眼低温影响的研究综述
在生命科学和健康医学领域，温度对生物体的影响一直是研究热点。哪怕仅有几摄氏度的温度变化，无论是直接还是间接，都能在生物体内引发一系列复杂而深刻的变化，显著改变众多不同的生物学过程。适度低温（33.9 - 32°C）在医学其他领域已展现出诸多益处，比如能增强神经和神经胶质细胞对缺血环境的抵抗力。它可阻断破坏性炎症的级联反应，防止血 - 房水屏障被破坏，减轻局部水肿，甚至可能刺激保护性蛋白的释放。不过，要想让这些益处充分发挥，必须精确调控低温持续时间以及组织复温速率。因为低温会使局部血流减少，酶活性降低，导致局部缺氧。如果复温不受控制，就可能引发类似缺血 - 再灌注和缺氧 - 再氧合综合征的组织损伤。在眼科疾病的治疗中，尤其是玻璃体视网膜疾病，局部低温的使用同样存在潜在的利弊。本综述旨在全面梳理实验性和医源性低温对眼部结构的影响，重点关注其在视网膜方面的后果，以及在玻璃体视网膜手术中的治疗前景。
自然条件下影响眼内温度变化的因素
眼睛各组成部分的温度受多种因素影响，具体取决于它们的位置。
- 体温与局部血流：靠近血管结构的部位，温度会升高，最高接近体温（约 37°C）。血流越快、流速越慢，局部温度就越接近体温。像脉络膜、虹膜和睫状体这些部位，血流丰富且流速相对较慢，能实现血液与眼内结构间的高效热交换，其局部温度通常接近体温。而眼压（IOP）升高会减少脉络膜血流，进而使眼内温度上升。通过对脉络膜血流向量的详细分析，能精准预测局部温度。
- 环境散热：与外界环境接触的表面越近、面积越大，局部温度就越接近室温（标准为 22°C）。角膜外表面一般维持在 32 - 33°C，内表面因角膜热阻，温度比体温仅低 2 - 4°C 。这个微小的温度梯度是驱动前房内液体流动的主要机制。
- 光辐射：自然和人工光源的光辐射会使眼内局部组织温度升高。由于环境光持续聚焦在黄斑中心凹区域，视网膜需要不断散热来维持内环境稳定，这主要依靠脉络膜血流吸收和分散光辐射产生的热量。随着年龄增长和疾病发生，脉络膜血流减少，其保护作用也会逐渐减弱。
温度对不同眼部结构的影响
- 脉络膜和巩膜：眼内和眼周温度变化会引起脉络膜血流改变，这主要由局部三叉神经反射调节。脉络膜的感觉神经支配包含来自三叉神经节的三叉神经纤维，这些纤维同时含有 P 物质（SP）和降钙素基因相关肽（CGRP）。它们通过短睫状神经和眼眶内血管到达脉络膜。感觉纤维可通过两种方式影响其支配区域：一是向中枢发送信号引发反射反应；二是在刺激作用下直接局部释放 SP/CGRP。局部低温会通过这两种机制促使 SP 和 CGRP 释放，引起血管舒张，增加脉络膜血流。在兔子视网膜实验中，当温度高于或低于 34°C 时，这种代偿性反射就会被激活，能在 30 - 40°C 的局部温度环境中稳定视网膜温度。所以，脉络膜温度调节反射的完整性对维持视网膜温度稳定至关重要，而稳定的温度又是维持视网膜内环境稳定和功能正常的关键。在对玻璃体切除术后的眼睛进行实验时发现，当暴露在 27 - 28°C 的平衡盐溶液中，视网膜电图会发生改变，表现为振幅整体降低、峰值时间延迟，但停止冷却刺激后，这些异常会完全消失。在巩膜和虹膜中也发现了冷感觉三叉神经纤维，它们在血流调节中可能发挥与脉络膜类似的作用。实验表明，阻断颈动脉 30 - 60 秒，会使巩膜和虹膜中几乎所有神经元末梢的放电频率显著增加。在 30 - 35°C 范围内，放电频率最高，低于 10°C 时则明显降低。当在 33°C 的恒温环境下阻断颈动脉时，放电频率无变化，说明 33°C 可能是该系统的平衡点。放电频率增加会使局部血流骤减至对照组的一半。另外，瞬时受体电位通道 M8（TRPM8）在脉络膜温度变化调节中也发挥着重要作用。TRPM8 是哺乳动物最重要的冷感受器，在体温调节和能量平衡中起关键作用。在脉络膜和睫状体血管周围发现了 TRPM8 免疫标记纤维。敲除 TRPM8 基因的动物对局部低温的代偿反应较差，眼部冷却时眼内温度下降更快。
- 视网膜色素上皮和光感受器：视网膜色素上皮（RPE）和光感受器（PR）是高度特化的细胞，代谢旺盛，单位重量的耗氧量在人体所有组织中最高。供应这些细胞的血流减少会导致代谢失衡，引发钙超载、酸中毒、自由基生成、一氧化氮过量产生以及半胱天冬酶激活，进而使 RPE 和 PR 逐渐退化。为了应对这种情况，RPE 会增加血管内皮生长因子（VEGF）的产生，试图增加局部氧气供应，但这又可能导致脉络膜新生血管形成。降低 RPE 和 PR 的代谢需求、改善局部血流是缓解这一破坏性过程的两种策略。局部低温被认为是降低视网膜外层局部代谢、保护 RPE 和 PR 免受缺氧引发的炎症损伤的有效方法。研究发现，在正常氧环境下，与 37°C 培养的 ARPE - 19 细胞相比，在低温环境（34°C 和 27°C）下培养的细胞代谢明显降低，分别降低了 17% 和 31%。同时，34°C 时 VEGF 分泌减少了 38%，且在低温处理停止后 4 天，这种抑制作用依然存在。其他研究也证实了低温对 ARPE - 19 细胞 VEGF A 产生的抑制作用，还发现低温下色素上皮衍生因子（PEDF）持续产生。此外，当 RPE 样细胞暴露在 32°C 环境中时，哺乳动物视网膜会迅速产生冷休克蛋白（CSPs），如 RNA 结合基序蛋白 3（RBM3）和冷诱导 RNA 结合蛋白（CIRP）。RBM3 通过抑制 p38、JNK 和 ERK 的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路，介导低温诱导的神经保护作用。CIRBP 作为一种 RNA 结合因子，能增强重要的活性氧（ROS）清除剂硫氧还蛋白（TRX）的表达，阻止半胱天冬酶激活，从而抑制细胞凋亡。诱导多能干细胞衍生的 RPE（hiPSCRPE）对温度变化也非常敏感。在体温环境下，其细胞损失率明显高于 16°C 和 22°C 。这种细胞片可用于年龄相关性黄斑变性（AMD）的自体 hiPSC 移植。
- Muller 细胞和其他视网膜细胞：轻度低温（32°C）能保护 Muller 细胞和神经节细胞（GCs）免受缺血及缺血 - 再灌注（I/R）损伤。实验表明，眼低温能显著抑制 I/R 诱导的视网膜电图（ERG）a 波、b 波和振荡电位（OPs）振幅下降。在组织学层面，眼低温能有效防止 40 分钟缺血导致的视网膜总厚度、内核层（INL）、内丛状层（IPL）厚度以及神经节细胞层（GCL）中 Brn3a (+) 细胞数量减少，但对光感受器外核层（ONL）厚度的减少无明显影响。在围产期窒息动物模型中发现，低温可预防缺氧缺血视网膜的内层厚度增加和异常血管生成。具体表现为 Muller 细胞的胶质化反应减弱，GFAP 表达降低；GCs 分泌的 VEGF 减少。同时，低温还能降低缺血性增殖性视网膜病变中无长突细胞、水平细胞和神经节细胞中组成型一氧化氮合酶（nNOS，Ca2+依赖型）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS，Ca2+非依赖型）的活性。研究还发现，在低温环境下，视网膜动脉阻塞后 GCs 的存活时间延长。正常体温时，视网膜动脉阻塞 4 小时后就检测不到 GCs 的动作电位，而在 21°C 和 4°C 环境下，存活时间分别延长至 12 小时和 50 小时。在视网膜培养实验中，用过氧化氢诱导氧化应激，30°C 孵育 3 小时能保护 GCs 免受凋亡，拯救无长突细胞，并对双极细胞起到部分保护作用。此外，低温还能完全抑制氧化应激 8 天后小胶质细胞的反应。TRPM8 通道在视网膜胆碱能无长突中间神经元和部分黑视蛋白神经节细胞中表达，其激活参与细胞动作电位的调节。
- 玻璃体：玻璃体是一种无细胞的透明水凝胶，占据眼内三分之二的体积，主要由水（98 - 99%）、II 型胶原纤维和透明质酸链组成。透明质酸链是维持眼内渗透压、保持眼球球形形状和固定视网膜的关键。玻璃体的粘弹性和分子运输受水分子与大分子成分结合的影响，从晶状体到视网膜，沿视轴方向结合水逐渐增多。由于其特殊组成，玻璃体对温度变化敏感。结合水占玻璃体总水量的 20%，与自由水受温度影响的方式不同，自由水温度变化更快。温度差异还会影响玻璃体基质的结合特性，温度升高会使水分子与玻璃体大分子的结合变弱。研究发现，与常温组相比，先将猪视网膜暴露在 44°C 再冷却至室温的实验组，玻璃体后脱离对视网膜的损伤更小。玻璃体的热敏特性为仿生玻璃体替代物的研发提供了思路。有研究提出一种热敏仿生水凝胶，由巯基化结冷胶（模拟 II 型胶原）和聚电解质（模拟透明质酸）组成，45°C 时呈粘性溶液，可注入玻璃体腔，在体内冷却至体温后形成二硫键共价交联，逐渐转变为具有类似玻璃体特性的凝胶。
- 睫状体和眼内炎症：温度对睫状体的分泌功能影响显著。在体外实验中，当兔睫状体直接暴露在严重低温环境下，其水力传导性和分泌流量会急剧下降。全身低温也会使睫状体房水生成大幅减少，比如白兔直肠温度降至 27°C 时，房水分泌减少 50%；降至 20°C 时，分泌量仅为正常水平的 10 - 20%。同时，降低眼内温度具有保护作用，能减轻睫状体间质水肿，抑制血 - 房水屏障破坏。在模拟视网膜组织缺氧的体外实验中发现，低温可降低活性氧（ROS）和应激标记物（HSP70、iNOS、HIF - 1α）水平，抑制凋亡蛋白（半胱天冬酶 3 和 8）和细胞周期阻滞基因 p21 的表达，保护内层视网膜神经元和神经节细胞。
玻璃体视网膜手术对眼内温度的影响及低温下的手术情况
在玻璃体视网膜手术过程中，眼内温度会受到多种因素的调节，其中冲洗液和光源是主要影响因素。手术开始时（在打开输液管之前）测量人眼玻璃体温度，发现存在从前部到后部的温度梯度，后部玻璃体温度最高。眼内温度的分布还受填充玻璃体腔物质性质的影响，使用平衡盐溶液（BSS，玻璃体已在先前手术中去除）时，温度梯度斜率的正倾角最小；玻璃体存在（首次玻璃体切除术）时梯度增加；使用硅油时梯度显著增加。在进行平坦部玻璃体切除术（PPV）时，由于注入室温的眼内液以及眼内液流动导致脉络膜热量散失，眼内温度会明显下降。术后，玻璃体腔各部分温度均显著降低，前部玻璃体温度最低，视网膜前玻璃体后部温度下降幅度最大。在无持续冲洗的情况下，玻璃体腔会迅速复温，平均升温速率为 0.18°C/min。此外，手术中对玻璃体的操作也可能导致眼内温度升高。低温环境似乎能减少一些常规手术操作引起的医源性损伤。研究表明，与使用体温液体相比，使用室温（22°C）眼内液可将视网膜光化学和热光损伤阈值延长至 60 分钟。同时，有研究发现，视网膜光化学和热光损伤程度受暴露时体温的影响，但以往研究对这一影响的程度尚未达成共识。不同温度下激光对视网膜损伤的研究发现，大鼠在 30°C 和 40.5°C 时，488nm 波长激光引起眼底刚可见变化所需的辐射剂量随体温升高而降低，每升高 1°C，剂量降低 6%，且损伤主要集中在 RPE。在术后阶段，25% 的手术眼会出现局部高温。这表明玻璃体视网膜手术常处于不受控制的局部眼低温环境中，且术后玻璃体腔会迅速复温。在动物模型的初步研究中发现，合理管理温度、避免术中深度低温以及防止术后快速不受控制的复温，有助于保护视网膜形态，提高长时间玻璃体视网膜手术的安全性。在对术后炎症的研究中发现，用不同温度（9°C、22°C 和 37°C）的溶液在实验性玻璃体切除术后立即冲洗眼内空间 60 分钟，术后 2 周内睫状体和脉络膜温度显著下降，同时眼内蛋白质浓度降低，这表明低温对眼内炎症有积极影响。在实验性开放式玻璃体切除术、闭合式玻璃体切除术和前房冲洗抽吸术中应用严重局部低温（7°C），可减少眼内出血量、纤维蛋白生成量和术后炎症。然而，低温也可能对眼睛产生不利影响。研究表明，眼内温度高于 22°C 时可安全耐受，但用 2°C 的冲洗液冲洗可能导致白内障形成和亚临床视网膜脱离。此外，冲洗液冷却还可能引起视网膜电图改变，在脆弱的病理视网膜中，这种改变是否可逆仍存在争议。有研究对比了温度控制的 PPV 和传统 PPV 对健康兔眼的影响，发现传统 PPV 术后 a 波振幅降低、潜伏期延长，而温度控制的 PPV 术后振荡电位振幅增加，同时免疫组化检查显示标准 PPV 术后胶质纤维酸性蛋白（GFAP）值略高，这进一步证明了温度控制在手术结构和功能结果方面的有益作用。
结论
温度变化会在眼内引发多种调节反应，包括眼压（IOP）、局部血流、细胞因子分泌和细胞代谢的改变。冷却视网膜结构能减少环境和医源性损伤，对 RPE 和视网膜内层的保护作用尤为明显。在较低温度下进行玻璃体视网膜手术，对术后炎症有积极影响，但术后温度突然升高产生的反弹效应可能有害。尽管低温下进行玻璃体视网膜手术前景广阔，但目前其方法仍需进一步完善，以便充分发挥其在炎症控制和细胞保护方面的优势。未来有望通过新的随机临床试验，探索出更安全、有效的应用该技术的方法。比如，术中通过调节眼内液流量实现稳定的轻度低温，手术结束时逐渐减少眼内液流量，使眼内温度缓慢恢复到术前水平，这样既能在轻度低温下进行手术，又能避免术后温度骤升带来的损伤。
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