《大气颗粒物pm10对小鼠泪膜功能和角膜上皮组织结构的影响》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气颗粒物pm10对小鼠泪膜功能和角膜上皮组织结构的影响（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大气颗粒物 PM10 对小鼠泪膜功能和角膜上皮组织结构的影响 李娟 谭钢 吴安花 杨启晨 叶蕾 王亚虹 邵毅 陕西省西安市第四医院眼科 南华大学第一附属医院眼科 厦门大学眼科研究所 南昌大学第一附属医院眼科 陕西省西安市环境监测站 摘 要： 目的 研究大气颗粒物 PM10对小鼠泪膜功能和角膜上皮组织结构的影响。方法 24 只雄性 68周龄 BALB/c 小鼠, 随机分为 A、B 组, 每组 12 只。空白对照组 6只不作处理。B 组采用 5 mg/ml PM10点眼, A 组采用无菌 PBS 点眼, 3 次/d。分别在干预前及干预第 1、4 和 7 天进行实验小鼠泪膜功能相关检查, 包括采用酚
2、红棉线法检查泪液分泌量、泪膜破裂时间 (BUT) 、荧光素染色及荧光素染色评分 (FL) 。根据分组于相应时间点收集其角膜组织, 行苏木精-伊红染色及透射电子显微镜下观察角膜上皮组织结构变化。结果 干预 4 和 7 d 后, A 组泪液分泌量、BUT、FL 较干预前无明显变化 (P0.05) , 而 B 组泪液分泌量减少、BUT、FL 较干预前恶化 (P 0.05) ; but there were statistical changes in all items in the group B (P 0.05) 。干预后 1 d, 两组泪液分泌量比较, 经 LSD-t 检验, 差异无统计学意义
3、 (P0.05) ;干预后 4 和 7 d, A 组泪液分泌量较干预前无变化 (t=0.432和 0.547, P=0.486 和 0.336) , 而 B 组泪液分泌量较干预前恶化 (t=3.781 和6.453, P=0.001 和 0.000) ;干预后 4 和 7 d, 两组泪液分泌量比较, 经 LSD-t检验, 差异有统计学意义 (t=2.064 和 4.596, P=0.002 和 0.000) 。见表 1。2.1.2 BUT两组干预前、干预后 1、4 和 7 d BUT 比较, 采用重复测量设计的方差分析, 结果: (1) 不同时间 BUT 有差异 (F=11.612, P=0.
4、002) ; (2) 两组的 BUT 有差异 (F=31.521, P=0.000) , B 组较 A 组 BUT 低, 泪膜破坏明显; (3) 两组的 BUT变化趋势有差异 (F=9.214, P=0.003) 。两组干预前 BUT 比较, 经 LSD-t 检验, 差异无统计学意义 (P0.05) 。干预后 1 d, 两组 BUT 比较, 经 LSD-t 检验, 差异无统计学意义 (P0.05) ;干预后 4 和 7 d, A 组 BUT 较干预前无变化 (t=0.432 和 0.527, P=0.227 和 0.261) , 而 B 组 BUT 较干预前恶化 (t=5.232和 6.715
5、, P=0.009 和 0.000) ;干预后 4 和 7 d, 两组 BUT 比较, 经 LSD-t 检验, 差异有统计学意义 (t=4.498 和 6.196, P=0.002 和 0.001) 。见表 2。2.1.3 FL 评分A 组与 B 组干预前及干预后 1、4 和 7 d FL 评分比较, 采用重复测量设计的方差分析, 结果: (1) 不同时间 FL 评分有差异 (F=7.319, P=0.006) ; (2) 两组的 FL 评分有差异 (F=19.218, P=0.001) , B 组较 A 组 FL 评分高, 角膜上皮破坏明显; (3) 两组的 FL 评分变化趋势有差异 (F=
6、8.251, P=0.004) 。A 组干预前与干预后 1、4 和 7 d FL 评分比较, 经 LSD-t 检验, 差异无统计学意义 (P0.05) ;B 组干预前与干预后 1 d FL 评分比较, 经 LSD-t 检验, 差异无统计学意义 (P0.05) 。干预 7 d 后, A 组 FL 评分较干预前无变化 (t=0.772, P=0.702) , 而 B 组 FL 评分较干预前恶化 (t=6.432, P=0.002) ;两组 FL 评分比较, 经 LSD-t 检验, 差异有统计学意义 (t=6.121, P=0.007) 。见表 3。2.2 两组小鼠角膜 HE 染色情况HE 染色显示
7、, 正常小鼠角膜上皮由整齐排列的 46 层上皮细胞组成, 基底细胞为一单层柱状上皮细胞层, 排列紧密整齐 (见图 1A) 。PBS 滴眼液点眼 7 d 后角膜上皮层数未见增加, 基底细胞仍为一单层柱状上皮细胞层, 角膜上皮厚度基本未改变, 表层上皮较为完整 (见图 1B) , 而经过 PM10混悬液点眼 7 d 后角膜上皮细胞层数开始增多, 上皮厚度增加, 翼状细胞及基底细胞排列紊乱, 同时伴有表层上皮细胞损伤、脱落, 角膜表面欠光滑 (见图 1C) 。正常对照组上皮细胞为 (51) 层, 治疗 7 d 后, A 组为 (51) 层, B 组为 (71) 层, 经方差分析, 差异有统计学意义
8、(F=31.809, P=0.007) , A、B 两组比较差异有统计学意义 (t=7.541, P=0.007) (见图 2) 。表 1 两组干预前后不同时间泪液分泌量比较 (n=12, mm/min, s) 下载原表 表 2 两组干预前后不同时间 BUT 比较 下载原表 表 3 两组干预前后不同时间 FL 评分比较 (n=12, 分, s) 下载原表 2.3 两组小鼠角膜上皮细胞超微结构的变化正常角膜上皮细胞会向外伸出许多微绒毛和微皱襞, 排列整齐。A 组用 PBS 点眼 7 d 后, 透射电镜下可见表层上皮细胞有丰富的微绒毛, 呈指状突起, 排列规则 (见图 3A) 。B 组使用 PM1
9、0点眼 7 d 后, 小鼠角膜上皮微绒毛明显减少, 微绒毛形态也与 A 组有很大差别, 偶见指状突起, 大部分微绒毛变短, 且排列不规则 (见图 3B) 。图 1 3 组小鼠用不同滴眼液处理 7 d 后角膜染色情况 (HE 染色400) 下载原图图 2 3 组小鼠用不同滴眼液处理 7 d 后角膜上皮细胞层数比较 下载原图图 3 两组小鼠用不同滴眼液处理 7 d 后角膜上皮细胞微绒毛形态 (醋酸双氧铀和枸橼酸铅染色30 000) 下载原图3 讨论PM10是我国主要空气污染物之一5, 其对人类健康的影响一直是讨论的热点9。PM10不仅直径小, 可以通过呼吸道进入体内10, 而且吸附的有毒物质, 如
10、多环芳烃类 (包括萘、蒽、菲、芘等) 11、元素碳等12, 也会对人体健康造成损害。有研究报道, PM 10可以引起呼吸系统和循环系统的症状, 如慢性阻塞性肺气肿、呼吸衰竭、动脉粥样硬化、心率不齐、心肌梗死等13-14。PM 10对眼的影响也引起人们越来越多的关注。CHANG 等15通过对 2007 年2009 年非特异性结膜炎门诊患者进行统计分析后认为, 空气中 PM10的浓度升高, 会增加患者就诊的概率, 可能会造成非特异性结膜炎。WIWATANADATE 等16发现 PM10与视力模糊呈正相关。眼部微环境稳态维持着眼的正常生理功能。作为与外界直接接触的泪膜, 对维持视力及眼睛的健康至关重
11、要。泪膜分为 3 层:黏蛋白层、水液层、脂质层。黏蛋白层约为 2.55.0m, 附着于角膜表面;水液层约为 4m, 含有水溶性离子、蛋白质等;最外层的脂质层, 其厚度受到外界环境的影响, 约为0.0150.160m17。TORRICELLI 等18认为, 空气污染对眼表的影响是因为造成泪液高渗透压和泪膜的不稳定。泪液高渗透压会使泪液中炎症因子的释放增多, 从而进一步影响上皮细胞, 对上皮细胞造成损伤, 导致上皮细胞凋亡、杯状细胞丢失, 以及黏蛋白表达失调。而这些变化又进一步导致泪膜不稳定, 继续加重泪液的高渗透压, 形成一个恶性循环。有研究表明, 当人暴露于污染的环境中时, 不仅泪膜的稳定性会
12、降低, 而且光滑的折光系统也被破坏, 导致视力降低19。泪膜不稳定引起的各种眼部不适的总称, 被认为是干眼综合症 (dry eye syndrome, DES) 20。常见的干眼症状包括:眼部不适、疼痛感、异物感、视疲劳、眼睛发红肿胀、眼睛发痒、眼皮抽搐等21-22。DES 还可能导致角膜严重侵蚀和继发感染, 甚至视力丧失23。本实验中采用 PM10混悬液点眼, 模拟空气中 PM10对泪液和角膜上皮的作用, 得出一部分实验数据。本研究结果发现, 用 PM10混悬液干预 4 和 7 d 后, SIT、BUT、FL 较干预前恶化, 整个角膜荧光素染色增加, 角膜上皮细胞层增厚, 角膜表面微绒毛变短
13、, 以及数量减少, 进一步说明 PM10会损伤小鼠角膜上皮。而使用 PBS 滴眼 4 和 7 d 后, 泪液分泌量、BUT 较干预前无明显变化, 两组结果对比后说明滴用 PM10可能破坏泪膜的稳定性, 从而使有害化学物质和病原体侵袭, 进一步损伤角膜上皮细胞, 导致干眼的形成。目前, 治疗干眼病一方面是通过增加泪膜的湿润度, 来弥补丢失的眼泪成分, 以及降低泪膜的渗透压和蒸发, 从而减少干眼的相关症状24。另一方面, 对于 DES 的某些患者, 虽然眼表面微环境被破坏, 但是可通过增加上皮细胞来提高眼部自身防御力, 维持一个相对良好的状态来防止感染。综上所述, PM 10会损伤小鼠泪膜功能,
14、影响小鼠角膜上皮组织结构。今后笔者将进一步研究 PM10损伤眼表是否与结膜杯状细胞的黏蛋白分泌、眼睑腺体 (包括睑板腺和泪腺) 形态变化而导致的泪膜黏蛋白层和脂质层成分改变等有关。同时笔者还将积极寻找有效地防护和治疗方法, 以减少 PM10对眼部的损害, 促进人们的眼部健康。参考文献1FENG C, LI J, SUN W, et al.Impact of ambient fine particulate matter (PM2.5) exposure on the risk of influenza-like-illness:a time-series analysis in Beijing
15、, ChinaJ.Environmental Health:a Global Access Science Source, 2016, 15 (1) :1-12. 2ROGULA-KOZLOWSKA W, KLEJNOWSKI K, ROGULA-KOPIEC P, et al.Spatial and seasonal variability of the mass concentration and chemical composition of PM2.5in PolandJ.Air Quality, Atmosphere, Health, 2014, 7 (1) :41-58. 3LIN
16、 Z, LIU X, ZHOU T, et al.A mouse dry eye model induced by topical administration of benzalkonium chlorideJ.Molecular Vision, 2011, 17 (17) :257-264. 4YU Y, ZOU J, HAN Y, et al.Effects of intravitreal injection of netrin-1 in retinal neovascularization of streptozotocin-induced diabetic ratsJ.Drug Design Development and Therapy, 2015, 9 (63) :6363-6377. 5环境保护部机动车排污监控中心.环境保护部发布2013 年中国机动车污染防治年
