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电脑手机蓝光引发氧化应激反应对眼部生态破坏影响

2022-11-20 11:02 作者:python_biology  | 我要投稿


干眼症是现代比较普遍的一个慢性病。随着社会的发展,信息越来越发达,多数工作都是要每天长时间面对电脑进行的,这些行业的人群中,干眼症患病率极高。「长期看电子屏幕」很显然是干眼症(蒸发式)的一大诱因。本文将给出干眼症患者做相关工作的解决方案。

一方面,由于「专注凝视」(阅读、开车等情况类似),人们在看电子屏幕时,眨眼次数会由「15~20次/min」减少到一半或更少,泪膜中的水分蒸发后未得到及时补充;


另一方面,看屏幕似乎比阅读、开车所导致的干眼症状要严重得多,所以,除了主观上眨眼变少的因素之外,「电子屏幕光本身」对于干眼症,应该也有着不小的影响。众所周知,有一种眼镜——防蓝光眼镜,是针对「电子屏幕光-防护」而设计的。那么,看屏幕戴上防蓝光眼镜,对干眼症有用吗?

答:有效的防蓝光眼镜(或屏幕膜)对于「预防干眼症」或「防止干眼症加重」是有作用且非常必要的,近些年,越来越多的研究证明了这个事实(见下文)。

p.s.防蓝光只是针对干眼症某一特定诱因的防护(预防)措施,并非干预治疗性的措施。如已患干眼症,想要改善干眼症状,还应结合干眼症的其他诱因对症下药。


(比如,常听到有干眼症患者反馈:“滴人工泪液越来越严重,人工泪液没用!”其实,防蓝光眼镜是防御,人工泪液是暂时续命,均不属于治疗措施,有用,但可能不够。「缓解一时的症状」与「病情因没有根治而继续恶化」是两个过程,没有直接的因果关系。根治性的改善需结合其他措施一起施行,如抗氧化、补充ω-3以替换睑板腺中的油脂避免堵塞等。)

本文将详细说明「电子屏幕光」诱发「干眼症」的原理,并探讨相应的解决方案。

「电子屏幕光」是如何诱发「干眼症」的?

电子屏幕光,多为LED光,但无论何种显示屏,光谱都有这样一个共性:具有明显的「蓝光尖峰」。


防蓝光理念的兴起,就是由于屏幕蓝光尖峰会「加重『眼底』氧化应激」和「导致视网膜色素上皮细胞(RPE)死亡」。然而近些年的研究发现,屏幕蓝光对于『眼表』也有着类似的影响,如「诱导角膜上皮细胞凋亡」和「提高眼表氧化应激参数」,使得干眼症相关指标发生显著变化:泪液分泌减少,泪膜破裂时间缩短,角膜上皮细胞凋亡增加,泪腺出现腺泡萎缩、空泡分布、嗜酸性粒细胞增多等。

研究1:单色蓝光影响「小鼠」眼表

《Plos One》杂志2016年刊登的一则研究[1]——在红、绿、蓝单色LED的环境光下饲养小鼠10天。

【结果及分析】

1.蓝光组小鼠与众不同的表现有:

  • 角膜损伤程度—↑(荧光素钠染色,检测细胞凋亡,评分越高,凋亡越严重)

  • 泪膜破裂时间—↓

  • 角膜活性氧浓度—↑

  • 角膜氧化损伤生物标志物—↑


说明:

  • 「单色蓝光」会引发或加重小鼠「干眼症」;

  • 「单色蓝光」加重了小鼠眼表的「氧化应激」。

2.各组小鼠泪液量:始终与「初始值」无显著差异。


说明:单色蓝光引起的小鼠干眼症非「泪液分泌不足型-干眼症」,是「蒸发型-干眼症」

研究2:常规LED的蓝光(峰值在460nm)影响「大鼠」眼表

福建医科大学眼视光学教研室今年(2022)7月在《国际眼科杂志》上发布的一则研究[2]——在不同蓝光含量的LED环境光下饲养大鼠4周(模拟自然昼夜,每天照12h)。

【结果及分析】

1.「干眼症-相关指标」的变化

「LED蓝光(尖峰约在460nm)」含量越高,大鼠眼表:

  • 泪液分泌(Schirmer I试验-SIt)—↓

  • 泪膜破裂时间(TBUT)—↓

  • 【角膜损伤(细胞凋亡)程度】角膜荧光素钠染色(CFS)—↑


说明:「LED蓝光(尖峰约在460nm)」会引发或加重大鼠「干眼症」。


2.「氧化应激(眼表)-相关指标」的变化

「LED蓝光」含量越高,大鼠泪腺的「肿瘤坏死因子(TNF-α)和白细胞介素(IL-6)的阳性表达」提高。


说明:「LED蓝光(尖峰约在460nm)」加重了大鼠泪腺的「氧化应激」。

研究3:410~480nm蓝光影响「人」角膜上皮细胞(原代培养)

《Investigative Ophthalmology & Visual Science》杂志2014年刊登的一则研究[3]——用7种不同波长(∈ 410~830nm)的发光二极管,以8种不同辐射剂量(∈ 0~100J/cm²)照射(培养的)人角膜上皮细胞。

【结果及分析】

  1. 细胞存活率:仅两组受影响,∈ 410~480nm;

  2. 细胞外ROs(活性氧)水平:仅两组诱导了显著的ROs生成,∈ 410~480nm。


由此推测:

  • 410~480nm蓝光」会诱导「人-角膜上皮细胞-凋亡」,可能加速泪膜水分流失,引发干眼;(蓝光加重氧化应激,产生的自由基诱导细胞凋亡。角膜上皮细胞大量凋亡会导致泪膜中的“粘液层”挂不住,“水层”因而容易流失)

  • 「410~480nm蓝光」会加重人眼表的「氧化应激」。


辟谣“有益/有害蓝光”:
  • “(×)450~500nm是有益蓝光(也有其他说法是445~505、>455等等,一丘之貉)”乃谣言,其中至少60%(450~480nm)存在干眼症风险;

  • “(×)保留有益蓝光,抵御有害蓝光”是防护不到位的「割韭菜产品」,记得避坑


研究4:看手机/电脑屏幕影响「(活)人」泪膜和眼表状态

《Plos One》杂志2018年刊登的一则研究[4]——80名健康志愿者看「智能手机屏幕(实验组-黑柱)」和「计算机显示器(对照组-白柱)」4h。


【结果及分析】

1.「眼表症状」和「泪膜状态」:

  • 眼表疾病指数(OSDI)——在使用智能手机1h后,使用电脑显示器4h后,显著提升

  • 非侵入性角膜造影剂破裂时间(NIKBUT)——在使用智能手机4h后,显著缩短;使用电脑显示器也呈缩短趋势。

2.眼表「氧化应激程度」和「活性氧ROs浓度」:

  • 己酰基赖氨酸(HEL)(脂质过氧化的标记物)——在使用智能手机4h后,显著增加;使用电脑显示器也呈增加趋势;

  • DCF-DA(2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate)(荧光素,测量结膜上皮细胞的活性氧浓度)——在使用智能手机和电脑显示器1h后,均显著提升

说明:

  • 「看手机、电脑屏幕」会引发或加重人「干眼症」;

  • 「看手机、电脑屏幕」会加重人眼表的「氧化应激」;

  • 「看手机屏幕」比「看电脑屏幕」的影响明显更严重

「使用手机更容易导致干眼症」的原因推测:
  1. 手机屏幕小得多,而且窄,不如横屏那么容易展示信息,导致观看更费力

  2. 使用距离近,人眼接收的屏幕光因而更强

  3. 从人体工程学角度分析,使用位置(比其他屏幕)更低(导致人们使用手机时往往非平视),更容易出现频繁的「不完全眨眼」,从而影响泪膜稳定性;

  4. 移动幅度大,距离改变导致眼睛不停调节

……

要点总结:

  • 单色蓝光」会加重小鼠眼表的「氧化应激」,并可能因此而引发或加重小鼠「干眼症」;

  • LED蓝光(尖峰约在460nm)」会加重了大鼠眼表的「氧化应激」,并可能因此而引发或加重小鼠「干眼症」;

  • 410~480nm蓝光」(包括所谓的”有益蓝光“)会加重人眼表的「氧化应激」,从而诱导「人-角膜上皮细胞-凋亡」,可能加速泪膜水分流失,引发干眼;

  • 看手机、电脑屏幕」(真·电子屏幕光)会加重人眼表的「氧化应激」,从而引发或加重人「干眼症」;

  • 电子屏幕蓝光导致的干眼症为「蒸发型-干眼症」;

  • 保留所谓“有益蓝光”的防蓝光产品对于眼表的防护根本不够

  • 看手机」比「看电脑」更容易引发或加重干眼症。


根据以上发病原理,如何「预防-干眼症」或「防止加重」?

1.【防御】有效-防蓝光

本文一开始就强调了:有效的防蓝光眼镜(或屏幕膜)对于「干眼症」才有用。并不是所有名叫“防蓝光眼镜”的眼镜都可以“有效防蓝光”!

【反面教材】(对应下图中的割韭菜-2)研究3中说到了一种“(×)所有蓝色的光!只防‘有害’蓝光,保留‘有益’蓝光”的无效防蓝光,其错误在于:“有益”的部分经实验证明,对眼表和眼底都仍然存在伤害,甚至伤眼风险比“有害”部分还高。

还有很多“无效-防蓝光”的骗术:

  • 镜片透明,防的是紫外线,或全部透过什么都不防;

  • 镜片橙色,所有蓝光都100%砍掉(对应下图中的割韭菜-1);

……


割韭菜-1:为什么“过犹不及”(过量防护也是不好的)?

你可能会认为,总之是蓝光的锅,理论上来讲,多防一些终归更保险,只要没有遗漏的波段没防住,就能确保万无一失了——这个思路的确没错,但是,没有顺应“人眼的本性”。


不难想象,人类沐浴在自然光(漫反射后的、强度适中的太阳光)中进化了万亿年,眼睛对太阳光的适应性是最好的,所以阳光下的色彩对人眼来说是最容易辨认的。如果电子屏幕光经过某防蓝光产品过滤后,光谱出现了严重的缺失(如割韭菜-1),眼睛看到的画面和自然界是存在巨大的、足以引起不适的色差的。而长期看向这样的画面,则会导致视锥细胞的敏感度降低,大脑辨色会更加费力,容易造成眼疲劳;对儿童而言,也会影响其感色能力。


所以,过量防护其实是个「顾此失彼」的措施,防护后的画面会从另外一条途径对眼睛造成伤害。

为免除「色差伤眼」的问题,『有效-防蓝光』的宗旨应当是尽量向太阳光靠近——将430~480nm过滤掉60%左右,可使得光谱形状最大限度地接近太阳光,从而将“色差伤眼”的问题降到最低

p.s.关于“如何有效防蓝光”的完整版论述见这篇↓↓↓

2.【断后】抗氧化-DHA

本文一开始就声明了:防蓝光只是防御措施,「根治性改善」应当辅助采用其他手段。

那么问题来了,应该采用什么样的辅助手段来“断后”呢?

通过对以上4项研究的总结,不难发现,屏幕蓝光对眼表的伤害是通过“加重氧化应激”而发生的,所以,「眼表抗氧化」是个极佳的选择。由下图可知,氧化应激会从多种途径(破坏泪膜脂质层、攻击神经元髓鞘、引发各种细胞病变、导致结膜杯状细胞功能障碍、泪腺功能障碍、导致炎症等等)加重干眼症,并形成恶性循环。所以,眼表抗氧化是一种「从根源上改善」干眼症的“治本”措施

其实不仅是干眼症,护眼其实就一场“全眼抗氧化”的战斗,氧化应激过量之后,各种眼病就会接踵而至(如下图),最为普遍的就是「眼表-干眼症」、「玻璃体-飞蚊症」、「眼底-近视」。所以,做好眼部抗氧化,还会带来“改善干眼症”之外的许多附加好处。

其实不仅是干眼症,护眼其实就一场“全眼抗氧化”的战斗,氧化应激过量之后,各种眼病就会接踵而至(如下图),最为普遍的就是「眼表-干眼症」、「玻璃体-飞蚊症」、「眼底-近视」。所以,做好眼部抗氧化,还会带来“改善干眼症”之外的许多附加好处。



抗氧化一般而言分为两类路径,即「路径1:降低氧化应激的压力,促进自体的抗氧化系统的产生」&「路径2:补充非酶抗氧化剂」。眼睛营养物的三剑客“叶黄素、花青素、DHA”中,前两者即为抗氧化剂,成功补充到眼部,即可通过「路径2」缓解干眼症;而DHA虽不是抗氧化剂,却可以『花式抗氧化,通过「路径1」缓解干眼症;最重要的是,DHA属于ω-3多元不饱和脂肪酸,其不像饱和脂肪酸一样熔点高、易凝固(造成睑板腺堵塞),DHA熔点为-44℃,所以对睑板腺来说,是极其优质的“好油”,时常补充即可彻底疏通。DHA在临床上对于干眼症的改善成果是尤其显著的,见下图。


综上所述:

对于干眼症状而言,看电子屏幕时做好有效的防蓝光是真实有用的;蓝光会加重眼表的氧化应激从而使得干眼症状恶化,所以,必要的“抗氧化”工作也应当做好,尤其是DHA的补充,这将有助于干眼症状得到根源性的改善。




作者:钱金维Weber
链接:https://www.zhihu.com/question/499895146/answer/2765644500


参考

  1. ^Seok L H ,  Lian C ,  Li Y , et al. Influence of Light Emitting Diode-Derived Blue Light Overexposure on Mouse Ocular Surface[J]. Plos One, 2016, 11(11):e0167671-.

  2. ^Chen W Y , Xiao K H , Lin R , et al. Effect of light-emitting diodes with different color rendering indexes on the ocular tissues of rat[J]. 国际眼科杂志:英文版, 2022, 15(7):9.

  3. ^Lee J B ,  Kim S H ,  Lee S C , et al. Blue light-induced oxidative stress in human corneal epithelial cells: protective effects of ethanol extracts of various medicinal plant mixtures.[J]. Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2014, 55(7):4119-27.

  4. ^Jung, Han, Choi, et al. The influences of smartphone use on the status of the tear film and ocular surface.[J]. Plos One, 2018.

总结:

  1. 眼睛营养物的三剑客“叶黄素、花青素、DHA”需要食补

  2. 手机,电脑氧化应激和眨眼减少会造成整个眼部生态恶化,1h,4h分布是临界值







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