临床医学论文-雏鸡形觉剥夺眼屈光状态、眼轴长度及巩膜形态学改变之间的关系

临床医学论文-雏鸡形觉剥夺眼屈光状态、眼轴长度及巩膜形态学改变之间的关系 雏鸡形觉剥夺眼屈光状态、眼轴长度及巩膜形态学 改变之间的关系 作者:许军 马立威 刘凌梅 徐艳春 【摘要】 目的:研究雏鸡形觉剥夺性近视眼及形觉剥夺性近视眼恢复模 型的屈光状态和眼轴长度的变化，并观察后极部巩膜的形态学改变，为探讨轴 性近视的发病机制打下基础。 方法:选用新孵出的普通肉食家鸡25只，采用 半透明薄膜眼罩遮盖的方法对左眼进行形觉剥夺14d(形觉剥夺组)或遮盖11d 后，去遮盖3d(形觉剥夺恢复组)。两组右眼作为对照眼。分别对两实验组进行 检影验光及A超测量眼轴长度。达规定时限后处死动物，取出眼球，于眼球中 央部做矢状面的纵向切开，行HE染色，光镜下观察巩膜形态学改变，采用 Metamorph图像分析软件测量巩膜软骨层和纤维层厚度。 结果:形觉剥夺组剥 夺眼形成了高度近视(-12.1?4.3D)，眼轴增长(9.86?0.38mm)，与右眼的 屈光(+2.7?0.5D)和眼轴(8.71?0.28mm)相比，差异具有显著性(P <0.01);形觉剥夺恢复3d与剥夺14d相比，屈光度(-5.5?1.2D)减低 (P <0.05)，眼轴长度虽无明显变化(P >0.05)，但眼轴增长速度明显减慢 (0.003mm/d vs 0.196mm/d)，甚至比对侧对照眼的增长速度(0.116mm/d)还 要慢。各组前房深度、晶状体厚度无明显变化(P >0.05)。巩膜HE染色及厚 度测量可见，剥夺眼的软骨巩膜增厚(144.3?4.78vs 128.5?3.84 μm)，纤 维巩膜变薄(12.1?0.9vs 26.9?1.7μm)，纤维层细胞数目减少，排列紊乱; 剥夺恢复眼与剥夺眼相比，软骨层厚度变薄(135.4?3.32vs 144.3?4.78μm)，纤维层厚度增加(20.6?1.2vs 12.1?0.9μm)，分别接近对 侧对照眼的软骨层和纤维层厚度。结论:形觉剥夺可导致幼鸡眼轴增长，诱发 轴性近视，此眼轴增长主要是眼球后段的增长。在幼鸡发育期间去剥夺后，近 视屈光度减低，眼轴增长速度减慢。伴随形觉剥夺性近视的形成，剥夺眼的纤 维巩膜变薄，发生退行性改变。 【关键词】 幼鸡 形觉剥夺 近视 巩膜 眼轴 屈光 Relationship of refractive status, axial length, and scleral metamorphic change in chicken form deprivation eyes AbstractAIM: To study the changes of refractive status and axial length in chicken form deprivation myopia and its recovery model, to observe the metamorphism of posterior sclera and to lay foundation for investigation of axial myopia pathogenesisMETHODS: Twenty-five newly incubated chicken were selected. Their left eyes were covered with semi-translucent membrane to deprive form perception for 14 days (form-deprivation group), or covered for 11 days followed by uncovered for 3 days (recovery group). Unoccluded eyes in either group served as control eyes respectively. Retinoscopy and A- ultrasound were conducted to collect the refraction and axial length data. Chicken were executed right at time limit .Eye balls were then extracted and dissected at sagittal plane in the middle. After HE staining, sclera sections were observed under light microscope .thickness of scleral cartilage layer and fibrous layer were obtained by Metamorph image analysis software.RESULTS: High myopia (-12.1?4.3D) and axial lengthening (9.86?0.38mm) were found in form deprivation eyes, and were significantly different from refraction(+2.7?0.5D) and axial length (8.71?0.28mm) of the lateral control eye(P<0.01). After recovery from form deprivation for 3 days, refraction (-5.5?1.2D) decreased compared to chicken occluded for 14 days (P<0.05), while axial length was the same (P >0.05). However, the length growth rate was slower (0.003mm/day vs 0.196mm/day), and was even slower than lateral control eye (0.116mm/day). Anterior chamber depth, lens thickness showed no changes (P >0.05) in every group. As for HE staining and thickness measurement, scleral cartilage layer was thickened (144.3?4.78 vs 128.5?3.84μm), fibrous layer was thinner(12.1?4.78 vs 26.9?1.7μm), fiber cell number decreased and disarranged in form-deprivation group. Comparably, scleral cartilage layer in deprivation recovery group was thinner (135.4?3.32 vs 144.3?4.78μm), and fibrous layer was thickened (20.61?1.2 vs 12.1?0.9μm) than deprivation group; in addition, those data in deprivation recovery group were close to those in lateral control group. CONCLUSION: Form deprivation can lead to prolonged axial length in chicken, which is mainly the lengthening of posterior segment, thus induce axial myopia. After deprivation is removed during the chicken development period, myopic refractive power decreases, and axial growth rate slows down. Scleral fibrous layer is thinner and degenerated, companied with form-deprived myopia formation. ? KEYWORDS: chick;form deprivation;myopia;sclera;axial length; refraction 0引言 有研究指出，眼球的生长不仅和其它所有器官一样，受发育机制所调节， 也受到视觉输入所引起的反馈机制的调节[1-3]。大量研究明，视网膜上的视 觉活动能够引起眼轴的变化[3,4]。实验性的形觉剥夺性近视(form deprivation myopia , FDM)是近年来作为研究人类高度近视的动物模型。由 于其结构和屈光特点与人类剥夺性近视及人类的轴性近视极为相似，即都伴有 眼轴的增长及纤维巩膜的变薄、延伸。因此，对动物FDM机制的研究有利于人 类近视眼机制的探讨。我们通过制作雏鸡形觉剥夺性近视眼模型及形觉剥夺性 近视眼恢复模型来判定视环境的改变对屈光、眼轴及巩膜形态的影响，进而探讨眼轴生长与巩膜形态变化之间的关系，为探讨近视进展的病理机制及进一步防治打下基础。 1材料和方法 1.1材料 选用新孵出的普通肉食家鸡25只，体质量 30,45g，沈阳市于洪区华联鸡雏场提供，雌雄兼用。带状检影镜(苏州)，眼科A/B型超声诊断仪(天津)，手术显微镜(日本)，40g/L多聚甲醛固定液，0.1mol/L PBS pH7.4。 1.2方法 新孵出的普通家鸡20只，孵出后2d，将左眼(作为实验眼)进行形觉剥夺:火棉胶将半透明薄膜制成的眼罩固定到鸡眼眶周围的羽毛上。固定后，剥夺眼可以自由地睁闭;对侧眼(右眼)用火棉胶将中间无薄膜的眼罩固定在其眼眶周围的羽毛上，作为对照眼。其中10只雏鸡眼的剥夺时间为14d，作为形觉剥夺组;另10只剥夺时间为11d，之后去剥夺，允许该剥夺眼有3d恢复的时间，作为形觉剥夺恢复组。另取雏鸡5只10眼作为空白对照组。采用室内饲养，白天用自然光照射，维持12h/12h的黑,昼周期。分别对生后当日雏鸡、形觉剥夺组及形觉剥夺恢复组的雏鸡进行带状检影镜检影验光，A超测量前房深度(anterior chamber depth, ACD)、晶状体厚度(lens thickness, LT)及眼轴长度(axial length, AL)。14d后处死各组雏鸡，迅速取出眼球，40g/L多聚甲醛固定2d后，于眼球中央部做矢状面的纵向切开，石蜡包埋，切片，HE染色，于光镜下观察巩膜形态学的改变，采用图像分析仪提供的Metamorph图像分析软件测量巩膜软骨层(cartilaginous sclera,CS)及纤维层(fibrous sclera,FS)厚度。 统计学处理:采用SPSS10.0统计软件对结果做统计学处理，用t检验对各组进行比较;采用图像分析仪提供的Metamorph图像分析软件测量巩膜厚度。 2结果 2.1屈光检查 雏鸡出生后当日左、右眼的屈光呈远视状态，双眼之间无明显差异(7.6?0.9vs 7.5?1.0 D，P >0.05)。形觉剥夺14d后，剥夺眼形成了高度近视(-12.1?4.3D)，与对侧的对照眼(+2.7?0.5D)相比，差异有显 著性意义 (P <0.01);剥夺恢复组的实验眼的屈光(-5.5?1.2D)有所恢复，与对侧未遮盖的对照眼(+2.9?0.7D)相比，差异虽仍具有显著性(P <0.01)，但与形觉剥夺组中的遮盖眼 (-12.1?4.3D)相比，差异也具有显著性(P <0.05，表1)。 2.2眼轴长度测定 雏鸡生后当日左、右眼ACD,LT及AL无明显差异。实验眼形觉剥夺后，AL较对照眼明显增长，差异具有显著性(P <0.05，表2)。形觉剥夺恢复组中，刚去除遮盖眼(即遮盖11d时)的AL较对照眼明显增长 (P <0.05)，去遮盖3d后，其AL虽与对照眼相比差异仍具有显著性，但可以发现其眼轴增长的速度明显减慢(0.003mm/d)，不但低于形觉剥夺组(0.196mm/d)，甚至比对照眼的增长速度(0.116mm/d)还要慢。比较各组的 ACD及LT可以发现，不论是遮盖眼还是去遮盖眼，其与对照眼相比，未见明显改变(P >0.05)，说明遮盖眼的眼轴增长，主要是眼球后段的增长(表2)。 2.3后极部巩膜厚度变化 形觉剥夺组中实验眼与对侧对照眼相比，软骨层增厚，纤维层变薄，其差异具有显著性(P <0.05); 而形觉剥夺恢复组与形觉剥夺组相比，软骨层厚度明显减低，而纤维层厚度增加，分别恢复到近于其对侧对照眼的软骨层和纤维层的厚度，两实验组间的差异具有显著性(P <0.05，表1)。 2.4巩膜组织病理学改变 正常眼后极部巩膜由内、外两层组成，即外侧的纤维层和内侧的软骨层，在两层交界处可见一清晰的分界线，由一单层欠规则的成纤维细胞呈线性排列组成。巩膜纤维层由大约3,4层成纤维细胞组成，排列较为规则，细胞胞质丰富。软骨层可见大量软骨细胞与少量双核细胞，规则排列，细胞胞质丰富。形觉剥夺眼后极部巩膜软骨层增厚，纤维层变薄。纤维层细胞数目减少，排列紊乱。与软骨层交界处线性细胞排列消失，交界线模糊不清。软骨层不规则细胞、双核细胞明显增多，胞质丰富。软骨细胞出现空泡变性。细胞密度降低，巩膜基质染色变浅，提示有巩膜软骨层水肿;局部有嗜酸性红染，提示有退行性变化。形觉剥夺恢复眼后极部巩膜纤维层变疏松，成纤维细胞排列稍紊乱，与软骨层交界线欠清晰，厚度接近正常对照眼。软骨层有较多双核细胞和不规则细胞增生，胞质丰富，基质淡染，厚度接近正常对照眼(图1)。 图1 雏鸡巩膜组织病理学(HE×200) A:正常巩膜组织学;B:形觉剥夺14d ;C:形觉剥夺11d，恢复3d 3 讨论 实验性近视虽是一种所诱导的近视形式，但由于其结构和屈光特点与人类自发的近视非常相似，且其实验条件容易控制，故常被用来作为人类近视的研究。通过对实验性近视眼的形态及生理、病理、生化的研究，可从某种程度上提示一些近视发生机制的可能性，因而可对近视发生机制及其防治的研究提供新的、可行的，并且是科学的思路。实验性的形觉剥夺性近视(FDM)是一直被人们用来作为研究人类近视的动物模型。所谓形觉剥夺性近视，即剥夺新生动物视网膜正常成像可导致轴性近视的发生。对FDM的研究发现，FDM中都伴有眼轴的过度伸长及巩膜的异常生长，故FDM中巩膜细胞的生长变化与眼轴的增长密切相关[5]，因而巩膜的变化在轴性近视的发生中显得尤为重要。 雏鸡常被用作FDM的动物模型，是由于其屈光发育表现为同人类的屈光发育是相平行的，即出生时都是远视眼，随着正常发育的进行，向正视眼发展;雏鸡诱导性近视出现得较快;并且鸡的纤维巩膜结构与人类巩膜极其相似。本组雏鸡生后均为远视眼，双眼屈光度平均为，7.5D，14d后，正常未剥夺眼的屈光度为，3.0D左右，反映出在生长过程中，由于眼轴的增长和角膜晶状体总屈光力的不断变化，远视程度逐渐减低，向正视化发展的趋势。如果在发育过程中，采用某种方式使视网膜得不到清晰的物像刺激，将会使眼轴长度和屈光力不相适应，导致形觉剥夺性近视的形成，本实验采用半透明眼罩作为形觉剥 夺方法，成功地建立了鸡形觉剥夺性近视模型。剥夺14d后，剥夺眼形成了高度近视。同时证实了这种近视是眼轴增长所致的近视。实验中，我们又增加了一种处理因素，即将剥夺眼遮盖11d后，再去除遮盖，即恢复小鸡正常的视环境。3d后，我们发现，近视度数明显减低，但与对侧未遮盖眼相比，仍表现为明显的近视状态。其眼轴长度与对侧对照眼相比仍明显增长，但其眼轴的增长速度明显减慢，不但低于形觉剥夺组，甚至低于对照眼的增长速度。说明视环境的改变能够引起眼轴增长速度发生改变。从剥夺恢复组的屈光和眼轴变化可以看出，屈光状态恢复得较快，眼轴生长速率明显减慢，提示视网膜正常的功能活动，即使持续的时间很短，也会迅速引起巩膜的变化，使近视屈光度减低。说明，在小鸡发育时期，如果能及早去除形觉剥夺的影响，屈光度会恢复迅速。 比较各组的前房深度和晶状体厚度可以发现，不论是形觉剥夺眼还是剥夺恢复眼，与对照眼相比未见明显改变，说明形觉剥夺所致的眼轴增长主要是眼球后段的增长，而这种眼球后段的增长即巩膜后段的生长或延伸。鸡的巩膜内层是较厚的软骨层，外层是较薄的纤维层。随着视环境的改变，小鸡巩膜后极部软骨层和纤维层的厚度发生了相应的变化，形觉剥夺导致巩膜软骨层增厚，巩膜纤维层变薄，并发生退行性改变;去除剥夺3d后，变厚的巩膜软骨层开始变薄，而变薄的巩膜纤维层又开始增厚，表现出巩膜主动重新塑形的过程。Rada等[6]对巩膜生化及代谢方面进行研究发现[5]，剥夺眼后巩膜软骨层中蛋白多糖、胶原等合成及积聚增加，它们起到了增加巩膜细胞外基质、潴留水分的作用;而纤维层中的蛋白多糖和胶原等细胞外基质减少，因而纤维巩膜变薄，抵抗能力下降而变得易于延展、扩张，导致眼轴增长、近视形成。因而可以认为，巩膜厚度的变化主要与细胞外基质的变化有关，即与蛋白多糖、胶原等的合成有关，因而视环境改变对眼轴的调节是对巩膜生长的调节，实际上是对巩膜细胞外基质的调节。有研究表明，局部视网膜在形觉剥夺性近视的形成过程中起重要作用，我们的实验也证实了这一点。形觉剥夺性近视中巩膜的无论是在诱导性近视发展期间还是在恢复期间，巩膜都发生了重塑的改变，说明视网膜上视觉信息的改变引起了巩膜的变化，推测其与视网膜上的神经元功能及活性改变有关，且在视网膜和巩膜之间有信息传递的存在。已有研究表明，实验性近视形成过程中，视网膜中的某些因子，包括一些神经递质、分子或生长因子都参与了近视的形成[7-9]。相关的机制有待于进一步的研究、探讨。 【参考文献】 1 Smith E, Hung L. 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