紫外線誘導(dǎo)的大鼠晶狀體氧化損傷和防御機制的實驗研究.pdf

1、白內(nèi)障是世界首位致盲眼病，晶狀體的氧化損傷是白內(nèi)障形成的主要機制。大量臨床和流行病學(xué)研究已經(jīng)證實，紫外線輻射(ultraviolet radiation，UVR)是人類白內(nèi)障形成和發(fā)展最重要的危險因素之一。近年來，氣候污染造成的大氣臭氧層破壞更增加了紫外線對地球的輻射，不可避免地危害人類健康，大大增加了白內(nèi)障形成的危害性。同時，隨著世界人口的不斷增長和人口老齡化的加劇，白內(nèi)障的發(fā)病率會持續(xù)升高。白內(nèi)障造成的公共健康問題和所帶來的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)

2、日益加重，對我們研究紫外線輻射導(dǎo)致白內(nèi)障形成和發(fā)展機制、探討晶狀體內(nèi)自身抗氧化防御體系的保護作用提出了新的要求；同時對研究和開發(fā)非手術(shù)性預(yù)防和延遲白內(nèi)障的新方法提出了更高的目標(biāo)。因此WHO提出防護紫外線輻射，研究開發(fā)低成本的抗氧化劑是預(yù)防和延遲白內(nèi)障的首要目標(biāo)。
　　 本課題的研究目的：通過建立近閾值量紫外線(UVR-300 nm)誘導(dǎo)的大鼠白內(nèi)障模型，采用測量晶狀體光散射強度的方法，對紫外線照射后晶狀體的混濁程度進行定量研究和

3、動態(tài)觀察；分光光度法對紫外線照射后不同時間晶狀體內(nèi)谷胱甘肽氧化還原體系中的相應(yīng)生化指標(biāo)進行定量分析和動態(tài)研究，進一步探討紫外線導(dǎo)致白內(nèi)障形成和發(fā)展的機制。同時研究和探討抗氧化劑α-生育酚(維生素E)對紫外線誘導(dǎo)大鼠白內(nèi)障的保護作用與其劑量之間的量效關(guān)系；以及α一生育酚對紫外線照射后晶狀體內(nèi)谷胱甘肽氧化還原體系的影響和相互作用。為今后進行α-生育酚防護紫外線輻射白內(nèi)障的研究提供詳實的實驗數(shù)據(jù)，更好地開發(fā)和利用維生素E的重要生物功能，為臨床

4、合理應(yīng)用維生素E預(yù)防和延遲白內(nèi)障的發(fā)展提供可循的實驗依據(jù)。
　　 實驗一：紫外線誘導(dǎo)的大鼠白內(nèi)障晶狀體內(nèi)谷胱甘肽氧化還原平衡體系的變化目的：觀察近閾值量紫外線誘導(dǎo)的大鼠白內(nèi)障隨時間變化的特點；研究紫外線照射后不同時間晶狀體內(nèi)谷胱甘肽氧化還原平衡體系的動態(tài)變化；探討紫外線誘導(dǎo)白內(nèi)障形成和發(fā)展的機制。
　　 方法：40只6周齡的albino Spraque Dawley雌性大鼠隨機分為4組，每組10只大鼠，實驗組大鼠單側(cè)眼行

5、紫外線照射(LWR-300 nm，8 kJ/㎡)15分鐘；另一組未行紫外線照射的大鼠作為正常對照組。3個實驗組大鼠分別于紫外線照射后1、3和7天處死，摘除雙側(cè)眼球，分離晶狀體，測量晶狀體光散射強度，定量分析晶狀體混濁度，暗背景光晶狀體照像，分光光度法測定晶狀體內(nèi)還原型(reduced glutathione，GSH)和氧化型(oxidized glutathione，GSSG)谷胱甘肽濃度及谷胱甘肽還原酶(glutathione red

6、uctase，GR)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GPx)的活性。正常對照組大鼠，提供大鼠正常晶狀體各項實驗參數(shù)的基線值。紫外線照射眼晶狀體與對側(cè)未照射眼晶狀體各項實驗參數(shù)差值的平均值作為統(tǒng)計學(xué)分析的原始數(shù)據(jù)。
　　 結(jié)果：紫外線照射眼的晶狀體混濁程度隨紫外線照射后時間的增加而逐漸加重；而正常對照組大鼠晶狀體和實驗組大鼠的對側(cè)未照射眼晶狀體，均未發(fā)現(xiàn)明顯混濁；紫外線照射眼與對側(cè)未照射眼晶狀體

7、光散射強度的差值，與正常對照組大鼠的晶狀體比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。紫外線照射后第1天，晶狀體內(nèi)GSH濃度出現(xiàn)一過性升高，隨后GSH濃度隨照射后時間的增加而逐漸下降，至紫外線照射后第7天GSH濃度仍未恢復(fù)到正常水平；紫外線照射后第1天，紫外線照射眼與對側(cè)未照射眼晶狀體GSH濃度的差值，與紫外線照射后第3天和第7天比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。紫外線照射后第1天，晶狀體內(nèi)GPx活性出現(xiàn)一過性增強，隨后GPx活性隨照射后時間的增加而逐漸下降，至紫外

8、線照射后第7天GPx活性已恢復(fù)到正常水平；紫外線照射后第1天，紫外線照射眼與對側(cè)未照射眼的晶狀體內(nèi)GPx活性的差值，與紫外線照射后第3天和第7天比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。紫外線照射后1～7天晶狀體內(nèi)GSSG濃度和GR括性均無顯著性變化。
　　 結(jié)論：近閾值量紫外線照射(UVR-300 nm)可以改變大鼠晶狀體內(nèi)谷胱甘肽氧化還原平衡狀態(tài)，并啟動晶狀體細(xì)胞內(nèi)適應(yīng)性抗氧化反應(yīng)；晶狀體混濁度隨紫外線照射后時間增加逐漸加重；近閾值量紫外線照

9、射后1周晶狀體形態(tài)學(xué)和細(xì)胞內(nèi)氧化還原體系均未恢復(fù)到正常狀態(tài)。
　　 實驗二：α-生育酚對紫外線誘導(dǎo)的大鼠白內(nèi)障保護作用量效關(guān)系的實驗研究目的：探討α-生育酚對紫外線誘導(dǎo)的大鼠白內(nèi)障的保護作用與口服α-生育酚劑量之間的量效關(guān)系；闡述α-生育酚對紫外線照射后晶狀體內(nèi)谷胱甘肽氧化還原體系的影響及晶狀體內(nèi)不同抗氧化劑之間的相互作用。
　　 方法：100只6周齡的albino Spraque Dawley雌性大鼠隨機分為5組，每組

10、20只。4個實驗組大鼠每日給予α-生育酚喂養(yǎng)，劑量分別為5、25、50和100 IU/天；另一組無α-生育酚喂養(yǎng)的大鼠為對照組。喂養(yǎng)4周后，所有大鼠單側(cè)眼行紫外線照射(UVR-300 nm，8 kJ/㎡)15分鐘。大鼠分別于紫外線照射后1周處死，摘除雙側(cè)眼球，分離晶狀體，測量晶狀體光散射強度，定量分析晶狀體混濁度，暗背景光晶狀體照像，分光光度法測定晶狀體內(nèi)GSH/GSSG濃度及GR/GPx的活性。紫外線照射眼晶狀體與對側(cè)未照射眼晶狀體各

11、項實驗參數(shù)差值的平均值作為統(tǒng)計學(xué)分析的原始數(shù)據(jù)。
　　 結(jié)果：α-生育酚喂養(yǎng)組大鼠紫外線照射眼僅出現(xiàn)表淺和輕度的晶狀體混濁；對照組大鼠紫外線照射眼則出現(xiàn)明顯的皮質(zhì)性和致密的赤道部晶狀體混濁。所有大鼠紫外線照射眼的晶狀體光散射強度均高于對側(cè)未照射眼；紫外線照射眼與對側(cè)未照射眼晶狀體光散射強度的差值，隨口服α-生育酚劑量增加而逐漸下降(速率常數(shù)為4.5)，當(dāng)α-生育酚劑量超過25 IU/天以上后，晶狀體光散射強度的變化趨于平穩(wěn)；各實

12、驗組大鼠與對照組大鼠晶狀體光散射強度差值比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。紫外線照射后大鼠晶狀體內(nèi)GSH濃度明顯下降；GSH的下降量隨口服α-生育酚劑量的增加而逐漸減小(速率常數(shù)為52)，當(dāng)α-生育酚劑量超過25 IU/天以上后，晶狀體內(nèi)GSH的下降量漸趨平穩(wěn)；對照組和小劑量(5 IU/天)α-生育酚喂養(yǎng)組大鼠，與大劑量(25～100 IU/天)α-生育酚喂養(yǎng)組大鼠比較，紫外線照射后晶狀體內(nèi)GSH的下降量，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。α-生育酚喂養(yǎng)組大鼠

13、與對照組大鼠紫外線照射后晶狀體內(nèi)GSSG濃度及GR/GPx活性均無顯著性變化。
　　 結(jié)論：α-生育酚對紫外線誘導(dǎo)的大鼠白內(nèi)障的保護作用與口服α-生育酚的劑量呈劑量依賴關(guān)系。α-生育酚能夠降低紫外線照射后晶狀體的混濁程度，但不能完全阻止白內(nèi)障的發(fā)生。α-生育酚能夠減少紫外線照射后晶狀體內(nèi)GSH的消耗，其保護作用與口服α-生育酚的劑量呈劑量依賴關(guān)系。紫外線照射導(dǎo)致的大鼠白內(nèi)障只有在晶狀體內(nèi)GSH的下降量超出其閾值時才會發(fā)生?？诜?/p>