最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

近視的進展

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

人的生長髮育過程中,晶狀體屈光力的變化對眼睛屈光狀態有著至關重要的影響,有研究顯示,近視的發生就是眼球的屈光能力(主要是角膜和晶狀體)和視網膜的前後位置(眼軸)之間動態平衡被破壞的結果1,維持這種動態平衡的可能機制包括:調節、視網膜反饋、脈絡膜厚度變化以及鞏膜生長等2。


最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

現有的研究發現,在近視發生的時候,眼球的狀態發生了可被觀察到的變化,比如眼球屈光度的快速降低、眼軸快速增長3.4以及晶狀體屈光度代償的突然中止等5。在正常的眼球發育中,晶狀體會逐漸變平、變薄,屈光能力下降,用於代償眼球前後徑生長的效果,從而維持“正視化”5。而在近視發生的時候,這種晶體的代償性“屈光度丟失”被幹擾了,無法中和眼軸增長帶來的“近視化”效果6。


為了確定近視發生期間眼軸的生長和晶狀體度數的變化,Jos Rozema等做了一個長期的隊列研究,選取新加坡學校6~9歲兒童1302名,根據結果分成正視組303名(在研究期間一直保持正視)、近視組490名(從入組開始即有近視)和新近視組509名(在研究期間出現近視),監測他們的屈光度數、角膜曲率、眼軸長度、前房深度、玻璃體腔長度以及晶體厚度。其中,角膜屈光力是根據前後角膜曲率以及折射率1.328計算得出,參考Olsen 7和Manns等(IOVS 2014;55:ARVO E abstract 3785),晶體屈光力是根據遠距散瞳屈光度、角膜屈光力、前房深度、晶體厚度、眼軸長度通過Bennett 8 公式得出,文章發表於2019年7月IOVS 60卷第8期。


現將研究結果彙報如下:

01 近視度數

(等效球鏡)隨年齡的變化

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用


圖中最上面黑色曲線是在研究中一直維持正視的孩子,最下面紅色曲線是從入組就已經近視的孩子,中間幾條曲線是在研究過程中出現近視的孩子,並根據近視出現的年齡分成不同組(發生年齡在曲線中用原點標註)。我們可以看到,一直正視的孩子屈光度數隨年齡改變量非常少,幾乎維持水平;而入組就近視的孩子(發生早)近視進展比較快,在研究中發生近視的孩子則介於兩者之間。


02 眼軸長度

隨年齡的變化

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

眼軸長度的變化速度在近視發生前後保持相對穩定,都表現出隨著年齡增加逐漸變緩的趨勢。有趣的是,不管哪個年齡發生近視的組,好像都在同一個眼軸長度的階段(23.85 ± 0.69 mm)發生近視,這個數據和性別有顯著相關(男孩, 24.08 ± 0.67 mm; 女孩, 23.69 ± 0.69 mm; t-test P

< 0.001)。相對於正視組,所有近視組在近視發生之前都經歷了一段眼軸快速增長期。


03 晶狀體

隨年齡的變化

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

左圖:晶狀體的厚度隨著年齡呈現“U”型曲線,大概在10歲左右出現最薄厚度(後文對此有可能的解釋)。相比早發近視,正視的晶狀體厚度會更厚一些,而所有發生近視的曲線幾乎呈相似的形狀。


右圖:所有組別的晶體屈光度都隨年齡減小,正視組的晶體屈光度大約比持續近視組高1D左右,近視發生越早的組別,同年齡的晶體屈光度越小。


04 眼球生長率隨年齡的變化

為了更好的理解這些參數的變化,我們引入“年化增長量”的概念,就是每年增加的數量,我們分列四張圖來分析:


最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

a圖:入組前就近視,b圖:10歲開始發生近視組,c圖:11歲開始發生近視組,d圖:一直保持正視組。黑色線代表等效球鏡,紅色線代表眼軸長度,橙色線代表角膜屈光度,綠色線代表晶體屈光度。接下來我們分別看一下:


最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用


從圖a可以看到,入組前就有近視的孩子在8歲時等效球鏡年增長達到1D/年,而到13歲時下降到0.25D/年,同時,眼軸增長和晶體屈光度丟失速度也隨著年齡呈線性降低,而12歲的時候晶體屈光度丟失停止,意味著當年0.25mm/年的眼軸增長不再有晶體屈光度的補償。


最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

10歲開始發生近視的組(圖b),在10歲時等效球鏡有個變化峰值(黑線),之後速度遞減,這個變化和眼軸同步(紅線)。晶狀體度數丟失(綠線)在近視發生之前相比不近視孩子(圖d)要快,而在近視發生前1年驟降(並在前後3年中從0.75D/年下降到幾乎為0)。這個規律也出現在11歲開始近視的組(圖c)。這個現象提示:在屈光度和眼軸長度變化峰值(近視出現)之前的1年,晶狀體度數丟失也出現一個加速,似乎在做近視發生的補償。

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

而在持續正視組(圖d),各項參數變化就顯得平穩:繼續保持的屈光度數(黑色線)和角膜屈光度(橙色線),逐漸減慢的晶體度數丟失(綠色線)和眼軸增長(紅色線)。這些變化好像在12歲左右暫時停止。


我們再進一步分析在近視發生的前後幾年,各年齡發病組在不同時間的數據改變情況:


最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

圖a和圖b橫軸均為相對於近視發生時間的年數,縱軸分別為屈光度和眼軸長度的年均變化量,橙色線為8歲開始近視組,草綠色線為9歲,綠色為10歲,藍色為11歲,黑色為所有平均值。我們可以看出兩圖有相似的曲線模式,發生年齡越早的近視,其屈光度和眼軸變化量越大,均在近視出現的那年達到峰值。

最新研究丨晶狀體屈光力丟失在近視發生過程中的作用

圖c為晶體屈光度丟失速度與近視發生的關係。可以看到在近視發生的前1年,晶體屈光度丟失有個高峰。


討論

這篇文章通過大樣本長期隨訪學齡兒童的近視發展,繪製出不同近視發生年齡的眼球生長曲線。發現在近視發生之前,一些眼球參數就會出現異常,新發近視會出現一系列近視加速過程,在近視發生後又逐漸減慢。比如在近視發生前1年,會出現一個明顯的晶狀體屈光度丟失速度的減緩,而不是既往研究的“同時發生”9。而且在這個發生之前還有一個輕微但顯著的加速過程,從而延遲了近視的發生。


各項數據在不同近視發生年齡組間有很大不同,比如早發近視相對遲發近視有更長更快的屈光度變化過程10,導致在研究末期達到了更高的近視度數。其直接原因是眼軸長度的增長,而在眼軸長度加速生長之前伴發著晶狀體屈光度丟失加速,這種現象在正視組未能發現。這個關聯可能在維持眼球發育“動態平衡”中起到至關重要的作用,如果打破就會出現近視。考慮到角膜屈光度相對穩定,眼球屈光平衡主要由眼軸長度和晶狀體屈光度決定。基於動物實驗的研究,晶體的這些變化多是消極被動的,是由一些未知的內部原因導致晶體的厚度、曲率以及梯度指數的改變9.11.12.


在近視發生的前3年,這些孩子的屈光表現是正視,但他們的眼軸長度增長卻遠遠快於一直保持正視的孩子,在最初,這些快速增長的眼軸會被加速的晶體度數丟失所補償,直到近視發生的前1年,晶狀體好像突然遇到一種“生理限制”而不能有效的降低度數5.12,出現突然的晶體度數降低的減速,這種減速遇到快速增長的眼軸長度,直接導致了近視的發生。而近視發生後,由於近視性離焦或者年齡相關因素,眼軸生長再次緩慢。年齡越小的孩子生長髮育越快,所以越早發生的近視,其延緩的過程會被推遲,從而導致近視的持續加深,直至高度近視。這個相互關聯的過程可以解釋為什麼近視患者的晶體屈光度會比正視者低11,13.


目前有幾個假說在嘗試解釋隨著生長髮育晶體度數降低的原因,比如Mutti等14認為晶體變平是由於生長髮育鞏膜擴張以及懸韌帶的牽拉導致,這個說法可以解釋10歲左右由於鞏膜擴張的限制,晶體厚度變平過程停止,晶體度數降低減慢。另一個研究12認為晶體度數的降低是因為晶體內部擠壓重構造成的梯度折射率改變,而這種改變又會影響到晶體形狀和表面屈光度11,15.


近視發生的一個明顯徵兆是眼軸的快速增長,比正視孩子更早的達到23.80 mm(男孩)和23.71 mm(女孩)的臨界值。這個數據和之前CLEERE研究4的結果非常接近。


作者的話:

這是一篇非常有趣的文章,越來越多的證據表明:近視的發生是角膜、晶體和眼軸的發育動態平衡被打破的結果,而在這些複雜的變化中,晶體屈光度的變化起到了重要作用。尤其是本文發現在近視發生前3年的晶體屈光度丟失加速以及近視1年前的丟失減速,可以引發我們的無限遐想!


參考文獻:

1. Flitcroft DI. Is myopia a failure of homeostasis? Exp Eye Res. 2013;114:16–24.

2. Wallman J, Winawer J. Homeostasis of eye growth and the question of myopia. Neuron. 2004;43:447–468.

3. Xiang F, He M, Morgan IG. Annual changes in refractive errors and ocular components before and after the onset of myopia in Chinese children. Ophthalmology. 2012;119:1478–1484.

4. Mutti DO, Hayes JR, Mitchell GL, et al. Refractive error, axial length, and relative peripheral refractive error before and after the onset of myopia. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2007; 48:2510–2519.

5. Mutti DO, Mitchell GL, Sinnott LT, et al. Corneal and crystalline lens dimensions before and after myopia onset. Optom Vis Sci. 2012;89:251–262.

6. Zadnik K, Mutti DO, Fusaro RE, Adams AJ. Longitudinal evidence of crystalline lens thinning in children. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1995;36:1581–1587.

7. Olsen T. On the calculation of power from curvature of the cornea. Br J Ophthalmol. 1986;70:152–154.

8. Bennett AG. A method of determining the equivalent powers of the eye and its crystalline lens without resort to phakometry. Ophthalmic Physiol Opt. 1988;8:53–59.

9. Iribarren R, Morgan IG, Chan YH, Lin X, Saw SM. Changes in lens power in Singapore Chinese children during refractive development. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53:5124– 5130.

10. Chua SY, Sabanayagam C, Cheung YB, et al. Age of onset of myopia predicts risk of high myopia in later childhood in myopic Singapore children. Ophthalmic Physiol Opt. 2016; 36:388–394.

11. Iribarren R, Midelfart A, Kinge B. Lens power loss in early adulthood. Acta Ophthalmol. 2015;93:e233–e234.

12. Xiong S, Zhang B, Hong Y, et al. The associations of lens power with age and axial length in healthy Chinese children and adolescents aged 6 to 18 years. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017;58:5849–5855.

13. Li SM, Iribarren R, Kang MT, et al. Corneal power, anterior segment length and lens power in 14-year-old Chinese children: the Anyang Childhood Eye study. Sci Rep. 2016;6: 20243.

14. Mutti DO, Zadnik K, Fusaro RE, Friedman NE, Sholtz RI, Adams AJ. Optical and structural development of the crystalline lens in childhood. Invest Ophthalmol Vis Sci. 1998;39:120–133.

15. Navarro R, Lopez-Gil N. Impact of internal curvature gradient ´ on the power and accommodation of the crystalline lens. Optica. 2017;4:334–340.


分享到:


相關文章: