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儿童眼科与斜视

先天性色觉异常

先天性色觉异常是由于锥体视色素(L-锥体、M-锥体、S-锥体)先天性缺失或功能异常,导致颜色辨别能力与正常人不同的状态。由于是生来就有的视觉方式,尤其在幼儿期,本人很难察觉到自己的色觉异常。除色觉外,其他视觉功能正常,且不会进展(先天性红绿色觉异常、先天性蓝黄色觉异常的情况)。

先天性红绿色觉异常最为常见,日常临床中遇到的先天性色觉异常大多属于此型。这是由于L-锥体(红锥体)视色素或M-锥体(绿锥体)视色素缺失,或X染色体上的L基因、M基因表达异常所致。由于是X连锁遗传,男性显著多发。

旧称“色盲、色弱”容易导致对当事人的偏见,因此目前避免使用,推荐使用“色觉异常”或“色觉多样性”的术语。

Q 色觉异常是否意味着完全看不见颜色?
A

占先天性红绿色觉异常大部分的异常三色觉者拥有三种锥体,但其中一种的敏感度峰值发生偏移,并非完全看不见颜色。红色和绿色看起来非常相似,难以区分。完全无法辨别颜色的只有杆体单色觉(先天性全色盲),这种情况非常罕见。

先天性红绿色觉异常(最常见)

Section titled “先天性红绿色觉异常(最常见)”

与正常色觉相比,对红绿色的感觉缺失或非常弱。正常三色觉者认为红色和绿色是截然不同的颜色,但先天性红绿色觉异常者觉得红色和绿色非常相似,有时难以区分。由于是先天性的视觉方式,本人难以察觉异常。

日常生活中具体困难如下:

  • 信号灯颜色识别困难:有时难以区分红灯和绿灯的颜色(可通过位置辅助判断)
  • 肉类熟度、水果成熟度判断困难:难以识别红色的变化
  • 地图、图表、彩色资料识别困难:在学校或工作中容易影响信息处理
  • 服装颜色搭配困难:在棕色、绿色、红色、橙色的组合中容易误认

严重程度按异常三色觉(轻度)> 二色觉(重度)的顺序递增。

视力、视野、眼底无异常,仅通过色觉检查(假同色表、Panel D-15、色盲镜)检测到。

1型色觉异常(protan系)

L-视锥细胞异常引起。

1型二色觉:L-视锥细胞缺失(仅存M-视锥细胞和S-视锥细胞)。

1型三色觉:L-视锥细胞被M’-视锥细胞(不完全M-视锥细胞)替代。

通常三色觉比二色觉程度轻。

2型色觉异常(deutan系)

M-视锥细胞异常引起。

2型二色视:M-视锥细胞缺失(仅存L-视锥细胞和S-视锥细胞)。

2型三色视:M-视锥细胞被L’-视锥细胞(不完全L-视锥细胞)替代。

在先天性红绿色觉异常中最为常见。

先天性蓝黄色觉异常(3型色觉)

Section titled “先天性蓝黄色觉异常(3型色觉)”

S-视锥细胞视色素缺失,难以区分蓝色和黄色。为常染色体显性遗传,无性别差异。发病率约为1/13,000至1/65,000。色觉以外的视觉功能正常,且不进展。

视锥细胞无功能,仅靠杆体感光的状态。自幼视力障碍,伴有约0.1的低视力畏光(刺眼)、昼盲(明亮处视物困难)及眼球震颤。因视锥细胞无功能,色觉辨别能力缺失,在昏暗处视力反而提高。患病率约为0.0025%至0.0055%,非常罕见。分为完全型和视锥细胞功能残留的不完全型。

S-锥体和杆体单独起作用的状态,呈X连锁隐性遗传。发病率低于十万分之一,是一种罕见疾病。与杆体1色觉相似,但可能残留微弱的色觉辨别能力。传统上认为非进行性,但不少病例出现进行性视力障碍或黄斑变性。

类型频率
先天性红绿色觉异常男性约5%,女性约0.2%(日本人)
先天性蓝黄色觉异常每13,000至65,000人中1人
杆体单色觉患病率约0.0025%至0.0055%
S-锥体单色觉每10万人中少于1人
类型遗传方式致病基因备注
先天性红绿色觉异常(1型·2型)X连锁隐性遗传L基因·M基因(位于X染色体上)男性多见。女性多为携带者
先天性蓝黄色觉异常(3型)常染色体显性遗传S基因(位于第7染色体上)无性别差异
杆体单色觉常染色体隐性遗传CNGA3, CNGB3, GNAT2非常罕见
S-锥体单色觉X连锁隐性遗传LCR区域异常或L/M错义突变低于十万分之一

X连锁隐性遗传(先天性红绿色觉异常、S-视锥细胞单色觉)中,若母亲为携带者,则50%的男性子代发病。携带者女性自身也可能因X染色体失活模式而表现出轻度色觉异常常染色体隐性遗传视杆细胞单色觉中,若父母均为携带者,则子代有25%的概率发病。

先天性红绿色觉异常的发病机制可分为以下两类。

  • 二色觉(dichromacy):L基因或M基因完全缺失,导致相应的视锥细胞丧失。
  • 异常三色觉(anomalous trichromacy):L/M杂合基因导致视锥细胞感光色素吸收光谱偏移。通常异常三色觉的程度比二色觉轻。

先天性色觉异常的视力、视野和眼底均正常,因此不进行色觉检查则无法检测。

先天性红绿色觉异常的三阶段检查流程

Section titled “先天性红绿色觉异常的三阶段检查流程”

步骤1:筛查——假同色表

石原色觉检查表(石原式)使用最广泛。建议尽可能组合使用两种或以上的检查表,而非仅用一种。用于检测色觉异常的有无。

步骤2:程度判定——色相排列检查

Panel D-15测试(Farnsworth Panel D-15)较为适合。用于评估色觉异常的程度(重度、中度、轻度),也可大致区分1型和2型。

步骤3:确诊及类型判定——色盲镜

Nagel色盲镜是标准设备。通过红(670nm)与绿(546nm)的混合比例与黄(589nm)的匹配来判定类型。可准确区分类型(1型 vs 2型,二色觉 vs 异常三色觉),也用于色觉异常有无的最终判定。

标准色觉检查表第二部分(用于后天性异常)中有可检测的图表。由于通常的石原式检查无法检测到,因此需要注意。

全视野刺激ERG显示杆体反应正常,但锥体反应显著减弱。通过OCT评估中心凹结构。

鉴别诊断(针对先天性全色盲)

Section titled “鉴别诊断(针对先天性全色盲)”
  • 锥体营养不良:通过进行性病程进行鉴别
  • 弱视:通过ERG正常进行鉴别
  • 视神经疾病:通过ERG正常进行鉴别
  • 后天色觉异常:由视神经疾病、视网膜疾病、药物等原因引起。可通过病史和病程进行鉴别
Q 色觉检查应在何时进行?
A

学校体检中的色觉检查,根据2014年文部科学省的通知,建议按需实施。理想情况下,在小学四年级左右(身心较为稳定的时期)到眼科进行详细的类型判定。在升学选择之前,准确了解色觉异常的类型和程度,有助于本人做出合适的升学选择。

先天性红绿色觉异常、先天性蓝黄色觉异常、杆体单色觉均无根本性治疗方法。带有色觉辅助滤镜的眼镜(色觉矫正镜片)可改善部分颜色的辨别,但无法恢复正常的色觉。检查时不可使用。关于研究阶段的基因治疗,请参见第7节

色觉异常是与生俱来的,因此即使出现颜色误认,对本人来说也绝不是“错误”。最重要的是,在未来的升学和就业中充分考虑色觉异常的情况,避免因色觉异常而陷入困境。

在学龄期,必须注意不要因色觉异常而让孩子产生自卑感。最好将色觉异常的情况告知学校老师。通过与班主任共享信息,更容易获得对颜色区分的板书、彩色图表的考虑以及座位安排等方面的支持。

  • 有色觉限制的职业:飞机驾驶员、铁路司机、船舶驾驶员、警察、自卫官等部分职业有色觉限制
  • 医疗相关职业:医生、药剂师等基本没有因色觉异常导致的限制。但可能在病理标本判读等方面个别存在困难
  • 大学入学考试:色觉限制已基本废除

不依赖颜色的信息传递(颜色+形状、图案、文字标签的组合)非常重要。在教育现场推荐以下考虑。

  • 板书:不在同一文档中组合使用红粉笔和绿粉笔。优先使用黑、白、黄粉笔。
  • 地图·图表:在颜色区分的基础上,结合图案、线型、形状的差异
  • 演示资料:使用配色工具(推荐色觉无障碍设计的配色方案)
  • 试题·工作表:避免仅依靠颜色信息来解答的问题
  • 遮光眼镜:对严重畏光有效
  • 视力护理:利用放大镜、放大阅读器、照明环境调整等支持,发挥剩余视觉功能
  • 适当的屈光矫正

由于X连锁隐性遗传,母亲多为携带者。携带者女性所生男孩有50%的概率发病。常染色体遗传的蓝黄色觉异常和杆体单色觉呈现不同的遗传模式,因此建议根据类型进行相应的遗传咨询

Q 如何与色觉异常的孩子相处?
A

色觉异常是与生俱来的特性,本人无需感到自卑。向班主任老师告知情况,请求在黑板颜色使用和教材方面给予照顾,是切实可行的支持。在初中、高中升学指导前,到眼科确认准确的类型和程度,有助于孩子自信地选择发展方向。

人类视网膜中有三种视锥细胞

  • L-锥体(长波长敏感·红锥体):吸收峰值约560nm
  • M-锥体(中波长敏感·绿锥体):吸收峰值约530nm
  • S-锥体(短波长敏感·蓝锥体):吸收峰值约420nm

大脑通过处理三种锥体信号的比率来识别颜色(Young-Helmholtz三色学说)。L基因和M基因在X染色体上串联排列,这种排列的特殊性成为高频突变的基础1)

先天性红绿色觉异常的分子机制

Section titled “先天性红绿色觉异常的分子机制”

L基因和M基因具有约98%的同源性,在减数分裂时容易发生不等交换1)。不等交换导致L基因或M基因缺失,或产生L/M杂交基因。杂交基因的产生会使锥体视色素的吸收光谱偏离原始位置,导致异常三色觉。基因完全缺失则导致二色觉。

先天性红绿色觉异常的分类和分子机制如下所示1)

分类锥体状态分子机制
正常三色觉L + M + S 均正常
1型二色觉L缺失(仅M + S)L基因完全缺失
2型二色觉M缺失(仅L + S)M基因完全缺失
1型三色觉L→M’置换(M’ + M + S)L/M杂交基因(偏向M侧)
2型三色觉M→L’置换(L + L’ + S)L/M杂交基因(偏向L侧)

先天性蓝黄色觉异常的分子机制

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S基因(位于第7号染色体)的突变导致S-锥体视蛋白缺失。该病为常染色体显性遗传,与X染色体无关,因此无性别差异。由于仅单等位基因突变即可发病(显性遗传),若父母患病,子女的遗传概率为50%。

病因是锥体cGMP门控阳离子通道(CNG通道)的组成亚基异常。

  • CNGA3基因:编码α亚基
  • CNGB3基因:编码β亚基
  • GNAT2基因:编码锥体转导素α链

CNG通道功能丧失导致锥体无法产生光反应,视觉仅由杆体承担。

由于LCR(位点控制区)缺失导致L基因和M基因均无法表达,或L-锥体和M-锥体的错义突变导致功能丧失。过去认为该病为非进行性,但不少病例会出现进行性视力障碍和黄斑变性。

7. 最新研究与未来展望(研究阶段报告)

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Mancuso等人报道,在松鼠猴的恒河猴模型中使用AAV载体导入L-视蛋白基因,成功恢复了红绿色觉2)。这是一项开创性报告,表明即使在成熟的哺乳动物神经系统中,通过基因导入也能获得新的色觉通道。针对先天性红绿色觉异常的人类基因治疗,由于安全性和伦理问题,尚未进入临床试验。

针对杆体单色觉(全色盲),以CNGA3基因和CNGB3基因为靶点的AAV载体基因治疗临床试验(I/II期)正在进行中1)

市面上有售通过过滤特定波长光线来辅助色觉的眼镜(如EnChroma等),有时能改善对特定颜色的辨别能力。但这类设备并未增加新的色觉通道,也无助于改善色觉检查的成绩。

2003年,日本修订了《学校保健安全法施行规则》,将色觉检查从定期健康检查的必检项目中删除。此后,有报告称部分学生在未意识到自身色觉异常的情况下,在升学选择中遇到困难。2014年,日本文部科学省发布通知,再次建议学校实施色觉检查(仅限自愿者)3)

Q 将来,色觉异常能否被治愈?
A

针对杆体单色觉(先天性全色盲)的基因治疗临床试验正在进行中,未来有望取得进展。对于先天性红绿色觉异常,已在猴子身上实现了色觉恢复,但应用于人类仍需验证安全性和伦理问题,实际应用的时间尚未确定。

  1. Neitz J, Neitz M. The genetics of normal and defective color vision. Vision Res. 2011;51(7):633-651.
  2. Mancuso K, Hauswirth WW, Li Q, et al. Gene therapy for red-green colour blindness in adult primates. Nature. 2009;461(7265):784-787.
  3. 日本眼科医会. 学校における色覚検査について. 2014.

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