼球調節(jié)機制的不同,并以此選擇不同的方法及干預時機。
使用帶狀光檢眼鏡或紅外線自動驗光儀均可穩(wěn)定測量實驗動物屈光度,驗光前置于暗室1小時后再檢查,帶狀光檢眼鏡驗光前需使用復方托比卡胺滴眼液散瞳,點眼5次,間隔5分鐘,點完1小時暗室中檢查。
雞:雞出生便開眼,正視化過程完成在8周左右,4個月完成性成熟。雞眼球球壁外層由軟骨層和纖維層構成,近視發(fā)展過程中,眼軸的增加是由于軟骨層中蛋白多糖的合成增加所致,其眼軸的延長是一個主動的過程,雞的睫狀肌屬于橫紋肌缺乏M受體調節(jié)機制,無黃斑中心凹結構和視網(wǎng)膜的血液供應系統(tǒng),以上情況可以看出雞眼調節(jié)及結構均與人類不同,雞眼球延長及回退的機制與人類 不同。
小鼠:小鼠生后12~14天開眼,雄性4周、雌性6周達到性成熟。小鼠眼球據(jù)文獻報道其屈光介質的光學性較差,其視力估計是人眼視力的1/100。眼內結構與人類相似,但其瞳孔比人類小,焦深大,其正視化機制對眼球發(fā)育的調控作用不大,而且小鼠的睫狀體無調節(jié)功能,調節(jié)機制與人類不相同。小鼠的眼球小,活體測量困難。白化小鼠眼內色素缺失,眼軸延長在脈絡膜中的調節(jié)途徑無法驗證。
獼猴:獼猴出生開眼,2年完成正視化,3年性成熟。猴眼的解剖、調節(jié)、視覺功能以及眼球大小與人類均很相似,眼底黃斑結構、中心凹視錐細胞的密度與人類相似。猴眼具有立體覺、色覺,恒河猴的視覺系統(tǒng)發(fā)育與人類更為相似。猴眼軸每增加1mm,近視性漂移增加約3.7D,明顯大于人類的數(shù)值,其眼軸的延長是由于鞏膜細胞外基質降解的作用。由于猴子眼睛與人類眼睛有這么多的相似之處,相較其他動物而言實驗數(shù)據(jù)更為可靠。但猴子的飼養(yǎng)成本高,價格昂貴,存在多種人獸共患疾病,需要很復雜的倫理審核,大樣本實驗難以開展。
豚鼠:豚鼠出生開眼,出生后呈現(xiàn)遠視狀態(tài)(+5.00D左右)同人類相似,3周內眼軸伸長迅速,11周完成正視化,豚鼠5月齡達到體成熟,但性早熟特征明顯,雄性70天、雌性30~45天性成熟。豚鼠視力較好,晶狀體、視網(wǎng)膜的解剖結構及生理功能與人類相似。眼球較大利于測量眼軸長度,其近視的發(fā)展過程中眼軸的延長依賴于鞏膜基質的降解與人類相似。是較理想的近視眼動物模型。
樹鼩:樹鼩出生后16~24天開眼,正視化在2個月內完成,3~4個月達到性成熟。樹鼩晝視力較好,眼球結構與人類相似,但由于其主要是晝行,其視網(wǎng)膜以視錐細胞為主。樹鼩眼球較小,測量儀器需特殊設計。其近視發(fā)生過程中晶狀體變薄,鞏膜細胞外基質降解變薄,眼軸延長。但樹鼩生活于云南,北方不易飼養(yǎng)且繁殖困難,樹鼩應激反應強,難以配合實驗。
部分造模方法
使用動物:小鼠
【造模機制】:
使用各種方法使物像聚焦于視網(wǎng)膜的后方,使得眼球處于遠視性光學離焦狀態(tài)。通過調控機制(鞏膜、脈絡膜途徑)來調控眼軸的變化,使得眼軸代償增長。當眼軸增長到離焦焦點時眼球才停止增長。有人認為該模型利用鞏膜機制使得眼球鞏膜生長及后極部重構加速,脈絡膜機制使得脈絡膜變薄、視網(wǎng)膜后移,從而造成近視眼狀態(tài),而當物像清晰后正視化過程使得眼軸停止延長。
【造模方法】:
1.球鏡離焦法 將凹透鏡固定于動物眼前,可選擇使用眼罩、面罩、手術縫合鏡片或者激光手術等方法造成實驗動物離焦。飼養(yǎng)動物選擇正常光線,按照晝夜節(jié)律喂養(yǎng)。給剛開瞼的小鼠佩戴-10.00D的鏡片,在6周左右戴鏡眼出現(xiàn)-13.00D的軸性近視。給剛開眼豚鼠佩戴離焦鏡片后依據(jù)佩戴鏡片度數(shù)的不同,誘導出的近視度數(shù)也不相同,在佩戴-8.00D以內,眼軸的增長與鏡片度數(shù)呈線性正相關,但也有學者認為至少-6.00D的鏡片以上才能誘導出豚鼠的近視眼。
2.角膜散光法 散光也能造成物像離焦,并能形成模糊影像,有一定的形覺剝離的效果。使用至少大于2.00D的散光鏡片固定于剛開眼的實驗動物眼前,或者是以手術的方法使實驗動物角膜產(chǎn)生高度的散光,約在2周后眼軸會變長。
3.限制視線距法 利用限制實驗動物視線的距離來模擬青少年后天獲得性近視。將幼年實驗動物放在狹小的地方飼養(yǎng),或者迫使其固定看近處從而造成近視眼的形成。將幼雞飼養(yǎng)于狹小花布覆蓋實驗籠內視距限制5~10cm,迫使其從砂中選取食物,飼養(yǎng)15周后產(chǎn)生不同程度的近視。將幼猴固定于看某近處(如地板)的姿勢,或使用頭罩限制其視距,每天數(shù)小時,持續(xù)數(shù)月至1年可誘導出猴眼近視眼模型。
【模型特點】:
可造成不同度數(shù)的近視模型,該模型使用的離焦鏡片度數(shù)大致分為:①高度離焦鏡片(>-10.00D);②梯度離焦鏡片(-2.00~-10.00D,以2D為梯度)。研究顯示,屈光不正完全矯正后需要至少-6.00D的離焦鏡片才能誘導出顯著的近視狀態(tài)。
【模型評估和應用】:
該模型中球鏡離焦法能夠選擇控制離焦度數(shù)從而控制實驗動物的近視度 數(shù),是該模型的主要優(yōu)點;其次,限制視距的方法模擬了青少年因大量近距離學習工作所產(chǎn)生的獲得性近視的發(fā)病機制也是其獨特之處。但使用該模型學者多使用單眼佩戴鏡片對側眼對照的方法,但是該情況往往造成屈光參差,單眼抑制發(fā)生與期望不符合;同時,高度凹透鏡的離焦超出動物的明視范圍也與我們期盼的使用調節(jié)導致調節(jié)疲勞所不符合。選擇離焦鏡片度數(shù)與產(chǎn)生的近視度數(shù)相關, 豚鼠較優(yōu),其對低度離焦更為敏感。適用于近視眼發(fā)病機制的研究。
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