弱视的发病机理研究

　　【摘要】　对于弱视发病机理的研究可以为其治疗提供重要的指导作用。随着动物模型的建立以及各种新技术的应用，使得弱视病理过程中的形态学、电生理功能和分子水平改变的研究都取得较大的进展。本文主要就近年来在弱视发病机理方面的诸多研究进展做一综述。

　　近年来研究者通过临床及实验观察，发现人及其他哺乳动物都存在一个视觉发育的关键期。而在这个关键期内，由于各种原因致眼部接受的有效光线刺激减少，使得矫正视力低于正常形成弱视。vonNoorden根据发病原因的不同将其分为斜视性弱视、屈光不正性弱视、屈光参差性弱视、形觉剥夺性弱视和先天性弱视。对于其发病机理，存在着以Hubel和Wiese为代表的中枢发生学说和以Ikeda为代表的外周发生学说，前者认为弱视的受损部位主要在视皮质部，而后者认为其主要受损部位在视网膜X-型神经节细胞。我们主要对近几十年来弱视发病机理的形态学、电生理学、分子学水平的研究进展进行综述。

　　1、形态学研究

　　1.1　外侧膝状体和视皮质　作为弱视神经病理学研究的先驱，Hubel等缝合4周幼龄猫的一侧眼睑，制成弱视动物模型，病理观察发现接受弱视眼传入信息的外侧膝状体相应层次的细胞比接受健眼信息的细胞数量减少，体积缩小。von Noorden等对于单眼剥夺性弱视的研究证实，接受弱视眼信息输入的外侧膝状体相应层次的细胞较接受健眼信息的相应层细胞体积缩小18%。Crawford等通过免疫组化标记观察发现，斜视性或形觉剥夺性弱视猴，其皮质视觉优势柱的宽度变小。邵立功等用透射电镜观察单眼剥夺性弱视猫的3级神经元发现，其突触出现不同程度的退变和萎缩，免疫组化标记显示，剥夺眼免疫阳性的γ-氨基丁酸(γ-aminobutryricacid，GABA)能神经元减少，这表明弱视发生过程中存在视觉相关神经元及神经突触的改变。

　　1.2　视网膜　Wai等观察单眼遮盖出生后不久的小鸡，发现其视网膜形态发生改变，视锥细胞明显减少。Westheimer研究发现实验动物视网膜存在中心2外周对抗现象，它是空间视觉处理的基本模式，其以视野邻近部位的抑制性突触连接为结构基础。而在弱视发生时，视网膜中心-外周对抗对于空间刺激的参数发生改变，这表明在弱视发生过程中存在视网膜功能的异常。

　　2、电生理学研究

　　2.1　提示视路及视皮层病变的电生理研究　眼科电生理学的发展为弱视研究者提供一个无创性的研究工具，可通过对患儿或者实验动物的电生理学改变的观察，来间接推测弱视所存在的受损部位。Hubel等首先应用图形视觉诱发电位( visual e-voked potentials，VEP)检测单眼睑缝合诱导形成弱视的幼猫，发现视皮质双眼驱动细胞严重减少，仅有约7%的视皮质细胞对剥夺眼起反应，从而确立了弱视的中枢发生学说。国内余敏忠运用多焦VEP对屈光不正性、斜视性、屈光参差性弱视进行检测，记录0.6°、3.3°、5.0°、8.6°4种不同视野范围的波形变化发现，与正常组相比，3种类型的弱视在0.6°及3.3°环内都有P12N2 潜伏期的延迟，屈光不正性弱视P1-N2 振幅在0.6°、3.3及5.0°环内均发生下降，屈光参差性和斜视性弱视只在0.6°环内发生下降，这也证实了弱视是以中心视路的损害为主。川岛幸夫通过探讨正常人及各种部位病损时与视觉相关的皮质下电位的波形及分布变化，并推定波形成分的起源，从而确立与视觉有关的视路脑干电位，即短潜时VEP，并在此基础上，利用短潜时VEP对于弱视视路的损害进行定位观察，结果显示，弱视时N26、N32、N65振幅降低，N26主要反映视神经电位变化，N32主要反映外侧膝状体的电位变化，N65主要反映视皮质层的电位变化，这说明弱视患者视路多个部位都存在功能的变化。

　　2.2　提示视网膜病变的电生理研究　Sokol等观察到弱视患者图形视网膜电图( electroretinogram，ERG) b-wave和后电位振幅降低，其原因可能是由神经节细胞前视网膜内环路功能失调引起神经节细胞活动不足，或是神经节细胞本身功能降低所致。Kubova等对弱视患儿闪光ERG和闪光VEP以及运动觉VEP 检测发现，弱视眼闪光ERG、闪光VEP、运动觉VEP与正常眼相比无差异性，这说明弱视眼视网膜中层及外层的功能未发生异常。而后他们又发现，所有类型弱视眼均存在图形VEP的改变，表现为振幅降低，潜伏时延长，振幅/潜伏时降低，而且在中高空间频率刺激时，图形VEP变化更大，这一特征反映出弱视存在X-型节细胞(主要司细微分辨感觉)损害。国内赵堪兴等运用多导VEP进行观察发现，正常儿童双眼或单眼多导VEP呈水平对称分布。内斜视性弱视患者，全视野刺激患眼时，得到的多导VEP图形呈半视野刺激效应，分布不对称;半视野刺激患眼时，刺激颞侧视网膜的反应大于鼻侧，这说明鼻侧存在一定程度一定范围的抑制。Awaya等用局部电流刺激装置刺激弱视眼偏心注视部，并记录VEP，发现偏心注视部VEP振幅大于黄斑中心部，这说明原中心部神经节细胞功能低下，而新生偏心注视部获得原中心部的视网膜机能，并提示了视网膜存在可塑性现象。阴正勤等通过对弱视患儿图形ERG和图形VEP进行对比观察发现，图形ERGP50-wave和图形VEP P100-wave潜伏时都延长，振幅降低，这说明弱视的病变不仅在视皮质中枢，也发生在视网膜，特别是分辨精细结构的X-型细胞系统。

　　3、分子水平研究

　　3.1　神经营养素　神经营养素对于视皮质的发育及可塑性变化起重要作用。Carmignoto等在幼鼠关键期内，手术制成单眼形觉剥夺动物模型，然后应用微处理泵将神经生长因子( nerve growth factor，NGF)注入侧脑室，经细胞内记录发现单眼剥夺鼠视皮质V1 区经NGF处理后，其眼优势柱与对照组比较未见差异，外侧膝状体输入层神经元也未见皱缩，而且与对照组相比双眼反应神经元反而增多，故可以推测NGF对于视觉系统经验依赖型突触连接的建立发挥调节和修饰作用。Berardi等给出生15d的大鼠脑内植入能够连续提供α-D1 和4C8 抗NGF抗体的杂交细胞，在其度过敏感期后，经电生理测定及脑组织化学和原位杂交处理，发现大鼠大脑视敏感度降低、视皮质NGF免疫阳性细胞减少及外侧膝状体神经细胞萎缩，进一步证实了NGF对外侧膝状体2视皮质投射系统的解剖发育及生理功能具有重要作用。Casren等发现关键期内在黑暗环境中度过的大鼠，其视皮质脑源性神经营养因子( brain-de-rived neurotrophic factor，BDNF)及其受体减少，由此认为BDNF 的产生受视觉输入的调节。Schoup s等发现视觉剥夺后BDNF mRNA表达减少。而后Galuske等给敏感期单眼形觉剥夺猫侧脑室注入BDNF，发现剥夺期末眼优势柱漂移到剥夺眼视皮质输入层，证明BDNF参与视皮质的发育及诱导其可塑性变化。

　　3.2　N-甲基-D-门冬氨酸受体( N-methyl-D-a spar-ta te receptor，NMDAR) 　NMDAR在哺乳动物视皮质优势柱的可塑性发育中具有一定作用。Yin等用NMDAR I亚单位的单克隆抗体NMDAR1 来标记和定位正常、斜视及屈光参差性弱视猫的视皮质NMDAR分布，结果显示，皮质下任何深度的免疫阳性细胞在弱视猫都出现有意义的下降，特别是斜视性弱视下降更明显。Murphy等对于弱视动物模型的研究发现，单眼剥夺时，剥夺眼输入侧NMDAR1表达下降。Yin等研究发现斜视性弱视猫视皮层NMDAR1 mRNA表达下降，视皮质Ⅴ、Ⅵ层R1-a、R1-b、R1-1的表达下降，R1-3表达升高，R1-2和R1-4表达与正常无差异，而且在弱视形成过程中，带有R1-a、R1-b、R1-1的神经元优先减少，因而其与弱视双眼驱动细胞的减少有一定关系。

　　3.3　cAMP/Ca2+反应元件联接蛋白( cAMP/Ca2 +respon se elemen t link ing prote in，CREB) 　CREB在单眼视觉剥夺时被激活，其对视觉优势柱的可塑性变化具有重要作用。Mower等制成一种由单纯疱疹病毒携带的、具有点突变的、无活性的CREB，感染实验动物，通过电生理及组织化学观察显示，其可以在视皮质层中表达，并且可以防止剥夺眼视觉反应的丧失，对于弱视动物模型进行HSV-m CREB 治疗，其视觉优势可塑性可以恢复。

　　3.4　谷氨酸及GABA　近年来的动物实验发现，谷氨酸及GABA 对视皮质可塑性起重要作用。Nucci等研究发现，单眼剥夺时引起视网膜终端向外侧膝状核释放较多的谷氨酸，进而增加局部氧化氮的浓度，引起DNA的断裂，继而导致细胞的凋亡，这也从分子水平解释和证实单眼剥夺性弱视引起外侧膝状体细胞的皱缩和减少。Holdefer等研究认为GABA能神经元在不同程度及范围内调制开-关感受野和W视通道。

　　3.5 　生长相关蛋白( growth-a ssoc ia ted prote in，GAP-43) 　GAP-43 是一种神经元胞体合成的磷酸脂蛋白。Moya等最早研究发现，GAP-43 在仓鼠胚胎后期和新生期处于高表达状态，出生后2周开始下降，突触塑性一旦结束，表达骤降，成熟仓鼠几乎不表达。GAP-43的表达变化与突触的发生、延伸及塑性时程恰好一致，这表明其在神经系统发育中起重要作用。国内林发森等观察正常大鼠及形觉剥夺性弱视大鼠GAP-43表达状态，结果显示，在弱视大鼠外侧膝状体及视皮质Ⅱ～Ⅳ层GAP-43浓度较正常大鼠显著性下降，免疫阳性细胞减少，由此可以推测，GAP-43在外侧膝状体和视皮质神经元发育、外侧膝状体-皮质纤维束、视网膜-外侧膝状体纤维束的形成过程中，起调节其分化、连接、发育、凋亡的作用。

　　目前对于弱视发生机理的研究多基于动物模型观察或对患儿电生理功能异常的推测，由于各种外在因素的影响，其研究结论可能存在争议和出入。但是普遍认可的观点是:弱视是一种从视网膜节细胞开始至视中枢的视觉传导系统及中枢全领域的功能及形态学异常引起的临床症候群。对分子水平研究的进一步深入和对视皮质可塑性的干扰因素的研究进展，一定会为未来弱视预防和治疗开辟新的途径。