我们介绍了一种利用手动晶状体拉伸装置研究晶状体调节的高效方法。该方案通过牵拉连接在晶状体囊膜周围的悬韧带，从而拉伸晶状体，以模拟生理状态下的调节过程。
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本文内容
摘要
摘要
本实验方案的目标是以一种经济实用的方式模拟生理性调节的生物力学过程。调节是通过睫状体收缩和悬韧带纤维松弛实现的，从而导致晶状体增厚，以满足近视力的需求。本文介绍了一种新颖且简便的方法，通过手动晶状体拉伸器（MLS）对连接于晶状体囊的悬韧带施加张力，以复制调节过程。该方法可监测在恒定外力作用下晶状体产生的径向拉伸程度，从而实现对可拉伸的调节性晶状体与不可拉伸的非调节性晶状体进行比较。重要的是，拉伸器直接与悬韧带耦合，而非与眼球的巩膜连接，因此仅需使用晶状体、悬韧带和睫状体，而无需完整的 globe 样本。与获取完整眼球相比，这一差异可使供体尸体晶状体的采购成本降低约62%。
引言
调节是指人眼通过动态改变晶状体形状，使远距离或近距离物体均能清晰聚焦的过程。调节本质上是一种生物力学过程。在神经刺激作用下，睫状肌对睫状体及附着于晶状体囊膜周缘的悬韧带纤维施加力的作用1,2。尽管关于调节生物力学机制存在多种理论，但目前最广为接受的是赫尔姆霍兹假说。根据该假说，晶状体处于自然拉伸状态，此时晶状体最薄，适合远距离物体的聚焦。当需要将焦点调整至近距离物体时，睫状肌收缩，悬韧带纤维松弛，导致晶状体增厚，前、后表面曲率增加。这对应于屈光力的增强，从而实现近视力所需的更短焦距1。
随着年龄增长，人眼的调节能力会因一种名为老视的状况而逐渐受损。到50岁时，所有人都会受到老视影响，导致眼睛无法动态地在远距离和近距离之间切换焦点3。目前矫正老视的方法主要是被动式矫正，如使用矫正镜片和双焦点眼镜。尽管这些方法可在有限的焦平面上提升近距离聚焦能力，但无法恢复晶状体原有的动态调焦功能4,5。为了更有效地治疗老视，甚至可能预防其发生，目前仍需进一步深入理解眼的调节机制。
为了研究晶状体的调节功能，人们已....
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方案
以下方案已获得马里兰大学机构动物护理和使用委员会以及机构审查委员会的批准。这些方案遵循联邦、州和地方标准，以及马里兰大学生物安全政策所规定的指南。
1. 眼部样本解剖
- 从当地屠宰场或组织库获取眼球样本。若获得完整的眼球，应立即取出晶状体、附着的悬韧带和玻璃体。
注意：以下所述具体步骤适用于猪眼和人眼。- 使用消毒的手术剪刀和镊子，剪除并去除巩膜周围的所有多余组织。
- 牢固地将眼球侧置，用刀片在距角膜3 mm处沿眼球侧面做一小切口，切口需足够深以进入眼内的玻璃体。
- 使用剪刀沿切口继续小心地环绕眼球一周进行剪开，避免刺破晶状体。代表性图像见图2A。
- 完成眼球外周的切割后，用镊子移除眼球后部组织，用镊子分离出晶状体、悬韧带、睫状体及附着的玻璃体。代表性图像见图2B。
- 使用剪刀和镊子去除多余的玻璃体，使晶状体能够平整地放置在MLS上。
注意：在角膜移植手术中，角膜圆片用于临床手术，其余眼球组织可用于科研。然而，这种部分眼球仍可用于晶状体拉伸装置的组织制备。若仅获得眼球后部组织，则仅执行步骤1.....
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结果
猪眼是通过晶状体拉伸研究老视的常用样本4,15，本研究从当地屠宰场获取了猪眼样本（n = 10），并采用该方案观察晶状体的调节能力。图5A展示了通过MLS对猪眼晶状体拉伸前后的比较。拉伸后晶状体半径平均增加了0.19 ± 0.07 mm（p <0.001），相当于原始半径增加了4.2 ± 1.62%。调节能力与晶状体弹性相关，因此，未拉伸与拉伸状态下晶状体半径的差异反映了其调节潜力。我们发现拉伸后晶状体半径 consistently 增加，这与类似研究的结果一致16,17。本研究中结果的一致性及相对较低的偏差进一步验证了本方案的有效性。
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讨论
我们设计了一种新方法，通过采用双夹片夹持机制将拉伸装置与样品连接，从而提供一种准确且高效研究晶状体调节能力的途径。在调节过程中，晶状体松弛，其直径因悬韧带纤维的松弛而减小1,2,4,19。该方法通过夹持并控制悬韧带纤维的张力，聚焦于这一现象。因此，必须特别注意将悬韧带准确夹持在夹具内，以精确模拟生理状态下晶状体的调节。为确保正确夹持，晶状体应平放于底部夹具中心位置，附着的玻璃体应尽可能少。在使用扳手操作时需格外小心，以保证晶状体周围受到均匀的径向拉伸。若发现晶状体拉伸不均，或悬韧带从夹具中脱落，则应尽可能重新安装样品。
目前，类似的晶状体拉伸方案正在被用于研究调节功能及老花眼4,6,
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披露
AB 在 Bioniko Consulting LLC 拥有所有权权益。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 手动晶状体拉伸器 | Bioniko | MLS | 不同动物物种需要不同尺寸的鞋码 |
| 猪眼样本 | George G. Ruppersberger；屠宰场 | N/A | 获取了完整的眼球 |
| 人眼样本 | 国家疾病研究交换中心（The National Disease Research Interchange） | N/A | 订购了不含角膜的后极部组织 |
| 解剖剪刀（5 1/2'' 直头） | Electron Microscopy Sciences | 72960 | |
| 组织镊子（4 1/2''） | Electron Microscopy Sciences | 72960 | |
| iPhone 6s | Apple | N/A | 任何分辨率达到约 0.1 mm 的成像系统均可使用 |
| 次氯酸钠 | Clorox | Clorox Regular-Bleach | 任何消毒剂均可使用 |
参考文献
- Von Helmholtz, H. Uber die akkommodation des auges. Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).
- Schachar, R. A., Black, T. D., Kash, R. L., Cudmore, D. P., Schanzlin, D. J. The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate. Ann Ophthalmol. 27, 58-67 (1995).
- Glasser, A., Campbell, C. W. Presbyo....
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重印与许可
