藍(lán)光對(duì)眼損傷的最新研究進(jìn)展

人們所了解到的光譜包括100～400nm的紫外光譜（UVR）、400～760nm的可見(jiàn)光譜（VR）和760～ 1 006nm的紅外光譜（IR）[1]，其中紫外光譜中紫外線(xiàn)和可見(jiàn)光譜的藍(lán)光會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生光化學(xué)作用，455～500nm的藍(lán)光具有調(diào)整生物節(jié)律、情緒、記憶力和產(chǎn)生暗視力及影響屈光發(fā)育等重要作用，而位于415～455nm的藍(lán)光能量最高[2]，可以造成視網(wǎng)膜感光細(xì)胞的損傷。人眼視網(wǎng)膜色素上皮層細(xì)胞對(duì)藍(lán)光最為敏感，過(guò)量的藍(lán)光可以引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)，氧化產(chǎn)物誘發(fā)細(xì)胞凋亡和自噬的發(fā)生，進(jìn)而對(duì)人眼造成永久性損傷。

1 藍(lán)光對(duì)眼的損傷

1.1 眼表與晶狀體視頻終端產(chǎn)生的短波藍(lán)光為450nm，具有相對(duì)高的能量，可以在眼表產(chǎn)生過(guò)量的活性氧（ROS）[3]，導(dǎo)致由受體誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子和趨化因子釋放增加，啟動(dòng)ROS-NLRP3-IL-1B 信號(hào)通路使NLRP3、ASC、pro-caspase-1、pro-IL-1B基因表達(dá)及IL-1B 分泌均上調(diào)，引起干眼癥（DE）。晶狀體含有結(jié)構(gòu)蛋白、酶和蛋白質(zhì)代謝產(chǎn)物，這些物質(zhì)可吸收短波藍(lán)光，在短波藍(lán)光的作用下產(chǎn)生衍生物并逐漸堆積在晶狀體內(nèi)部，使晶狀體變暗變黃，但是可以減少部分視網(wǎng)膜感光細(xì)胞的損傷[4]。藍(lán)光也可以誘導(dǎo)人晶狀體上皮細(xì)胞（hLECs）的線(xiàn)粒體產(chǎn)生ROS[5]，并引起損傷。

1.2 視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜是光線(xiàn)的接收器，視覺(jué)的起始點(diǎn)，也是多種致盲眼病的發(fā)生部位。藍(lán)光可以穿透角膜、房水、晶狀體、玻璃體并對(duì)視網(wǎng)膜造成光損傷。

損傷的視網(wǎng)膜發(fā)生病理性改變[6]，其中，感光細(xì)胞層變薄，細(xì)胞核排列不規(guī)則、間隙增寬，數(shù)量減少，部分感光細(xì)胞核消失，內(nèi)節(jié)外節(jié)排列不規(guī)則。超微結(jié)構(gòu)顯示藍(lán)光照射后感光細(xì)胞核數(shù)量較正常明顯減少，細(xì)胞核與細(xì)胞核之間空隙加大，細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)分布不均勻，可以看到較多的染色質(zhì)濃集、核碎裂、核固縮、核溶解等凋亡表現(xiàn)。感光細(xì)胞外節(jié)膜盤(pán)數(shù)量較正常細(xì)胞減少，一部分感光細(xì)胞膜盤(pán)結(jié)構(gòu)紊亂，膜盤(pán)疊狀結(jié)構(gòu)消失，發(fā)生空泡樣變。感光細(xì)胞內(nèi)節(jié)線(xiàn)粒體體積增大、基質(zhì)分布不均勻、線(xiàn)粒體嵴發(fā)生斷裂、線(xiàn)粒體雙層膜不完整，甚至發(fā)生空泡樣改變。

2 藍(lán)光對(duì)眼的損傷機(jī)制

2.1 氧化應(yīng)激氧化應(yīng)激是導(dǎo)致藍(lán)光LED 發(fā)光源照射引起細(xì)胞氧化損傷的前期機(jī)制之一，細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生是細(xì)胞損傷的關(guān)鍵[7]。線(xiàn)粒體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，其完整性是保證細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的重要因素，線(xiàn)粒體中含有黃素氧化酶（細(xì)胞色素C 氧化酶），它可以吸收紫外線(xiàn)與短波藍(lán)光，吸收峰在440nm，在有氧情況下產(chǎn)生過(guò)氧化氫（H2O2）和超氧化物陰離子（O-2），氧化損傷蛋白質(zhì)、mtRNA 和線(xiàn)粒體，導(dǎo)致線(xiàn)粒體膜通透性增加，降低了跨膜電位，與此同時(shí)溶酶體膜也受到氧自由基的攻擊而破壞，促使內(nèi)容物進(jìn)入胞質(zhì)。在感光細(xì)胞外段有大量長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸中二烯丙基氫原子可以受到過(guò)氧羥自由基的攻擊。

2.2 線(xiàn)粒體損傷藍(lán)光與線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)研究中涉及到線(xiàn)粒體分裂和融合的調(diào)控機(jī)制。在對(duì)含有N-亞乙烯基-N-視黃基乙醇胺（A2E）和無(wú)A2E的人RPE 細(xì)胞光照時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞線(xiàn)粒體融合/分裂失衡現(xiàn)象，其中加載A2E的細(xì)胞線(xiàn)粒體OPA1 水平下降，而DRP1 和34kDa的OMA1 增加，因此線(xiàn)粒體的裂解可能與線(xiàn)粒體形成蛋白水平（OPA1、DRP1 和OMA1）的失調(diào)節(jié)有關(guān)，而A2E 可以降低這種變化，藍(lán)光可以誘導(dǎo)這種現(xiàn)象的產(chǎn)生[8]。

光照產(chǎn)物ROS 及其代謝產(chǎn)物可使線(xiàn)粒體膜電位降低，線(xiàn)粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrial permeability transition pore，MPTP）開(kāi)放，線(xiàn)粒體細(xì)胞色素C 進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，活化凋亡蛋白酶活化因子1（Apaf-1），活化后的八聚體與Caspase-9 反應(yīng)引起下游Caspase-3表達(dá)增加，引發(fā)凋亡機(jī)制的發(fā)生[9]。

2.3 N-亞乙烯基-N-視黃基乙醇胺（A2E）介導(dǎo)的損傷脂褐素顆粒是一種脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的聚合體，隨著年齡的增長(zhǎng)脂褐素的含量也逐漸升高，A2E 是脂褐素的主要自發(fā)熒光基團(tuán)，在藍(lán)光照射下被氧化成氧代-A2E，負(fù)載A2E的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞受到415～455nm的藍(lán)光照射可引起RPE 細(xì)胞產(chǎn)生活性氧，線(xiàn)粒體功能下降，導(dǎo)致感光細(xì)胞損傷、凋亡甚至死亡[10]。

2.4 視紫紅質(zhì)介導(dǎo)的損傷含有視紫紅質(zhì)的感光細(xì)胞經(jīng)藍(lán)光照射時(shí)，視網(wǎng)膜的光子吸收能力與敏感性提高，光誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡數(shù)量上升[11]，調(diào)控基因Rpe65 是編碼全反-視黃醛異構(gòu)化成11-順式黃醛的必要物質(zhì)，通過(guò)敲除等位基因Rpe65 使小鼠視網(wǎng)膜缺乏視紫紅質(zhì)，對(duì)有、無(wú)視紫紅質(zhì)的小鼠藍(lán)光照射發(fā)現(xiàn)含有視紫紅質(zhì)的小鼠較不含視紫紅質(zhì)的小鼠損傷的程度更大[12]，這說(shuō)明Rpe65 在藍(lán)光介導(dǎo)的感光細(xì)胞凋亡中起重要作用，同時(shí)驗(yàn)證了藍(lán)光通過(guò)視紫紅質(zhì)介導(dǎo)了視網(wǎng)膜的損傷。

2.5 藍(lán)光誘導(dǎo)自噬和凋亡的發(fā)生應(yīng)用2.0mW/cm2的藍(lán)光照射RPE 細(xì)胞12～36h 后，仍能識(shí)別細(xì)胞質(zhì)組分的輪狀包裹體具有自噬體和自溶體，60h 后RPE 細(xì)胞出現(xiàn)凋亡[13]。

為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，基因控制細(xì)胞自主的、有序的死亡過(guò)程被稱(chēng)為凋亡。Caspase（含半胱氨酸的門(mén)冬氨酸特異水解酶）是一組蛋白酶，Caspase 家族成員已被確定在凋亡途徑中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其通常表現(xiàn)為不活躍的前體酶，一旦凋亡途徑被激活，便開(kāi)始從細(xì)胞內(nèi)程序性分解，迄今為止，Caspase 家族含有3 種主要凋亡相關(guān)通路：線(xiàn)粒體/凋亡小體通路、凋亡受體通路、CTN/NK 衍生顆粒酶b 依賴(lài)通路[14]。

3 藍(lán)光對(duì)人體生物鐘的影響

人的生物鐘控制是人眼視網(wǎng)膜第三類(lèi)感光細(xì)胞（ipRGC）接收光輻射，并將信號(hào)通過(guò)視網(wǎng)膜下丘腦束（RHT）傳入下丘腦的視交叉上核（SCN）[15]。由于藍(lán)光的波長(zhǎng)與調(diào)控人體晝夜節(jié)律的波長(zhǎng)相近，因此其具有較強(qiáng)的抑制人體分泌褪黑色素的能力，褪黑色素的減少會(huì)使人興奮，并引起失眠[16]。目前可調(diào)理生物鐘的感光色素有視蛋白、隱色素（Cry）與黑色素[17]。

4 人眼藍(lán)光損傷的防治

4.1 防藍(lán)光晶狀體的應(yīng)用Nagai 等[18]對(duì)52只黃色人工晶狀體（IOL）眼和79只無(wú)色I(xiàn)OL 眼進(jìn)行前瞻性比較觀(guān)察研究發(fā)現(xiàn)，在黃色I(xiàn)OL組中，眼底自發(fā)熒光未發(fā)生異?；蛴兴黾樱欢跓o(wú)色I(xiàn)OL組中，12只眼（15.2%）出現(xiàn)異常的進(jìn)行性眼底自發(fā)熒光（P=0.0016），在無(wú)色I(xiàn)OL組中觀(guān)察到新的玻璃疣和脈絡(luò)膜新血管，并且AMD的發(fā)病率更為突出，說(shuō)明使用黃色I(xiàn)OL 可以有效降低術(shù)后AMD的發(fā)生率。

4.2 自由基清除劑傳統(tǒng)臨床采用二甲基硫脲、高劑量的別嘌呤醇等自由基清除劑，和丁羥基甲苯、維生素E 等抗氧化劑對(duì)抗藍(lán)光與視網(wǎng)膜氧化損傷。類(lèi)胡蘿卜素只能通過(guò)飲食獲取。在自然界中包含750 多種類(lèi)胡蘿卜素，其中只有葉黃素、玉米黃質(zhì)及其氧化代謝產(chǎn)物有選擇性地積聚在視網(wǎng)膜中央凹區(qū)域，并統(tǒng)稱(chēng)為黃斑色素（macular pigment，MP）。MP 通過(guò)濾除藍(lán)光輻射、抗氧化來(lái)保護(hù)眼睛。流行病學(xué)研究表明，血清類(lèi)胡蘿卜素和黃斑色素光密度（Macular pigment optical density，MPOD）較低的患者患AMD的風(fēng)險(xiǎn)較高，但是口服胡蘿卜素并不能延緩濕性AMD的病情進(jìn)展[19]，并因其具有脂溶性，長(zhǎng)期服用可使其他器官藥物累積。

4.3 槲皮素-3-O-α-L-阿拉伯吡喃糖苷（Quercetin-3O-α-L-arabinopyranoside，QA）與?；撬?首先QA[20]可以抑制RPE 細(xì)胞中A2E的氧化，進(jìn)而阻止藍(lán)光引起的RPE的凋亡與C3 補(bǔ)體激活；其次QA 對(duì)AP1 和NF-κB的活性同樣產(chǎn)生抑制，并下調(diào)藥物損傷細(xì)胞的芳香烴受體靶基因（CYP1A1、CYP1B1）的基因表達(dá)。

藍(lán)光可增加視網(wǎng)膜神經(jīng)元細(xì)胞物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白mRNA的表達(dá)，使細(xì)胞攝入物質(zhì)的量增加，從而增加細(xì)胞的滲透壓。高滲透壓可使攝入的牛磺酸、甜菜堿和肌醇增加，而牛磺酸可以顯著抑制視網(wǎng)膜神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，所以可以通過(guò)補(bǔ)充牛磺酸來(lái)降低細(xì)胞的凋亡率[21]。

4.4 其他骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體（MSCExos）[22]通過(guò)下調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子-A（VEGF-A），來(lái)改善視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（RPE 細(xì)胞）藍(lán)光刺激和激光誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜損傷。MSC-Exos 對(duì)藍(lán)光誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜激光損傷具有良好的修復(fù)作用，VEGF表達(dá)的下調(diào)可能受MSC-Exos 包裹的重要蛋白或Rna的影響，移植MSC-Exos 也可能成為治療視網(wǎng)膜疾病的新思路。組織因子靶向肽（TF-TP）[23]預(yù)處理RPE 細(xì)胞，可減少RPE 細(xì)胞藍(lán)光損傷，增加細(xì)胞的存活率，其作用機(jī)制與TF-TP 抑制了介導(dǎo)bax/bcl-2 凋亡通路有關(guān)。

總之，現(xiàn)在藍(lán)光被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，日常的手機(jī)視頻終端最為常見(jiàn)，其產(chǎn)生的危害大多情況下是不可避免的，由于藍(lán)光的損傷是持續(xù)低強(qiáng)度的慢性損傷，而人眼視網(wǎng)膜感光細(xì)胞凋亡卻是不可逆的，所以這種慢性損傷會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而加重，正確防護(hù)和應(yīng)用藍(lán)光是我們需要掌握的知識(shí)，而對(duì)于科學(xué)家與醫(yī)生，需要通過(guò)更多的研究來(lái)尋找預(yù)防和治療的方法。