周桂梅，蘭長(zhǎng)駿，廖 萱

0 引言

近視是亟待解決的國(guó)際公共衛(wèi)生問(wèn)題，發(fā)病機(jī)制尚未完全明確。實(shí)驗(yàn)研究是探索其分子機(jī)制的重要方法，而近視模型的構(gòu)建是動(dòng)物實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。目前多種動(dòng)物被用于建立近視模型，例如猴、樹(shù)鼩、雞、小鼠、豚鼠等。猴屬靈長(zhǎng)類動(dòng)物，但繁殖率低且視覺(jué)發(fā)育速度很慢[1]；樹(shù)鼩與靈長(zhǎng)類動(dòng)物親緣關(guān)系相對(duì)最為接近，但樹(shù)鼩與人類的視覺(jué)發(fā)育狀態(tài)有所差異，且價(jià)格較高不易獲得[2]；雞屬禽類，其解剖結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)制與哺乳動(dòng)物差異較大[3]；小鼠眼睛較小測(cè)量不便，易造成測(cè)量結(jié)果的差異。豚鼠性情溫順、配合度高、視覺(jué)發(fā)育快，出生時(shí)便具有發(fā)育完善的視覺(jué)系統(tǒng)，能區(qū)分不同的物體和線性方向，眼球較大，有利于各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量，具有成本低、繁殖力強(qiáng)、動(dòng)物家系明確等優(yōu)點(diǎn)[4-5]，因此豚鼠是比較理想的實(shí)驗(yàn)性近視模型動(dòng)物，也是最為常見(jiàn)的近視模型動(dòng)物。目前近視造模方式多樣，不同的造模方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，了解不同的造模方式有利于選擇適合的動(dòng)物模型以及匹配不同的研究目的。本文對(duì)實(shí)驗(yàn)性近視豚鼠造模方式及其眼部形態(tài)學(xué)變化的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)，以期為近視的深入研究提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)性近視豚鼠造模方式

1.1經(jīng)典造模法

1.1.1形覺(jué)剝奪性近視模型形覺(jué)剝奪性近視(form-deprivation myopia，F(xiàn)DM)動(dòng)物模型的成功建立為近視的分子生物學(xué)研究的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。形覺(jué)剝奪(form deprivation，F(xiàn)D)抑制視網(wǎng)膜清晰成像，持續(xù)模糊的圖像信號(hào)沿脈絡(luò)膜傳到鞏膜，引起鞏膜細(xì)胞外基質(zhì)重塑，從而促進(jìn)了眼睛的加速生長(zhǎng)，導(dǎo)致眼部屈光的改變[6-7]?？p合上下眼瞼[8]、配戴彌散鏡片[9]和面罩遮蓋等[10]是FDM造模的主要方法，并且視網(wǎng)膜成像越模糊誘發(fā)的軸性近視越嚴(yán)重?？p合上下眼瞼是一種有創(chuàng)的造模方式，需要進(jìn)行全身麻醉，該造模方式容易引起豚鼠應(yīng)激、瞼球黏連和擠壓角膜等不良反應(yīng)，甚至可能會(huì)導(dǎo)致豚鼠死亡；配戴彌散鏡片需要使用膠水將氈扣環(huán)黏在眼睛周圍，易誘發(fā)過(guò)敏反應(yīng)；面罩遮蓋則無(wú)需對(duì)豚鼠進(jìn)行麻醉，不會(huì)擠壓或限制眼瞼運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)D的眼睛可以在面罩后面自由眨眼。并且摘除面罩檢查眼部參數(shù)更方便、無(wú)創(chuàng)且省時(shí)，也便于觀察豚鼠近視恢復(fù)過(guò)程，所以面罩遮蓋是目前常用的建立豚鼠FDM模型的方法。FD是一種“開(kāi)環(huán)”系統(tǒng)，因?yàn)樵谝曈X(jué)發(fā)育期內(nèi)只要持續(xù)進(jìn)行FD，眼球就會(huì)增長(zhǎng)，近視度數(shù)持續(xù)增加，這是由于被剝奪眼缺乏視覺(jué)反饋并且沒(méi)有確定的屈光終點(diǎn)[4，11]。

目前大多數(shù)研究使用2～3周齡豚鼠進(jìn)行近視造模，Tian等[12]發(fā)現(xiàn)2周齡豚鼠形覺(jué)剝奪4wk后，F(xiàn)DM眼相較于空白對(duì)照眼眼軸長(zhǎng)度增加0.57mm左右，屈光度則增加大約-5.45D，形覺(jué)剝奪0～4wk內(nèi)豚鼠眼軸及屈光度變化最明顯，4wk后近視化程度明顯減慢，因此一般4wk左右即可建立FDM模型。先天性白內(nèi)障、上瞼下垂、角膜混濁等眼部疾病導(dǎo)致的近視與FDM原理相符，因此用FDM模型來(lái)模擬這些眼部疾病導(dǎo)致的早期FDM具有一定優(yōu)勢(shì)。

1.1.2透鏡誘導(dǎo)性近視模型透鏡誘導(dǎo)性近視(lens-induced myopia，LIM)又稱離焦誘導(dǎo)性近視，豚鼠配戴負(fù)透鏡或負(fù)度數(shù)隱形眼鏡可以產(chǎn)生遠(yuǎn)視離焦誘導(dǎo)近視的發(fā)生。近年來(lái)我國(guó)學(xué)齡兒童近視發(fā)病率明顯上升，發(fā)病年齡也越來(lái)越小，可能與近距離用眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)有關(guān)(調(diào)節(jié)滯后，圖像聚焦在視網(wǎng)膜后)，其與LIM原因相似[13]，因此LIM豚鼠模型可用于模擬大部分青少年近視。LIM是一種“閉環(huán)”狀態(tài)，因?yàn)榕浯髫?fù)透鏡后，圖像聚焦在視網(wǎng)膜后某一平面，為獲得清晰圖像，眼球向焦點(diǎn)方向定向生長(zhǎng)，從而引起代償性眼軸增長(zhǎng)；由于負(fù)透鏡度數(shù)恒定，所以一旦眼軸增長(zhǎng)到可以補(bǔ)償鏡片離焦引起的屈光不正，眼球的生長(zhǎng)就會(huì)恢復(fù)到正常的增長(zhǎng)速率[11，14]。雖然不同研究團(tuán)隊(duì)建立LIM豚鼠模型時(shí)使用負(fù)透鏡的度數(shù)(例如：-6.00、-7.00、-10.00D)不一定一致[4，15-16]，但一般2～8wk能成功建立LIM模型。

周邊離焦鏡片也可以促進(jìn)近視的發(fā)生，由于該近視誘導(dǎo)方法容易受到鏡片位置改變的影響，操作較為復(fù)雜，所以目前較少使用該鏡片誘導(dǎo)建立豚鼠近視模型。但是也有一些相關(guān)研究，例如Bowrey等[17]發(fā)現(xiàn)豚鼠配戴-4.00D單焦鏡片和0/-4.00D周邊遠(yuǎn)視離焦鏡片，約2wk后出現(xiàn)近視漂移現(xiàn)象；然而配戴周邊近視離焦鏡片的豚鼠，近視發(fā)展則被抑制。周邊遠(yuǎn)視離焦鏡片將周邊光線匯聚在視網(wǎng)膜后，為使視網(wǎng)膜清晰成像，眼球便向后生長(zhǎng)，最終眼球過(guò)度伸長(zhǎng)形成近視；周邊近視離焦鏡片使周邊光線匯聚在視網(wǎng)膜前，抑制眼球向后生長(zhǎng)，延緩眼軸增長(zhǎng)，從而控制近視發(fā)展。盡管周邊離焦鏡片已被應(yīng)用于臨床，但其潛在的分子生物學(xué)機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。

1.2光誘導(dǎo)造模法

1.2.1閃爍光誘導(dǎo)性近視模型近年來(lái)城市快速發(fā)展，公共場(chǎng)所過(guò)度追求多彩炫目的效果，此外人們長(zhǎng)時(shí)間使用手機(jī)、電腦和電視等屏幕頻繁跳動(dòng)的電子產(chǎn)品，使得長(zhǎng)期處于頻繁光閃爍的“光污染”環(huán)境中?！肮馕廴尽笨赡苁菍?dǎo)致近視率快速上升的原因之一。有研究表明持續(xù)閃爍的光可引起豚鼠近視，稱為閃爍光誘導(dǎo)性近視(flickering light induced myopia，F(xiàn)LM)[18]。在不同頻率的閃爍光(5、1、0.5、0.25、0.1Hz)誘導(dǎo)下，2周齡的豚鼠2wk左右會(huì)發(fā)生不同程度的近視漂移和眼軸增長(zhǎng)，其中0.5Hz閃爍光誘導(dǎo)發(fā)生的近視漂移和眼軸增長(zhǎng)相對(duì)更明顯[19-20]。Tian等[21]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)0.5Hz的閃爍光比20Hz更能促進(jìn)豚鼠眼軸增長(zhǎng)和近視漂移。說(shuō)明在閃爍光頻率過(guò)高或過(guò)低時(shí)都可能會(huì)導(dǎo)致近視的發(fā)生，0.5Hz頻率時(shí)誘發(fā)的近視漂移可能最大。Luo等[20]研究發(fā)現(xiàn)FLM豚鼠模型的視網(wǎng)膜和玻璃體內(nèi)多巴胺(dopamine，DA)及其代謝物的水平明顯升高，該結(jié)果與在FDM豚鼠模型得到的結(jié)果完全不同。這意味著這兩種實(shí)驗(yàn)性近視的分子機(jī)制可能亦有不同，說(shuō)明長(zhǎng)期閃爍光下工作者的近視機(jī)制研究最好選擇FLM模型，根據(jù)研究目的選擇相應(yīng)的近視造模方式得到的研究結(jié)果也更加可信。

1.2.2色覺(jué)失衡性近視模型視覺(jué)包括形覺(jué)、光覺(jué)和色覺(jué)，色覺(jué)是不同波長(zhǎng)的光作用于視覺(jué)系統(tǒng)后產(chǎn)生的一種主觀感受，其在屈光發(fā)育中也起著重要的作用。光的波長(zhǎng)對(duì)近視也有影響，不同波長(zhǎng)的光可改變色覺(jué)信號(hào)從而影響屈光發(fā)育，由不同波長(zhǎng)的單色光誘導(dǎo)形成的模型稱為色覺(jué)失衡性近視模型[22]。因?yàn)檎凵渎逝c波長(zhǎng)的變化成反比，短波長(zhǎng)藍(lán)光比長(zhǎng)波長(zhǎng)紅光折射力更強(qiáng)[23]，所以眼睛遠(yuǎn)視離焦時(shí)，視網(wǎng)膜圖像的藍(lán)色成分會(huì)比紅色成分清楚；眼睛近視離焦時(shí)，視網(wǎng)膜圖像的藍(lán)色成分會(huì)比紅色成分模糊。部分研究表明，長(zhǎng)波長(zhǎng)和中波長(zhǎng)組豚鼠眼軸伸長(zhǎng)加快，表現(xiàn)為相對(duì)近視，短波長(zhǎng)組豚鼠眼軸伸長(zhǎng)減慢，表現(xiàn)為相對(duì)遠(yuǎn)視[24-26]，說(shuō)明長(zhǎng)波長(zhǎng)和中波長(zhǎng)光會(huì)促進(jìn)豚鼠近視的發(fā)生，短波長(zhǎng)光則對(duì)近視有保護(hù)作用。

Tian等[21]發(fā)現(xiàn)分別在0、0.5、20Hz的白色、綠色和藍(lán)色閃爍光環(huán)境中飼養(yǎng)豚鼠時(shí)，0.5Hz藍(lán)光組豚鼠遠(yuǎn)視漂移，0.5Hz綠色組豚鼠近視漂移，即低頻光時(shí)，波長(zhǎng)離焦信號(hào)起主要作用，低頻短波光引起遠(yuǎn)視漂移，低頻中波長(zhǎng)光引起近視漂移；20Hz藍(lán)光組豚鼠近視漂移，20Hz綠色組豚鼠遠(yuǎn)視漂移，提示高頻光時(shí)，波長(zhǎng)離焦信號(hào)減弱。說(shuō)明光的波長(zhǎng)與閃爍頻率存在相互作用，共同影響屈光發(fā)育。

1.2.3其他與近視相關(guān)的光誘導(dǎo)因素光照強(qiáng)度和晝夜節(jié)律等因素對(duì)屈光發(fā)育也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。高強(qiáng)度光(10000lx)環(huán)境下生長(zhǎng)的豚鼠近視度數(shù)比低強(qiáng)度光(500lx)環(huán)境下低，說(shuō)明高強(qiáng)度光對(duì)近視有部分保護(hù)作用，可以減慢豚鼠的近視進(jìn)展速度[27]。但是當(dāng)光照強(qiáng)度高到一定程度，會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜損傷，因此在研究高強(qiáng)度光對(duì)近視的保護(hù)作用時(shí)還需考慮動(dòng)物視網(wǎng)膜對(duì)光照強(qiáng)度的耐受[28]。晝夜節(jié)律主要由下丘腦視交叉上核調(diào)控，在視覺(jué)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，有規(guī)律的晝夜節(jié)律是正常眼球生長(zhǎng)、軸向伸長(zhǎng)和正視的先決條件，晝夜節(jié)律受到干擾會(huì)引起近視化改變[29-30]，但晝夜節(jié)律的調(diào)控機(jī)制尚不完全清楚，需要更多的研究進(jìn)行探索。

2 實(shí)驗(yàn)性近視豚鼠眼部形態(tài)學(xué)變化

2.1角膜和晶狀體及睫狀肌形態(tài)學(xué)變化Di等[19]研究發(fā)現(xiàn)FLM豚鼠與對(duì)照組豚鼠角膜曲率半徑(corneal radius of curvature，CRC)隨近視誘導(dǎo)時(shí)間延長(zhǎng)均呈增大趨勢(shì)，但是直至第12wk FLM豚鼠與對(duì)照組豚鼠CRC差異仍無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。2019年Zhang等[27]與Yang等[31]也均發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)期間雖然FD會(huì)引起豚鼠近視度數(shù)和眼軸長(zhǎng)度較對(duì)照組增加(P<0.01)，但是FDM組與對(duì)照組CRC差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，說(shuō)明豚鼠角膜曲率會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)而變平，但是與近視關(guān)系不大。Li等研究也證實(shí)了這個(gè)觀點(diǎn)，在同一光譜不同光照強(qiáng)度(高、中、低)組中，豚鼠CRC均隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)均呈增大趨勢(shì)，并且不同光照強(qiáng)度組之間豚鼠眼軸長(zhǎng)度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是CRC差異仍無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[32]。以上不同的方式誘導(dǎo)近視形成時(shí)，均存在實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組豚鼠CRC差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的情況，提示不論哪種造模方式誘導(dǎo)的豚鼠近視可能均與CRC相關(guān)性不大。

Tian等[12]報(bào)道，在誘導(dǎo)形成近視的整個(gè)過(guò)程，F(xiàn)DM組與對(duì)照組豚鼠晶狀體的中央厚度均呈增加趨勢(shì)，但是兩組之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明在一定發(fā)育期內(nèi)，豚鼠晶狀體中央厚度隨年齡增加而增加，但是近視誘導(dǎo)過(guò)程中，不會(huì)引起晶狀體顯著變化。Yang等[33]和Liu等[34]也有相似研究發(fā)現(xiàn)，即形覺(jué)剝奪2wk后，豚鼠FDM眼前房深度和晶狀體中央厚度相較于對(duì)側(cè)眼差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，玻璃體腔長(zhǎng)度和眼軸長(zhǎng)度則比對(duì)側(cè)眼分別增加0.18、0.24mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[34]，說(shuō)明建立近視豚鼠模型時(shí)，F(xiàn)DM組與對(duì)照組豚鼠眼前房深度和晶狀體中央厚度的變化與近視程度關(guān)系不大，玻璃體腔長(zhǎng)度和眼軸長(zhǎng)度則與近視程度高度相關(guān)。

睫狀體產(chǎn)生房水并產(chǎn)生調(diào)節(jié)，調(diào)控成像位置同時(shí)影響視網(wǎng)膜成像清晰程度，可能參與屈光發(fā)育過(guò)程，因此是一種重要的眼部結(jié)構(gòu)。Pucker等[35]發(fā)現(xiàn)白化豚鼠從出生(1d)到成年(90d)睫狀肌體積增加了大約2.5倍，這種體積的增加主要是由于睫狀肌變厚和變長(zhǎng)，說(shuō)明在正視化過(guò)程中，豚鼠的睫狀肌體積、長(zhǎng)度和厚度隨年齡的增加而顯著增加；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DM形成后睫狀肌長(zhǎng)度明顯縮短，睫狀肌細(xì)胞減少[36]。Wu等[16]也發(fā)現(xiàn)LIM豚鼠睫狀肌發(fā)生纖維斷裂、溶解和排列紊亂等形態(tài)改變，并且睫狀肌腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate，ATP)含量下降，提示FDM豚鼠的眼軸延長(zhǎng)抑制了睫狀肌的生長(zhǎng)。

2.2視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜及鞏膜形態(tài)學(xué)變化目前普遍認(rèn)為近視主要通過(guò)局部視網(wǎng)膜機(jī)制來(lái)調(diào)控鞏膜的生長(zhǎng)，即外界刺激作用于視網(wǎng)膜，導(dǎo)致視網(wǎng)膜-視網(wǎng)膜色素上皮層-脈絡(luò)膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)啟動(dòng)，誘導(dǎo)鞏膜細(xì)胞外基質(zhì)異常表達(dá)，成纖維細(xì)胞減少，膠原纖維排列稀疏，致使鞏膜變薄，眼軸延長(zhǎng)，機(jī)械張力增加，眼球壁受損，最終導(dǎo)致視力下降及相關(guān)并發(fā)癥發(fā)生。

視網(wǎng)膜是一層薄薄的神經(jīng)組織，接收和處理光刺激并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，通過(guò)視神經(jīng)將信號(hào)傳到大腦皮層形成視覺(jué)。Zi等[8]誘導(dǎo)眼球發(fā)育期的豚鼠形成高度近視，觀察到光鏡下視網(wǎng)膜變薄，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、內(nèi)核層和外核層細(xì)胞均減少，細(xì)胞核小而不均勻，細(xì)胞排列紊亂，視網(wǎng)膜色素上皮層(retinal pigment epithelium，RPE)細(xì)胞向光感受器層伸出的毛刷狀突起變短；電鏡下視網(wǎng)膜膜盤腫脹變形。

脈絡(luò)膜是一種高度血管化的結(jié)構(gòu)，位于視網(wǎng)膜和鞏膜之間，為鄰近組織提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[37]。近年來(lái)OCTA被用于識(shí)別視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜血流信號(hào)，進(jìn)行眼底影像檢查，豚鼠的視網(wǎng)膜沒(méi)有血管，不存在視網(wǎng)膜血流信號(hào)的干擾，因此豚鼠是研究脈絡(luò)膜血流狀態(tài)的理想動(dòng)物模型[38-39]。FD 1wk后，豚鼠FDM眼脈絡(luò)膜厚度和血流灌注明顯少于對(duì)側(cè)眼(64.76±11.15μmvs76.13±9.34μm)和[(30.27±6.06)×103vs(37.87±6.37×103)]；鏡片誘導(dǎo)1wk后，豚鼠LIM眼脈絡(luò)膜厚度和血流灌注也明顯少于對(duì)側(cè)眼(64.00±9.58μmvs72.17±10.04μm)、[(35.08±5.58)×103vs(41.06±5.32)×103]，F(xiàn)DM與LIM豚鼠脈絡(luò)膜均變薄，脈絡(luò)膜血流灌注減少；去除近視誘導(dǎo)因素4d后，F(xiàn)DM眼脈絡(luò)膜厚度和血流灌注[64.76±11.15μm和(30.27±6.06)×103)]增加為[77.94±12.57μm和(37.41±6.11)×103)]，LIM眼脈絡(luò)膜厚度和血流灌注[64.00±9.58μm和(35.08±5.58)×103)]增加為[71.99±7.62μm和(38.36±3.05)×103]，變薄的脈絡(luò)膜相對(duì)變厚，血流灌注增加[38，40]。與脈絡(luò)膜變化相似，隨著眼軸長(zhǎng)度的增加，豚鼠的視網(wǎng)膜和鞏膜均變薄，并且在后極部變薄最為明顯。

Dong等[41]研究發(fā)現(xiàn)隨眼軸增長(zhǎng)，LIM豚鼠后極部鞏膜變薄最明顯，而鋸齒緣和扁平部最不明顯。研究表明FDM豚鼠與LIM豚鼠的眼球發(fā)生的改變相似，近視豚鼠鞏膜厚度變薄，成纖維細(xì)胞變形，膠原纖維直徑縮小，并且分布稀疏，排列紊亂扭曲，高度近視豚鼠的部分膠原纖維甚至存在斷裂現(xiàn)象；電鏡下后極部鞏膜超微結(jié)構(gòu)顯示成纖維細(xì)胞空泡變性，膠原纖維變細(xì)并且內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生腫脹擴(kuò)張[7，42]。鞏膜與近視密切相關(guān)，其能夠根據(jù)視覺(jué)環(huán)境的變化改變其細(xì)胞外基質(zhì)組成和生物力學(xué)特性，以調(diào)節(jié)眼球屈光力。

3 小結(jié)

建立豚鼠近視模型的方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，常用的FD(面罩遮蓋)和光學(xué)離焦(負(fù)透鏡誘導(dǎo))方法簡(jiǎn)單易行，持有乳膠氣球或負(fù)鏡片即可，但是造模過(guò)程中容易出現(xiàn)面罩或鏡片滑落的情況，因此需要經(jīng)常觀察面罩或鏡片的位置及松緊度，一旦滑落則需要重新將面罩或鏡片戴在豚鼠頭上，滑落時(shí)間過(guò)長(zhǎng)甚至需要淘汰該實(shí)驗(yàn)豚鼠。閃爍光、色覺(jué)失衡及光強(qiáng)等誘導(dǎo)形成近視相較于前兩種造模方法而言成功率較低，涉及到的因素較多，例如光的頻率大小、波長(zhǎng)長(zhǎng)短及光強(qiáng)大小的選擇等，但是不同的近視模型代表的近視誘因不同，都用統(tǒng)一近視模型可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差。因此應(yīng)盡量根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求和研究目的選擇相應(yīng)的近視造模方式。近視豚鼠的眼軸和屈光度數(shù)發(fā)生變化的同時(shí)，結(jié)合眼部組織形態(tài)學(xué)變化可進(jìn)一步確認(rèn)豚鼠近視模型的建立。除此之外，近視豚鼠眼部組織形態(tài)學(xué)變化提示可能發(fā)生潛在的病理性改變，可為研究近視機(jī)制和近視干預(yù)提供一定的參考。