不同波長UVR-B相干作用誘導白內障的特點

不同波長UVR-B相干作用誘導白內障的特點

李銀花孫唯軒1劉姝鄒賀范斌李亞萍劉早霞蘇冠方

(吉林大學第二醫院眼科醫院，吉林長春130041)

摘要〔〕目的研究不同波段UVR-B相干作用引起白內障的特點。方法6周齡albino Sprague-Dawley大鼠被隨機分成四組，每組20只。UVR-B輻射光來自與單色器相連的高壓銀汞燈，最大的輸出能量在300 nm (UVR 300 nm) 和 310 nm (UVR 310 nm)。每只動物的一只眼被暴露。對照組大鼠暴露于UVR-B的有效生物學劑量是8 kJ/m2，只暴露于UVR-B 300 nm,時間70 min;觀察組先暴露于UVR-B 300 nm,劑量4 kJ/m2,時間35 min;然后同一只眼再暴露于UVR-B 310 nm,劑量42 kJ/m2,時間35 min。于暴露后第7天，動物被宰殺。光鏡下分析白內障特點。結果對照組的大鼠20只光暴露眼全部發生皮質性白內障。觀察組的大鼠20只光暴露眼全部發生皮質聯合核性白內障。結論UVR-B 300 nm光暴露眼可發生皮質性白內障。UVR-B 300 nm、UVR-B 310 nm相干作用引起核性白內障。

關鍵詞〔〕白內障；不同波段UVR-B相干作用

中圖分類號〔〕R776.1〔文獻標識碼〕A〔

通訊作者：李亞萍(1969-)，女，教授，博士后，主要從事眼底疾病的診斷及治療研究。

1吉林大學白求恩醫學部 2011級臨床醫學系

第一作者：李銀花 (1986-)，女，碩士，主要從事眼底疾病的診斷及治療研究。

老年性白內障是人類致盲的主要因素〔1～3〕。近年來流行病學研究表明，UVR-B輻射與老年性白內障的發生密切相關〔4〕。目前為止，單一波長UVR-B輻射誘導的白內障特點已有很多報道。人類每天同時接受不同波長的UVR-B照射，但不同波長UVR-B相干作用引起的白內障并未見報道。本實驗擬研究不同波長UVR-B相干作用引起白內障的特點。

1材料與方法

1.1實驗動物所有albino Sprague-Dawley雌性大鼠購自M&B Denmark,保存在可調溫動物室，每天12 h燈光照明(平均照明度是5 lux)，12 h黑暗；動物在這種環境中適應14 d，直到6周齡用于實驗。所有大鼠都按ARVO的眼、視光學研究條例進行飼養和實驗操作。所有動物右眼活體暴露于UVR-B，1 w以后宰殺進行光散射測定。

1.2實驗設備 輻射光來自350 W的高壓銀汞燈，直射出輻射線首先經過水冷卻，經過兩個單色器( λmax=300 nm with 10.1 nm full width at half maximum 〔FWHM〕;λmax = 310 nm with 13.5 nm FWHM )，最后輻射光照在角膜上。在角膜水平，輻射光被熱電器(model 7101;Oriel,Stratford,CT)測量。美國國家計量局建立熱電器測量標準。

1.3實驗過程每只大鼠以95 mg/kg ketamine和14 mg/kg xylazine混合腹腔注射麻醉，5 min后，1%散瞳劑tropicamide一滴滴雙眼。5 min后，固定動物右眼上下眼瞼，右眼暴露于UVR-B。1 w后以過量CO2致死大鼠，剜出雙眼，取出晶體置于平衡鹽溶液中(BSS;Alcon,Ft.Worth,TX)。在顯微鏡下去除睫狀體，測量每個晶體光散射3次，并照相。

1.4實驗分組 40只6周齡albino Sprague-Dawley母大鼠，隨機分成兩組。對照組中的每只大鼠右眼活體暴露于UVR-B 300 nm，劑量8 kJ/m2，時間70 min。觀察組中的每只大鼠右眼活體暴露于UVR-B 300 nm，劑量4 kJ/m2，時間35 min；然后同一只眼再暴露于UVR-B 310 nm，劑量42 kJ/m2，時間35 min。每只大鼠左眼沒有光暴露。

1.5統計學方法采用wilcoxon秩和檢驗。

2結果

對照組的大鼠20只光暴露眼全部發生皮質性白內障，只有1例發生皮質聯合核性白內障。與觀察組比較，對照組近晶體赤道部發生嚴重的環形灰白色混濁。此外，20只光暴露眼還有晶體“人”狀縫輕微混濁，周邊皮質灰白色楔形混濁。只有1例晶體除以上皮質混濁外，還有核性混濁。觀察組的大鼠20只光暴露眼全部發生皮質聯合核性白內障，晶體赤道部發生嚴重較輕的環形混濁，周邊皮質灰白色楔形混濁。非暴露眼晶體大多數透明。對照組組的只有1例非暴露眼晶體發生皮質輕度混濁；觀察組有2例非暴露眼晶體發生皮質輕度混濁。

3討論

大氣中臭氧層厚度與太陽光中UVR-B的輻射強度密切相關。在最近的十年里，臭氧層的臭氧濃度減少。臭氧層每減少1%，將會導致世界上每年增加100 000～150 000例白內障患者。Sprague-Dawley 大鼠在光損傷研究中，與人眼相比，它的角膜較薄，對UVR-B有更強的穿透性。

很多學者指出300 nm波長左右的UVR-B是最易產生白內障的波段〔1〕。晶體在這一波段有最大的敏感性，所以本研究選擇同一只眼聯合暴露于UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm。因為UVR-B 310 nm生物學效率低，UVR-B 310 nm劑量42 kJ/m2與UVR-B 300 nm 4 kJ/m2的劑量，在暴露時間同是35 min時的生物學效率相當〔1〕。所以，在計算上與另一組UVR-B 300 nm劑量8 kJ/m2，暴露時間70 min的生物學效率才能相近。這是本研究實驗設計的原因。

聯合UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm暴露組主要引起皮質-核性白內障，而另一組主要引起皮質性白內障。大部分流行病學和實驗研究指出單一波段UVR與皮質性白內障具有明顯相關性〔2〕。但Neale等〔3〕指出太陽光輻射與核性白內障發生有關，尤其對于年輕人。Meyer等〔5〕發現UVR-B 300 nm偶爾會誘發C57 BL/6小鼠的核性白內障。

本研究中白內障的形態學特點提示UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm相干作用可能對晶體的γ球蛋白有較強的損傷。老年核性白內障的形成主要是由于晶體既是一個“開放”的系統又是“封閉” 的系統，即隨著細胞的老化，衰老的細胞被分化更新的細胞所替代，衰老細胞的組織成分將一生保留，被包埋在晶體核部，它失去細胞器、細胞核，代謝越來越緩慢，蛋白聚合，晶體內非水溶性γ蛋白增加，形成老化的晶體核。所以，UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm相干作用可能對晶體的γ球蛋白有較強的損傷，而導致老年核性白內障的發生。

老年性白內障有三種類型：皮質性、核性和后囊下白內障。很多患者可同時存在一種以上的類型。據流行病學研究顯示，UVR與皮質性白內障具有明顯相關性〔2〕；吸煙引起核性白內障是17%〔2〕。另外，核性白內障還與種族、鎮痛藥的濫用、家族史等有關。核性白內障經常合并后囊下白內障〔6〕。Meyer等〔5,7,8〕最近發現UVR與核性白內障的發生有關。

老年性白內障的發生與多種原因有關。WHO組織估計UVR引起20%的白內障〔6〕。隨著臭氧層厚度減低，達到地球表面的UVR明顯增加，這樣明顯增加UVR誘發的白內障。

本研究結果發現不同波長UVR-B相干作用與皮質-核性白內障發生具有明顯相關性。這也暗示UVR-B相干作用與老年核性白內障發生有顯著關聯， UVR-B 310 nm高劑量長時間暴露可能對晶體的γ球蛋白有較強的損傷，但是還有待于進一步大樣本的研究。

4參考文獻

1Merriam J,L?fgren S,Michael R,etal.An action spectrum for UV-B radiation in the rat Lens〔J〕.Invest Ophtalmol Vis Sci,2000;41:2642-7.

2Michael R,Brismar H.Lens growth and protein density in the rat lens after in vivo exposure to ultraviolet radiation〔J〕.Invest Ophthalmol Vis Sci,2001;42(3):402-8.

3Neale RE,Purdie JL,Hirst LW,etal.Sun exposure as a risk factor for nuclear cataract〔J〕.Epidemiology,2003;14(6):707-12.

4Sliney DH.UV radiation ocular exposure dosimetry〔J〕.J Photochem Photobiol B,1995;31(1):69-77.

5Meyer LM,S?derberg PG,Dong XQ,etal.UVB-B induced cataract development in C57 mice〔J〕.Exp Eye Res,2005;81(3):389-94.

6McCarty CA,Nanjan MB,Taylor HR.Attributable risk estimates for cataract to prioritize medical and public health action〔J〕.Invest Ophthalmol Vis Sci,2000;41(12):3720-5.

7Meyer LM,Wegener AR,Holz FG,etal.Ultrastructure of UVR-B- induced cataract and repair visualized with electron microscopy〔J〕.Acta Ophthalmol,2014;92(7):635-43.

8Kronschl?ger M,Yu Z,Talebizadeh N,etal.Evolution of TUNEL-labeling in the rat lens after in vivo exposure to just above threshold dose UVB〔J〕.Curr Eye Res,2013;38(8):880-5.

〔2014-04-17修回〕

(編輯徐杰)