《Photodiagnosis and Photodynamic Therapy》：Investigation on the impact of outdoor exercise on retinal cone photoreceptor mosaic using adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy
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专业术语翻译摘要：
本研究旨在探讨户外运动对视网膜视锥细胞光感受器镶嵌结构的影响，采用自适应光学扫描激光检眼镜（adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy，AOSLO）进行活体量化分析。研究人员招募了114名体育
专业术语翻译摘要：
本研究旨在探讨户外运动对视网膜视锥细胞光感受器镶嵌结构的影响，采用自适应光学扫描激光检眼镜（adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy，AOSLO）进行活体量化分析。研究人员招募了114名体育院校学生，依据运动习惯和日光暴露时长进行分组比较。研究发现，高运动量联合高日光暴露组在距中心凹1.5°至2.5°偏心度范围内视锥细胞密度显著增加（P<0.01，经Bonferroni校正后仍显著）；而单纯运动或单纯日光暴露均未显示出对视锥细胞镶嵌结构的显著独立效应。眼轴长度（axial length，AL）在户外活动与视锥细胞密度之间起中介作用。AOSLO技术实现了中心凹旁区域视网膜视锥细胞光感受器镶嵌结构的活体量化，揭示了户外运动可能通过运动与光照环境的协同作用促进视锥细胞光感受器的健康发育。
论文解读文章
一、研究背景与意义
近视已成为全球性公共卫生问题，随着电子设备普及和用眼习惯改变，近视发病率快速上升且呈现低龄化趋势。近视不仅严重影响青少年日常生活和学习，还可能进展为高度近视，并伴随多种并发症导致严重且不可逆的视力损害。因此，寻找安全有效的近视防控措施尤为重要。近年来，户外运动被认为是减少青少年近视发生和发展的有效方法，包括体力活动和日光暴露两方面，可延缓眼轴长度（axial length，AL）进展。然而，既往研究更多关注近视屈光不正的控制，而忽略了眼底健康。
光感受器在视觉处理中发挥关键作用，将外界光能（或信息）转化为电信号，包括视杆细胞和视锥细胞。视锥细胞位于黄斑区，负责高分辨率、彩色和明视觉。视锥细胞在视网膜上的空间排列和定位称为视锥镶嵌（cone mosaic）。中心凹处视锥细胞密度约为100,000-200,000 cell/mm2，距中心凹0.5 mm处降至约30,000 cell/mm2，距中心凹3 mm处进一步降至约10,000 cell/mm2。局部堆积几何结构为六边形阵列，这种有序、非随机的空间分布对视功能健康至关重要。
视锥镶嵌的变化提示其积极参与近视的形成。近视个体中，可通过自适应光学扫描激光检眼镜（adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy，AOSLO）观察到视锥光感受器密度降低。在近视控制方法中，重复低强度红光治疗已被证明与中心凹旁视锥密度降低及其他细微视网膜异常相关。同时，光损伤（包括蓝光和紫外线损伤）也不容忽视。因此，户外运动对视锥光感受器的影响需要认真对待。
既往研究已确立户外运动对近视的保护作用，本研究旨在通过AOSLO比较不同运动习惯参与者之间的视锥光感受器镶嵌数据，探索户外运动与视锥光感受器之间的关系。
二、研究设计与方法
本研究在天津医科大学总医院开展，共招募114名天津体育学院学生，最终纳入204只眼。所有受试者接受全面眼科检查，包括裂隙灯检查、最佳矫正视力、检眼镜检查、屈光评估（NIDEK，日本）、AL测量（Zeiss IOL Master 700，德国）、眼底红外成像和眼底自发荧光成像（Heidelberg Spectralis，德国）以及光学相干断层扫描检查（Zeiss CIRRUS HD-OCT 5000，德国）。排除标准包括：最佳矫正视力低于20/20、眼压异常、眼部手术史、活动期感染性疾病或炎症、以及屈光不正以外的眼部疾病。
研究人员通过问卷获取受试者日常运动和日光暴露习惯，依据训练表减轻回忆偏倚。根据每日运动≥2小时且持续3年以上分为高运动组，否则为低运动组；每日日光暴露≥2小时分为高日光暴露组，否则为低日光暴露组。第二阶段分析中，按运动与日光暴露的2×2组合将参与者分为四组：组1（高运动+低日光）、组2（高日光+低运动）、组3（高运动+高日光）、组4（低运动+低日光，参考组）。
AOSLO成像系统（Mona II，Robotrak Technologies，南京）用于获取视网膜细胞高分辨率图像。检查前使用5%托吡卡胺散瞳，采集中心凹0°、1.5°和2.5°区域的视锥图像序列，拼接成约7.4°×7.4°的大拼接图。在距中心凹1°至3.5°偏心度范围内，沿上、下、鼻、颞四个子午线以0.5°间隔放置100×100 μm感兴趣区域（region of interest，ROI）。设备配备基于人工智能算法的自动视锥分割软件，生成视锥密度、视锥间距、视锥离散度和视锥规则性等统计描述指标。
统计分析采用R 4.4.1软件，使用线性混合效应模型（随机截距为参与者ID）分析各偏心度和各视锥参数，采用结构方程模型（lavaan包）进行中介分析，使用偏差校正自助法（5,000次重抽样）估计间接效应。五个偏心度的多重比较采用Bonferroni校正，校正后显著性水平设为α=0.01。
三、研究结果
3.1 参与者基本特征
最终纳入114名参与者204只眼。低运动组33人54眼，高运动组81人150眼；低日光暴露组55人92眼，高日光暴露组59人112眼。两组间年龄无显著差异。男性更倾向于参与运动（61.3%）和接受日光暴露（75.0%），高运动组和高日光暴露组平均身高显著更高。每日投入更多时间运动和日光暴露的个体，每日近距离电子屏幕使用时间显著更少，屈光度更低（高运动组-1.91±1.83 D vs. 低运动组-3.07±1.92 D；高日光组-1.89±1.87 D vs. 低日光组-2.61±1.92 D），AL更短（高运动组24.49±1.13 mm vs. 低运动组25.08±0.95 mm；高日光组24.50±1.19 mm vs. 低日光组24.82±0.99 mm）。
3.2 参与者的视锥光感受器镶嵌结构
视锥密度和视锥间距在不同运动和日光暴露水平组间差异显著，而离散度和规则性未见一致差异。视锥密度方面，高运动组和高日光暴露组在所有偏心度均高于各自对照组（均P<0.05）。例如，在1.5°偏心度，高运动组视锥密度为39104.30±4102.16 cell/mm2，低运动组为37097.32±3419.14 cell/mm2（P=0.001）；高日光暴露组为39452.46±3806.34 cell/mm2，低日光暴露组为37502.44±4041.80 cell/mm2（P=0.001）。视锥间距方面，高运动组和高日光暴露组在大多数偏心度较对照组更窄（均P<0.05，高运动组在3.5°偏心度除外）。离散度和规则性在所有偏心度均无统计学显著差异。
3.3 运动与日光暴露对视锥光感受器镶嵌的关联
采用混合效应模型（校正协变量）分析高运动与低运动、高日光暴露与低日光暴露与五个偏心度视锥参数的关系。视锥密度方面，高运动在2.0°-3.0°偏心度显示名义显著增加，高日光暴露在1.5°和2.0°显示名义显著增加。视锥间距方面，高运动在2.0°-3.0°显示名义显著缩小，高日光暴露在1.5°和2.0°显示名义显著缩小。然而，经Bonferroni校正后，所有校正P值均未低于0.01。视锥规则性和离散度均无显著差异。
3.4 运动与日光暴露对视锥密度的联合效应
以组4为共同参考组，采用混合效应模型分析联合效应与五个偏心度视锥密度的关联。模型1校正性别、年龄、身高和每日电子屏幕使用时间。在所有偏心度，组3（联合效应）均具有显著正回归系数（β=3252.516、2389.211、1853.936、1382.694、973.127，原始P=0.001、0.002、0.003、0.011、0.049），且β随偏心度增加而递减。经Bonferroni校正后，1.5°、2°和2.5°偏心度的校正P值仍低于0.01。其他组（如组1在2°：β=1361.894，P=0.101；组2在2.5°：β=1025.205，P=0.341）均未达统计学显著。这表明在该偏心度范围内，运动与日光暴露同时存在时对视锥密度具有协同增加效应。然而，校正AL后，所有偏心度效应均减弱且与对照组差异不再显著。补充表进一步显示，各偏心度AL与视锥密度均存在显著负相关（β<0，P<0.001），且该关系随偏心度增加而减弱，提示AL在联合效应与视锥密度关系中起中介作用。
四、讨论与结论
本研究通过AOSLO收集视锥光感受器镶嵌数据，利用混合效应模型分析运动、日光与视锥光感受器的关系。结果显示，习惯户外运动的参与者视锥密度高于不常运动或日光暴露者，提示户外运动可能与视锥光感受器的健康发育相关。
户外运动中，运动与日光暴露共同促进视锥光感受器的健康与功能。运动通过改善眼肌功能、增强神经可塑性、提高神经营养因子水平、促进能量代谢以及改善视网膜和脉络膜血流灌注等多种机制对视锥光感受器产生积极影响。光照（尤其是高强度自然光）可刺激视网膜无长突细胞释放多巴胺，户外日光暴露可增加视网膜多巴胺释放并影响视网膜灌注。本研究发现，习惯运动和日光暴露的参与者具有更高的视锥密度和更小的视锥间距，在靠近中心凹的位置，两者的协同效应比单一因素更显著。
结果还显示，在低偏心度时高日光暴露与视锥密度的关联大于高运动，而在高偏心度时高运动优于高日光暴露，尽管均未达统计学显著。这种反转可能与视网膜血流分布的偏心度差异有关：中心凹区域无血管，光感受器氧供几乎完全依赖脉络膜毛细血管扩散，因此在低偏心度时日光可能通过光介导的脉络膜血管舒张发挥更直接的作用；而中心凹旁区域富含视网膜毛细血管网，运动诱导的系统血流动力学调节可能通过视网膜血管自身调节机制对该区域产生更显著影响。这些解释属假设性，需未来验证。
户外运动可控制AL伸长，已被反复证明是预防近视的有效方法之一。本研究参与者来自体育院校，自青少年期即保持单一类型运动的持续训练，运动频率和时长高于普通人群。结果显示，习惯运动和日光暴露的参与者屈光误差更小、AL更短。多项研究已证明AL与视锥密度负相关，主要通过放大效应和解剖拉伸实现。设备内置算法在图像采集前根据AL输入校正单位面积放大率，解剖方面则在混合效应模型中校正AL。研究发现AL在户外运动与视锥光感受器关系中起重要中介作用。
年龄是视锥密度相关的独立因素。视锥镶嵌在儿童期仍在发育成熟，青少年期（13岁）逐渐稳定。健康儿童研究发现近视儿童在0.2 mm偏心度线性视锥密度显著低于非近视儿童。但此阶段视锥密度受眼生长和屈光状态影响，运动效应与发育效应难以分离，因此本研究结果不宜外推至儿童。6-78岁健康受试者研究显示，青少年期视锥密度无明显波动，老年期显著下降。老年期体能、血管疾病和药物均可能改变视网膜对运动的反应，因此本研究结论应限于青少年期起长期规律运动的年轻成人。
除AL和年龄外，种族、性别、眼部状况和眼优势眼等均可能影响健康眼视锥密度。混合效应模型中校正了年龄、性别、身高和每日电子屏幕使用时间。研究发现女性更倾向室内运动或不运动，运动较少者更倾向长时间近距离使用电子屏幕，这可能与本研究男性入组更多有关，且女性因电子屏幕使用导致干眼而更易无法获取清晰AOSLO图像。
中心凹视锥密度较高与更精细的视网膜采样相关，可能关联更好的视力。中心凹处较小的视锥间距产生更高的奈奎斯特采样极限和更低的最小分辨角。视锥密度可解释部分个体间视觉分辨阈值的差异。然而，标准视力测量对视锥镶嵌变化不敏感，因为中心凹视锥镶嵌具有相当大的冗余度，即使视锥密度降至正常值约50%，Snellen视力仍可保持临床正常。因此，检测户外运动和日光的细微效应时，AO来源的视锥密度或间距指标比临床视力表敏感得多。
户外运动有益但并非无潜在危害。急性光损伤可导致不可逆视力下降，长期过度光照可诱发光感受器慢性光氧化损伤和视网膜色素上皮进行性退行性改变。因此，在阳光下进行户外运动时应考虑佩戴太阳镜和护目镜等防护措施，但这些措施是否影响视觉发育有待进一步研究。
本研究存在若干局限性：各组样本量较小，结果不能推广至所有运动人群；运动数据通过回顾性问卷收集，可能存在回忆偏倚，且不同运动类型合并为一组可能掩盖运动强度和方式的差异；作为横断面研究，缺乏入学时基线测量，仅报告单一结果，不能建立因果关系；天津地区日光暴露高度季节性，云层覆盖和空气污染进一步衰减地表太阳辐射，可能降低参与者实际接受的户外光照剂量。
综上所述，本研究利用AOSLO发现，青少年期每天至少2小时户外运动可能与视锥光感受器健康发育相关。高运动联合高日光暴露在1.5°-2.5°偏心度与显著视锥密度优势相关，提示运动和光照可能通过血流改善和AL调节的协同途径对视锥镶嵌发挥保护作用。AOSLO来源的视锥密度指标比标准视力测量更敏感地捕捉了这一细微效应。该发现为理解运动对视网膜结构的潜在益处提供了新数据。未来将继续随访这些参与者，观察其视锥光感受器镶嵌的长期变化，并进一步研究脉络膜与视锥光感受器相关性的意义。
