Heliyon | 毕宏生教授团队发表综述阐述近视发生与遗传及环境之间的关联关系

文摘   2024-10-24 18:30   北京  

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导  读


近年来,近视的患病率逐渐上升,已成为21世纪全球重大的公共卫生问题,对人类眼睛健康构成严重挑战。目前,已经证实近视的发展是基因和环境因素共同作用的结果。因此,阐明近视的危险因素和发病机制对近视的预防和控制具有重要意义。东中医药大学附属眼科医院毕宏生教授团队在国际知名学术期刊Heliyon发标了题为“Crosstalk between heredity and environment in myopia: An overview ”综述文章,阐明了近视发病与遗传和环境之间的相互作用。




Crosstalk between heredity and environment in myopia: An overview


Jiawen Hao , Zhaohui Yang , Ruixue Zhang , Zhongyu Ma , Jinpeng Liu , Hongsheng Bi , Dadong Guo

山东中医药大学附属眼科医院


研究背景


屈光不正是眼轴长度与其光焦度不匹配的一种病理状态,有可能导致患者视力模糊。最常见的屈光不正是近视,近视被定义为平行光经眼折射后焦点落在视网膜前方。目前,全球近视患病率约为28.3%。据估计,到2050年,全球近视的患病率将达到50%。高度近视的患病率将达到10%。流行病学显示,东亚和东南亚年轻人的近视患病率约为80%-90%,同时高度近视的患病率很高(10-20%)。


近视,尤其是高度近视(>-6.00D),与黄斑变性、视网膜脱离等有关,严重威胁着人们的生命和健康。已有研究表明,近视发病率迅速上升的现象不能仅从单纯的基因突变来解释。而环境因素也是近视发生的重要危险因素。因此,基因与环境因素相互作用对近视发展的作用非常重要。


遗传与近视


1.基因与近视


在高度近视的发生和发展中,与近视相关的基因起着至关重要的作用。越来越多的研究揭示了遗传在近视发生中的重要性。调控昼夜节律和色素沉着的相关基因被发现与近视和屈光不正的发生有关。Flitcroft DI研究团队发现了21个新的候选近视基因,包括ADAMTS18、ADAMTS2、ADAMTSL4等。Simpson CL研究团队发现WISP1和SSPO是德系犹太人家庭中潜在的致病基因。Meguro A研究团队发现HIVEP3、NFASC/CNTN2、CNTN4/CNTN6、FRMD4B、LINC02418、AKAP13与HM有关。在欧洲人群中,FAM150B-ACP1、LINC00340、FBN1、DIS3L-MAP2K1、ARID2-SNAT1和SLC14A2与屈光不正有关。有动物实验证据表明PIK3CG和PRKAR2B基因与近视易感性显著相关,该位点对人群近视发病也有诱导的作用。基于此,研究团队还筛选出了更多与近视发病相关的基因。



2.DNA甲基化


大量研究表明DNA甲基化在近视的发生和发展中起着至关重要的作用。IGF-1基因甲基化可能在豚鼠形觉剥夺性近视(FDM)的发病机制中发挥作用。LINE-1高甲基化可能与人类和小鼠的高度近视有关。此外也有研究表明,DNA甲基化水平的降低是儿童早发性近视的一个危险因素。


3.非编码RNA


已有研究表明mmu-mir-1936、mmu-mir-338-5p、mmu-mil-673-3p、mir-328、mir-708a、MicroRNA-29a和mir-148与近视有关,可以用作近视的生物标志物。其中,MicroRNA-29a可能通过调节I型胶原蛋白影响近视的发展。研究发现,胶原蛋白代谢会影响巩膜的机械性能和重塑,从而影响巩膜的生长、轴向伸长,甚至近视。Guo D研究团队在负性晶状体诱导的近视豚鼠巩膜中鉴定出27种差异表达的MicroRNAs,其中10种上调,17种下调,并发现了miR-19b-3p通过调节代谢过程参与近视的发展。截止目前,大量研究使miRNA的表达谱更丰富,这可能为近视的发病机制和生物学的发展开辟了新的视野。


环境与近视


1.近距离工作


近距离工作会显著降低人脉络膜血液灌注(ChBP),这可能会导致巩膜缺氧,从而导致近视。ChBP的降低导致巩膜缺氧和巩膜肌成纤维细胞的转分化,α-平滑肌肌动蛋白的表达增加,最终导致近视的发展。


2.户外活动


研究表明,每天持续2小时以上的户外活动对近视有保护作用,户外活动过程中接触绿地也有利于降低近视患病风险。


3.光线


多巴胺是视网膜中必不可少的神经递质,它介导各种功能,包括视网膜发育、视觉信号传输和屈光发育。明亮的光线(2500-5000lx)通过激活视网膜ON通路中的多巴胺D1受体信号传导来抑制FDM的发展。已有研究表明,学校每天120分钟的户外照明有利于抑制近视,而缺乏阳光可能会导致近视加深。暴露在更明亮的光线下(400-40000lx)可以降低近视的风险。


4.基因与环境对近视的共同作用


近视是由基因和环境的相互作用引起,这一理论已被广泛认可。研究团队借助环境和遗传指数的计算分析,相关结果表明遗传因素在近视形成中起12.5%的作用,环境因在远视形成中起87.5%。AREG、GABRR1和PDE10A基因位点在亚洲人群中与教育有很强的相互关联,受过高等教育的人比受教育程度较低的人具有更大的遗传效应。相比之下,这种关联关系在欧洲人身上并不明显。


教育程度对儿童期的高度近视发病的影响随着时间的推移而被放大,这表明,如果不减轻儿童期教育强度,基因-环境相互作用的队列效应会增加近视的发病率。这些结果表明,环境因素之间的相互作用(包括基因表型、教育程度)对近视发病有重要影响。



研究总结


综上所述,近距离工作、户外活动、光线、教室环境、教育和经济以及人口密度是近视的危险环境因素。基因和环境因素在近视的发生和发展中都起着至关重要的作用。预防近视进展,减少近距离工作、增加户外活动、改善课堂环境等可能是控制近视的适当方法。


信源

Hao J, Yang Z, Zhang R, Ma Z, Liu J, Bi H, Guo D. Crosstalk between heredity and environment in myopia: An overview. Heliyon. 2024 Apr 16;10(8):e29715.

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