衛(wèi)振，張森，蔣麗琴，陳雁虹，吳凱，謝敏，劉迪文*，謝強(qiáng)敏

(1.浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，杭州310058； 2.溫州醫(yī)科大學(xué)，溫州　325035)

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研究報(bào)告

兩品系豚鼠屈光狀態(tài)和眼球徑的發(fā)展和比較

衛(wèi)振1，張森2，蔣麗琴2，陳雁虹1，吳凱1，謝敏1，劉迪文1*，謝強(qiáng)敏1

(1.浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心，杭州310058； 2.溫州醫(yī)科大學(xué)，溫州325035)

【摘要】目的了解斷奶后Zmu-1:DHP和DHP兩個(gè)品系豚鼠屈光狀態(tài)和眼球徑的發(fā)展規(guī)律。方法首先進(jìn)行3周齡兩品系豚鼠屈光檢測(cè)，然后選擇Zmu-1:DHP品系豚鼠12只，DHP品系8只，按品系分成兩組。在4～12周齡，每隔一周檢測(cè)屈光度、眼軸長(zhǎng)和角膜曲率等參數(shù)。結(jié)果3周齡，327只Zmu-1:DHP品系豚鼠，屈光度為-5.19±3.92 D，近視率達(dá)85.1%；而117只DHP品系豚鼠屈光度為2.13±4.40 D，近視率僅為22.6%。4～12周齡，Zmu-1:DHP品系豚鼠近視不斷加深，屈光參差>1.5 D；DHP品系豚鼠屈光發(fā)育穩(wěn)定。t-檢驗(yàn)，Zmu-1:DHP品系豚鼠眼軸長(zhǎng)度、玻璃體腔深度顯著高于DHP品系，視力低于DHP品系。多因素方差分析，Zmu-1:DHP品系豚鼠散光隨時(shí)間變化顯著(P<0.01)，而DHP品系不顯著(P =0.07)。相關(guān)性分析，Zmu-1:DHP品系豚鼠屈光狀態(tài)與眼軸長(zhǎng)相關(guān)系數(shù)為 -0.79(P<0.01)、與玻璃體腔深度相關(guān)系數(shù)為 -0.75(P<0.01)；而DHP品系相應(yīng)相關(guān)系數(shù)為 -0.19(P =0.09)和-0.34(P<0.01)。結(jié)論Zmu-1:DHP品系豚鼠近視高發(fā)，正視化過(guò)程難以完成，其近視與眼軸長(zhǎng)度和玻璃體腔深度高度相關(guān)。

【關(guān)鍵詞】豚鼠；近視；屈光；眼軸長(zhǎng)；角膜曲率

豚鼠是進(jìn)行近視研究常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。相對(duì)于雞、小鼠和靈長(zhǎng)類，豚鼠有性情溫順、價(jià)格低，容易進(jìn)行屈光狀態(tài)和眼球徑測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)。離焦誘導(dǎo)(lens-induced)[1]、形覺(jué)剝奪 (form-deprivation)[2,3]和光線誘導(dǎo)[4,5]等近視造模方法在豚鼠上的應(yīng)用日趨成熟。豚鼠基因組草圖也已經(jīng)完成(http://genome.ucsc.edu/index.html)，為基因方面的研究提供了方便的平臺(tái)。目前，針對(duì)不同豚鼠品系屈光性狀進(jìn)行比較，對(duì)不同模型進(jìn)行評(píng)估的研究還很有限。Zmu-1:DHP是浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心經(jīng)過(guò)20多年近交選育的豚鼠品系，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于其他品系，該品系自發(fā)性近視高發(fā)[6,7]。為了解Zmu-1:DHP豚鼠品系的屈光發(fā)展規(guī)律，本文選擇Zmu-1:DHP和DHP兩個(gè)豚鼠品系互為對(duì)照，對(duì)斷奶后兩個(gè)豚鼠品系的屈光狀態(tài)和眼球徑進(jìn)行測(cè)定和分析。從而，為豚鼠近視模型的建立和相關(guān)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

清潔級(jí)Zmu-1:DHP和DHP豚鼠，3周齡，體重140-180 g，購(gòu)自浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心[SCXK(浙)2012-0052]，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及操作均獲浙江大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)審批許可[ZJU2015-496-04]，在浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心清潔級(jí)屏障實(shí)驗(yàn)設(shè)施中進(jìn)行[SYXK(浙)2012-0178]。

1.2主要儀器

紅外偏心攝影驗(yàn)光儀(eccentric infrared photoretinoscope，EIR)，實(shí)驗(yàn)室自行搭建；角膜曲率計(jì)(OM．4，Topcon，Japan)，實(shí)驗(yàn)室改良[8]；A超測(cè)定儀(AVISO Echograph Class I-Type Bat, Quantel Medical, Clermont-Ferrand，F(xiàn)rance)；條柵視力儀，實(shí)驗(yàn)室自主研制[9]。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1屈光度測(cè)定

在暗室中，將豚鼠置于檢測(cè)臺(tái)上，待測(cè)眼對(duì)準(zhǔn)驗(yàn)光儀的光源。調(diào)整豚鼠位置使Purkinje影像位于瞳孔中央，待瞳孔和屈光狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，記錄屈光值。連續(xù)測(cè)量三次，取平均值。

1.3.2眼軸長(zhǎng)、前房深度、晶體厚度和玻璃體腔深度測(cè)定

豚鼠眼睛滴入一滴0.5%鹽酸丙美卡因(Alcon, Puurs, Belgium)，使用A超探頭測(cè)量眼軸長(zhǎng)等性狀。設(shè)置超聲在眼球內(nèi)不同介質(zhì)的傳播速度，前房1557.5 m/s，晶狀體1723.3 m/s，玻璃體1540 m/s。每眼重復(fù)測(cè)量10次，取平均值。

1.3.3曲率測(cè)定

一人固定豚鼠，另一人操作改良角膜曲率計(jì)，使光標(biāo)清晰，并且呈正圓形，然后調(diào)整曲率計(jì)進(jìn)行讀數(shù)。每只眼連續(xù)測(cè)量3次，記錄水平和垂直2條子午線的度數(shù)，測(cè)量時(shí)間控制在5 min之內(nèi)[8]。

1.3.4視力測(cè)定

將豚鼠放于條柵視力儀轉(zhuǎn)鼓中央的臺(tái)上，通過(guò)豚鼠視動(dòng)反應(yīng)來(lái)測(cè)量其條柵視力[9]。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 16.0軟件，品系、眼別、周齡等因素對(duì)屈光性狀的影響采用多因素方差分析，多重比較使用Post Hoc，兩組間比較采用t-test，相關(guān)性分析采用correlation analysis。

2結(jié)果

2.1兩個(gè)品系豚鼠3周齡時(shí)屈光狀態(tài)

3周齡，Zmu-1:DHP和DHP兩個(gè)品系豚鼠屈光度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

2.2兩個(gè)品系豚鼠4～12周齡的屈光發(fā)育和眼球生長(zhǎng)情況

分別在4、6、8、10和12周齡時(shí)，兩個(gè)品系豚鼠組間屈光狀態(tài)、眼軸長(zhǎng)和玻璃體腔深度差異極顯著(P<0.01)，Zmu-1:DHP品系豚鼠的眼軸長(zhǎng)和玻璃體腔深度高于DHP品系(P<0.01)。兩個(gè)品系豚鼠4～12周齡測(cè)定的屈光參數(shù)見(jiàn)表2。

2.3兩個(gè)品系豚鼠4～12周齡屈光參數(shù)變化

多因素方差分析，眼別對(duì)各個(gè)屈光參數(shù)影響均不顯著，而年齡、品系影響顯著，不同測(cè)定方向?qū)η手涤绊戯@著。4~12周齡，Zmu-1:DHP品系豚鼠屈光狀態(tài)隨周齡變化差異有顯著性(P<0.01)。隨著周齡的增長(zhǎng)，其近視度數(shù)不斷加深，但增速放緩。Post Hoc分析，8、10、12周屈光度極顯著高于4周齡(P<0.01)，10、12周齡屈光度顯著高于6周齡(P<0.05)。DHP品系豚鼠屈光度隨周齡變化差異無(wú)顯著性(P=0.97)，各周齡間未出現(xiàn)顯著差異。屈光狀態(tài)變化見(jiàn)圖1。周齡對(duì)Zmu-1:DHP和DHP兩個(gè)品系豚鼠屈光參差變化影響差異均無(wú)顯著性(P=0.64，0.53)。多重比較，兩品系內(nèi)不同周齡間均未見(jiàn)顯著性差異。Zmu-1:DHP品系豚鼠各個(gè)周齡屈光參差>1.5 D，DHP品系各周齡均未達(dá)到。4～12周內(nèi)，兩個(gè)品系豚鼠眼軸長(zhǎng)增長(zhǎng)極顯著。Zmu-1:DHP豚鼠品系，每個(gè)周齡都比前一周齡增長(zhǎng)達(dá)到顯著或者極顯著水平。DHP豚鼠品系，8到10周齡眼軸增長(zhǎng)差異無(wú)顯著性(P=0.07)，其他周齡增長(zhǎng)極顯著，眼軸長(zhǎng)變化見(jiàn)圖2。

表1　3周齡Zmu-1:DHP和DHP品系豚鼠屈光度比較

注：**表示組間差異極顯著(P<0.01)。

Note.**indicates significant difference at the level of 0.01.

表2　Zmu-1:DHP和DHP品系豚鼠4~12周齡屈光度、曲率和眼軸組分比較

注：(1)品系I，表示Zmu-1:DHP品系，品系Ⅱ表示DHP品系;(2)曲率1為與子午線相同方向的眼球曲率，曲率2為與子午線垂直方向的眼球曲率;(3) AL：Axial length；CRC：Radius of corneal curvature；ACD：Anterior chamber dept；LT：Lens thickness； VCD：Vitreous chamber depth;(4)**表示組間差異極顯著(P<0.01)，*表示組間差異顯著(P<0.05)。

Note. (1) Strain I: means Zmu-1:DHP; strain II, means DHP;(2) Corneal curvature 1: Corneal curvature of the horizontal meridian; corneal curvature 2: Corneal curvature of the vertical meridian;(3) AL: Axial length; CRC: Radius of corneal curvature; ACD: Anterior chamber depth; LT: Lens thickness; VCD: Vitreous chamber depth;(4)**indicates significant difference at the level of 0.01,*indicates significant difference at the level of 0.05.

多因素方差分析，不同軸向?qū)η蕼y(cè)定值影響顯著，因此，分別統(tǒng)計(jì)分析兩個(gè)軸向的曲率，而未采用兩者平均值進(jìn)行分析。4～12周齡，兩個(gè)豚鼠品系在兩個(gè)軸向的曲率增長(zhǎng)極顯著(P<0.01)，兩個(gè)品系豚鼠在子午線方向上測(cè)定的曲率值大于垂直方向。4～12周齡，Zmu-1:DHP品系豚鼠散光隨周齡變化差異有顯著性(P<0.05)，而DHP品系差異無(wú)顯著性(P=0.07)。曲率變化見(jiàn)圖3。

2.4兩個(gè)品系豚鼠屈光狀態(tài)與其他性狀的相關(guān)性分析

結(jié)合散點(diǎn)圖，對(duì)兩個(gè)品系豚鼠屈光狀態(tài)與曲率和眼軸各組分作偏相關(guān)分析(partial correlation analysis)，見(jiàn)表3。另外，曲率1和曲率2高度相關(guān)，在Zmu-1:DHP和DHP品系相關(guān)系數(shù)分別為0.88和0.92(P<0.01)。

圖1　4～12周齡間的屈光發(fā)育Fig.1　The refactive development of the guinea pigs at 4~12 weeks of age

圖2　4～12周齡眼軸長(zhǎng)變化Fig.2　Changes of the eye axial length in the guinea pigs at 4-12 weeks of age

圖3　4～12周齡角膜曲率變化Fig.3　Changes of the corneal curvature in the ginea pigs at 4-12 weeks of age

2.5兩個(gè)品系豚鼠視力

隨著年齡的增長(zhǎng)，兩個(gè)品系豚鼠視力均下降。其中，DHP品系下降顯著(P<0.01)，見(jiàn)表4。

3討論

3.1品系對(duì)豚鼠屈光性狀的影響

本文對(duì)斷奶后Zmu-1:DHP和DHP兩個(gè)豚鼠品系進(jìn)行屈光狀態(tài)的測(cè)定分析，發(fā)現(xiàn)兩品系表現(xiàn)迥異。Zmu-1:DHP品系豚鼠，3周齡近視自發(fā)率為85.1%，4～12周齡，近視不斷加深，不能夠完成正視化過(guò)程；屈光參差超過(guò)1.5 D，達(dá)到了病理性的標(biāo)準(zhǔn)。DHP品系，近視低發(fā)，屈光度發(fā)展穩(wěn)定。Jiang[6]曾報(bào)道白化的豚鼠品系2周齡近視率為70.1%，對(duì)照有色品系近視率為28.6%；經(jīng)過(guò)2～4周離焦誘導(dǎo)，白化的近視豚鼠變得比有色的近視豚鼠更加近視；經(jīng)過(guò)2～4周形覺(jué)剝奪誘導(dǎo)，有色的近視豚鼠的近視進(jìn)一步加深，而白化的近視豚鼠卻不能[7]。Jodi[10]研究來(lái)航雞的屈光發(fā)育規(guī)律發(fā)現(xiàn)，白來(lái)航雞孵化第6天，屈光度為-1.9D，28 d時(shí)為-2.6 D，未能完成正視化，而對(duì)照組正常來(lái)航雞孵化后第6天為5.1 D，28 d時(shí)為0.5 D，基本完成正視化。王瑞卿[11]對(duì)英國(guó)種短毛三色豚鼠進(jìn)行檢影測(cè)定，出生時(shí)為遠(yuǎn)視5.25±0.22 D，到11周時(shí)近視為1.34±0.61 D，完成正視化。本實(shí)驗(yàn)使用自行搭建的紅外偏光驗(yàn)光儀測(cè)定DHP豚鼠，4~12周齡屈光度基本穩(wěn)定，10、12周齡屈光度為4.28±1.14 D和4.23±0.82 D。Zhou[8]曾報(bào)道認(rèn)為正常的豚鼠3周齡已經(jīng)完成正視化。不同的豚鼠品系屈光性狀可能存在不同，這一現(xiàn)象在小鼠近視模型中也存在。Machelle[12]分析使用小鼠進(jìn)行近視研究的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)相同年齡的C57BL/6J小鼠在不同實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的屈光度差距很大。這提示我們?cè)谥谱鹘晞?dòng)物模型開(kāi)展相關(guān)研究時(shí)，一定要選擇遺傳背景清楚，繁育規(guī)范的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。Zmu-1:DHP品系豚鼠近視高發(fā)，為近視機(jī)理研究提供了一種很好的自發(fā)性動(dòng)物模型。

表3　Zmu-1:DHP和DHP豚鼠屈光狀態(tài)與曲率和眼軸各組分的相關(guān)性分析

注釋:(1)r表示相關(guān)系數(shù)，p表示顯著性概率;(2)屈光度 a表示Zmu-1:DHP品系的屈光度，屈光度 b表示DHP品系的屈光度。

Note. (1)r means correlation coefficient，pmeans significant level;(2)Refraction a means refraction of the Zmu-1:DHP strain; Refraction b means refraction of the DHP strain.

表4　兩個(gè)品系豚鼠視力比較

注：**表示組間差異有顯著性(P<0.01)。

Note.**indicates significant difference at the level of 0.01.

3.2眼球性狀對(duì)Zmu-1:DHP品系豚鼠屈光度的影響

本實(shí)驗(yàn)相關(guān)性分析，Zmu-1:DHP品系豚鼠的屈光狀態(tài)與眼軸長(zhǎng)高度負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)-0.79(P<0.01)；屈光度與子午線垂直方向的眼球曲率相關(guān)系數(shù)為0.31(P<0.01)，而與子午線方向眼球曲率相關(guān)系數(shù)為0.062(P=0.50)。DHP品系豚鼠屈光狀態(tài)與眼軸長(zhǎng)、曲率相關(guān)系數(shù)較小?？梢酝茰y(cè)，Zmu-1:DHP品系豚鼠的近視與眼軸長(zhǎng)高度負(fù)相關(guān)，與曲率的相關(guān)性較小，為眼球前后徑生長(zhǎng)過(guò)快的軸性近視。Zmu-1:DHP品系豚鼠的屈光狀態(tài)與玻璃體腔深度相關(guān)系數(shù)-0.75(P<0.01)，遠(yuǎn)高于前房深度(相關(guān)系數(shù)-0.30)和晶體厚度(相關(guān)系數(shù)-0.30)。DHP品系豚鼠的屈光度與玻璃體腔深度相關(guān)系數(shù) -0.34(P<0.01)，而與前房深度(相關(guān)系數(shù) -0.06)、晶體厚度(相關(guān)系數(shù) -0.12)相關(guān)性不顯著。可以推測(cè)，豚鼠屈光的變化與玻璃體腔深度的增加密切相關(guān)，近視品系Zmu-1:DHP相關(guān)性更高。相關(guān)研究有王瑞卿[11]發(fā)現(xiàn)正常幼年豚鼠正視化過(guò)程主要與玻璃體腔深度的變化相關(guān)。Louis Tong[13]采用多元回歸分析新加坡學(xué)生近視情況，認(rèn)為近視與玻璃體腔深度的過(guò)度增長(zhǎng)相關(guān)。McBrien[14]研究認(rèn)為，眼球結(jié)構(gòu)改變?cè)斐沙赡耆说慕暫徒暭由畹闹饕Y(jié)構(gòu)因素是玻璃體腔深度的延長(zhǎng)。Rabsilber[15]調(diào)查分析認(rèn)為在正視和近視人群中，前方深度沒(méi)有差異。Zmu-1:DHP品系豚鼠的近視可能是眼軸長(zhǎng)的過(guò)度生長(zhǎng)，特別是玻璃體腔深度的過(guò)度增加造成，而角膜曲率、前房深度和晶體厚度對(duì)其的影響較小。相對(duì)于實(shí)驗(yàn)誘導(dǎo)的眼球生長(zhǎng)加速模型，其可以作為自然動(dòng)物模型，對(duì)眼球生長(zhǎng)過(guò)快致病理性近視，進(jìn)行眼球生長(zhǎng)調(diào)控的分子機(jī)理研究。

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Comparison of the refractive development and ocular growth between two strains of guinea pigs

WEI Zhen1, ZHANG Sen2, JIAGN Li-qin2, CHEN Yan-hong1, WU Kai1, XIE Min1, LIU Di-wen1*, XIE Qiang-min1

(1. Laboratory Animal Center of Zhejiang University, Hangzhou 310058, China;2. Wenzhou Medical University, Wenzhou 325035)

【Abstract】ObjectTo compare the refractive development and axial eye growth between Zmu-1:DHP and DHP guinea pig strains after weaning. Methods After screening of the refractive status of two strains of guinea pigs at 3 weeks of age, twelve Zmu-1:DHP guinea pigs and eight DHP guinea pigs were chosen. Each group underwent a series of ocular measurements at five time-points (4, 6, 8, 10 and 12 weeks), including refraction, axial length, corneal curvature and other ocular parameters. ResultsThe refraction of 3-week old Zmu-1:DHP strain(n=327)was -5.19±3.92 D with a myopic rate of 85.1%. While the refraction of DHP strain guinea pigs (n=117) was 2.13±4.40 D with a myopic rate of 22.6%. From 4 to 12 weeks of age, the guinea pigs of Zmu-1:DHP strain developed toward more myopic, their anisometropia was larger than 1.5 D. The DHP strain had a stable refractive state. The Zmu-1:DHP guinea pig strain had larger axial length and vitreous thickness than strain DHP (t-test: P<0.01), and the DHP guinea pig strain had better vision (P<0.01). Astigmatism of Zmu-1:DHP strain guinea pigs changed significantly from 4 to 12 weeks (ANOVA: P<0.01), while DHP strain did not (ANOVA: P =0.07). In the Zmu-1:DHP strain, the refractive status had significant correlation with axial length (r=-0.785, P<0.01) and vitreous chamber depth (r=-0.754, P<0.01). In the DHP strain, the correlation coefficients were -0.19(P =0.089)and -0.34 (P<0.01). Conclusions Zmu-1:DHP strain guinea pigs have a higher rate of spontaneous myopia than DHP strain. The emmetropization is disrupted. This myopia is highly correlated with axial length and vitreous chamber depth.

【Key words】Guinea pig; Myopia; Refraction; Axial length; Corneal curvature

[收稿日期]2015-11-30

Corresponding author:LIU Di-wen, E-mail: liudiwen2004@163.com

Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2016.01.016

【中圖分類號(hào)】Q95-33

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1005-4847(2016) 01-0092-06

[作者簡(jiǎn)介]衛(wèi)振(1982-)，男，碩士。研究方向，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。Email: mudi001@126.com。[通訊作者]劉迪文，研究員。研究方向，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)。Email: liudiwen2004@163.com。

[基金項(xiàng)目]浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用研究計(jì)劃(2012C37085)，浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)劃(2014KYB074)。