人眼黄斑色素密度与对比敏感度功能的关系

人眼黄斑色素密度与对比敏感度功能的关系作者：杨必，刘陇黔，叶健雄    作者单位：1.四川大学华西医院眼科中心，四川 成都　 610041；2.香港理工大学视光学院，香港　九龙   【摘要】  目的 研究黄斑色素密度与对比敏感度功能之间的关系，探讨黄斑色素对视功能的影响。方法 采用异色闪烁光度仪对116例正常香港青年的右眼进行黄斑色素密度测量。挑选黄斑色素密度值超过0.90 和低于0.40的受试者，将他们分为高黄斑色素密度组和低黄斑色素密度组。采用VSG系统软件对两组右眼进行空间、时间对比敏感度功能测量。结果 116例受试者右眼黄斑色素密度值为0.64±0.30。高密度组在各个空间频率与时间频率下的对比敏感度值都高于低密度组；高、低黄斑色素密度组的条栅视力分别为（33.01±3.35）c/d和（30.83±2.88）c/d；闪光融合频率分别是（37.69± 6.82）Hz和（36.24±5.00）Hz。但两组空间、时间对比敏感度功能差异无显著性。结论 为了进一步证实黄斑色素与视功能之间的关系，需要在这一方面进行更多的研究。    【关键词】  黄斑色素；叶黄素；玉米黄质；对比敏感度   ［Abstract］  Objective  To investigate the relationship between the level of macular pigment optical density and contrast sensitivity in visual function. Methods  The macular pigment optical density (MPOD) was measured in the right eye of 116 adult subjects. Subjects with an MPOD over 0.90 (high MPOD) and less than 0.40 (low MPOD) were invited to participate in spatial and temporal contrast sensitivity measurements. Results  The mean MPOD (±SD) was 0.64±0.30 for 116 subjects. The contrast sensitivity under each spatial and temporal frequency was higher for the high MPOD group than that for low MPOD group. Grating acuities were （33.01± 3.35）c/d and （30.83±2.88）c/d for each of the two groups, respectively. Critical flicker frequencies (CFF) were (37.69±6.82)Hz and (36.24±5.00)Hz for the high and low MPOD groups, respectively. But no statistically significant difference was found between the two groups for spatial and temporal contrast sensitivity functions. Conclusion  The differences between the high MPOD group and low MPOD group are interesting and further research on the relationship between MPOD and visual function should be conducted.    [Key words]   macular pigment； lutein； zeaxanthin； contrast  sensitivity    黄斑是位于灵长类动物视网膜后极部的一个色素性区域, 黄斑中心凹是视网膜上产生敏锐视觉的部位。近年来针对黄斑区色素（macular pigment, MP）的研究已成为一大热点。黄斑色素对视网膜的保护机制假说均提示，黄斑色素可以提高视功能。基于这一点，本研究通过测量正常青年人的黄斑色素密度、空间及时间对比敏感度，研究黄斑色素密度与对比敏感度功能之间的关系，探讨黄斑色素对视功能的影响机制。1  对象和方法   1.1  实验对象   随机选择香港理工大学116例青年学生（116眼，所有检查只测右眼）。实验对象纳入标准：①年龄为18~30岁。②性别不限，排除内外眼疾病以及家族疾病史。③裸眼或矫正视力大于或等于6/6（Snellen视力）。④色觉正常。⑤无癫痫史。⑥无吸烟史。⑦常规裂隙灯显微镜和直接检眼镜检查。本实验通过了香港理工大学医学伦理委员会的批准。   1.2 实验方法   1.2.1  黄斑色素密度的测量   黄斑色素密度使用异色闪烁光度法(Heterochromatic flicker photometry, HFP)测量。本实验中黄斑色素密度的检测仪器和方法在2004年Tang等[1]的实验基础上仅改变了闪烁光频率与HFP中旁中心注视点位置，本实验中检测光蓝光闪烁频率为14 Hz，参照光绿光闪烁频率为10 Hz，选择旁中心7°作为检测参考点。   1.2.2  空间对比敏感度的测量   使用VSG系列软件（Cambridge Research System，HK）测量空间对比敏感度功能。检查距离2.5 m，刺激视标为直径1.4°的圆盘，其上为正弦调制垂直条栅。测量6.0，12.0，24.0 c/d空间频率下的对比敏感度。条栅视力(grating acuity)使用方波条栅检测，记录对比度最大时的敏感度。条栅亮度由分光光度计（Topcon SR-3）测量。检查前使用试镜片矫正受试对象屈光不正。检查在暗室中进行，检查距离2.5 m，各个空间频率的检测按随机序列出现，整个检查过程约需7 min，检查结束后操作系统自动绘出空间对比敏感度曲线。   1.2.3  时间对比敏感度的测量   时间对比敏感度功能也是使用VSG系列软件进行测量。检查距离2.5 m，刺激视标为1°大小的绿色光斑，光斑亮度呈正弦调制变化，其中心有一交叉注视视标。测量6.0，12.0，24.0，32.0 Hz下的对比敏感度。闪光融合频率（Critical Flicker Frequency, CFF）在对比度最高点测量。检查在暗室中进行，检查距离2.5 m，各个时间频率的检测按随机序列出现，整个检查约需10 min，检查结束后操作系统自动绘出时间对比敏感度曲线。   1.2.4  统计学方法   空间、时间对比敏感度功能的比较采用SPSS 13.0统计软件包中的单因素方差分析，条栅视力、闪光融合频率的比较采用t检验法。2  结果   2.1  黄斑色素密度值(macular pigment optical density，MPOD)   116例受试对象的黄斑色素密度值为0.64±0.30(log unit)，从中选择30例继续进行视功能检测。依照黄斑色素密度值的高低将此30例分为两组，高密度组（MPOD=1.14±0.12）15例，其黄斑色素密度值大于等于0.90。低密度组（MPOD=0.28±0.10）15例，黄斑色素密度值小于等于0.40。   2.2  空间对比敏感度功能   高密度组与低密度组的空间对比敏感度功能如表1、图1所示，高密度组在每一个空间频率下的对比敏感度值均比低密度组的相应值高。经单因素方差分析两组在各个空间频率下的均数差异无显著性（F=0.016,P >0.05）。高、低密度组的条栅视力分别为（33.01±3.35）c/d和（30.83±2.88）c/d，经t检验分析两组的均数差异无显著性（t=1.917,P >0.05）。   2.3  时间对比敏感度功能   高密度组与低密度组的时间对比敏感度功能如表2、图2所示，高密度组在各个时间频率下对比敏感度都高于低密度组，但两组的对比敏感度曲线在高频率段有少许重叠，经单因素方差分析两组的在各个时间频率下的均数差异无显著性（F=0.031,Ｐ　>0.05）。　高、低密度组的闪光融合频率分别为（37.69±6.82）Hz和（36.24±5.00）Hz。经t检验分析两组的闪光融合频率均数差异无显著性（t=0.666,Ｐ　>0.05）。3  讨论   黄斑区色素是绿叶植物类胡萝卜素醇家族中的一类胡萝卜素。1985年，Bone等[2]采用高效液相色谱仪检测出黄斑色素是叶黄素（lutein）与玉米黄质（zeaxanthin）的混合物。尽管这两种色素存在于整个视网膜上，但主要以黄斑中心凹周围密度最高，视网膜周边密度锐减 。黄斑色素密度与年龄的相关性研究屡有报道，部分研究结果提示两者呈负相关，而部分研究结果发现两者并无统计学关联性。为了避免年龄对黄斑色素密度带来的影响，我们的受试对象均为青年（18～30岁）。   对黄斑色素密度的衡量，主要针对其光学密度。现今使用最多的是异色闪烁光度测量法。本实验所使用的异色闪烁光度仪是在2004年Tang等[1]所采用的仪器基础上改变了闪烁光频率和旁中心注视点位置，Tang的实验中旁中心注视点与中心注视点之间距离为4°。有研究表明，越靠近视网膜周边部黄斑色素密度值越低，至旁中心7°黄斑色素密度接近于零。故本实验中采用的旁中心注视点与中心注视点距离为7°。也有研究表明，在旁中心4°所测得的黄斑色素密度值比实际值低25%[3]，本实验结果比Tang等的结果高约25%，进一步证明了选择旁中心7°的准确性。近年来，采用异色闪烁光度仪检测黄斑色素密度所得值在0.2～0.6　log unit之间，本实验所测的值略高于这一范围。我们推测，这是因为过去对黄斑色素密度的研究多针对白种人，而本实验中研究对象为黄种人，是否因人种差异对此造成影响，尚需进一步探讨。   黄斑色素对视网膜的保护机制有两种假说：一是“保护假说”，认为类胡萝卜素作为抗氧化剂，清除自由基和游离氧，从而限制由于新陈代谢和光线所致的氧张力，起到保护视网膜的作用[2]；二是“光学滤过假说”，认为黄斑色素可以选择性吸收短波长光，从而保护光感受器与视网膜色素上皮细胞，并提高视功能。视功能的提高可能源于光学或生物学上的一些改变。其光学机制有两种假说：“视锐度假说”(acuity hypothesis)认为黄斑色素可以通过减少色差而提高视功能；“能见度假说”(visibility hypothesis)认为黄斑色素可以选择性吸收看远时短波长光形成的蓝色光晕，从而提高视功能[4]。两种假说都建立在黄斑色素的光学吸收特性上，黄斑色素在可见光谱中的最大吸收峰在460 nm左右[4]。   过去几年的相关研究表明，黄斑色素密度过低与视功能下降有一定联系，这些研究大都发现黄斑病变者的黄斑色素密度值比正常人低，且视功能也较正常人差。但这些研究对象多数是眼底病变患者，针对正常人的研究仍为少数。正常人的黄斑色素密度值在一个很大的范围内波动，在正常人群中高密度者视功能是否也是优于低密度者，这也是本实验的一个研究目的。   视觉系统的基本功能中最重要的是形觉功能，临床上对它进行评价的手段主要是视力表，但单纯用视力表检查只能反映人眼对高对比度的目标的分辨能力，测量结果很局限。空间对比敏感度函数将视角与对比度相结合，测定人眼对各种不同空间频率的图形所能分辨的对比度。时间对比敏感度测定视觉系统的时间反应特性。对比敏感度功能比常规视力检查更加全面地反映视觉功能改变的特点，而且能更快地发现形觉功能的障碍和改变，具有早期诊断意义，这也是本实验中选择对比敏感度作为研究点的原因。   针对对比敏感度功能的生理机制，生理学家们已作了大量研究。目前应用最多的是视觉通道理论，即视觉系统是由一系列独立的神经通道组成，每一通道都只与其特定的、很窄范围的空间频率和方向性有关，且有它自己特定的敏感性范围。所有的对比敏感度功能都是上述每一个通道的反映。视觉通道理论认为视网膜神经节细胞包含X细胞和Y细胞，X细胞主要分布于黄斑中心区域，接受视锥细胞的传导。Y细胞主要分布于黄斑区以外的视网膜周边部，接受视杆细胞的传导。X细胞对高频正弦光栅敏感，Y细胞对低频正弦光栅敏感。两种通道的状态受同级或上级神经元细胞控制[5]。   以往研究表明，黄斑色素除有抗氧化功能外还可以提高视功能，类胡萝卜素通过在转录后作用从而增强细胞间信息传递，此过程常伴随着mRNA水平的提高[6]。Stahl等[7]的研究显示，叶黄素可以特别作用于突触连接，增强神经系统中细胞间的联系。这样的结果可以直接或间接源于叶黄素在连接蛋白基因表达上的作用。从理论上说，高黄斑色素密度可能会使视觉系统中的信号传递效率提高。当信号传递效率提高后，从光感受器到更高级的视皮层之间的神经联系继而被增强，因而视觉系统中神经通道的信息传递增强，对比敏感度功能相应有所提高。   Werner等[8]以50例健康受试者（12~88岁）为研究对象，发现黄斑色素密度与短波长光敏感度成正相关。Hammond等[9]检测134例健康成年人的黄斑色素密度与闪光融合频率，结果发现黄斑色素密度与闪光融合频率，闪光融合频率与年龄均呈正相关。Hammond等[10]检测了37例健康受试者（27例老年人和10例青年人）的黄斑色素密度、中心凹的明视觉敏感度和旁中心凹的暗视觉敏感度，结果发现老年人的黄斑色素密度与明、暗视觉敏感度均有显著关联性，但青年人中未发现有意义的结果。本实验所得的结果与Hammond的研究结果相似。值得注意的是，本实验中尽管高、低密度两组之间对比敏感度值差异无显著性，但高密度组在各个频率段的对比度以及条栅视力和闪光融合频率都高于低密度组。且以往得出阳性结果的实验研究对象都是白种人，而本实验中所有实验对象均是黄种人，是否因地域差异会对其产生影响，尚需进一步证实。针对黄斑色素与视功能关系的研究中实验对象多为患病者，患者对比敏感度的改变是否由病理因素导致，黄斑色素密度是否在一定范围内与对比敏感度功能关联性不大，这也需要作进一步的探讨。此外，对比敏感度是人眼常规的视功能，如上所述，视功能还有多种表现形式，所以尽管黄斑色素密度在一定范围内波动可能对对比敏感度功能影响不大，但高级精细的视功能，如微差视力等却可能存在影响。对此，我们将进行后续研究。【参考文献】  [1] Tang CY, Yip HS, Poon MY, et al. 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