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眼睛是非常精妙的器官，它的奇特之处，不仅在于它能让我们拥有视觉，还在于它具有复杂而精细的结构。眼睛非常结实、富有韧性，可以终生工作，但同时也非常脆弱。其近似球体的形状，对于正常发挥转动、观察外界以及控制和聚焦光线等功能具有至关重要的作用。眼睛要维持这种独特的形状，就需要稍高的内压，因而容易受到压力问题的影响。 眼睛的转动，由分布于眼球侧面及眼眶后部的六条肌肉控制。眼睛前部受到透明的角膜保护；角膜的润滑和湿润，外面靠泪液，里面靠眼内叫作“房水”的一种液体（参见图3-1）。角膜有泪液润滑，眼睑才可以上下移动。角膜是脆弱的组织，很容易受到损伤。位于角膜和房水后的是虹膜，虹膜可以调节进入眼底光线的多少。虹膜可以开启和关闭瞳孔，就像是照相机镜头的快门。位于瞳孔正后方的是晶状体，它具有很高的反射率，使光线产生折射，在眼底形成外界的影像。晶状体具有高反射率，是因为晶状体细胞含有一种透明的晶体蛋白。晶状体周围附着有睫状肌，可以控制眼睛的聚焦位置。位于晶状体后方的是一种叫作玻璃体的凝胶样透明液体，它填充了眼睛的大部分空间。晶状体可能含有眼睛组织颗粒和碎屑，引起“飞蚊症”。  图3-1：右眼的水平剖面图，显示眼睛的基本结构。巩膜承受眼内压，维持眼睛的球体形状。在眼睛前部，角膜、瞳孔和晶状体传输光，光穿过玻璃体，进入眼底的视网膜。视网膜由色素上皮层（脉络膜的内衬）固定，脉络膜含有血管，为色素上皮层和视网膜供给营养物质。视网膜血管续连于眼动脉。视网膜内表面的神经节细胞伸出轴突，在视盘处汇集为视神经。（来源：Smith, R.G.“Nutrition and eye disease.” J Orthomol Med 25(3rd Quartr),2010.） 视网膜位于眼底，居于眼球壁的内层。视网膜是视觉开始产生的地方。视网膜后部是一层叫作光感受器的细胞，可以将光转换为电脉冲，电脉冲经过三层细胞的“编码”，变成视觉信号。这些细胞属于“神经元”，也就是说，它们和其他肌体细胞是一样的，只不过它们具有某些特性。神经元对电非常敏感，通过释放叫作神经递质的化学物质，将电信号传导给突触位置的相邻组织。这些视觉信号经由视网膜表面的神经节细胞的轴突输入视盘；轴突在此穿出眼球，汇集为视神经，将视觉脉冲传输至大脑（参见图3-2）。 视盘也叫作“盲点”，因为在这个区域，视网膜是不含光感受器的。在纸上画出两个相距5英寸的小圆点，就可以找出你的视觉盲点。举起这张纸，使圆点处于水平线上，闭上一只眼睛，另一只眼睛盯着离鼻子最近的那个圆点（右眼盯着左边那个圆点）。移动纸张，距离眼睛10-15英寸，继续盯着那个圆点，在某个时刻，另外那个圆点就会消失。这就是你的视觉盲点，它是完全正常的。我们中的大多数人，从未注意到这个小的盲点，因为大脑可以构造（虚构）出连续的视觉画面，遮盖这个盲点。我们的视野很宽，水平视野超过180度、垂直视野超过100度。要找到另一个盲点或“暗点”，可以绕着两眼的视觉区域（尤其是周边视觉区域）移动你的手，同时晃动手指。通过这种检查，医生可以确定视网膜和大脑视觉区域的受损位置。  图3-2：左眼后部水平剖面图，显示视神经发端于视盘。光穿过晶状体和玻璃体，进入视网膜，被光感受器（视杆和视椎）吸收。具有高分辨率的中央凹全部由视椎细胞组成，视椎细胞横向发出信号，与二级神经元连接。黄斑是中央凹及其周围区域，含有保护光感受器的橙黄色色素。视网膜色素上皮层（RPE）是一层很薄的细胞，为光感受器外节供给营养和再生。视网膜上皮层下方的脉络膜为色素上皮细胞和光感受器提供营养。神经节细胞沿着视网膜表面伸出轴突，汇集为视神经。视网膜由眼动脉供血，眼动脉发出细小的分支，成为视神经里的中央动脉，中央动脉配对有中央静脉（图中未标示）。脉络膜由独立的动脉丛供血。巩膜是一层结实的外膜，可以控制眼压、维持眼睛的球体形状。 光感受器由视椎细胞和视杆细胞组成，两者对光的敏感性是不同的（参见图3-3）。猿类和人类有三种视椎细胞，它们具有不同的感光色素，可以吸收三原色。鱼类、乌龟、鸟类等其他多种动物也有很好的色觉，但大多数哺乳类动物只有两种视椎细胞，因而色觉能力有限。视椎细胞只对强光做出反应，比如从黎明到黄昏。视杆细胞只有一种，对光非常敏感，可以对单个光子做出反应。视杆细胞的数量远远多于视椎细胞——9000万个视杆细胞，450万个视椎细胞——视杆细胞在夜间暗光时最为活跃，因而会消耗视网膜的大部分能量。视椎细胞和视杆细胞都可以随时适应不同的光照度。视网膜附着于叫作视网膜色素上皮（RPE）的细胞层，它为光感受器细胞外节提供营养和防护。位于视网膜色素上皮层后方的是脉络膜，它是一层为色素上皮层和视网膜提供营养的血管。视网膜内的双层血管网络也可以为它提供氧和营养物质。它们由穿过视神经中央的一条眼动脉负责供给（参见图3-2）。 位于视网膜中央区域的是“中央凹”。它是视网膜的一个特殊区域，只含有视椎感光细胞，让我们白天能够看见色彩（参见图3-2）。我们利用中央凹来看见细节和阅读。它的视角约为2度，装满视椎细胞，呈规则的矩形。为了让视椎细胞更好地吸收光，也为了防止其他神经元造成光的扭曲和衍射，中央凹不含任何其他神经元，包括视杆感光细胞。中央凹视椎细胞会伸出轴突（“汉勒纤维”），与二级神经元（SON）进行横向联络。在黄斑中央凹周围的这个区域（距离视网膜中心2-10度），除了视椎细胞，也会包含一些视杆细胞。黄斑的中心凹区域没有任何血管，由色素上皮层后方的脉络膜微血管供给氧和营养物质。因此，黄斑特别容易受到缺氧（低氧）的影响。在离中央凹稍远的视网膜周边区域，视椎细胞逐渐彼此分开，直到分别被数百个视杆细胞包围。视椎细胞和视杆细胞的这种整体构成，使得中央凹具有最高的分辨率，也使周边的视杆细胞在夜间能够最有效地吸收光子。因此，夜间我们的中央视觉是盲目的——中央凹没有视杆细胞。也是这个原因，我们的周边视觉的视敏度不好。阅读报纸的时候，即使是阅读新闻标题，如果不用中央凹直接对准它，你会发现是不可能阅读的。夜间观看暗淡的星星，你必须把目光移开，才能让视杆细胞捕捉到光子。但在同样的夜晚天空，直接盯着行星和明亮的星星，你就可以看见它们，这是因为你的中央凹视锥细胞在发挥作用。  图3-3：视网膜构成图。A.感光细胞层由视椎细胞和视杆细胞构成。外节与色素上皮层相连。光感受器与双极细胞和水平细胞（H）建立突触联系。双极细胞将视觉信号由外层视网膜传输至内层视网膜。视杆双极细胞（RB）传输视杆信号，夜间活跃。视椎双极细胞（CB）传输视椎信号，负责色觉，白天活跃。无长突细胞（AM）与双极细胞和神经节细胞（GC）建立突触联系，起着时空处理的作用。双极细胞与神经节细胞建立突触联系，将光信号经由轴突传输至大脑。（有关视网膜神经回路的更多信息，请参阅：R.W.Rodieck, The First Steps in Seeing, 1998.）B.视杆细胞高倍放大图，显示外节、内节、有细胞核（N）的细胞体、轴突以及带有输出突触的末端。视杆细胞外节由数百个膜盘组成，膜盘含有感光色素视紫红质。膜盘由脂膜构成，含有大量的多不饱和Ω-3脂肪酸，容易受毒素、氧和光的氧化损伤。视杆细胞外节膜盘的膜脂含量高于其他视网膜细胞，因而最容易受到氧化应激的影响。 视网膜、大脑和脊髓均位于“血脑屏障”内，这个屏障可以保护大脑不受细菌、病毒、毒素、多种药物等外在因素的伤害。在所有血管的内壁，内皮细胞随时准备保护大脑。它们与紧密连接系统相连，因此，它们的细胞膜紧密并列，阻止大分子和病毒等较大物质通过。就连葡萄糖也因为太大而无法通过紧密连接。葡萄糖以及大脑需要的其他必需生化物质，必须由内皮细胞膜里的特殊的转运蛋白运输才能通过内皮细胞。所有血管，即使是显微镜下才能看见的毛细血管（直径7微米），都受到“血脑屏障”的保护。它就像是完整的防火墙，保护你的大脑不受外界化学物质和病毒的伤害。如果这道“血脑屏障”出现功能障碍，很快就会引发神经系统疾病。 “血脑屏障”会给视网膜带来几大影响。首先，视网膜血管必须非常结实，才能抵御病毒、细菌和抗体的攻击，但它们又必须很薄，才能透光。其次，视网膜所需的营养物质分子必须能被内壁细胞识别并由其运输通过“血脑屏障”，不过，运输的速度受内皮细胞天然能力所限。第三，任何非必需的营养化学物质或药物，都很难进入视网膜或大脑的其他部位。正因为如此，急性视网膜疾病很难用药物治疗，就连大剂量的维生素补充剂也不例外——视网膜受到很好的保护，不受外界的影响。但在某些情况下，具有必需营养素同样三维构型的化学物质，与维生素E等天然可以渗透细胞膜的亲脂性化学物质一样，是可以穿透“血脑屏障”的。 眼睛包含着许多费解的谜题，要解开这些谜题，就需要对其精致的结构和功能拥有丰富的知识和直觉。例如，乍一看来，视网膜似乎是内外颠倒的。神经节细胞位于视网膜表面，靠近玻璃体，并在此最先接触到进入眼睛的光。光感受器位于视网膜后部，光必须穿过整个视网膜（三层神经元），才能被光感受器吸收。视网膜为何这样构造呢？为何不让神经节细胞位于后部、光感受器位于表面？这样它就可以毫无干扰地截获进来的光线。当然，我们还不知道其中的原因——我们知道发生了什么、如何发生的。但思考这样的谜题，可以帮助我们获得洞察力。 视网膜非常薄，厚度仅为100-200微米（约为0.1毫米），但它供给的糖（葡萄糖）和氧起着至关重要的作用。问题在于，视网膜神经元（尤其是光感受器）需要大量的糖（葡萄糖）和氧，因为它们的代谢速率在肌体中是最高的。如果光感受器位于视网膜表面，它们的附近就需要有血管网络，才能获得足够的营养，而这显然是脉络膜血管网的作用。如果视网膜表面有血管，这些血管就会吸收和衍射本应由光感受器吸收的光，从而导致视觉模糊。此外，光感受器要吸收光子并将其转换为电信号，它们就需要色素上皮细胞再生色素分子，消化老化的膜盘并将其变成生化成分加以重新利用。另外，许多动物的视网膜色素上皮细胞含有反光色素层，它起着镜子的作用，让未被光感受器外节吸收的光子有机会被重新看见。很显然，视网膜的高代谢速率及其需要色素上皮细胞帮助消化和反射，就是视网膜具有内外颠倒的复杂结构的原因。虽然这种结果看似违反直觉，但它是进化形成的，是为了获得最大效用而达成的折中方案。 视网膜是一种三层结构，从远处看，它就像是一张湿纸巾——也几乎和湿纸巾一样脆弱。它由连接并保护光感受器的色素上皮细胞固定于眼底。这种结构存在一个问题：视网膜很容易因为猛击等物理冲击或影响眼球形状的压力变化而与色素上皮细胞发生脱离。另一个问题是：光感受器承受着极大的强光应激，从而会引发多种症状，包括氧化的生化物质沉积。这些氧化沉积物会长年蓄积，引起视网膜脱离或其他致盲性疾病。 生命这个生物装置会受到多种形式的损伤，眼睛是一个精致的器官，又位于体表，因而尤其脆弱。虽然氧可用于食物代谢和能量生产，但它也会带来伤害。氧分子会夺走许多生化物质的电子，与其结合并致其损伤。结果就是：这些分子会带上自由的、无束缚的能量电子（“自由基”），具有高度的活性。如果组织的许多分子受到这种损伤，该组织就有了“氧化应激”。自由基会继续夺走其他生物分子的电子，产生更多的自由基。这些自由基又产生其他的自由基，如此反复，使许多分子相继受到损伤。这会给所有细胞的生命机制造成严重破坏。细胞膜、酶和脱氧核糖核酸（DNA）都会受到氧化应激的损伤。损伤加重，细胞就可能死亡，更为严重的是，细胞会变成癌细胞，开始疯狂生长。 眼睛受到的多种损伤，也会引起氧化应激，包括物理损伤（伤口或淤伤）、病毒或细菌感染、烟雾等化学毒素、铁等氧化离子以及光产生的自由基。光子可以被生物分子吸收，这会使该分子产生自由基，其情形类似于氧化反应。因此，眼睛特别容易受到伤害。眼睛是被设计来接收和吸收光的，但光天然地会引起氧化反应。烟雾等环境化学毒素也容易导致氧化应激。烟雾含有数千种剧毒化学物质，其中许多物质都是自由基，具有致癌性，可以直接引发氧化损伤。小水滴携带的病毒可能进入眼睛，引起感染，继而引发炎症和氧化应激。因此，眼睛需要保护，远离环境毒素、铁、光等引起的氧化应激。 客观地看，氧化应激是细胞对物理损伤、毒素暴露等环境刺激做出的正常反应。在某种程度上，细胞依赖于氧化分子进行细胞内的信号传递，细胞需要某种程度的氧化应激才会加速内部抗氧化剂的生产、建立修复组织的生化通道以及对运动做出反应。因此，补充膳食抗氧剂的目的，并不是完全消除整个肌体的氧化应激。相反，膳食补充剂的作用，是为肌体的天然防御和修复机制提供支持。这就凸显出正分子疗法的重要性，因为它是通过膳食补充肌体所需的天然生物分子。相较于人工抗氧化剂或药物，维生素C、维生素E等天然分子不容易破坏细胞和组织的信号通道。大多数动物都可以自体生产大量的维生素C（相当于成人每天10克），而且这种剂量已经进行过多次试验研究，因此，我们认为，它是适宜的、有益的、安全的。 氧化应激与眼科疾病 眼睛借助维生素C、维生素E、谷胱甘肽等抗氧化剂来防御氧化应激。维生素C是小分子、流动性强，因此，它可以和自由基快速发生反应，失去电子，从而“还原”自由基、消除其活性。脱氢抗坏血酸（DHAA）是维生素C的氧化形式，它可以被红细胞还原为活性形式而重新利用。维生素C是水溶性的，因此，它随时会被肾脏排出体外——但它要先完成预防氧化应激的工作。维生素C经由血流被输送至肌体各处，它进入细胞后，立即就会开始工作，帮助维护细胞内部的还原环境。细胞含有充足的维生素，就可以阻止弥漫于细胞质里的自由基损伤细胞的脱氧核糖核酸（DNA）及其复杂而精细的代谢途径。由于眼睛的氧化应激水平特别高，房水中的维生素C浓度是血清水平的25倍（达到1.1毫克分子量）。这种高水平的维生素C被认为可以直接消除光引起的氧化损伤。 维生素E、谷胱甘肽等其他抗氧化剂完成抗氧化应激的作用后，其还原活性会耗尽，此时，维生素C可以让它们恢复活性。维生素E是脂溶性的（亲脂性），因此，它通常位于细胞膜的脂质双层中，预防脂肪酸以及构成细胞膜的蛋白质发生氧化。多不饱和油通常都添加有维生素E，防止它们发生酸败（氧化）。如果没有足够的抗氧化能力，小麦胚芽等许多营养丰富的含油食物，室温储存数周后就会发生酸败。肌体内也会发生同样的反应，但会被抗氧化剂控制。某些抗氧化剂（比如谷胱甘肽）可以由肌体重新生产，但维生素E等其他抗氧化剂必须从饮食中摄取。通过具有特定用途的酶，肌体可以将大多数抗氧化剂更新为还原形式。由于抗氧化剂具有关键作用，这些酶是非常重要的。谷胱甘肽在肌体中普遍存在，因此，氧化与还原谷胱甘肽之间的比例通常被用于衡量氧化应激水平。由此可见，抗氧化剂是保持细胞正常功能、预防细胞DNA发生变异的必需物质。细菌、植物、动物等所有生命都需要抗氧化剂。 除了具有抗氧化作用，维生素C还是合成胶原蛋白的必需物质。胶原蛋白是肌体中最常见的蛋白形式，它是肌体器官、血管和皮肤的必需成分。其他抗氧化剂可能还具有其他功能，例如，最新证据表明，维生素E还起着细胞信使的作用，有助于减轻损伤。维生素B2（核黄素）对于肌体代谢非常重要，同时也是一种抗氧化剂。叶黄素和玉米黄素是眼睛中的重要的抗氧化剂，同时也起着过滤蓝光的作用。 有许多证据表明，氧化应激是老年性眼病的主要致病因素。早期研究显示，每天补充600毫克维生素C，老化眼睛的视力很快就能得到改善。视网膜、视神经和眼睛脉管系统都会获得益处，只要患者没有出现维生素C急性缺乏，这种益处就会持续存在。眼睛还容易受到血流中由烟雾、杀虫剂等环境毒素引起的自由基损伤。吸烟者的血流、整个肌体特别是眼睛中的维生素C水平较低，因此，他们患上老年性眼病的风险较高。肥胖也是眼病的一个风险因素。其原因很明显：脂肪氧化会增加，谷胱甘肽等抗氧化成分的生产会降低。糖尿病也是眼病的风险因素，因为血糖水平升高，氧化应激就会增加。眼睛组织受到氧化应激损伤后，其代谢功能会降低，因而需要更多的能量才能维持生命。只要缺乏代谢反应必需的营养素，眼睛组织就会产生应激。 你也许知道，绿叶蔬菜有益于健康。但你可能没想到，玉米、辣椒和绿叶蔬菜所含的类胡萝卜色素——叶黄素和玉米黄素——是黄斑的主要成分。黄斑是蓝光“过滤器”，阻挡蓝光进入视网膜。光感受器外节里也发现有这些类胡萝卜色素，外节的Ω-3多不饱和脂肪酸含量最高，因而眼睛的这个部位最容易受到氧化损伤。叶黄素是强效抗氧化剂，它可以摧毁单线态氧自由基，通过散热，让其回复到初始状态。因此，对于这种反应，叶黄素的作用比维生素E更大，因为维生素E需要维生素C等其他抗氧化剂才能再生。叶黄素还具有强大的抗炎作用，可以帮助修复引起细胞死亡的光暴露造成的DNA断裂。叶黄素和玉米黄素是“低氧”抗氧化剂，可以存在于低氧环境的内层视网膜里。眼睛的其余部位也有发现，因此，它们是视网膜健康的必需物质。它们被认为可以减轻视网膜的氧化应激，尤其是视网膜的中心区域——黄斑。因此，膳食补充叶黄素和玉米黄素，可以降低眼病的发生风险。叶黄素和玉米黄素几乎是一模一样的，只有一个化学键的方向不同，但它们在视网膜内的分布是不同的。玉米黄素主要分布于黄斑，而叶黄素主要位于眼睛的周边区域。维生素E是“高氧”抗氧化剂。它能更为有效地清除高氧环境的外层视网膜的氧化应激。维生素E不但有助于预防光感受器产生氧化应激，还有助于降低眼压。此外，维生素E、谷胱甘肽等抗氧化剂还可以发挥协同效应。 这些证据都是相关的，因为氧化应激会不加选择地扩散至所有细胞和组织，任何抗氧化剂都有助于预防氧化应激。脂溶性的维生素E位于细胞膜，可以中和膜脂（脂肪）和蛋白质里的自由基，不过，完成保护任务后，它必须被再次还原才会发挥作用。维生素C等水溶性的抗氧化剂可以做到这一点。要预防线粒体受到氧化损伤，它就必须含有高浓度的天然抗氧化剂。人们发现，具有线粒体靶向特性的抗氧化剂，可以预防视网膜色素上皮细胞受到损伤，延长实验小鼠的生命，预防犬、猫、马等动物的眼睛受到氧化损伤。因此，多种证据均表明，抗氧化剂对于预防眼睛的氧化损伤起着重要的作用。如果没有足够的抗氧化剂消除氧化损伤，氧化损伤就会累积，这至少是常见老年性眼病发生的部分原因。 |
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