Роль спектрального состава повседневного освещения в провоцировании аметропии

Петронюк Ю.С., Храмцова Е.А., Трофимова Н.Н., Ратновская А.В., Пацаев Т.Д., Крупнин А.Е., Соколова В.В., Гурьева Т.С., Медникова Е.И.

Ссылка для цитирования:

Петронюк Ю.С., Храмцова Е.А., Трофимова Н.Н., Ратновская А.В., Антипова К.Г., Пацаев Т.Д., Крупнин А.Е., Соколова В.В., Гурьева Т.С., Медникова Е.И. Роль спектрального состава повседневного освещения в провоцировании аметропии // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 2. С. 96–106. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-96-106

Petronyuk Y.S., Khramtsova E.A., Trofimova N.N., Ratnovskaya A.V., Antipova K.G., Krupnin A.E., Patsaev T.D., Sokolova V.V., Gurieva T.S., Mednikova E.I. Role of the spectral composition of everyday lighting in the ametropia provoking [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 2. P. 96-106. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-96-106

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Роль видимого спектра повседневного освещения в провоцировании миопии в подростковом возрасте. Цель работы — установить влияние спектрального состава повседневного освещения на рост глазного яблока и упругие свойства склеральной оболочки глаза на быстро развивающейся биологической модели; и на основе экспериментальных данных выявить возможность профилактики развития миопии у детей и подростков. Методы. Исследовали глаза японских перепелов. В качестве источников повседневного освещения применяли светодиоды с узким спектром — синим (450 ± 25 нм), красным (630 ± 25 нм) и жёлтым (560 ± 50 нм). Размеры и морфологические особенности структурных элементов глаза вдоль его оптической оси исследовали в нативном состоянии акустическими методами высокого разрешения, методами электронной и световой микроскопии. Механические свойства склеральной оболочки исследовали на растягивающей нагрузочной машине. Основные результаты. Проведены модельные эксперименты, в ходе которых изменения глаз провоцировались путём длительного повседневного содержания лабораторных животных при освещённости физиологичного уровня, но разного спектрального состава с рождения до достижения фертильного возраста. Были выявлены спектр-индуцированные заметные изменения геометрии глаза — его переднезадней оси и толщины хрусталика, а также изменения механических свойств склеры и её морфологии. Полученные данные подтверждают гипотезу о провоцировании аметропных изменений глаза при повседневном использовании источников света с узким синим или красным спектром. Установлено, что глаз является наиболее чувствительным к вариациям спектрального состава света в подростковом возрасте. Практическая значимость. Результаты исследования позволяют обратить внимание на спектральные характеристики источников повседневного освещения, включая дисплейные устройства, существенно влияющие на здоровье глаз у детей и подростков.

Ключевые слова:

повседневное освещение, миопия, японский перепел, склера, ультразвуковая микроскопия, биомеханика

Благодарность:

исследование выполнено в рамках государственного задания ИБХФ РАН (1220414-00112-8) и НТЦ РАН. Механические испытания и электронная микроскопия проведены в рамках выполнения государственного задания НИЦ «Курчатовский институт».

Коды OCIS: 330.1070; 330.4460

Список источников:

1. Нелинейный глаз: новые технологии зрительной реабилитации / Под ред. Зуевой М.В. Национальный медицинский исследовательский центр глазных болезней имени Г. Гельмгольца Минздрава России [и др.]. Санкт-Петербург: ВММ, 2024. 511 с.
Nonlinear eye: new technologies of visual rehabilitation (in Russian) / Ed. by Zueva M.V. St. Petersburg: VMM, 2024. 511 p.
2. Lawrenson J.G., Huntjens B., Virgili G., Ng S., Dhakal R., Downie L.E., Verkicharla P.K., Kernohan A., Li T., Walline J.J. Interventions for myopia control in children: a living systematic review and network meta-analysis // Cochrane Database Syst. Rev. 2025. Feb 13. № 2(2). P. CD014758. https://doi.org/10.1002/14651858.CD014758.pub3
3. Rucker F.J., Wallman J. Chick eyes compensate for chromatic simulations of hyperopic and myopic defocus: evidence that the eye uses longitudinal chromatic aberration to guide eye-growth // Vis. Res. 2009. V. 49. P. 1775e1783. https://doi.org/10.1016/j.visres.2009.04.014
4. Koshits I.N., Svetlova O., Guseva M., Egemberdiev M., Makarovskaya O., Masian Ja. The physiological causes for the eye’s optical axis growth and executive mechanisms in the metabolic theory of adaptive myopia and the theory of retinal defocus // Ophth. & Vis. Sci. 2018. V. 2. № 2. P. 261. ISSN: 2573-4997. https://scientiaricerca.com/sropvs/SROPVS-02-00042.php
5. Dai X., Tang Z., Ju Y., Ni N., Gao H., Wang J., Yin L., Liu A., Weng S., Zhang J., Zhang J., Gu P. Effects of blue light-exposed retinal pigment epithelial cells on the process of ametropia // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2021. V. 549. P. 14. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2021.02.089
6. Tang X.P., Tang Z.J., Fan H.B., Zou Y.C. Contributions from light level and spectral content on refractive development in young rabbits // Int. J. Ophthalmol. 2025. V. 18(3). P. 390–397. https://doi.org/10.18240/ijo.2025.03.03
7. Liu R., Qian Y.F., He J.C., Hu M., Zhou X.T., Dai J.H., Qu X.M., Chu R.Y. Effects of different monochromatic lights on refractive development and eye growth in guinea pigs // Exp. Eye. Res. 2011. V. 92. № 6. P. 447. https://doi.org/10.1016/j.exer.2011.03.003
8. Foulds W.S., Barathi V.A., Luu C.D. Progressive myopia or hyperopia can be induced in chicks and reversed by manipulation of the chromaticity of ambient light // Invest. Ophthalmol. Vis Sci. 2013. V. 54. № 13. P. 8004. https://doi.org/10.1167/iovs.13-12476
9. Smith E.L. 3rd, Hung L.F., Arumugam B., Holden B.A., Neitz M., Neitz J. Effects of long-wavelength lighting on refractive development in infant rhesus monkeys // Invest. Opthalmol. Vis. Sci. 2015. V. 56. № 11. P. 6490. https://doi.org/10.1167/iovs.15-17025

10. She Z., Hung L.F., Arumugam B., Beach K.M., Smith E.L. 3rd. Effects of low intensity ambient lighting on refractive development in infant rhesus monkeys (Macacamulatta) // Vis. Res. 2020. V. 176. P. 48.https://doi.org/10.1016/j.visres.2020.07.004
11. Qian Y.F., Dai J.H., Liu R., Chen M.J., Zhou X.T., Chu R.Y. Effects of the chromatic defocus caused by interchange of two monochromatic lights on refraction and ocular dimension in guinea pigs // PLoS One. 2013. V. 8. № 5. P. e63229. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0063229
12.Smith E.L. 3rd, Hung L.F., Arumugam B., Huang J. Negative lens-induced myopia in infant monkeys: effects of high ambient lighting // Invest. Ophthalmol.
Vis. Sci. 2013. V. 54. № 4. P. 2959. https://doi.org/10.1167/iovs.13-11713
13.Ashby R.S., Schaeffel F. The effect of bright light on lens compensation in chicks // Invest. Ophth. Vis. Sci. 2010. V. 51. № 10. P. 5247. https://doi.org/10.1167/iovs.09-4689
14.Troilo D., Smith E.L. 3rd, Nickla D.L., Ashby R., Tkatchenko A.V., Ostrin L.A., Gawne T.J., Pardue M.T., Summers J.A., Kee C.S., Schroedl F., Wahl S., Jones L. IMI – report on experimental models of emmetropization and myopia // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2019. V. 60. № 3. P. M31. https://doi.org/10.1167/iovs.18-25967
15.Petronyuk Y.S., Trofimova N.N., Zak P.P., Khramtsova E.A., Levin V.M., Andryukhina O.M., Andryukhina A.S., Ryabtseva A.A., Guryeva T.S., Mednikova E.I., Titov S.A. Study of eye pathologies in the japanese quail biomodel coturnix japonica // Russ. J. of Phys. Chem. B. 2022. V. 16. № 1. P. 97. https://doi.org/10.1134/s1990793122010249
16. Kusakari T., Sato T., Tokoro T. Visual deprivation stimulates the exchange of the fibrous sclera into the cartilaginous sclera in chicks // Exp. Eye Res. 2001. V. 73. P. 533. https://doi.org/10.1006/exer.2001.1064
17. Hart N.S., Hunt D.M. Avian visual pigments: characteristics, spectral tuning, and evolution // Am. Nat. 2007. V. 169. P. S7. https://doi.org/10.1086/510141
18.Каркищенко Н.Н., Грачев С.В. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях. М.: Профиль-2С, 2010. 358 с.
Karkishchenko N.N., Grachev S.V. Guidelines on laboratory animals and alternative models in biomedical technologies (in Russian). M: Profil-2C, 2010.
358 p.
19. Hussey K.A., Hadyniak S.E., Johnston R.J.Jr. Patterning and development of photoreceptors in the human retina // Front Cell Dev Biol. 2022. V. 10. P. 878350. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.878350
20.Passmann C., Ermert H. 150 MHz in vivo ultrasound of the skin: imaging techniques and signal processing procedures targeting homogeneous resolution // Proc. of IEEE Ultras. Symp. 1994. V. 3. P. 1661. https://doi.org/10.1109/ULTSYM.1994.401909
21. Zakutailov K.V., Levin V.M., Petronyuk Y.S. Highresolution ultrasonic ultrasound methods: Microstructure visualization and diagnostics of elastic properties of modern materials // Inorg. Mater. 2010. V. 46. P. 1655. https://doi.org/10.1134/s0020168510150100

22.Бэмбер Дж., Дикинсон Р., Эккерсли Р. и др. Ультразвук в медицине. Физические основы применения / Под ред. Хилла К. Пер. с англ. под ред. Гаврилова Л.Р. Изд. 2-е, перераб. и доп. Москва: Физматлит, 2008. 539 с.
Hill C.R. (Editor), Bamber J.C. (Editor), ter Haar G.R. (Editor) // Physical Principles of Medical Ultrasonics. 2nd Edition. 2004. 528 p.
23.Rada J.A.S., Shelton S., Norton T.T. The sclera and myopia // Experimental Eye Research. 2006. V. 82 (2). P. 185. https://doi.org/10.1016/j.exer.2005.08.009