不同波长UVR-B相干作用诱导白内障的特点

不同波长UVR-B相干作用诱导白内障的特点

李银花孙唯轩1刘姝邹贺范斌李亚萍刘早霞苏冠方

(吉林大学第二医院眼科医院，吉林长春130041)

摘要〔〕目的研究不同波段UVR-B相干作用引起白内障的特点。方法6周龄albino Sprague-Dawley大鼠被随机分成四组，每组20只。UVR-B辐射光来自与单色器相连的高压银汞灯，最大的输出能量在300 nm (UVR 300 nm) 和 310 nm (UVR 310 nm)。每只动物的一只眼被暴露。对照组大鼠暴露于UVR-B的有效生物学剂量是8 kJ/m2，只暴露于UVR-B 300 nm,时间70 min;观察组先暴露于UVR-B 300 nm,剂量4 kJ/m2,时间35 min;然后同一只眼再暴露于UVR-B 310 nm,剂量42 kJ/m2,时间35 min。于暴露后第7天，动物被宰杀。光镜下分析白内障特点。结果对照组的大鼠20只光暴露眼全部发生皮质性白内障。观察组的大鼠20只光暴露眼全部发生皮质联合核性白内障。结论UVR-B 300 nm光暴露眼可发生皮质性白内障。UVR-B 300 nm、UVR-B 310 nm相干作用引起核性白内障。

关键词〔〕白内障；不同波段UVR-B相干作用

中图分类号〔〕R776.1〔文献标识码〕A〔

通讯作者：李亚萍(1969-)，女，教授，博士后，主要从事眼底疾病的诊断及治疗研究。

1吉林大学白求恩医学部 2011级临床医学系

第一作者：李银花 (1986-)，女，硕士，主要从事眼底疾病的诊断及治疗研究。

老年性白内障是人类致盲的主要因素〔1～3〕。近年来流行病学研究表明，UVR-B辐射与老年性白内障的发生密切相关〔4〕。目前为止，单一波长UVR-B辐射诱导的白内障特点已有很多报道。人类每天同时接受不同波长的UVR-B照射，但不同波长UVR-B相干作用引起的白内障并未见报道。本实验拟研究不同波长UVR-B相干作用引起白内障的特点。

1材料与方法

1.1实验动物所有albino Sprague-Dawley雌性大鼠购自M&B Denmark,保存在可调温动物室，每天12 h灯光照明(平均照明度是5 lux)，12 h黑暗；动物在这种环境中适应14 d，直到6周龄用于实验。所有大鼠都按ARVO的眼、视光学研究条例进行饲养和实验操作。所有动物右眼活体暴露于UVR-B，1 w以后宰杀进行光散射测定。

1.2实验设备 辐射光来自350 W的高压银汞灯，直射出辐射线首先经过水冷却，经过两个单色器( λmax=300 nm with 10.1 nm full width at half maximum 〔FWHM〕;λmax = 310 nm with 13.5 nm FWHM )，最后辐射光照在角膜上。在角膜水平，辐射光被热电器(model 7101;Oriel,Stratford,CT)测量。美国国家计量局建立热电器测量标准。

1.3实验过程每只大鼠以95 mg/kg ketamine和14 mg/kg xylazine混合腹腔注射麻醉，5 min后，1%散瞳剂tropicamide一滴滴双眼。5 min后，固定动物右眼上下眼睑，右眼暴露于UVR-B。1 w后以过量CO2致死大鼠，剜出双眼，取出晶体置于平衡盐溶液中(BSS;Alcon,Ft.Worth,TX)。在显微镜下去除睫状体，测量每个晶体光散射3次，并照相。

1.4实验分组 40只6周龄albino Sprague-Dawley母大鼠，随机分成两组。对照组中的每只大鼠右眼活体暴露于UVR-B 300 nm，剂量8 kJ/m2，时间70 min。观察组中的每只大鼠右眼活体暴露于UVR-B 300 nm，剂量4 kJ/m2，时间35 min；然后同一只眼再暴露于UVR-B 310 nm，剂量42 kJ/m2，时间35 min。每只大鼠左眼没有光暴露。

1.5统计学方法采用wilcoxon秩和检验。

2结果

对照组的大鼠20只光暴露眼全部发生皮质性白内障，只有1例发生皮质联合核性白内障。与观察组比较，对照组近晶体赤道部发生严重的环形灰白色混浊。此外，20只光暴露眼还有晶体“人”状缝轻微混浊，周边皮质灰白色楔形混浊。只有1例晶体除以上皮质混浊外，还有核性混浊。观察组的大鼠20只光暴露眼全部发生皮质联合核性白内障，晶体赤道部发生严重较轻的环形混浊，周边皮质灰白色楔形混浊。非暴露眼晶体大多数透明。对照组组的只有1例非暴露眼晶体发生皮质轻度混浊；观察组有2例非暴露眼晶体发生皮质轻度混浊。

3讨论

大气中臭氧层厚度与太阳光中UVR-B的辐射强度密切相关。在最近的十年里，臭氧层的臭氧浓度减少。臭氧层每减少1%，将会导致世界上每年增加100 000～150 000例白内障患者。Sprague-Dawley 大鼠在光损伤研究中，与人眼相比，它的角膜较薄，对UVR-B有更强的穿透性。

很多学者指出300 nm波长左右的UVR-B是最易产生白内障的波段〔1〕。晶体在这一波段有最大的敏感性，所以本研究选择同一只眼联合暴露于UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm。因为UVR-B 310 nm生物学效率低，UVR-B 310 nm剂量42 kJ/m2与UVR-B 300 nm 4 kJ/m2的剂量，在暴露时间同是35 min时的生物学效率相当〔1〕。所以，在计算上与另一组UVR-B 300 nm剂量8 kJ/m2，暴露时间70 min的生物学效率才能相近。这是本研究实验设计的原因。

联合UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm暴露组主要引起皮质-核性白内障，而另一组主要引起皮质性白内障。大部分流行病学和实验研究指出单一波段UVR与皮质性白内障具有明显相关性〔2〕。但Neale等〔3〕指出太阳光辐射与核性白内障发生有关，尤其对于年轻人。Meyer等〔5〕发现UVR-B 300 nm偶尔会诱发C57 BL/6小鼠的核性白内障。

本研究中白内障的形态学特点提示UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm相干作用可能对晶体的γ球蛋白有较强的损伤。老年核性白内障的形成主要是由于晶体既是一个“开放”的系统又是“封闭” 的系统，即随着细胞的老化，衰老的细胞被分化更新的细胞所替代，衰老细胞的组织成分将一生保留，被包埋在晶体核部，它失去细胞器、细胞核，代谢越来越缓慢，蛋白聚合，晶体内非水溶性γ蛋白增加，形成老化的晶体核。所以，UVR-B 300 nm和UVR-B 310 nm相干作用可能对晶体的γ球蛋白有较强的损伤，而导致老年核性白内障的发生。

老年性白内障有三种类型：皮质性、核性和后囊下白内障。很多患者可同时存在一种以上的类型。据流行病学研究显示，UVR与皮质性白内障具有明显相关性〔2〕；吸烟引起核性白内障是17%〔2〕。另外，核性白内障还与种族、镇痛药的滥用、家族史等有关。核性白内障经常合并后囊下白内障〔6〕。Meyer等〔5,7,8〕最近发现UVR与核性白内障的发生有关。

老年性白内障的发生与多种原因有关。WHO组织估计UVR引起20%的白内障〔6〕。随着臭氧层厚度减低，达到地球表面的UVR明显增加，这样明显增加UVR诱发的白内障。

本研究结果发现不同波长UVR-B相干作用与皮质-核性白内障发生具有明显相关性。这也暗示UVR-B相干作用与老年核性白内障发生有显著关联， UVR-B 310 nm高剂量长时间暴露可能对晶体的γ球蛋白有较强的损伤，但是还有待于进一步大样本的研究。

4参考文献

1Merriam J,Löfgren 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,Söderberg 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.

8Kronschläger 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〕

(编辑徐杰)