膳食營養組分改善視網膜光損傷作用及機理研究進展

肖英梁，劉翼翔

（集美大學海洋食品與生物工程學院，福建 廈門 361021）

隨著電腦、智能手機等電子產品的廣泛使用，過量光暴露引起的各類眼科疾病已成為嚴重威脅人類健康的公共衛生問題，如視網膜色素變性（retinitis pigmentosa，RP）[1]、年齡相關性黃斑變性（agerelated macular degeneration，AMD）[2]、白內障[3]、近視[4]等。流行病學研究顯示，2017年全球近視患者接近20億 人（占全球總人口的28.3%），預計到2050年，近視患者將增加到47.6億 人（占全球總人口的49.8%）[4]。2020年亞洲6～19 歲學生近視患病率達60%，比歐洲高20%[5]。此外，AMD是發達國家55 歲及以上個體視力喪失的主要原因，占全球失明人口數量的6%～9%[6]。隨著人口的老齡化，全球范圍內AMD患者的絕對人數都將增長。據估計，到2040年全球將有2.88億 人受到AMD的影響[7]。

近年來，類胡蘿卜素、花色苷、不飽和脂肪酸、維生素等食源性功能因子的護眼作用引起了科學家們的廣泛關注。大量實驗表明，這些食源性功能成分具有良好的抗炎、抗氧化、抗細胞凋亡的功能，能夠通過對視網膜細胞的保護作用維持視覺健康[8-11]。隨著現代醫學對視網膜光損傷的研究日益深入，不僅越來越多的具有預防視網膜光損傷功能的膳食營養組分被不斷發掘，膳食營養保護視力的新途徑、新理論也不斷得到豐富和完善。然而，有關視網膜光損傷的作用機制、不同膳食營養組分在干預視網膜光損傷方面的聯系與差異還缺乏系統的總結和分析。因此，本文分析總結了視網膜光氧化損傷機理，綜述了不同膳食營養成分在視網膜保護方面的最新研究進展，系統探討了不同膳食營養組分保護視網膜細胞的關鍵作用靶點，以期為視力保護的精準膳食營養補充提供理論依據。

1 視網膜光損傷機制

視網膜處于高含氧量、高聚光、高多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）的環境中，并含有多種光敏劑，因此極易受到活性氧（reactive oxygen species，ROS）攻擊而導致光氧化損傷[12]。研究表明，視網膜光損傷主要涉及視網膜色素上皮（retinal pigmented epithelium，RPE）細胞和感光細胞[13]。感光細胞包括視桿細胞和視錐細胞，負責將光信號轉化為圖像[8]。感光細胞的外節（outer segment，OS）含有一個致密的盤狀雙層膜結構，是視紫質和光敏器件的所在[8]。視網膜RPE層由高度極性、特殊分化的六邊形單層上皮細胞構成，位于感光細胞OS和脈絡膜之間[8]。RPE細胞的主要功能包括運輸營養與代謝物質、形成血-視網膜屏障（blood-retinal barrier，BRB）、吞噬和消化感光細胞脫落的OS盤膜、參與視紫紅質代謝等[8]。視網膜光損傷機制十分復雜，到目前為止已發現的途徑有視紫紅質介導的損傷、脂褐素造成的損傷、脂質過氧化作用、炎癥反應、內質網應激（endoplasmic reticulum stress，ERS），如圖1所示。

圖1 視網膜光損傷作用機制Fig.1 Mechanism of retinal photodamage

1.1 視紫紅質對視網膜光損傷的影響

視紫紅質存在于感光細胞OS盤膜中，由載脂蛋白、視蛋白和11-順式-視黃醛（11-cis-retinal，11CR）組成，在視覺形成過程中起著關鍵作用[14]。視紫紅質吸收光子后，11CR異構化轉變為全反式-視黃醛（alltrans-retinal，ATR），并與視蛋白分離。在轉運體三磷酸腺苷結合盒A4（ATP-binding cassette subfamily A4，ABCA4）的輔助下，ATR被視黃醇脫氫酶（retinol dehydrogenases，RDHS）還原為全反式視黃醇（即VA）并進入RPE細胞，在軟磷脂視黃醇酰基轉移酶（lecithin retinol acyl transferase，LRAT）、RPE65和11-順式-視黃醇脫氫酶（11-cisretinol dehydrogenase，11-cisRDH）的共同作用下將其異構氧化生成11CR，從而使視紫紅質再生，即視覺循環[15]。除了通過酶促視覺循環再生視紫紅質外，最近，Kaylor等[16]發現藍光（450 nm）能通過光感受器膜中的視黃基磷脂中間體再生功能性視覺色素。感光細胞富含磷脂，與游離的ATR有效結合形成視黃基磷脂復合物（N-retinylidene-PE，NRPE）[16]。研究表明，NRPE在可見光異構化后脫落11CR以再生視紫紅質[17]。視紫紅質的分解可釋放能量，并通過復雜的信息傳遞使視細胞產生電位變化，進而引發視神經沖動，形成完整的視覺[17]。

由視紫紅質介導的視覺循環異常是引起視網膜光損傷的重要原因之一。早在1960年，Noell等[18]研究發現，普通光照可使大鼠視網膜中的感光細胞遭到破壞，其機理與可見光對存在于視桿細胞中的視紫紅質的激活有關。為了進一步驗證這一理論，Grimm等[19]利用RPE65蛋白耗損阻礙視紫紅質再生時發現光照對視網膜沒有影響。最近，Olchawa等[20]研究表明，視紫紅質光漂白會釋放出大量的ATR，引起視網膜光毒性。ATR在感光細胞OS中積累，是最豐富的視網膜光敏劑之一[21]。ABCA4負責將NRPE轉運到感光細胞胞質內，從而再生視紫紅質[22]。此外，其還將多余的ATR清除出盤膜，以防止潛在的毒性[22]。有研究表明光激活ATR會使ABCA4失活，從而導致ATR的積聚進一步增加。ATR超負荷導致視網膜光感受器的凋亡[23]。此外，如果釋放的ATR不能及時從感光細胞中清除，游離的ATR將通過吞噬或擴散進入RPE細胞，誘導嚴重的細胞毒性，破壞RPE細胞膜通透性，引起線粒體損傷，導致視網膜變性[24]。

1.2 脂褐素對視網膜光損傷的影響

脂褐素是視紫紅質等類視黃醛代謝后在RPE細胞內沉積的產物，具有光毒性[25]。脂褐素包含20多種熒光物質，其中N-亞視黃基-N-視黃基-乙醇胺（N-retinylidene-N-retinyl-ethano-lamine，A2E）為主要熒光物質，RPE細胞內所有脂褐素的毒性主要取決于A2E的總量[26]。Luo Maomei等[27]研究表明，A2E在藍光照射下產生大量單線態氧、超氧陰離子自由基和其他氧化物，這些物質破壞溶酶體和線粒體的正常功能，引起RPE細胞凋亡和BRB功能障礙。此外，過量積累的A2E還會發生光裂解產生甲基乙二醛（methylglyoxal，MG），MG通過與蛋白質、磷脂和核苷酸反應生成晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGEs）來改變RPE分子結構和功能[28-29]。由于RPE溶酶體中缺乏消化脂褐素的酶，導致其無法被代謝清除，A2E在RPE細胞中的累積被認為與AMD和Stargardt病等視網膜相關疾病的發生和發展有關[30]。目前，針對A2E在藍光照射下致RPE細胞器（例如溶酶體和線粒體）損傷這一方面的機制研究還不夠深入，溶酶體和線粒體發生功能障礙的具體機制還有待進一步研究。

1.3 脂質過氧化對視網膜光損傷的影響

越來越多的實驗證據表明，PUFAs的脂質過氧化是光誘導視網膜損傷的重要原因。感光細胞OS盤膜中富含PUFAs，內節段含有豐富的線粒體，具有較高的氧張力，極易受到ROS和脂質過氧化產生的高活性醛類化合物的攻擊，如4-羥基壬烯酸（4-hydroxynonenal，4-HNE）、4-羥基己烯醛（4-hydroxyhexenal，4-HHE）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）[31]。這些高活性醛類化合物與蛋白質、核酸發生非酶羰基化反應，引起RPE細胞功能障礙和光感受器細胞損傷[31]。二十二碳六稀酸（docosahexaenoic acid，DHA）為視網膜中含量最豐富的PUFAs，約占感光細胞膜磷脂中總脂肪酸含量的60%[32]。RPE細胞內DHA的光氧化產物破壞溶酶體膜的完整性，從而釋放A2E，導致RPE細胞凋亡[32]。本課題組前期研究發現，氧化型PUFAs對RPE細胞有顯著毒性作用，藍莓多酚處理可抑制脂質過氧化，減少醛類化合物的生成，緩解細胞凋亡[33]。可見，抑制視網膜中PUFAs脂質過氧化是保護視網膜免受光損傷的有效途徑。

1.4 炎癥反應對視網膜光損傷的影響

核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）為調控炎癥反應相關基因的關鍵轉錄因子。事實上，氧化劑水平的增加可能通過促進NF-κB抑制物（inhibitor of nuclear factor-κB，IκB）的快速降解來促進NF-κB的激活，從而允許轉錄因子NF-κB的核轉位以及幾種炎癥介質的表達，包括誘導型一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）和白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）[34]。Wang Yong等[35]研究發現，可見光誘導視網膜光氧化損傷后，NF-κB信號通路被激活，MCP-1、IL-6和IL-1β等炎癥因子表達量升高，引發炎癥反應，進一步加劇氧化損傷。光照誘導的感光細胞損傷模型中，NF-κB和腫瘤壞死因子-α（tumour necrosis factor-α，TNF-α）表達量升高，誘導視網膜退行性疾病的發生，抑制炎癥反應可以減少ROS生成，緩解感光細胞凋亡[36]。因此，調節炎癥反應對維持視網膜細胞內穩態具有重要意義。

1.5 ERS對視網膜光損傷的影響

內質網是調節蛋白質合成、加工和運輸的重要細胞器，參與維持細胞內環境的動態平衡。過量光暴露會打破RPE細胞內氧化還原平衡狀態，產生大量ROS，擾亂內質網蛋白質折疊，導致未折疊或錯誤折疊的蛋白質積累，觸發ERS，并引發一系列的保護性級聯信號反應，稱為未折疊蛋白反應（unfolded protein response，UPR）[37]。結合免疫球蛋白（binding immunoglobulin protein，Bip）與3 種內質網跨膜蛋白因子（蛋白激酶RNA樣內質網激酶（protein kinase RNA-like ER kinase，PERK）、活化轉錄因子6（activating transcription factor 6，ATF6）和肌醇需求酶1α（inositol-requiring enzyme 1α，IRE1α））解離，PERK自磷酸化產生活性，與真核生物蛋白翻譯起始因子2（eukaryotic translation initiation factor 2，eIF2）相互作用，抑制蛋白翻譯；IRE選擇性剪切X-盒結合蛋白1（X-box binding protein 1，XBP1），XBP1翻譯產生伴侶蛋白，加速未折疊蛋白折疊；ATF6遷移到細胞核中，參與XBP1的調控，減弱ERS，維持內質網正常功能[37]。然而，持續過強的ERS超出UPR維持穩態的能力時，則啟動ERS凋亡級聯反應，IRE1通過調節c-Jun氨基末端激酶（c-Jun-N-terminal kinase，JNK）的表達和增強子結合蛋白同源蛋白（enhancer-binding protein homologous protein，CHOP）的轉錄啟動凋亡程序，誘導視網膜細胞凋亡[37]。越來越多的研究表明ERS在AMD和RP等視網膜退行性疾病的發生發展中發揮重要作用[38]。動物研究表明，在光感受器退化過程中，視網膜中BiP和XBP1表達量升高[39]。劉霞等[40]發現，長期過度的UPR激活可能導致自噬功能障礙、炎癥信號增加、ROS聚集，從而誘導RPE細胞凋亡，這與AMD的發生密切相關。McLaughlin等[41]認為ERS為不同視網膜退行性疾病的發病機制，其研究結果表明調控ERS可以減少線粒體ROS的生成，抑制視網膜細胞自噬和凋亡。綜上，ERS可能是今后研究視網膜退行性疾病機制的重要靶點。

2 膳食營養組分應用于光損傷

2.1 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素是一種疏水生物活性分子，它廣泛存在于動物、植物、真菌和藻類中[42]。依據其化學結構的元素組成，類胡蘿卜素可分為碳氫類的胡蘿卜素和含氧衍生物的葉黃素兩類[43]。類胡蘿卜素是哺乳動物必不可少的營養物質，其自身無法合成，必須從飲食中攝入[44]。許多基礎和臨床研究已經報道了類胡蘿卜素在眼睛中的抗氧化和抗炎特性[45-46]。此外，β-類胡蘿卜素在機體內轉化為視黃醛，參與視覺循環[47]；葉黃素和玉米黃素還能夠過濾藍光，從而保護光感受器免受光損傷[48]；巖藻黃素和蝦青素具有比葉黃素更為優異的抗氧化活性[49]。近年來，類胡蘿卜素的視力保護功能備受關注，對其作用機制的研究也有新的進展，然而類胡蘿卜素的護眼機制還未完全闡明。

2.1.1β-胡蘿卜素

β-胡蘿卜素是VA的前體，在包括視覺在內的許多生物過程中發揮重要作用。目前在自然界發現的類胡蘿卜素超過700 種，其中有50 種經人體代謝后可以轉化為VA，尤其以β-胡蘿卜素的轉化活性最高[50]。在機體內，β-胡蘿卜素15,15’-單加氧酶（β-carotene 15,15’-monooxygenase，BCOM1）負責將β-胡蘿卜素轉化為VA，并將β-胡蘿卜素對稱地分解成兩分子的ATR[51]。視黃醛是感光細胞中視紫紅質的關鍵組成部分，在視網膜中介導光傳導，參與視覺循環[52]。此外，VA是維持人體上皮細胞健康、影響細胞調節和分化的必需維生素。VA缺乏會使眼瞼、眼結膜等的上皮細胞受到破壞，引起眼睛表面的杯狀細胞丟失，加速眼表上皮的角質化，是引起干眼癥的原因之一[53]。研究表明，攝食富含β-胡蘿卜素的水果和蔬菜有助于機體VA的補充，緩解干眼癥[54-55]。因此，β-胡蘿卜素可被用作以食品為基礎的補充劑，以減少VA缺乏。然而，有關β-胡蘿卜素對視網膜光損傷的干預作用還鮮有報道。

2.1.2 葉黃素與玉米黃素

葉黃素和玉米黃素（圖2）是葉黃素類胡蘿卜素，主要來源于綠葉蔬菜、蛋黃、玉米和南瓜[56]。葉黃素和玉米黃素是能夠通過BRB并在人類視網膜黃斑區積累的類胡蘿卜素，被稱為黃斑色素。Youssef等[57]研究了眼組織的吸收光譜，發現在295 nm波長以下的紫外線被角膜吸收，300～400 nm波長的紫外線都被晶狀體吸收。400～700 nm波長的可見光和700～1 400 nm波長的紅外線很容易通過人類眼睛結構傳輸到視網膜。因此，幾乎所有的紫外線在到達視網膜之前都被吸收。然而，研究發現最短波長的可見光（藍光，400～500 nm）每光子攜帶的能量最高，與視網膜的光損傷有關[58]。人類的眼睛已經發展出兩種機制來減弱藍光的傳輸：其一是晶狀體對藍光傳輸的衰減；其二是通過黃斑色素過濾機制獲得額外保護[59]。黃斑色素有助于吸收藍光，其峰值吸收波長約為450 nm[59]。已有研究證明，這些黃斑色素可以過濾大約40%的藍光[60]。然而，目前有關黃斑色素作為藍光過濾器的作用機制尚不完全清楚。關于黃斑色素對減少色差和光散射、鈍化光敏劑激發是否有重要意義還有待闡明。后期可針對以上問題進行深入探究，為進一步理解黃斑色素過濾藍光的具體機理提供依據。

圖2 葉黃素（A）與玉米黃素（B）的結構Fig.2 Structures of lutein (A) and zeaxanthin (B)

葉黃素與玉米黃素具有良好的抗氧化活性。最近一項綜述報道了黃斑色素通過淬滅單線態氧、清除自由基以及淬滅光敏劑的激發三重態來實現視網膜氧化應激保護作用[61]。此外，黃斑色素還能通過“間接機制”來發揮抗氧化作用。Frede等[62]研究表明，葉黃素通過激活核因子相關因子2（nuclear-factor-E2-related factor 2，Nrf2）通路，上調抗氧化酶表達，從而增強RPE細胞抗氧化能力。Arunkumar等[63]進行了一項動物實驗，發現葉黃素與玉米黃素能顯著降低ABCA4和β-胡蘿卜素-9’,10’-加氧酶（β-carotene 9’,10’-dioxygenase，BCO2）雙基因敲除小鼠視網膜中A2E水平，并改善其視覺功能。Leung等[64]采用H2O2構建RPE細胞氧化應激模型，發現葉黃素與玉米黃素可抑制PUFAs過氧化，減少脂質過氧化物4-HNE等的產生，保護RPE細胞免受氧化應激的損傷。由此可見，黃斑色素能通過單線態氧、光敏劑的直接淬滅、減少脂質過氧化產物和A2E的產生以及提高抗氧化酶的活性來發揮抗氧化作用。

葉黃素與玉米黃素可以抑制炎癥反應。Nidhi等[65]研究發現膳食攝入葉黃素可以緩解炎癥，并在體內抑制TNF-α、IL-6和IL-8的產生。Yang Jiao等[66]的研究證實了補充葉黃素能抑制藍光照射后大鼠血清中C反應蛋白、TNF-α和IL-6水平的升高，表明葉黃素保護視網膜組織免受藍光損傷的能力部分是通過降低炎癥和促炎細胞因子的水平來實現的。此外，攝入葉黃素與玉米黃素可降低內毒素性葡萄膜炎小鼠房水中NO、TNF-α、IL-6、前列腺素E2和MCP-1的濃度[67]。脈絡膜新生血管在AMD和炎癥過程的發病機制中發揮關鍵作用，葉黃素/玉米黃素治療通過抑制NF-κB激活和隨后的炎癥介質上調從而抑制脈絡膜新生血管[68-69]。一些對利用脂多糖構建的細胞和動物炎癥模型的研究發現，葉黃素降低ROS水平并抑制ROS介導的轉錄活化因子3（activator of transcription 3，STAT3）炎癥介質（IL-1β、IL-6、TNF-α、MCP-1）的表達[70-72]。可見，葉黃素抑制炎癥的潛在機制與調節炎癥相關基因的表達以及抑制炎癥因子和促炎細胞因子的產生有關。

另外，葉黃素與玉米黃素還能夠通過其他機制發揮視覺保護作用。Shivarudrappa等[73]研究表明葉黃素能夠激活IRE1-XBP1、ATF6和ATF4通路及其下游激活劑，對ARPE-19細胞中高血糖介導的ER應激具有治療作用。Widjaja-Adhi等[74]研究發現玉米黃素在視覺周期中具有保護作用，藍光照射觸發異常的ATR累積，對視網膜造成損傷，小鼠補充玉米黃素可以保護維甲酸免受光化學修飾的影響，并改善光誘導的視網膜損傷。在未來的研究中，黃斑色素和類維甲酸在光感受器生物學中的相互作用需要進一步詳細描述。

黃斑色素光密度（macular pigment optical density，MPOD）是衡量黃斑區中葉黃素與玉米黃素濃度的指標[75]。流行病學調查及相關研究表明，膳食補充葉黃素和玉米黃素可以提高MPOD，改善視功能并減少老年人中AMD的發生。近期的一項綜述為葉黃素/玉米黃素的飲食攝入提供了建議，指出在健康的成年人中，葉黃素與玉米黃素攝入量大于10 mg/d可以增加MPOD，但該綜述未說明葉黃素/玉米黃素攝入的最小劑量和持續時間[76]。然而，有研究報道補充20 mg/d的葉黃素/玉米黃素并不能夠比10 mg/d的劑量更有效地改善視覺表現[77-78]。對5 個隨機對照實驗的薈萃分析也得到了類似的結果[79]。相反，其他研究與葉黃素/玉米黃素療效的線性劑量-反應模式一致，并得到8 個隨機對照實驗薈萃分析的支持，表明葉黃素/玉米黃素攝入量越高，改善視覺效果越好[80]。這些相互矛盾的結果很可能源于研究人群的差異，具體涉及飲食攝入量[81]。年齡相關性眼病研究2（Age-Related Eye Disease Study 2，AREDS2）顯示，葉黃素/玉米黃素膳食攝入量最低的人群（每4 186 kJ能量的中位數只攝入0.7 mg/d）補充10 mg/d葉黃素/玉米黃素獲得了最積極的結果[81]。因此，在低于1.4 mg/d平均攝入量的情況下，補充10 mg/d可能是慢性補充葉黃素/玉米黃素的最合適劑量。近年來部分葉黃素與玉米黃素對減少AMD發生的研究匯總如表1所示。

表1 葉黃素與玉米黃素對減少AMD發生的研究統計Table 1 Statistics of studies on the protective effects of lutein and zeaxanthin on AMD

2.1.3 巖藻黃素和蝦青素

巖藻黃素（圖3）是褐藻中最豐富和最具特色的色素之一，可以吸收波長在450～540 nm范圍內的可見光[89]。本課題組前期研究發現，從海帶中提取的巖藻黃素對可見光誘導的視網膜損傷有保護作用：體外實驗結果表明，巖藻黃素在抑制血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）過表達、抗衰老、提高吞噬功能、清除ROS等方面比葉黃素具有更好的生物活性；體內實驗也證實了巖藻黃質在保護視網膜免受光損傷方面效果優于葉黃素[90]。這種優異的生物活性可能歸功于其獨特的結構特征[90]。后期實驗結果表明，巖藻黃素通過調節Nrf2信號通路對可見光誘導的RPE細胞吞噬功能障礙有明顯的改善作用[91]。巖藻黃素還可通過下調RPE細胞凋亡和細胞黏附因子蛋白表達，降低炎癥反應，維持BRB的完整性，預防糖尿病視網膜病變[92]。這些結果表明巖藻黃質在臨床上可能比葉黃素更有效地解決眼部問題。巖藻黃素有望成為未來重要的眼部營養素。

圖3 巖藻黃素（A）與蝦青素（B）的結構Fig.3 Structures of fucoxanthin (A) and astaxanthin (B)

蝦青素（圖3）是葉黃素家族中的天然紅色類胡蘿卜素，通常存在于海洋生物中，尤其是在微藻類和海洋動物產品中，例如鮭魚、蝦和龍蝦[93]。由于獨特的分子結構，蝦青素具有一些重要的生物學特性，主要表現為強抗氧化、抗炎和抗凋亡活性[94]。Lin Chaowen等[95]研究發現蝦青素以劑量依賴的方式誘導Nrf2的核轉位，提高II相抗氧化酶的表達，保護視網膜細胞免受藍光誘導的氧化應激損傷。Otsuka等[96]使用視網膜缺血/再灌注模型研究蝦青素對視網膜細胞的保護作用，發現蝦青素通過抑制NF-κB的激活來緩解炎癥反應。Fakhri等[97]研究表明，蝦青素通過下調p-Erk/ERK、細胞色素c、Caspase 3、Caspase 9的激活和Bax2/Bcl2比例來發揮抗細胞凋亡的作用。此外，在對糖尿病大鼠視網膜病變模型的研究中發現，蝦青素降低缺氧誘導因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）、ERS標志物XBP1和VEGF的表達，對糖尿病所致視網膜異常具有保護作用[98]。因此，蝦青素有可能作為一種潛在的營養制劑來預防或治療糖尿病患者的視網膜功能障礙。

2.2 多酚

2.2.1 花色苷

花色苷為自然界中水溶性的可食用植物色素，廣泛分布于深色的蔬菜、漿果和谷物中[99-100]。現有研究表明攝入花色苷對視力具有保護功效，其作用機制涉及多種途徑（圖4），包括促進視紫紅質再生、增強抗氧化系統、抑制炎癥、抗衰老和緩解ERS等[32,101]。

圖4 花色苷對視網膜保護途徑Fig.4 Pathway for retinal protection by anthocyanins

視網膜中的視紫紅質可能是花色苷的作用靶點之一。感光細胞通過視紫紅質漂白觸發視覺傳導，隨著花色苷改善夜視功能的報道不斷涌現，人們開始關注花色苷與視紫紅質的相互作用。Nomi等[102]研究發現從黑醋栗中純化的矢車菊素-3-葡萄糖苷（cyanidin-3-glucoside，C3G）能夠促進青蛙視桿細胞外層的視紫質再生，而飛燕草素花色苷則沒有此效果。Yanamala等[103]從牛視網膜中獲得視紫質，利用核磁共振氫譜技術觀察了C3G與視紫質的作用，發現當經過暗光激活后，C3G能夠與視紫質結合，他們認為這與該條件下所造成的pH環境對C3G結構的改變有密切關系。同時，該研究組對C3G促進視紫質再生的機理做了研究，認為這與改變視蛋白結構并促進其與視黃醛的結合有關[104]。以上研究表明，膳食C3G能夠促進視紫紅質再生，但其具體機制仍不明確。

花色苷可通過清除ROS及激活內源性抗氧化通路從而抑制氧化應激[105-106]。Song Yu等[107]研究發現藍莓花色苷能夠激活Nrf2/HO-1信號通路，增加谷胱甘肽含量，降低MDA和ROS水平，預防糖尿病視網膜病變。Wang Yong等[108]研究表明C3G及其酚酸代謝物顯著上調Nrf2/HO-1的表達，減輕視網膜氧化應激，減少DNA損傷和脂質過氧化，抑制可見光誘導的視網膜變性。進一步研究表明C3G可通過清除RPE細胞內ROS，抑制A2E光氧化及MG生成，從而緩解光損傷導致的RPE細胞凋亡[109]。本課題組前期研究發現，藍莓花色苷能抑制脂質過氧化反應，其機制涉及清除ROS及抑制VEGF過表達[33]。此外，Lee等[110]研究發現越橘提取物能抑制A2E在細胞內的積聚，減少ROS的生成，減輕藍光對攜帶A2E的RPE細胞和小鼠視網膜的損傷。

有關花色苷的抗炎活性也已有多項研究證實。NOD樣受體結合蛋白3（NOD-like receptor binding protein 3，NLRP3）介導Caspase-1激活和促炎細胞因子IL-1β/IL-18的分泌，異常激活產生炎癥反應，C 3 G 通過調控JNK-c-Jun/轉錄因子激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）通路，鈍化NLRP3炎癥體的激活，從而緩解視網膜炎癥[111]。除了鈍化NLRP3炎癥體激活外，藍莓花色苷還能抑制細胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）和NF-κB表達，干預高糖誘導的人視網膜毛細血管內皮細胞炎癥反應，預防糖尿病視網膜病變[112]。此外，越橘花色苷提取物能下調脂多糖誘導的小鼠視網膜炎癥和葡萄膜炎后視網膜中IL-6的表達，抑制NF-κB的激活及炎癥中伴隨出現的視網膜感光細胞OS縮短及視紫紅質減少[113]。

此外，花色苷還能緩解ERS。Ooe等[114]研究表明，越橘花色苷能通過調節ATF4的表達，抑制短波視蛋白的異常聚集來緩解ERS，保護感光細胞。Peng Wenting等[115]基于A2E和藍光誘導的RPE細胞損傷模型進行研究，發現C3G通過抑制ERS保護內質網形態結構，改善RPE細胞的屏障功能，上調緊密連接蛋白的表達。Nakamura等[116]研究了越橘提取物對視神經擠壓傷后視網膜神經節細胞（retinal ganglion cell，RGC）的影響，發現越橘提取物可通過調節Bip的表達，緩解ERS，抑制RGC死亡。

目前研究發現，多數花色苷穩定性較差、生物利用率較低，其含量和功能活性極易受到加工影響，在一定程度上限制了花色苷在健康食品產業中的應用。未來應進一步研究加工過程中提高花色苷穩定性的方法，通過優化遞送系統提高花色苷在體內的穩定性和生物利用度。

2.2.2 其他多酚

除花色苷外，還有一些多酚具有良好的護眼功能。例如，槲皮素能通過抑制AP-1活性、聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（poly(ADP-ribose) polymerase，PARP）裂解和補體激活，參與RPE細胞內A2E的清除，緩解藍光和紫外線誘導的細胞凋亡[117]。兒茶素可顯著下調糖尿病視網膜病變大鼠NF-κB和促炎介質（IL-1β、IL-6、TNF-α）的表達，因此可以作為治療糖尿病視網膜病變的有效成分[118]。阿魏酸可減輕碘酸鈉誘導的視網膜變性小鼠細胞損傷，口服阿魏酸可以為視網膜提供保護作用[119]。大量研究表明多酚可有效保護視力，維持視網膜正常功能。但目前的研究大多集中于花色苷，對其他多酚研究較少，有待進一步研究。

2.3 長鏈不飽和脂肪酸

感光細胞OS盤膜中含有豐富的PUFAs，對人類正常的視網膜活動和視力保護具有重要作用。DHA是感光細胞中含量最豐富的PUFAs，能夠延緩感光細胞凋亡，促進細胞分化，提高視蛋白的表達，視網膜DHA的減少還會影響視敏度和全視野ERG[120]。二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid，EPA）可以調節脂蛋白的代謝，抑制炎癥化合物的表達，這些炎癥化合物可以破壞細胞外基質，包括Bruch膜，并導致新生血管AMD[121]。Gorusupudi等[122]研發了一種大量合成超長鏈不飽和脂肪酸的方法，補充這種不飽和脂肪酸可以增加小鼠的視網膜脂質水平，并改善其視覺功能。Deng Qianchun等[123]研究顯示攝食富含ω-3 PUFAs的油脂通過激活NRF2/HO-1信號通路和下調NF-κB p65的表達來減輕光誘導的視網膜變性。此外，補充EPA和DHA可有效緩解干眼癥狀，其機理除了減輕炎癥之外，還包括改善淚膜的脂層、使瞼板腺和淚腺的功能正常化[124]。然而，本課題組研究發現，在強光條件下補充DHA會增加RPE細胞對光損傷的敏感性，通過脂質過氧化作用導致RPE細胞的功能障礙[125]。因此，補充PUFAs可能會加劇視網膜光損傷，服用PUFAs補充劑的患者應該避免或減少暴露在高光強條件下。

2.4 牛磺酸

牛磺酸是一種含硫非蛋白氨基酸，可以促進視網膜的分化和發育[126]，改善細胞生長條件，維持視網膜正常功能，延長視網膜細胞生存期[127]。Garcia-Ayuso等[128]研究發現牛磺酸耗竭下的光暴露會加速光感受器的退化，補充牛磺酸有助于防止視網膜變性。Froger等[129]基于細胞和動物模型進行研究發現，補充牛磺酸能提高RGC的體外存活率，緩解N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-Daspartate，NMDA）誘導的RGC興奮毒性，這一結果進一步得到體內實驗的證實。在一項以N-甲基-N-亞硝基脲誘導的小鼠視網膜變性實驗中發現，靜脈注射牛磺酸可以有效增加視網膜中牛磺酸濃度，改善視網膜組織紊亂，緩解視網膜M-視錐和S-視錐細胞群變性[130]。以上結果表明，牛磺酸可緩解變性視網膜中的氧化應激，增加RGC和感光細胞存活率，補充牛磺酸可能是青光眼、RP的一種治療方法。

2.5 維生素類

VA是人體必需維生素，主要在小腸吸收，參與視紫紅質的形成[131]。夜盲癥是由視桿細胞功能障礙引起的[132]。陳子暢等[133]研究表明VA通過抑制氧化應激減輕炎癥反應來保護光感受器細胞，這為補充VA治療夜盲癥提供了理論依據。VB2（核黃素）的缺乏會導致結膜炎等眼科疾病。流行病學研究表明，服用5 mg VB2（3 次/d）能夠有效緩解季節性角膜炎；如果結合VB3（煙酰胺）（25 mg，3 次/d）服用，效果更佳[134]。谷物的表皮層含有豐富的VB，但在谷物加工過程中丟失十分嚴重，長期食用精制的大米和淀粉而缺乏必要的粗糧攝入，往往會導致VB缺乏癥。報道顯示，服用500 mg/d VC能夠改善眼睛刺痛、眼睛分泌物多等癥狀；使用VC眼藥水能夠有效緩解過敏性和感染性結膜炎[134]，但其具體機理還不清楚。此外，流行病學研究發現膳食中VC的攝入量與白內障發病率呈負相關[135]。VD對圓錐形角膜病也有一定治療效果。研究表明，連續3 個月到3 年服用15 000 IU/d劑量的VD能夠明顯緩解圓錐形角膜病，使視錐細胞矯平，提高視力[134]。此外，有研究發現，服用麥角固醇（VD2的前體物）對改善近視也有幫助[134]。VE和VC具有抗炎活性，對眼科炎癥疾病有一定的療效。研究發現，連續8 周服用500 mg/d的VC和100 IU/d的VE對改善急性葡萄膜炎有一定的幫助[134]。然而，有關維生素類物質對視網膜光損傷的防治作用研究較少，相關功效還并不明確。

3 結語

綜上所述，過量光暴露會導致視網膜感光細胞及RPE細胞凋亡，破壞視網膜的結構與功能。氧化應激、炎癥反應、ERS是光誘導視網膜損傷的主要原因。花色苷、類胡蘿卜素及VC、VE等具有良好的抗氧化及抗炎活性；葉黃素、玉米黃素能夠過濾藍光，減弱藍光光照強度；部分功能因子如VA和花色苷還能通過促進視紫質再生參與視傳導，具有抑制視網膜細胞凋亡等生物活性；此外，不飽和脂肪酸和牛磺酸能夠促進視網膜細胞分化和發育，改善視功能。可見，花色苷、類胡蘿卜素等營養成分可以作為功能性食品和輔助治療劑來預防和治療視網膜光損傷。

未來可重點從以下方面研究膳食營養組分改善視網膜光氧化損傷作用及相關機理：1）膳食營養成分改善視網膜氧化損傷機制涉及調控氧化應激、炎癥反應和ERS等通路，但各通路間聯合調控機制尚未明確，還有待進一步證實。2）花色苷、類胡蘿卜素等膳食組分存在化學性質不穩定、生物利用率低等問題，提高其穩定性及生物利用度可能更有利于發揮其預防視網膜光損傷的功能。3）不同營養成分在調控途徑方面的差異性賦予其在改善視力方面的潛在協同效應，這有助于通過合理膳食搭配實現精準營養補充，從而保護視力。