如何认知?如何防范?孙兴怀教授带您探寻蓝光诱导视网膜损伤的真相

  • 2023-11-30 18:16:00
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编者按:光,是万物之源,是人类万物赖以生存的给养,人类的眼睛同样离不开光的滋养。一方面,视觉功能如光觉、色觉、形觉,生物节律如昼夜、内分泌、精神心理(非视觉生物效应)离不开光发挥的生理作用。但另一方面,光也会通过热、辐射(红外、紫外)、光化学(白光、蓝光)等作用方式,针对视觉(眼睛)、体表(皮肤)等靶组织器官带来潜在的危害。因此,光是一柄双刃剑,需要扬益避害,充分发挥其对人类健康的优势。蓝光是可见光中波长最短的光,而波长越短,能量越强,穿透力越强。近年来针对蓝光对眼睛的利弊争论鼎沸,究竟该如何看待?2023年CCOS年会上,复旦大学附属眼耳鼻喉科医院、复旦大学上海医学院眼科学与视觉科学系孙兴怀教授讲述了蓝光诱导视网膜损伤的认识及防范措施,为蓝光损伤的认识、预防和干预作出了有力的指导。


从生物学效应,看待蓝光之于视网膜的双刃性

01光照射可通过短暂暴露和长期暴露两种途径导致视网膜损害

短暂暴露(100ms~10s),通过热效应损伤,医疗光凝原理,损害即刻发生,如日蚀性黄斑损伤。

长期暴露(>10s),主要以光化学损伤效应为主,与年龄相关性黄斑变性(AMD)有密切关系,这种损害延迟发生。AMD是指视网膜视觉最敏锐处——黄斑发生的病理性改变,视功能损伤特征为中心视力(注视)不可逆受损!


02波长、曝露时间、照射能量为光化学损伤的三要素

经过漫长的研究发现,作用光谱的波长、强度,光源照射方向、时间及距离,瞳孔大小,年龄,晶状体情况等与视网膜光损伤息息相关,一系列临床研究为该观点提供了证据:

  1. 有严重 AMD 的患者(如地图状萎缩)在研究前的20年内有显著高的蓝光曝露水平。

  2. 在白内障摘除联合人工晶状体(IOL)植入眼 ,AMD 发生和发展的几率显著大于对侧对照眼。

  3. 白内障摘除后若不植入紫外线蓝光吸收性IOL,将导致发生AMD的危险增加。

蓝光对视网膜色素上皮细胞(RPE)的损害在老年人的人工晶状体眼或无晶状体眼中体现尤其显著。究其原因,是因为随年龄增长,晶状体蛋白逐渐变黄,其实是对于眼底脂褐素不断积聚的RPE细胞免受蓝光损伤的一种保护机制,一旦将晶状体摘除,这一自身保护作用也就随之失去。

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随年龄增长,黄斑旁中心凹区域会出现多个小病灶,并不断增大融合,导致地图状萎缩灶(干性AMD)形成;另外,也有可能黄斑区RPE 细胞内脂褐素积聚,形成玻璃膜疣,导致新生血管性AMD形成。这两种病理机制通路进展,均会表现为自发荧光增加,蓝光照射可加剧这些病理改变。

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03动物实验表明,光照对视网膜的损害是波长依赖的

短波长光照容易导致视网膜损伤,中长波长即使入射光子量是短波长的两倍,也不易造成相似的损伤。在大鼠暴露于蓝光照射后,视网膜外核层厚度明显变薄、内外节长度变短 、 RPE细胞变平,且细胞形态改变,电镜也显示细胞的亚显微结构异常,如线粒体肿胀,核致密等。孙教授指出,一系列的研究和临床观察表明:在可见光范围内,短波长的光照射视网膜能产生最大的光毒性;视网膜外层是主要的光毒性靶点,光感受器细胞首先发生凋亡;损害血视网膜屏障功能的光照能量阈值为:蓝光50J/cm2、黄光1600J/cm2、白光250J/cm2;导致视网膜损伤的蓝光光照时间为低能量时6h,高能量时 10s~1h。


论蓝光造成视网膜损害的机制

01光化学反应

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02脂褐素与蓝光损伤

脂褐素是不饱和脂肪酸过氧化的产物,是视网膜中经光激发后耗氧的主要发色团。A2E (双视黄醛加合物)是脂褐素的主要成分,为不可降解色素,能自发荧光,为疏水荧光团,是一种光敏剂。A2E具有强烈吸收蓝光的特性,使视网膜色素上皮对蓝光敏感性增加。A2E 所在的亚细胞结构是光损伤的靶点,主要是溶酶体,也存在于细胞核、线粒体、细胞膜中。


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-溶酶体因素


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-线粒体因素


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-细胞膜因素


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03视紫红质与蓝光损伤

视紫红质是生成A2E(双视黄醛加合物)的前体之一 。视紫红质中存在吸收蓝光和紫外线的视蛋白,使得视网膜RPE吸收光、产生死亡信号并传递给光感受器。蓝光诱导光感受器外节产生ROS的过程中需要视紫红质活化。动物实验表明,在大鼠视网膜剥夺了视紫红质后,蓝光诱导的损伤大大减小,不含视紫红质的光感受器完全不发生蓝光曝露损伤。


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探讨防范蓝光损害的几项措施

白内障摘除手术后植入滤过蓝光的IOL是否可起到保护黄斑、一定程度上预防 AMD 发生的作用?2012年德国学者研究证明蓝光滤过型IOL对黄斑确有保护作用。然而巴西的一项研究显示,在双眼白内障的患者中,一眼植入UV和蓝光均滤过的IOL,对侧眼仅植入UV滤过型IOL,术后随访5年的视觉质量并进行双眼比较,结果发现色觉、暗视和明视对比敏感度,双眼均无显著差异(2011 年巴西 Kara Junior N)。因此该观点仍存在一定的争议,需要更多更大样本量、更严谨、更科学的研究继续追寻答案。


人工光源对人类社会文明的促进和对现代生活的贡献毋庸置疑。研究开发新光源的同时要密切加强照明光学与生物光学、医学科学的跨领域、跨学科协作;做好生产质量控制和上市后监测;注意公共卫生,防止光损伤、光污染对人类健康的影响。


蓝光并非都是有害光,波长455~490nm的蓝光具有调节褪黑素、生物钟的作用;波长435~440nm的蓝光超阈值长时间照射则会对视网膜有损害。因此对于蓝光的认识不应一概而论,其危害应按等级分类:无危险,1 类危险,2 类危险,3 类危险。以正确指导人们,尤其是特殊行业、特殊人群的使用。


预防保健。实验研究证实黄斑中心凹区富含叶黄素类色素,该区域正常情况下对蓝光诱发的视网膜损害要明显轻于旁中心区域。补充叶黄素类(Lutein 叶黄素 , Zeaxanthin 玉米黄质)、DHA(抗氧化、抗炎、神经保护作用)可在一定程度上降低蓝光对视网膜及黄斑的损害。



总之,日常生活中蓝光无处不在,随着LED灯以及LED电子屏的飞速发展和广泛应用,使人们接触到越来越多的“人造”蓝光。短波长、高能量蓝光对视网膜的损伤已经得到动物实验的证实,但不是所有蓝光都对眼睛有害,“一棍子打死”的做法也不可取。正确认识蓝光对视网膜的损伤,高风险人群采取防蓝光保护措施,加强人工光源的创新开发和质量监控,不懈探索蓝光对视网膜的影响及预防策略,取其长、避其短,方为维护人类健康的正确之策。

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条评论

  • Linda Gareth
    2015年3月6日, 下午2:51

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