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实验一:豚鼠正常眼和形觉剥夺眼屈光、形态的区域性分布
目的:形觉剥夺(FD)可以诱导近视,本实验选择豚鼠FD作为哺乳动物近视模型,研究不同方位视野对形觉剥夺的敏感性。
方法:选用26只豚鼠分为三组:对照组、处理组A和处理组B。从出生后第7天到第14天,对处理组进行单侧眼形觉剥夺,对侧眼作为对照。于第14天使用带状检影仪测量下方视野(inferior visual field,IVF)、上方视野(superior visual field,SVF)、鼻侧视野(nasal visual field,NVF)、颞侧视野(temporal visual field,TVF)和中央视野(central visual field,CVF)的屈光;应用A超测量眼轴长度;最后摘除眼球,迅速冰冻,在与视轴平行平面,截取眼球断层图像分,分析眼球形态。截取对照组右眼以及处理组A垂直子午线断面图像,截取处理组B以及对照组左眼水平子午线断面图像。
结果:未接受处理的对照组动物IVF相对近视,而SVF相对远视(I,0.7+0.5D;S,6.5±0.3D;N,2.3±0.3D; T,3.0±0.3D;C,2.7±0.4)。形觉剥夺眼相对于对侧眼中央视野近视(-7.6±0.7D),眼轴延长(超声:91±15um)。周围视野对形觉剥夺的敏感性不同,NVF和TVF近视度数较小,玻璃体延长较少,SVF对形觉剥夺不敏感(NVF,-3.5±0.7D; TVF,-3.7±0.6D; SVF,-0.5±0.7D;IVF,-6.3±0.9D)。形觉剥夺后屈光的区域性变化与从冰冻断层图像获得的玻璃体长度变化数据高度一致(CVF;142±29um Vs.IVF, 112±19um; SVF, 48±17um; NVF, 12±19um; TVF, 60±12um)。形觉剥夺之后,在眼球垂直平面巩膜周长相对对侧眼的增长与屈光和玻璃体长度变化一致,IVF增长超过SVF增长的两倍(180 Vs 80 urn)。
结论:周围视野各个方向对形觉剥夺敏感性明显不同。SVF对形觉剥夺不敏感可能与中波长视锥细胞的分布有关。
实验二豚鼠不同视野对局部形觉剥夺的敏感性
目的:探讨豚鼠局部形觉剥夺(tbrm deprivation FD)近视形成的机制。
方法:取7日龄豚鼠37只,随机分为4组,采用单眼形觉遮盖法遮盖右眼7天,分别遮盖下方视野(inferior visual field,IVF)、上方视野(superior visual field,SVF)、鼻侧视野(nasal visual field,NVF)、颞侧视野(temporal visual field,TVF)。未遮盖眼为正常对照眼。遮盖七天后对各组豚鼠进行视网膜检影验光和A超测量眼轴长度;摘除眼球,迅速冰冻,在与视轴平行平面,截取断层图像;IVF和SVFFD组,截取垂直断面图像;NVF和TVF FD组截取水平断面图像,对左右眼进行对比分析。
结果:除SVFFD组相对于其他视野对形觉剥夺并不敏感外,其他视野在局部形觉剥夺后都被诱导出近视。SVFFD组只相对对侧眼近视,IVF FD组明显近视并且相应区域眼轴明显延长(p<0.001)。与之相比,在水平方向,NVF和TVF并未出现对FD的不对称反应。I、S、N、T-VF FD各组处理眼在形觉剥夺区域相对于对照眼的屈光变化和玻璃体腔深度分别为-7.5、-1.6、-5.6、-5.8D及137、90、20、45pm。SVF FD组对局部FD不敏感与眼眶生长空间限制无关。
结论:形觉剥夺导致的局部近视表明近视在视野的各个区域形成机制不同。我们认为IVF对FD高度敏感,SVF对近视不敏感的形成机制可能与这两个区域的短波长(S-Cone)和中波长(M-Cone)视锥细胞不均衡分布有关。
实验三:豚鼠视神经离断后视网膜节细胞、胆碱能无长突细胞和小胶质细胞生物学变化
目的:解释豚鼠视神经离断后眼球生长抑制减弱,对形觉剥夺和负透镜诱导反应更加敏感的机制。
方法:为揭示其细胞生物学机制,对4-7日龄豚鼠行单侧进行视神经离断手术,手术后3、5、7、14日后,分离视网膜铺片,通过免疫组化标记小胶质细胞、乙酰胆碱能无长突细胞和节细胞,并对手术眼和对照眼细胞密度进行比较。
结果:视神经离断后,视网膜神经纤维层小胶质细胞、乙酰胆碱转移酶阳性无长突细胞显著升高,视网膜节细胞逐渐下降。
结论:视神经离断后,乙酰胆碱转移酶呈阳性;无长突细胞密度的升高和视网膜节细胞下降,部分解释了视神经离断后,豚鼠对形觉剥夺和负透镜诱导敏感性提高的机制。