弱視的發病機理研究

　　【摘要】　對于弱視發病機理的研究可以為其治療提供重要的指導作用。隨著動物模型的建立以及各種新技術的應用，使得弱視病理過程中的形態學、電生理功能和分子水平改變的研究都取得較大的進展。本文主要就近年來在弱視發病機理方面的諸多研究進展做一綜述。

　　近年來研究者通過臨床及實驗觀察，發現人及其他哺乳動物都存在一個視覺發育的關鍵期。而在這個關鍵期內，由于各種原因致眼部接受的有效光線刺激減少，使得矯正視力低于正常形成弱視。vonNoorden根據發病原因的不同將其分為斜視性弱視、屈光不正性弱視、屈光參差性弱視、形覺剝奪性弱視和先天性弱視。對于其發病機理，存在著以Hubel和Wiese為代表的中樞發生學說和以Ikeda為代表的外周發生學說，前者認為弱視的受損部位主要在視皮質部，而后者認為其主要受損部位在視網膜X-型神經節細胞。我們主要對近幾十年來弱視發病機理的形態學、電生理學、分子學水平的研究進展進行綜述。

　　1、形態學研究

　　1.1　外側膝狀體和視皮質　作為弱視神經病理學研究的先驅，Hubel等縫合4周幼齡貓的一側眼瞼，制成弱視動物模型，病理觀察發現接受弱視眼傳入信息的外側膝狀體相應層次的細胞比接受健眼信息的細胞數量減少，體積縮小。von Noorden等對于單眼剝奪性弱視的研究證實，接受弱視眼信息輸入的外側膝狀體相應層次的細胞較接受健眼信息的相應層細胞體積縮小18%。Crawford等通過免疫組化標記觀察發現，斜視性或形覺剝奪性弱視猴，其皮質視覺優勢柱的寬度變小。邵立功等用透射電鏡觀察單眼剝奪性弱視貓的3級神經元發現，其突觸出現不同程度的退變和萎縮，免疫組化標記顯示，剝奪眼免疫陽性的γ-氨基丁酸(γ-aminobutryricacid，GABA)能神經元減少，這表明弱視發生過程中存在視覺相關神經元及神經突觸的改變。

　　1.2　視網膜　Wai等觀察單眼遮蓋出生后不久的小雞，發現其視網膜形態發生改變，視錐細胞明顯減少。Westheimer研究發現實驗動物視網膜存在中心2外周對抗現象，它是空間視覺處理的基本模式，其以視野鄰近部位的抑制性突觸連接為結構基礎。而在弱視發生時，視網膜中心-外周對抗對于空間刺激的參數發生改變，這表明在弱視發生過程中存在視網膜功能的異常。

　　2、電生理學研究

　　2.1　提示視路及視皮層病變的電生理研究　眼科電生理學的發展為弱視研究者提供一個無創性的研究工具，可通過對患兒或者實驗動物的電生理學改變的觀察，來間接推測弱視所存在的受損部位。Hubel等首先應用圖形視覺誘發電位( visual e-voked potentials，VEP)檢測單眼瞼縫合誘導形成弱視的幼貓，發現視皮質雙眼驅動細胞嚴重減少，僅有約7%的視皮質細胞對剝奪眼起反應，從而確立了弱視的中樞發生學說。國內余敏忠運用多焦VEP對屈光不正性、斜視性、屈光參差性弱視進行檢測，記錄0.6°、3.3°、5.0°、8.6°4種不同視野范圍的波形變化發現，與正常組相比，3種類型的弱視在0.6°及3.3°環內都有P12N2 潛伏期的延遲，屈光不正性弱視P1-N2 振幅在0.6°、3.3及5.0°環內均發生下降，屈光參差性和斜視性弱視只在0.6°環內發生下降，這也證實了弱視是以中心視路的損害為主。川島幸夫通過探討正常人及各種部位病損時與視覺相關的皮質下電位的波形及分布變化，并推定波形成分的起源，從而確立與視覺有關的視路腦干電位，即短潛時VEP，并在此基礎上，利用短潛時VEP對于弱視視路的損害進行定位觀察，結果顯示，弱視時N26、N32、N65振幅降低，N26主要反映視神經電位變化，N32主要反映外側膝狀體的電位變化，N65主要反映視皮質層的電位變化，這說明弱視患者視路多個部位都存在功能的變化。

　　2.2　提示視網膜病變的電生理研究　Sokol等觀察到弱視患者圖形視網膜電圖( electroretinogram，ERG) b-wave和后電位振幅降低，其原因可能是由神經節細胞前視網膜內環路功能失調引起神經節細胞活動不足，或是神經節細胞本身功能降低所致。Kubova等對弱視患兒閃光ERG和閃光VEP以及運動覺VEP 檢測發現，弱視眼閃光ERG、閃光VEP、運動覺VEP與正常眼相比無差異性，這說明弱視眼視網膜中層及外層的功能未發生異常。而后他們又發現，所有類型弱視眼均存在圖形VEP的改變，表現為振幅降低，潛伏時延長，振幅/潛伏時降低，而且在中高空間頻率刺激時，圖形VEP變化更大，這一特征反映出弱視存在X-型節細胞(主要司細微分辨感覺)損害。國內趙堪興等運用多導VEP進行觀察發現，正常兒童雙眼或單眼多導VEP呈水平對稱分布。內斜視性弱視患者，全視野刺激患眼時，得到的多導VEP圖形呈半視野刺激效應，分布不對稱;半視野刺激患眼時，刺激顳側視網膜的反應大于鼻側，這說明鼻側存在一定程度一定范圍的抑制。Awaya等用局部電流刺激裝置刺激弱視眼偏心注視部，并記錄VEP，發現偏心注視部VEP振幅大于黃斑中心部，這說明原中心部神經節細胞功能低下，而新生偏心注視部獲得原中心部的視網膜機能，并提示了視網膜存在可塑性現象。陰正勤等通過對弱視患兒圖形ERG和圖形VEP進行對比觀察發現，圖形ERGP50-wave和圖形VEP P100-wave潛伏時都延長，振幅降低，這說明弱視的病變不僅在視皮質中樞，也發生在視網膜，特別是分辨精細結構的X-型細胞系統。

　　3、分子水平研究

　　3.1　神經營養素　神經營養素對于視皮質的發育及可塑性變化起重要作用。Carmignoto等在幼鼠關鍵期內，手術制成單眼形覺剝奪動物模型，然后應用微處理泵將神經生長因子( nerve growth factor，NGF)注入側腦室，經細胞內記錄發現單眼剝奪鼠視皮質V1 區經NGF處理后，其眼優勢柱與對照組比較未見差異，外側膝狀體輸入層神經元也未見皺縮，而且與對照組相比雙眼反應神經元反而增多，故可以推測NGF對于視覺系統經驗依賴型突觸連接的建立發揮調節和修飾作用。Berardi等給出生15d的大鼠腦內植入能夠連續提供α-D1 和4C8 抗NGF抗體的雜交細胞，在其度過敏感期后，經電生理測定及腦組織化學和原位雜交處理，發現大鼠大腦視敏感度降低、視皮質NGF免疫陽性細胞減少及外側膝狀體神經細胞萎縮，進一步證實了NGF對外側膝狀體2視皮質投射系統的解剖發育及生理功能具有重要作用。Casren等發現關鍵期內在黑暗環境中度過的大鼠，其視皮質腦源性神經營養因子( brain-de-rived neurotrophic factor，BDNF)及其受體減少，由此認為BDNF 的產生受視覺輸入的調節。Schoup s等發現視覺剝奪后BDNF mRNA表達減少。而后Galuske等給敏感期單眼形覺剝奪貓側腦室注入BDNF，發現剝奪期末眼優勢柱漂移到剝奪眼視皮質輸入層，證明BDNF參與視皮質的發育及誘導其可塑性變化。

　　3.2　N-甲基-D-門冬氨酸受體( N-methyl-D-a spar-ta te receptor，NMDAR) 　NMDAR在哺乳動物視皮質優勢柱的可塑性發育中具有一定作用。Yin等用NMDAR I亞單位的單克隆抗體NMDAR1 來標記和定位正常、斜視及屈光參差性弱視貓的視皮質NMDAR分布，結果顯示，皮質下任何深度的免疫陽性細胞在弱視貓都出現有意義的下降，特別是斜視性弱視下降更明顯。Murphy等對于弱視動物模型的研究發現，單眼剝奪時，剝奪眼輸入側NMDAR1表達下降。Yin等研究發現斜視性弱視貓視皮層NMDAR1 mRNA表達下降，視皮質Ⅴ、Ⅵ層R1-a、R1-b、R1-1的表達下降，R1-3表達升高，R1-2和R1-4表達與正常無差異，而且在弱視形成過程中，帶有R1-a、R1-b、R1-1的神經元優先減少，因而其與弱視雙眼驅動細胞的減少有一定關系。

　　3.3　cAMP/Ca2+反應元件聯接蛋白( cAMP/Ca2 +respon se elemen t link ing prote in，CREB) 　CREB在單眼視覺剝奪時被激活，其對視覺優勢柱的可塑性變化具有重要作用。Mower等制成一種由單純皰疹病毒攜帶的、具有點突變的、無活性的CREB，感染實驗動物，通過電生理及組織化學觀察顯示，其可以在視皮質層中表達，并且可以防止剝奪眼視覺反應的喪失，對于弱視動物模型進行HSV-m CREB 治療，其視覺優勢可塑性可以恢復。

　　3.4　谷氨酸及GABA　近年來的動物實驗發現，谷氨酸及GABA 對視皮質可塑性起重要作用。Nucci等研究發現，單眼剝奪時引起視網膜終端向外側膝狀核釋放較多的谷氨酸，進而增加局部氧化氮的濃度，引起DNA的斷裂，繼而導致細胞的凋亡，這也從分子水平解釋和證實單眼剝奪性弱視引起外側膝狀體細胞的皺縮和減少。Holdefer等研究認為GABA能神經元在不同程度及范圍內調制開-關感受野和W視通道。

　　3.5 　生長相關蛋白( growth-a ssoc ia ted prote in，GAP-43) 　GAP-43 是一種神經元胞體合成的磷酸脂蛋白。Moya等最早研究發現，GAP-43 在倉鼠胚胎后期和新生期處于高表達狀態，出生后2周開始下降，突觸塑性一旦結束，表達驟降，成熟倉鼠幾乎不表達。GAP-43的表達變化與突觸的發生、延伸及塑性時程恰好一致，這表明其在神經系統發育中起重要作用。國內林發森等觀察正常大鼠及形覺剝奪性弱視大鼠GAP-43表達狀態，結果顯示，在弱視大鼠外側膝狀體及視皮質Ⅱ～Ⅳ層GAP-43濃度較正常大鼠顯著性下降，免疫陽性細胞減少，由此可以推測，GAP-43在外側膝狀體和視皮質神經元發育、外側膝狀體-皮質纖維束、視網膜-外側膝狀體纖維束的形成過程中，起調節其分化、連接、發育、凋亡的作用。

　　目前對于弱視發生機理的研究多基于動物模型觀察或對患兒電生理功能異常的推測，由于各種外在因素的影響，其研究結論可能存在爭議和出入。但是普遍認可的觀點是:弱視是一種從視網膜節細胞開始至視中樞的視覺傳導系統及中樞全領域的功能及形態學異常引起的臨床癥候群。對分子水平研究的進一步深入和對視皮質可塑性的干擾因素的研究進展，一定會為未來弱視預防和治療開辟新的途徑。