【摘要】 近视的发生与多种因素相关,本文对近视发生机制发生的遗传和环境两方面因素进行综述,重点讨论了遗传学和生化技术对近视发生发展的基因水平、细胞水平和分子水平机制的研究进展。
【关键词】 近视;遗传;环境;调节;视网膜机制
[Abstract] It seems certain that many influences combine to determine an individual’s refractive state. We summarize genetic and environmental factors involved in the development of myopia. Animal models established by goggles or by lens provide us excellent experimental objects. Due to the advancement in experimental methods including genic and biochemical technology, the mechanisms of the genesis and development of myopia have been widely studied. In this paper we focus on the genetic, cellular and molecular mechanisms in the development of myopia.
[key word] myopia; genes; environment; accommodation; retinal mechanism
近视是一种发生率很高的眼睛病理状态。包括人在内的哺乳动物,近视眼最突出的形态变化是玻璃体腔的增长,巩膜变薄,特别在后极部,巩膜主动、过度延伸,最终导致眼轴延长,产生轴性近视。这一改变的超微结构基础是胶原蛋白和蛋白多糖含量的降低,胶原纤维直径变小,胶原纤维束结构改变,巩膜总DNA减少。
近视的发生与多种因素相关。少部分近视是家族性的,这种近视常早发于幼年期且近视度数高,常导致病理性近视,一般具有确定的染色体定位。但是相当一部分近视在学龄期才发生发展,近视度数相对较低,近视发展慢,多为单纯性近视,这种学龄期近视主要是由环境因素引起,比如教育程度、城市化等[1]。因此,对近视发生机制的研究可分为对遗传因素和对环境因素的研究两方面。
1 遗传因素中的基因水平研究
运用连锁分析等遗传学技术对人病理性近视家系分析研究发现,这种近视主要是由遗传所决定,属于单基因遗传,最常见的遗传方式为常染色体隐性遗传。已定位的突变位点有 MYP1(Xq28),MYP2(18p11.31),MYP3(12q22),7q36,17q21-22,2q[2~4]。MYP1是性染色体隐性遗传,其他都是常染色体显性遗传。
在单纯性近视患者的MYP1,MYP2,MYP3等位点未发现异常,提示与病理性近视是两种不同疾病[5,6]。单纯性近视为多基因遗传,基因定位难度高。近年来认为单纯性近视与遗传和环境均有关系,学龄期近视主要与环境因素相关[7]。
近视眼动物模型的建立为人类近视眼发病机制研究提供了一条新途径,而基因工程、芯片等技术的应用又为近视基因和分子水平上的研究提供了一种有效的方法和平台。
通过近视动物模型研究发现,近视是一种发育性疾病,控制眼发育的基因和调控眼球生长的因子的表达发生了改变。这些基因的表达或基因表达的改变参与了近视的发生。已发现有表达改变的基因有:
①Lumican和Fibromodulin 位于或接近于MYP基因区, Lumincan在细胞外基质中通过协调各类胶原原纤维的合理排布,来调节组织结构的形态发生和细胞分化。小鼠Lumincan基因被敲除后,其角膜基质变薄,纤维排列紊乱[8],如果同时将小鼠的Lumican和Fibromodulin基因敲除,则发现眼球轴长度比正常对照组小鼠长,巩膜明显变薄,层数减少[9]。
②视网膜组织中转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、成骨蛋白-2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)、神经内分泌特异蛋白(neuroendocrine specific protein,NSP)-A和-C、δ-晶状体蛋白和sonic hedgehog 基因表达有显著改变[10]。这些参与了眼球生长分化和发育的调节转录因子或生长因子很可能与近视的产生有关。
③Fujikura等[11]的研究发现,机械拉伸力作用于体外培养的鸡纤维巩膜,其胶原酶活性明显升高。他推测,在生理条件下,睫状肌张力等对后巩膜的拉伸力可能与近视眼的巩膜重塑机制有关。随后,Cui等[12]对人巩膜成纤维细胞施加机械作用力后,发现308种基因表达有明显改变,其中与细胞分化和组织重塑直接相关的有几十种,如成骨蛋白 (BMP)、Tenascin-C、Jun-B等。这些基因表达产物对巩膜重塑的潜在作用还有待进一步分析。
这些研究结果说明了基因多态性对眼球大小和屈光不正存在基础作用,但作用的大小以及基因和环境因素在近视发病机制中所占的比重还有待进一步确定。
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