张曦文 刘瑞宝 宋冰洁 刘玉玲 吴玉坤 路雪婧，3，4，5

近视已然成为全球高发的公共健康问题。在许多工业化国家，近视发生在50%以上的人口中，且发病率呈逐年上升趋势[1]。据估计，到2050 年，全球近视患病率将上升到50%，高度近视约占10%，高度近视由于与近视性黄斑病变和青光眼性视神经萎缩有关，将成为不可逆失明最常见的原因[2]。因此近视的具体发病机制一直是眼科研究的重点课题。近视动物模型的成功建立以及对实验性近视眼分子生物学等方面的研究发现，近视眼的特点是眼球的前后径变长，巩膜后极部的细胞外基质重塑[3]，其局部视网膜调控、巩膜重塑等过程在近视的发病中起到了重要的作用[4，5]。对包括人在内的许多生物而言，视觉信号刺激的剥夺可使眼轴前后径异常生长而致形觉剥夺性近视（Form deprived myopia，FDM）。形觉剥夺通过某些神经递质、信号分子使局部视网膜成像改变，调控眼球生长的微环境，其中多巴胺（Dopamine，DA）的参与最为密切[6]，且近年来人们对多巴胺在近视发病过程中的作用研究尤为广泛和深入。研究发现在雏鸡FDM诱导期间，视网膜多巴胺、代谢产物的含量及其比值明显降低，在恢复过程中这些指标又会迅速升高至正常水平，可见DA的变化规律与FDM转归程度高度相关[7]。为进一步探索FDM发生发展过程中的可能机制，现结合国内外的研究现状，就DA在FDM的作用展开综述，将DA与FDM关系的现状和研究进展归纳如下。

1 概述

DA是存在于视网膜中的生物活性物质，属儿茶酚胺类的神经递质[8]，主要由视网膜内核层的多巴胺能无长突细胞等分泌释放[9]。DA在介导视觉信号传递、视网膜和屈光发育等过程中起着重要的作用，是近视发生发展中重要的信号分子[10，11]。DA的合成起源于酪氨酸。酪氨酸在被DA能神经元摄取后，在酪氨酸羟化酶（Tyro-sine hydroxylase，TH）的作用下先转变为左旋多巴（LevodopaL-DOPA），再经多巴脱羧酶的催化形成DA。合成的DA在单胺氧化酶的作用下分解为3，4-二羟基苯乙酸（Dihydroxyphenylacetic acid，DOPAC）和高香草酸（Homovanillic acid，HVA）。TH是一种作为DA能神经元的可靠标志的限速酶。DOPAC是反映DA释放量的重要标记物。视网膜中DA神经元及其受体，同机体其他各类神经元及神经递质联合产生抑制近视发展的生理功能[12]。Ohngemach等[13]通过运用高液相色谱法检测不同部位的DA浓度，发现视网膜是DA释放的主要来源，其新陈代谢仅作用于诱发近视的视网膜区域。Mao和Liu[14]探讨了DA在白化病豚鼠FDM发育过程中的作用，发现视网膜DA与眼球屈光高度相关，并参与L-DOPA对FDM眼轴长度和玻璃体深度增加的抑制作用。因此，眼球的生长调节和近视的发展机制与DA联系密切。

对于近视的形成，目前较为公认的观点是，外界导致近视的视觉信号传递至视网膜并接收，视网膜产生异常的视觉信息，通过信号级联传递调控巩膜生长重塑，眼轴延长[15，16]，但其具体机制未明确。目前实验近视动物模型的建立方法基本确立了2 种[17]，即FDM模型（缝合眼睑或用半透明眼罩遮盖模型眼）和光学离焦性近视（Lensinduced myopia，LIM）模型（给动物配戴负球镜片）。由于幼年动物视觉发育尚未完成，短期内即可诱导出明显的近视。FDM是使物像到视网膜的视觉路径阻断，失去形觉刺激，借由其正视化功能使眼轴异常延长的造模方式[18]。研究表明，形觉剥夺可导致视网膜上的多种神经递质与生长因子的水平发生改变[14]。早在1989 年Stone等[19]就在新生小鸡形觉剥夺视网膜中发现了DA含量下降，之后在树鼩[20]、豚鼠[21]FDM中都有发现视网膜DA的减少。巩膜增长的一个可能原因是视网膜上DA的影响，即DA能穿过RPE的紧密连接，透过脉络膜的血管层到达邻近的巩膜。形觉剥夺破坏RPE的屏障，导致巩膜过度生长，而DA能阻止这种改变。FDM和LIM均能诱导视网膜DA合成下降，致眼轴延长、近视形成[22]，但DA在FDM和LIM的进展过程中作用不同。相同浓度的阿朴吗啡（DA受体激动剂）抑制了FDM的发展，而不能有效抑制LIM发展和眼轴增长[23]。神经毒素6-羟多巴胺，可使视网膜DA含量降低，能抑制FDM的形成，但对LIM形成无抑制作用[24]。由此，相比LIM，DA对FDM作用似乎更有优势。

视网膜的DA是具有光适应性的化学信号，是视网膜中高敏度，光适应性视觉和光感受器耦合的关键调节剂，其合成释放受光照调节并遵循昼夜节律性[25]，多巴胺能神经元出现在光感受器层细胞，尤其视锥细胞（司强光视觉）主导的区域，光感受器中产生ATP的主要细胞器线粒体的裂变和融合过程的变化在很大程度上取决于周围环境的光照，使视网膜内在作用节律和光照周期保持一致[26，27]。Chakraborty等[28]发现视网膜中视锥细胞功能的缺失会增加小鼠对FDM的易感性。另有研究表明在夜晚或缺乏光照的条件下，DA浓度降低，而在白天或充足光照条件下则升高[29]，提示相对明亮的光照可能是通过提高DA水平使FDM的发生发展受到抑制。这个观点在雏鸡[30]、小鼠[31]、猴子[32]等多个动物模型实验上得到了验证。由此，DA与光照频率和强度、昼夜时相等FDM的影响因素有着密切的关联。

2 多巴胺对FDM的作用

2.1 眼部DA含量

一系列研究证明，DA在眼部含量的增加与减少会直接或间接地影响FDM的进展。L-DOPA作为DA的前体，经脱羧反应后转化为DA，增加L-DOPA含量能够刺激机体内所有DA受体，产生与之相应的功能。Mao和Liu等[14]研究了FDM白化豚鼠与视网膜DA的关系，通过连续14 d腹腔内注射L-DOPA，发现其可缩短FDM豚鼠眼轴长度和玻璃体腔深度，抑制FDM，并伴有视网膜DA的增加。DOPAC是DA的代谢产物，DOPAC/DA（多巴胺转换率）的升高反映了DA在眼内的循环水平的提高，在小鼠早期的屈光发育过程中进行干预可预防FDM的发生[33]。该团队的另一研究[21]将4周龄豚鼠行右眼遮盖10 d后，眼轴增长，视网膜DA含量降低。经腹腔注射胞二磷胆碱24 h，观察到视网膜DA含量明显增加，表明胞二磷胆碱能刺激视网膜中的多巴胺能系统，可延缓形觉剥夺所致的豚鼠近视，其机制与视网膜DA水平升高有关。Landis等[34]运用药理和遗传学方法增加形觉剥夺小鼠的内源性DA活性，每周行屈光度数、角膜曲率等眼球生物学检查，实验证明增加DA的合成和释放可降低小鼠的近视易感性。

同样，DA含量的减少会导致FDM进一步发展。Cohen等[35]发现降低环境光照强度减少了形觉剥夺小鸡视网膜DA的释放速率。体外研究发现Müller小胶质细胞同样受DA系统的调控，并用酶消化法培养FDM豚鼠视网膜Müller细胞，发现FDM可能通过减少视网膜Müller细胞分泌的DA而使视网膜DA含量减少[36]。Stone等[22]对雏鸡眼球利用半视野散射镜片进行形觉剥夺，发现只有被剥夺的区域出现眼轴的延长和DA、DOPAC含量的减少，其减少量与眼球的生长长度及屈光度数呈正比。国内学者对三色豚鼠进行了为期14 d的形觉剥夺后，通过高效液相色谱-电化学检测来评估视网膜DA含量，在豚鼠眼轴延长，屈光度增加的同时，同样显示DA表达的下调[37]。

2.2 多巴胺D1、D2受体

视网膜的DA释放后，是通过与多巴胺受体（Dopamine receptor，DR）结合来参与细胞的营养凋亡、眼球的生长发育及视觉信号传导活动，从而起到对FDM抑制作用的。DR是由7个跨膜区组成的G蛋白偶联受体家族，属细胞膜受体，通过激活三聚体G蛋白转导DA。在FDM中，DA通过与相应的视网膜受体结合发挥作用。根据与配体的结合力和对腺苷酸环化酶（Adenylatecyclase，AC）活力的影响不同，视网膜DR分为D1受体（Dopamine D1 receptor，D1R）和D2受体（Dopamine D2 receptor，D2R）[38]，其胞内域偶联不同的G蛋白。D1R包括D1和D5 2种亚型，可偶联Gs，活化AC，增加第二信使环磷腺苷（Cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的浓度；D2R包括D2、D3 和D4 3 种亚型，可偶联Gi，抑制AC，表现为cAMP降低或无改变。因此D1R和D2R在细胞或组织上可以发挥不同甚至相反的作用。目前已知D1R主要分布于水平细胞、双极细胞及神经节细胞；D2R主要分布于巩膜成纤维细胞、视网膜RPE细胞、光感受器细胞及多巴胺能无长突细胞。近年发现，Müller细胞也是视网膜DA系统的作用目标[39]。但目前，DR在视网膜中的定位依然较为粗略，需要进一步明确。

2.2.1 DA受体激动剂、拮抗剂 目前，大多数研究表明D2R与近视关联密切。D2R的激动介导了受体对FDM的抑制作用。有研究报道阿扑吗啡作为一种非选择性受体激动剂，主要通过激动D2R抑制FDM的改变，且对D2R的结合力为D1R的22倍[24]。Ward等[20]对FDM树鼩模型玻璃体腔内分别给予D1和D2受体激动剂和拮抗剂，对比发现D1受体途径对FDM无改变，D2R激动剂显著抑制了眼球的轴向伸长，并缩短了玻璃体腔。Thomson等[40]对雏鸡的FDM模型开展了L-DOPA与D1、D2受体作用的研究，治疗4 d后进行眼轴长度与屈光度检查，证明L-DOPA是通过多巴胺D2受体机制起到了对FDM的保护作用。然而也有学者对此证明了D2R的相反结果。Huang等[41]使用D2R敲除小鼠来研究D2R活性在FDM发生中的参与作用，表明DA作用于D2R似乎促进了小鼠FDM的发育。另有研究发现，D1R参与了对FDM的抑制作用。Zhang等[38]通过研究有色豚鼠的多巴胺能通路证明了这个观点，激活D1R，则FDM受到抑制，视网膜和玻璃体内DA和DOPAC含量增加。多项研究表明D1R和D2R呈现相互平衡的状态，共同调控屈光发育，可能是近视防治的关键之一[42]。

2.2.2 光照水平与DA受体 DA最重要的功能是光适应和调节视网膜昼夜节律。光照对FDM的影响大多数是通过DA通路实现的。视网膜DA的增加会激活存在于视网膜各处的D1R和D2R，眼睛达到正视化后，就会产生抑制轴向生长的信号[43]。Ke等[44]研究了不同光照暴露对大鼠视网膜前体细胞中DR表达的影响，发现视网膜细胞中的DR可能对环境光做出主动反应，在与FDM相关的眼结构中多巴胺能系统的激活能起重要作用。Norton[45]认为人暴露于户外强光时FDM的发生概率明显小于暴露于室内弱光的情况，并利用动物研究表明光照可能通过D2R途径增加视网膜中DA的活力。频闪光照已经被发现可以通过释放视网膜DA来防止形觉剥夺相关的眼轴增加。Chuang和Rucker[46]研究了DA在对光照闪烁时的雏鸡眼睛的生长反应，同样证明了D2R在光照中起到对眼轴生长的抑制作用。视网膜电图对光刺激的反应受到DA的严格调节。Tian等[47]通过记录小鼠的视网膜电图，编码在正常循环光照条件和恒定黑暗条件下产生的D2R，结论为D2R优先调节视网膜的视觉依赖功能和对光照的反应。然而并非所有实验结果都支持以上观点。视觉信号通过光感受器传递到双极细胞至神经节细胞，双极细胞根据对光的反应性分流为给光（ON）和撤光（OFF）信号，他们分别参与视觉信息的给光型（ON）通路和撤光型（OFF）通路。Chen等[31]通过对小鼠进行强光和正常光照对比发现，强光通过增强ON通路中的D1R信号的活性，近视度数和眼轴延长较少，因此对FDM的发展起到抑制 作用。

2.3 DA作用途径与分布

要引起眼球的生长变化，视网膜首先要将外界光的信息在化学递质的传输下转变为电的信息，经视网膜-视网膜色素上皮层（Retinal pigment epithelium，RPE）-脉络膜屏障的信号机制级联下传至靶组织-巩膜。形觉剥夺导致巩膜过度生长重塑，形成近视[48，49]。DA主要是由视网膜内核层和外丛状层多巴胺能无长突细胞分泌，虽然一些无长突细胞可以接受多巴胺能神经元突触传递，但是多数视网膜细胞只是接受通过视网膜缝隙连接方式进行的传递。DA被光激活后会接连激活数个细胞内cAMP依赖蛋白激酶参与的通路，引起缝隙连接的磷酸化，沟通细胞间直接通讯[50]。Srinivasalu等[51]发现，高浓度的cAMP可抑制巩膜胶原合成，是近视发生的危险因素，而其浓度降低可减缓近视的发展。RPE层细胞间由封闭小带构成紧密连接，对视网膜的生长信号传至脉络膜发挥着关键的作用，可能是DA作用的一个靶向位点。巩膜是眼球生长发育的最终效应器，随着近视的形成，巩膜胶原纤维层进行性变薄，其重塑被视觉环境显著改变，表现为眼轴变长和屈光度数的增长。近年研究发现视网膜内最大的神经胶质细胞——Müller细胞可以表达DR，并在调节眼部生长和防治近视中起重要作用。Müller细胞间或其与神经元间将DA作为重要的信号传递。在视网膜发生光损伤的早期，Müller细胞可被重新激活（胶质化），合成分泌多种近视相关因子，可作为DA与FDM的一个新作用位点。

3 不足与展望

现代实验性近视的研究已进入一个新的时期。DA在调控FDM眼球生长发育及其抑制FDM进展的过程中，日益受到屈光领域研究者的重视。但是DA对FDM的病理调节机制是一个复杂的网络，由于受多种因素的影响致研究结果并不完全一致。如受体激动剂与光照激活D2R或拮抗剂拮抗D1R时，多数研究得到了D2R可有效抑制FDM进展的结果，但也有完全相反的情况，导致差异性的原因可能与不同实验室条件、动物品种和注射药物的类型有关；在视网膜DA浓度增加后，虽然证明了D1R与D2R 对下游蛋白的影响，但具体信号转导途径、作用位点、表型机制的研究尚未完全明确；此外在FDM动物模型的制作方面，由于单眼遮盖使患眼失去外界形觉刺激，对比度降低，造模后会伴有弱视的表现，与人类的单纯性近视形成原因不同，不排除某些指标可能与临床治疗结果的差别。因此对于DA与FDM的相关研究，应该从影响因素、药物作用、受体机制、动物模型等多个方面入手，并结合临床进行深入探索，从而为防治近视提出并实施科学有效的手段。

利益冲突申明本研究无任何利益冲突

作者贡献声明张曦文：选题设计；检索阅读文献；对资料进行分析解释；撰写论文；根据编辑部的修改意见进行核修。刘瑞宝：检索阅读文献；资料的分析解释和修改指导论文。宋冰洁、刘玉玲、吴玉坤：资料的分析解释；检索文献；行政、技术或材料支持。路雪婧：选题设计；资料的分析解释；修改指导论文中关键性内容；行政、技术或材料支持