在調查使用選擇性藍光過濾透鏡是否可以保護培養的原代豬RPE細胞免受光照射。用分光光度法表征S-BF和紫外線過濾透鏡的透射率。RPE細胞暴露于1700勒克斯的白色或藍色LED燈16小時,以評估光源對培養物的影響。然后研究了S-BF和UVF眼科鏡片在藍光照射下對RPE細胞培養物的影響。使用臺盼藍和MTT測定比較細胞活力。通過熒光素探針CM-H2DCFDA檢測細胞內ROS的產生。通過蛋白質印跡分析過氧化氫酶和Prdx3的表達水平。臺盼藍染色顯示藍光比無光或白光導致更多的細胞死亡。MTT分析支持這樣的假設,即暴露于藍光比無光或白光更嚴重地損害RPE細胞。在藍光下,使用S-BF鏡片比UVF鏡片多阻擋17%的藍光,導致更高的細胞活力。藍光和白光都顯著增加了ROS的產生。S-BF晶狀體保護細胞,導致較低水平的ROS和較高的過氧化氫酶和Prdx3表達??偠灾?,藍光LED光照射會對RPE細胞產生顯著的細胞毒性。S-BF鏡片對藍光的部分阻擋導致對視網膜光毒性的保護作用,這是通過減少ROS和增加抗氧化酶水平來介導的。
藍光也稱為高能可見光,其波長范圍為400至500nm。它存在于室外的太陽和室內的許多人造光源,包括發光二極管燈、緊湊型熒光燈管和其他數字設備,例如計算機屏幕、平板電腦和智能手機。與白熾燈相比,這些新型人造光源,尤其是LED,發出的藍光比例要高得多,這引發了人們對曝光限制的擔憂。通常,緊湊型熒光燈管發出25%的藍光,至少35%的冷白光LED和大約3%的白熾燈。
周期性光照,特別是藍光和紫外線輻射,會引起視網膜的光毒性和氧化損傷,這可能導致眼部過早老化和視網膜變性,特別是年齡相關性黃斑變性。晶狀體通常保護視網膜免受紫外線和藍光的光毒性影響,但在老化過程中,晶狀體逐漸變得更加不透明和淡黃色,導致在300到500范圍內的光吸收增加納米。事實上,具有僅阻擋紫外線的透明人工晶狀體的人工晶狀體眼,會增加AMD發展和進展的風險。
許多研究調查了藍色和紫外線過濾器對視網膜的保護作用。眾所周知,視網膜急性暴露于強光會增加體外和體內的細胞衰老和死亡。最近的研究表明,家用照明水平的LED也會引起視網膜損傷。在體外和動物模型中,藍色濾光片的使用在保護視網膜免受氧化應激方面顯示出有希望的效果。然而,使用防藍光人工晶狀體的人類數據仍然沒有定論。這可能歸因于視網膜變性的復雜發病機制和個體的各種終生光照。盡管缺乏可靠的臨床證據,但理論和實驗證據表明,藍光暴露會導致視網膜損傷,并可能在AMD的發病機制中發揮作用。因此,提倡早期或無癥狀AMD患者考慮使用黃色人工晶狀體進行白內障手術,以盡量減少進展。
正規買球app軟件建議使用有色或濾光鏡片作為護目鏡的一種形式,以防止明亮的陽光或高能可見光對眼睛造成傷害或引起不適。最常推薦的鏡片是紫外線過濾器,它可以保護眼睛免受紫外線輻射,紫外線輻射會導致光角膜炎、雪盲癥、白內障、翼狀胬肉和視網膜變性。由于近年來電子設備屏幕時間的大幅增加,人們越來越意識到保護眼睛免受高能可見藍光的必要性。在保護方面,黃色眼鏡片理論上效果最好,因為它們幾乎可以過濾所有進入眼睛的藍光。然而,藍色濾光片在對顏色辨別產生負面影響方面具有潛在的缺點。
近年來,提倡使用選擇性濾藍鏡片,選擇性濾除藍紫色高能光和紫外光,以保護眼睛。這些鏡片保持出色的透明度并允許足夠的有益藍光通過,因此與使用藍色濾光片相比,視覺功能不會受到干擾。迄今為止,使用這些鏡片來保護或延緩眼睛退化的支持性證據是有限的。本研究旨在比較原代培養的豬視網膜色素上皮細胞在不同光照條件下的活力,并評估兩種晶狀體S-BF和UVF晶狀體對原代培養的RPE細胞抗光照射的保護作用。據推測,短波長光會增加RPE細胞中的氧化應激,并且通過部分阻斷藍光,使用S-BF鏡片將提供對視網膜光毒性的保護作用,這可能有助于預防發育和AMD的進展。
據我們所知,本研究首次證明了市售S-BF眼科鏡片對原代培養的豬RPE細胞的保護作用,該鏡片部分阻擋了短波長可見光,特別是藍色LED光輻照度。該研究表明,與白光LED光相比,體外暴露于藍光LED光對豬原代RPE細胞的損傷更嚴重。LED光誘導的細胞損傷與ROS的快速增加有關。在藍光LED光的照射下,與UVF透鏡相比,S-BF透鏡顯著減少了ROS的形成,增加了抗氧化酶的可用性,并保持了原代RPE細胞的細胞活力。
為了了解它們對RPE細胞的影響并評估S-BF和UVF透鏡的有效性,本研究使用LED作為光源。國內的白光LED燈通常是通過將藍色LED與黃色熒光粉涂層相結合來生產的,從而產生白光感。這解釋了當前研究中使用的白色和藍色LED燈的峰值波長的相似性,盡管后者的光譜輻射更大。在照射后,RPE細胞顯示出導致細胞損失的ROS水平激增,在藍色LED光輻照下比在白色LED光輻照下相對更大。事實上,RPE細胞對光毒性的敏感性之前已經報道過,使用體外細胞培養和體內動物模型。在RPE細胞的選擇、輻照光源及其波長、強度和暴露持續時間方面,不同研究的細胞培養模型有所不同。一些人使用人原代RPE細胞和人RPE細胞系ARPE19,其他人則從兔、嚙齒動物或豬中獲得細胞來源,帶有或沒有脂褐質積累。應用的光源是鹵鎢,汞,汞-氙,紫外線,熒光,或LED燈,波長范圍從較短到較長波長。值得注意的是,藍色或白色光輻照對RPE細胞造成細胞損傷,當細胞暴露于強烈的短暫的光照或長時間的中等光照。更重要的是,發現視網膜和RPE對藍光損傷更加敏感。我們的研究結果與其他細胞培養研究一致,因為無論光源如何,較短波長的輻射都會比較長波長的光引起更大的RPE細胞損傷。
在脂褐質存在的情況下,RPE細胞甚至更容易受到光毒性的影響。此外,在缺乏A2E發色團的RPE細胞中也報道了這種細胞損傷。在目前的研究中,在光照射后,未插入鏡片的RPE細胞顯示出明顯的損傷。我們已經表明光照射后ROS的產生增加,這得到了其他研究的支持。除了增加的氧化應激水平外,先前的研究報告說,在強光照射下,RPE細胞會出現線粒體和DNA損傷,改變血管生成細胞因子的表達,損壞緊密連接結構、炎癥細胞因子的上調和促凋亡蛋白,最終導致凋亡細胞死亡。這種RPE細胞損傷的累積被認為是誘發AMD的早期事件。
隨后,本研究調查了S-BF和UVF鏡片在藍光LED光輻照后對RPE細胞的保護作用。雖然兩種鏡片都將光的透射率降低到500nm以下,但S-BF鏡片將光透射率降低了近30%,而UVF鏡片降低了15%,因此即使兩種類型的鏡片都能夠顯著降低ROS的產生,S-BF透鏡在提高細胞活力方面更有效。視網膜對抗ROS的細胞防御機制通常會隨著年齡的增長而下降.高度氧化的視網膜外層,特別是RPE和感光細胞,被認為最容易受到光化學損傷。S-BF鏡片的有益作用可能有助于通過減少可能參與RPE疾病發展的細胞應激反應來預防或減輕眼部退化。我們的研究結果得到了S-BF鏡片處理的RPE細胞中抗氧化酶水平增加的證實,并有助于解釋兩種鏡片類型之間觀察到的保護作用的差異。
以前的細胞培養研究報告了使用不同類型的藍色阻擋IOL或具有不同透光率水平的濾光片對RPE光毒性的保護作用。Sparrow和Zhou報告說,在脂褐質積累的RPE細胞受到藍光或白光照射20分鐘后,黃色IOL可防止約80%的細胞損傷。其他非著色IOL類型的短或寬帶光透射率降低不到10%,只能分別抑制10-20%和20-40%的細胞死亡。Rezai和同事還表明,在對非脂褐質RPE細胞進行慢性藍光照射10天后,黃色IOL可將細胞損傷率降低約50%。后來,Zhou和Sparrow于2011年應用在聚碳酸酯鏡片中混合不同濃度的苝染料制備的藍色濾光眼科鏡片,以研究負載脂褐質的RPE細胞20分鐘對藍光輻照的保護作用。結果顯示,當色素濃度分別從3.8、7.5和35ppm增加時,使用MTT測定的細胞活力的分級保存為18%、30%和47%。
當RPE細胞暴露于12小時的明暗循環3天時,使用LED光源證明了由短波長藍光隨后是白光和綠光引起的最大光損傷。他們隨后的研究還表明,使用藍色濾光片可將藍色LED光的輻照度水平從5.11mW/cm2降低到1.15mW/cm2,并將細胞活力提高30%。有趣的是,很少有研究比較藍色濾光片和UVFIOL對光損傷的保護作用。結果表明,藍色濾光片IOL通過顯著抑制血管內皮生長因子的上調,增加色素上皮衍生因子和游離谷胱甘肽的水平,提供比UVFIOL更好的保護,減少ROS生成,上調抗凋亡蛋白和下調促凋亡蛋白表達??傮w而言,研究表明,完全阻擋藍光可以顯著抑制細胞死亡。盡管在本研究中僅應用了選擇性阻塞導致藍光透射率降低30%,但研究結果表明,通過使用S-BF眼科鏡片設計可顯著減少細胞損傷,其在預防方面優于UVF鏡片RPE的光損傷。
近年來,LED越來越多地用于家庭照明和其他常用電子設備中。眾所周知,LED燈會發出更高水平的藍光,這可能會對健康構成威脅,包括視網膜損傷。藍光暴露增加,尤其是在深夜或夜間,可能會影響晝夜節律,進而擾亂褪黑激素分泌、睡眠-覺醒周期和精神警覺性。藍色濾光片的應用可以減少視網膜細胞的光損傷。然而,這并非沒有任何缺點。使用全藍色遮光鏡片可能會改變顏色感知、降低暗視視力,并且還會通過阻斷ipRGC輸入到視交叉上核的光譜波長來擾亂生物鐘調節器。因此,應謹慎選擇藍光的透射率,以免對視網膜健康的益處超過個人的整體健康。這樣,具有70%透光率的S-BF透鏡可以減少藍光引起的光損傷的影響,而不會顯著改變晝夜節律。盡管如此,仍然需要研究S-BF透鏡對生物鐘的影響。
在本研究中,該方法存在一些不足之處。在我們的實驗中,RPE細胞從培養板下方照射,這意味著光的方向是從基底外側到頂端。這不是光線進入我們眼睛時的自然方向。這可能不會對我們結果的解釋產生太大影響,因為無論光源是從培養板上方還是下方放置,都可以觀察到LED照射下ROS產生和細胞死亡的增加。然而,在設計未來的實驗時考慮到這一點會更理想。此外,具有純黑色上部結構的透明底部成像板可用于減少不同孔中光強度的變化。如果將處理過的細胞照射到不同波長的光下,將黑暗中的對照細胞培養在同一個孔板中,這也將更理想。此外,據報道,RPE細胞可能會從光誘導的壓力中恢復。因此,可以結合明暗循環而不是連續曝光。此外,據報道,核黃素等光敏劑的存在會影響光依賴性ROS的產生。如果檢查由光照引起的培養基變化會更好。最后,在現實生活中,光誘導的視網膜損傷通常是一種慢性累積性損傷。然而,我們目前研究的模型是家庭照明水平下的急性光毒性損傷模型。這可以解釋為什么我們的一些結果很重要但相當微妙,例如臺盼藍分析和S-BF和UVF鏡片之間ROS產生的差異。如我們的結果所示,原代RPE細胞在重復傳代后失去了表型。這限制了我們研究慢性損傷的實驗裝置。為了研究慢性效應,應使用或建立可以長期維持其表型的原代RPE細胞系。
證明藍色LED光對RPE細胞具有顯著的細胞毒性,并且S-BF透鏡的使用對光照射后的細胞存活產生了保護作用,這是通過減少ROS和增加的水平介導的??寡趸?。