衛(wèi)振，張森，蔣麗琴，陳雁虹，吳凱，謝敏，劉迪文*，謝強敏

(1.浙江大學實驗動物中心，杭州310058； 2.溫州醫(yī)科大學，溫州　325035)

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研究報告

兩品系豚鼠屈光狀態(tài)和眼球徑的發(fā)展和比較

衛(wèi)振1，張森2，蔣麗琴2，陳雁虹1，吳凱1，謝敏1，劉迪文1*，謝強敏1

(1.浙江大學實驗動物中心，杭州310058； 2.溫州醫(yī)科大學，溫州325035)

【摘要】目的了解斷奶后Zmu-1:DHP和DHP兩個品系豚鼠屈光狀態(tài)和眼球徑的發(fā)展規(guī)律。方法首先進行3周齡兩品系豚鼠屈光檢測，然后選擇Zmu-1:DHP品系豚鼠12只，DHP品系8只，按品系分成兩組。在4～12周齡，每隔一周檢測屈光度、眼軸長和角膜曲率等參數。結果3周齡，327只Zmu-1:DHP品系豚鼠，屈光度為-5.19±3.92 D，近視率達85.1%；而117只DHP品系豚鼠屈光度為2.13±4.40 D，近視率僅為22.6%。4～12周齡，Zmu-1:DHP品系豚鼠近視不斷加深，屈光參差>1.5 D；DHP品系豚鼠屈光發(fā)育穩(wěn)定。t-檢驗，Zmu-1:DHP品系豚鼠眼軸長度、玻璃體腔深度顯著高于DHP品系，視力低于DHP品系。多因素方差分析，Zmu-1:DHP品系豚鼠散光隨時間變化顯著(P<0.01)，而DHP品系不顯著(P =0.07)。相關性分析，Zmu-1:DHP品系豚鼠屈光狀態(tài)與眼軸長相關系數為 -0.79(P<0.01)、與玻璃體腔深度相關系數為 -0.75(P<0.01)；而DHP品系相應相關系數為 -0.19(P =0.09)和-0.34(P<0.01)。結論Zmu-1:DHP品系豚鼠近視高發(fā)，正視化過程難以完成，其近視與眼軸長度和玻璃體腔深度高度相關。

【關鍵詞】豚鼠；近視；屈光；眼軸長；角膜曲率

豚鼠是進行近視研究常用的實驗動物。相對于雞、小鼠和靈長類，豚鼠有性情溫順、價格低，容易進行屈光狀態(tài)和眼球徑測定等優(yōu)點。離焦誘導(lens-induced)[1]、形覺剝奪 (form-deprivation)[2,3]和光線誘導[4,5]等近視造模方法在豚鼠上的應用日趨成熟。豚鼠基因組草圖也已經完成(http://genome.ucsc.edu/index.html)，為基因方面的研究提供了方便的平臺。目前，針對不同豚鼠品系屈光性狀進行比較，對不同模型進行評估的研究還很有限。Zmu-1:DHP是浙江大學實驗動物中心經過20多年近交選育的豚鼠品系，我們在實驗中發(fā)現，相對于其他品系，該品系自發(fā)性近視高發(fā)[6,7]。為了解Zmu-1:DHP豚鼠品系的屈光發(fā)展規(guī)律，本文選擇Zmu-1:DHP和DHP兩個豚鼠品系互為對照，對斷奶后兩個豚鼠品系的屈光狀態(tài)和眼球徑進行測定和分析。從而，為豚鼠近視模型的建立和相關研究提供基礎數據。

1材料與方法

1.1實驗動物

清潔級Zmu-1:DHP和DHP豚鼠，3周齡，體重140-180 g，購自浙江大學實驗動物中心[SCXK(浙)2012-0052]，動物實驗內容及操作均獲浙江大學動物實驗倫理委員會審批許可[ZJU2015-496-04]，在浙江大學實驗動物中心清潔級屏障實驗設施中進行[SYXK(浙)2012-0178]。

1.2主要儀器

紅外偏心攝影驗光儀(eccentric infrared photoretinoscope，EIR)，實驗室自行搭建；角膜曲率計(OM．4，Topcon，Japan)，實驗室改良[8]；A超測定儀(AVISO Echograph Class I-Type Bat, Quantel Medical, Clermont-Ferrand，France)；條柵視力儀，實驗室自主研制[9]。

1.3實驗方法

1.3.1屈光度測定

在暗室中，將豚鼠置于檢測臺上，待測眼對準驗光儀的光源。調整豚鼠位置使Purkinje影像位于瞳孔中央，待瞳孔和屈光狀態(tài)穩(wěn)定時，記錄屈光值。連續(xù)測量三次，取平均值。

1.3.2眼軸長、前房深度、晶體厚度和玻璃體腔深度測定

豚鼠眼睛滴入一滴0.5%鹽酸丙美卡因(Alcon, Puurs, Belgium)，使用A超探頭測量眼軸長等性狀。設置超聲在眼球內不同介質的傳播速度，前房1557.5 m/s，晶狀體1723.3 m/s，玻璃體1540 m/s。每眼重復測量10次，取平均值。

1.3.3曲率測定

一人固定豚鼠，另一人操作改良角膜曲率計，使光標清晰，并且呈正圓形，然后調整曲率計進行讀數。每只眼連續(xù)測量3次，記錄水平和垂直2條子午線的度數，測量時間控制在5 min之內[8]。

1.3.4視力測定

將豚鼠放于條柵視力儀轉鼓中央的臺上，通過豚鼠視動反應來測量其條柵視力[9]。

1.4統計學方法

采用SPSS 16.0軟件，品系、眼別、周齡等因素對屈光性狀的影響采用多因素方差分析，多重比較使用Post Hoc，兩組間比較采用t-test，相關性分析采用correlation analysis。

2結果

2.1兩個品系豚鼠3周齡時屈光狀態(tài)

3周齡，Zmu-1:DHP和DHP兩個品系豚鼠屈光度統計見表1。

2.2兩個品系豚鼠4～12周齡的屈光發(fā)育和眼球生長情況

分別在4、6、8、10和12周齡時，兩個品系豚鼠組間屈光狀態(tài)、眼軸長和玻璃體腔深度差異極顯著(P<0.01)，Zmu-1:DHP品系豚鼠的眼軸長和玻璃體腔深度高于DHP品系(P<0.01)。兩個品系豚鼠4～12周齡測定的屈光參數見表2。

2.3兩個品系豚鼠4～12周齡屈光參數變化

多因素方差分析，眼別對各個屈光參數影響均不顯著，而年齡、品系影響顯著，不同測定方向對曲率值影響顯著。4~12周齡，Zmu-1:DHP品系豚鼠屈光狀態(tài)隨周齡變化差異有顯著性(P<0.01)。隨著周齡的增長，其近視度數不斷加深，但增速放緩。Post Hoc分析，8、10、12周屈光度極顯著高于4周齡(P<0.01)，10、12周齡屈光度顯著高于6周齡(P<0.05)。DHP品系豚鼠屈光度隨周齡變化差異無顯著性(P=0.97)，各周齡間未出現顯著差異。屈光狀態(tài)變化見圖1。周齡對Zmu-1:DHP和DHP兩個品系豚鼠屈光參差變化影響差異均無顯著性(P=0.64，0.53)。多重比較，兩品系內不同周齡間均未見顯著性差異。Zmu-1:DHP品系豚鼠各個周齡屈光參差>1.5 D，DHP品系各周齡均未達到。4～12周內，兩個品系豚鼠眼軸長增長極顯著。Zmu-1:DHP豚鼠品系，每個周齡都比前一周齡增長達到顯著或者極顯著水平。DHP豚鼠品系，8到10周齡眼軸增長差異無顯著性(P=0.07)，其他周齡增長極顯著，眼軸長變化見圖2。

表1　3周齡Zmu-1:DHP和DHP品系豚鼠屈光度比較

注：**表示組間差異極顯著(P<0.01)。

Note.**indicates significant difference at the level of 0.01.

表2　Zmu-1:DHP和DHP品系豚鼠4~12周齡屈光度、曲率和眼軸組分比較

注：(1)品系I，表示Zmu-1:DHP品系，品系Ⅱ表示DHP品系;(2)曲率1為與子午線相同方向的眼球曲率，曲率2為與子午線垂直方向的眼球曲率;(3) AL：Axial length；CRC：Radius of corneal curvature；ACD：Anterior chamber dept；LT：Lens thickness； VCD：Vitreous chamber depth;(4)**表示組間差異極顯著(P<0.01)，*表示組間差異顯著(P<0.05)。

Note. (1) Strain I: means Zmu-1:DHP; strain II, means DHP;(2) Corneal curvature 1: Corneal curvature of the horizontal meridian; corneal curvature 2: Corneal curvature of the vertical meridian;(3) AL: Axial length; CRC: Radius of corneal curvature; ACD: Anterior chamber depth; LT: Lens thickness; VCD: Vitreous chamber depth;(4)**indicates significant difference at the level of 0.01,*indicates significant difference at the level of 0.05.

多因素方差分析，不同軸向對曲率測定值影響顯著，因此，分別統計分析兩個軸向的曲率，而未采用兩者平均值進行分析。4～12周齡，兩個豚鼠品系在兩個軸向的曲率增長極顯著(P<0.01)，兩個品系豚鼠在子午線方向上測定的曲率值大于垂直方向。4～12周齡，Zmu-1:DHP品系豚鼠散光隨周齡變化差異有顯著性(P<0.05)，而DHP品系差異無顯著性(P=0.07)。曲率變化見圖3。

2.4兩個品系豚鼠屈光狀態(tài)與其他性狀的相關性分析

結合散點圖，對兩個品系豚鼠屈光狀態(tài)與曲率和眼軸各組分作偏相關分析(partial correlation analysis)，見表3。另外，曲率1和曲率2高度相關，在Zmu-1:DHP和DHP品系相關系數分別為0.88和0.92(P<0.01)。

圖1　4～12周齡間的屈光發(fā)育Fig.1　The refactive development of the guinea pigs at 4~12 weeks of age

圖2　4～12周齡眼軸長變化Fig.2　Changes of the eye axial length in the guinea pigs at 4-12 weeks of age

圖3　4～12周齡角膜曲率變化Fig.3　Changes of the corneal curvature in the ginea pigs at 4-12 weeks of age

2.5兩個品系豚鼠視力

隨著年齡的增長，兩個品系豚鼠視力均下降。其中，DHP品系下降顯著(P<0.01)，見表4。

3討論

3.1品系對豚鼠屈光性狀的影響

本文對斷奶后Zmu-1:DHP和DHP兩個豚鼠品系進行屈光狀態(tài)的測定分析，發(fā)現兩品系表現迥異。Zmu-1:DHP品系豚鼠，3周齡近視自發(fā)率為85.1%，4～12周齡，近視不斷加深，不能夠完成正視化過程；屈光參差超過1.5 D，達到了病理性的標準。DHP品系，近視低發(fā)，屈光度發(fā)展穩(wěn)定。Jiang[6]曾報道白化的豚鼠品系2周齡近視率為70.1%，對照有色品系近視率為28.6%；經過2～4周離焦誘導，白化的近視豚鼠變得比有色的近視豚鼠更加近視；經過2～4周形覺剝奪誘導，有色的近視豚鼠的近視進一步加深，而白化的近視豚鼠卻不能[7]。Jodi[10]研究來航雞的屈光發(fā)育規(guī)律發(fā)現，白來航雞孵化第6天，屈光度為-1.9D，28 d時為-2.6 D，未能完成正視化，而對照組正常來航雞孵化后第6天為5.1 D，28 d時為0.5 D，基本完成正視化。王瑞卿[11]對英國種短毛三色豚鼠進行檢影測定，出生時為遠視5.25±0.22 D，到11周時近視為1.34±0.61 D，完成正視化。本實驗使用自行搭建的紅外偏光驗光儀測定DHP豚鼠，4~12周齡屈光度基本穩(wěn)定，10、12周齡屈光度為4.28±1.14 D和4.23±0.82 D。Zhou[8]曾報道認為正常的豚鼠3周齡已經完成正視化。不同的豚鼠品系屈光性狀可能存在不同，這一現象在小鼠近視模型中也存在。Machelle[12]分析使用小鼠進行近視研究的文獻，發(fā)現相同年齡的C57BL/6J小鼠在不同實驗室測定的屈光度差距很大。這提示我們在制作近視動物模型開展相關研究時，一定要選擇遺傳背景清楚，繁育規(guī)范的實驗動物。Zmu-1:DHP品系豚鼠近視高發(fā)，為近視機理研究提供了一種很好的自發(fā)性動物模型。

表3　Zmu-1:DHP和DHP豚鼠屈光狀態(tài)與曲率和眼軸各組分的相關性分析

注釋:(1)r表示相關系數，p表示顯著性概率;(2)屈光度 a表示Zmu-1:DHP品系的屈光度，屈光度 b表示DHP品系的屈光度。

Note. (1)r means correlation coefficient，pmeans significant level;(2)Refraction a means refraction of the Zmu-1:DHP strain; Refraction b means refraction of the DHP strain.

表4　兩個品系豚鼠視力比較

注：**表示組間差異有顯著性(P<0.01)。

Note.**indicates significant difference at the level of 0.01.

3.2眼球性狀對Zmu-1:DHP品系豚鼠屈光度的影響

本實驗相關性分析，Zmu-1:DHP品系豚鼠的屈光狀態(tài)與眼軸長高度負相關，相關系數-0.79(P<0.01)；屈光度與子午線垂直方向的眼球曲率相關系數為0.31(P<0.01)，而與子午線方向眼球曲率相關系數為0.062(P=0.50)。DHP品系豚鼠屈光狀態(tài)與眼軸長、曲率相關系數較小?？梢酝茰y，Zmu-1:DHP品系豚鼠的近視與眼軸長高度負相關，與曲率的相關性較小，為眼球前后徑生長過快的軸性近視。Zmu-1:DHP品系豚鼠的屈光狀態(tài)與玻璃體腔深度相關系數-0.75(P<0.01)，遠高于前房深度(相關系數-0.30)和晶體厚度(相關系數-0.30)。DHP品系豚鼠的屈光度與玻璃體腔深度相關系數 -0.34(P<0.01)，而與前房深度(相關系數 -0.06)、晶體厚度(相關系數 -0.12)相關性不顯著?？梢酝茰y，豚鼠屈光的變化與玻璃體腔深度的增加密切相關，近視品系Zmu-1:DHP相關性更高。相關研究有王瑞卿[11]發(fā)現正常幼年豚鼠正視化過程主要與玻璃體腔深度的變化相關。Louis Tong[13]采用多元回歸分析新加坡學生近視情況，認為近視與玻璃體腔深度的過度增長相關。McBrien[14]研究認為，眼球結構改變造成成年人的近視和近視加深的主要結構因素是玻璃體腔深度的延長。Rabsilber[15]調查分析認為在正視和近視人群中，前方深度沒有差異。Zmu-1:DHP品系豚鼠的近視可能是眼軸長的過度生長，特別是玻璃體腔深度的過度增加造成，而角膜曲率、前房深度和晶體厚度對其的影響較小。相對于實驗誘導的眼球生長加速模型，其可以作為自然動物模型，對眼球生長過快致病理性近視，進行眼球生長調控的分子機理研究。

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Comparison of the refractive development and ocular growth between two strains of guinea pigs

WEI Zhen1, ZHANG Sen2, JIAGN Li-qin2, CHEN Yan-hong1, WU Kai1, XIE Min1, LIU Di-wen1*, XIE Qiang-min1

(1. Laboratory Animal Center of Zhejiang University, Hangzhou 310058, China;2. Wenzhou Medical University, Wenzhou 325035)

【Abstract】ObjectTo compare the refractive development and axial eye growth between Zmu-1:DHP and DHP guinea pig strains after weaning. Methods After screening of the refractive status of two strains of guinea pigs at 3 weeks of age, twelve Zmu-1:DHP guinea pigs and eight DHP guinea pigs were chosen. Each group underwent a series of ocular measurements at five time-points (4, 6, 8, 10 and 12 weeks), including refraction, axial length, corneal curvature and other ocular parameters. ResultsThe refraction of 3-week old Zmu-1:DHP strain(n=327)was -5.19±3.92 D with a myopic rate of 85.1%. While the refraction of DHP strain guinea pigs (n=117) was 2.13±4.40 D with a myopic rate of 22.6%. From 4 to 12 weeks of age, the guinea pigs of Zmu-1:DHP strain developed toward more myopic, their anisometropia was larger than 1.5 D. The DHP strain had a stable refractive state. The Zmu-1:DHP guinea pig strain had larger axial length and vitreous thickness than strain DHP (t-test: P<0.01), and the DHP guinea pig strain had better vision (P<0.01). Astigmatism of Zmu-1:DHP strain guinea pigs changed significantly from 4 to 12 weeks (ANOVA: P<0.01), while DHP strain did not (ANOVA: P =0.07). In the Zmu-1:DHP strain, the refractive status had significant correlation with axial length (r=-0.785, P<0.01) and vitreous chamber depth (r=-0.754, P<0.01). In the DHP strain, the correlation coefficients were -0.19(P =0.089)and -0.34 (P<0.01). Conclusions Zmu-1:DHP strain guinea pigs have a higher rate of spontaneous myopia than DHP strain. The emmetropization is disrupted. This myopia is highly correlated with axial length and vitreous chamber depth.

【Key words】Guinea pig; Myopia; Refraction; Axial length; Corneal curvature

[收稿日期]2015-11-30

Corresponding author:LIU Di-wen, E-mail: liudiwen2004@163.com

Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2016.01.016

【中圖分類號】Q95-33

【文獻標識碼】A

【文章編號】1005-4847(2016) 01-0092-06

[作者簡介]衛(wèi)振(1982-)，男，碩士。研究方向，實驗動物模型與動物實驗。Email: mudi001@126.com。[通訊作者]劉迪文，研究員。研究方向，實驗動物學。Email: liudiwen2004@163.com。

[基金項目]浙江省公益性技術應用研究計劃(2012C37085)，浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計劃(2014KYB074)。