透明质酸（HA）诱导的老花眼猕猴解剖性调节反应增加

《Experimental Eye Research》：HYALURONIC ACID (HA)-INDUCED INCREASE IN ANATOMICAL ACCOMMODATION RESPONSE IN PRESBYOPIC MONKEYS

　　摘要• 单次玻璃体腔注射透明质酸（HA）恢复了老花眼猕猴的解剖性调节反应，并使屈光性调节轻度增加。这些发现对于调节型人工晶状体的功能具有重要意义。需要进一步研究以优化剂量和HA递送方式，从而产生最佳的屈光反应。引言根据Helmholtz的理论（von Helmholtz 1909），调节的基本机制涉及睫状肌（CM）的收缩，该肌肉通过前部悬韧带附着于晶状体囊。在收缩过程中，肌肉向前和向内移动，这些悬韧带松弛，使得晶状体变厚，增加其曲率和屈光力。每个人从生命早期就开始丧失调节能力（老花眼），因此到50-55岁时，正视眼（正视眼）和远视眼（远视眼）需要矫正镜片，而大多数近视眼（近视眼）的人必须摘下远用眼镜进行阅读或使用矫正镜片。生产力损失和矫正镜片的成本惊人，寻找治愈方法是一个价值数十亿美元的产业（Donaldson 2021，Wolffsohn等，2023）。晶状体可变形性的丧失是老花眼的光学原因，我们对此并无异议。（Croft等，2024，Glasser和Campbell 1999，Glasser等，2001）。随着年龄增长，晶状体变得更僵硬/硬化，可变形性降低，无法改变形状以增加眼睛的屈光力来观察近处物体。然而，人眼在35岁时已丧失约三分之二的调节能力（Duanne 1912；von Helmholtz 1909）（相当于恒河猴15岁），此时晶状体尚未开始硬化（Glasser和Campbell 1999）。一项使用视觉刺激调节和负透镜测量调节的研究显示，年轻人眼的调节幅度较低（约8屈光度），使年龄-调节反应曲线右移（可能由于使用的方法不同）；这表明在35岁时仍保留超过一半的调节幅度（Anderson等，2008）。更近期的研究使用药理学刺激以确保最大调节反应（人眼可达16屈光度）并客观（屈光）测量调节，显示猴眼和人眼的调节下降模式与Duanne曲线相似（Croft等，2013）。药理学诱导的调节确保了最大调节的实现。与年龄相关的睫状肌活动度丧失可能有助于老花眼的发生，并可能限制调节型人工晶状体的效果。这种活动度丧失可能源于连接睫状肌与眼球后部组织（即后部睫状肌腱、脉络膜、玻璃体聚集体和/或玻璃体悬韧带插入区）的弹性降低。年轻眼中这些组织的弹性使得睫状肌在收缩时能够向前和向内移动。因此，老花眼治疗策略应是多因素的，重点关注晶状体可变形性和睫状肌/悬韧带活动度。人类和恒河猴眼在相对寿命相似的时间尺度上发展老花眼，并且表现出与年龄相关的睫状肌运动和限制的类似影响。两种物种的老年眼中仍存在一些睫状肌活动度。事实上，恒河猴是研究人眼调节和老花眼的极佳模型。（Croft 2008，Croft 2009，Croft等，2006，Croft等，2015，Croft等，2016，Croft 2006，Glasser等，2001，Glasser和Kaufman 1999，Lütjen-Drecoll等，2010，Wasielewski 2008；Croft等，2016）。尽管物种之间存在微小差异，但调节机制几乎相同（Lütjen-Drecoll等，2010），且两种物种在相对寿命的相同时间尺度上发展老花眼（Bito等，1982，Duane 1922）。我们研究了人眼和猴眼的动态调节以及调节装置各组件运动的幅度，结果具有可比性。四十年来，我们小组对调节和老花眼的基本机制进行了重大补充。（Crawford等，1990，Crawford等，1990，Crawford等，1989，Croft 2008，Croft 2009，Croft等，2022，Croft等，2022，Croft等，2006，Croft等，2016，Croft等，2016，Croft等，2013，Croft等，2013，Croft 2006，Davies等，2016，Flügel-Koch等，2016，Flügel-Koch等，2009，Gabelt等，1990，Glasser等，2001，Glasser和Kaufman 1999，Kaufman和Lütjen-Drecoll 1975，Kaufman等，2019，Kwon等，2019，Lütjen-Drecoll等，2010，Lütjen-Drecoll 2010，Lütjen-Drecoll等，1988，Lütjen-Drecoll等，1988，Neider等，1990，Tamm等，1992，Wasielewski 2008，Wendt等，2008）。我们发现，在药理学或电刺激调节时，老年睫状肌不像年轻眼那样发生形状变化（向前和向内移动）（Croft 2008；Wasielewski 2008；Tamm等，1992；Gabelt等，1990）。我们发现，如果在离体人眼和猴眼（Tamm等，1992）以及在体猴眼（Lütjen-Drecoll 2010）中切断睫状肌与眼球后部（即脉络膜）的后部附着，老年睫状肌的调节反应可以恢复，从而证明睫状肌调节活动度存在年龄相关的后部限制。此外，与年龄相关的睫状肌向前运动丧失比向心（向内）肌肉运动丧失更为显著，这是由于限制的方向所致（Croft 2009）。因此，随着年龄增长，肌肉收缩在向前方向上变得越来越等长。有一些悬韧带（平坦部悬韧带）排列并浸没在玻璃体中（中间玻璃体悬韧带）（图1）。此外，还有一种类似池的结构也浸没在玻璃体中（图1）。这些结构附着于调节装置（睫状肌、晶状体），在调节过程中移动，并与调节幅度相关。（Croft等，2022，Croft等，2022）。因此，与年龄相关的玻璃体变化可能影响悬韧带功能。我们2022年的出版物量化了各种玻璃体内结构（即池结构）和液体运动的调节运动，以及视神经区域脉络膜的调节运动。（Croft等，2022，Croft等，2022）。这些调节运动与调节幅度相关，并随年龄显著下降，表明其在调节和老花眼中具有潜在作用。既然已知玻璃体在调节和老花眼中发挥作用（Croft等，2022，Croft等，2022），我们必须问——玻璃体随年龄发生什么变化？人眼中存在与年龄相关的HA和玻璃体粘弹性丧失。（Bálázs和Denlinger 1982，Berman ER和IC 1964，Itakura H等，2009，Schulz A等，2019，Sebag 1987，Sebag 1998）。Schultz等人2019年报告（Schulz A等，2019），将HA注射到离体人玻璃体中，推测可以恢复粘弹性。玻璃体腔注射HA可能会松解玻璃体纤维聚集体，恢复玻璃体和脉络膜的弹性，从而恢复玻璃体悬韧带插入区、池分支尖端和肌肉的向前活动度，导致老花眼中至少部分调节反应恢复。在13-17岁时，恒河猴眼已丧失50%的向前肌肉运动和2/3的屈光调节能力；仅能调节8-10屈光度，而年轻眼为30屈光度；这类似于按寿命调整后的人眼（Croft 2006，Duane 1922，Duanne 1912）。因此，这个年龄范围肯定是老花眼。玻璃体物质覆盖晶状体后表面和调节装置的内表面（即睫状肌、平坦部悬韧带、脉络膜），并完全浸没一些结构，如PVZ INS LE（在后部悬韧带插入区和晶状体赤道之间延伸的支撑结构）（Croft等，2016）和其他结构（即池、中间玻璃体悬韧带及其后部插入区、悬韧带丛、玻璃体内条索）（图1，视频片段1）。（Croft等，2022）。这些结构及因此睫状肌的与年龄相关的不活动性，可能是由于HA和玻璃体内粘弹性的丧失，考虑到玻璃体纤维聚集体在眼球周边聚集，与调节装置紧密并置。恢复这些结构的活动度可能会增加调节型人工晶状体的调节幅度。当前研究的目标是确定单次高浓度HA玻璃体腔注射是否能恢复老花眼猕猴的调节反应及其持续时间。剂量反应曲线超出了本研究的范围。与基线相比，HA注射后调节反应的改善将表明HA水平对调节很重要，并且老年老花眼中HA的丧失在老花眼发病中起作用。材料与方法所有方法已在先前出版物中描述，如参考文献所示；因此，此处仅包含简要描述。调节反应个体纵向反应如图3和4所示。四只猴中有三只表现出屈光调节增加，而一只动物（年龄26岁）显示变化极小。尽管平均变化为正，但动物间反应差异很大（图3）。HA治疗与几只猴中与调节功能改善一致的解剖学变化相关，尽管反应的幅度和一致性在个体间差异很大。讨论总之，HA治疗与几只猴中与调节功能改善一致的解剖学变化相关，尽管反应的幅度和一致性在个体间差异很大（图3）。尽管数据存在变异性且样本量较小，但几个参数实现了统计学上显著的调节组织运动增加。HA后2-4周，调节组织对毛果芸香碱的反应增加。CRediT作者贡献声明GREGG A. HEATLEY：可视化，方法学。JARED P. MCDONALD：写作——审阅与编辑，可视化，资源。ALEXANDER W. KATZ：写作——审阅与编辑，可视化，资源。PAUL L. KAUFMAN：写作——审阅与编辑，监督，资源，项目管理，调查，资金获取。Kyle D Peterson：正式分析。Mary Ann Croft：写作——审阅与编辑，写作——初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目。未引用参考文献Berman和IC，1964；Crawford等，1990；Croft等，2008；Croft等，2009；Croft等，2022；Croft等，2016；Croft等，2024；Croft等，2013；Croft等，2006；Glasser等，2001；Lütjen-Drecoll等，2010；Lütjen-Drecoll等，1988；Wasielewski等，2008。伦理声明本研究遵循以下动物福利和/或报告指南进行：视觉与眼科研究协会（ARVO）动物研究使用指南；实验动物护理和使用指南：第八版。（华盛顿特区：国家科学院出版社）。本研究已获得机构动物护理和使用委员会批准。利益声明无利益冲突声明? 作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本文报告的工作。Mary Ann Croft|T. Michael Nork|Gregg A. Heatley|Jared P. Mcdonald|Alexander W. Katz|Kyle Peterson|Paul L. Kaufman