《多波长UVRB相干作用对视网膜光感受器损伤特点及损伤后的恢复》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多波长UVRB相干作用对视网膜光感受器损伤特点及损伤后的恢复（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1多波长 UVRB 相干作用对视网膜光感受 器损伤特点及损伤后的恢复作者：李亚萍 李光宇 刘早霞 苏冠方 孙大军【摘要】 目的 研究不同波段 UVR B 相干作用对视杆细胞损伤的特点。方法 6 w龄 albino Sprague Dawley 大鼠随机分成 4 组，每组 20 只。UVR B 辐射光来自于与单色器相连的高压银汞灯，最大的输出能量在 300 nm (UVR B 300 nm) 和 310 nm (UVR B 310 nm)。每只动物暴露 1 只眼，2 组只暴露于 UVR B 300 nm, 剂量: 8 kJ/m2,时间为 70 min;另 2 组先暴露于 UVR B 300 nm
2、, 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 3、8 天，处死动物。分别行光镜和电镜检查。结果 与其他 2 组比较，UVR B 300 nm+310 nm 暴露后第 8 天部分视杆细胞丧失，但同时视杆细胞外节盘膜(ROS)却逐渐恢复（P0.05）。UVR B 300 nm+310 nm 组暴露后第 8 天与第 3 天比较，ROS 水肿明显减轻，ROS 变短；内节盘膜长短和排列恢复；视网膜外核层染色质密度多数恢复，少数发生核固缩；RPE 内空泡状吞噬小体已不见。结论 不同波段 UVR B 相
3、干作用后，视网膜视杆细胞可能存在恢复机制，但这种损伤修复过程相当缓慢。其机制可能是细胞适应性反应，也可能是慢性细胞损伤。 【关键词】 视网膜视杆细胞；UVR B；相干作用；生物学效应太阳光中 300 nm 左右 UVR B 的生物学效应很强，Laube1报道其可以穿过透明晶体到达视网膜。随 UVR B 辐射强度的增加，对人视网膜的损伤也逐渐加重。光损伤首先引起光感受器的改变，然后是视网膜色素上皮(RPE)的损害，但损伤视2杆细胞还是视锥细胞取决于不同的物种，在大鼠主要损伤视杆细胞。视杆细胞光损伤开始于内、外节盘膜，如果损伤严重可导致视杆细胞死亡；如损伤轻微，通过损伤修复机制，其结构将恢复2。本
4、研究旨在探讨视杆细胞外节盘膜(ROS)是否可从 UVR B 的损伤中恢复。1 材料与方法1.1 材料1.1.1 动物所有 shalbino Sprague Dawley 雌性大鼠购自 MB Denmark,保存在可调温动物室，每天 12 h 灯光照明（平均照明度 5 lux），12 h 黑暗；动物适应喂养直到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。1.1.2 UVR 光源辐射光来自于 350 W 的高压银汞灯，直射出的辐射线首先经过水冷却，然后经过两个单色器（max=300 nm with 10.1 nm full width at half maxi
5、mumFWHM;max=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。热电器测量标准由美国国家计量局建立。1.2 分组80 只 6 w 龄大鼠随机分成 4 组。其中 2 组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；一组在暴露后 3 d 被处死，另一组在暴露后 8 d 被处死。另 2 组中的每只大鼠右眼活体暴露于 UVR B 300 nm，剂3量 4 kJ/m2，时间 35 min；然后同一只眼再暴露于 UVR B 31
6、0 nm，剂量 42 kJ/m2，时间 35 min；一组在暴露后 3 d 被处死，另一组在暴露后 8 d 被处死。每一只大鼠左眼没有光暴露。1.3 方法每只大鼠为以 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 1 滴滴双眼。5 min 后，固定动物右眼上下眼睑，右眼暴露于 UVR B。分别于光暴露后第 3、8 天以过量的 CO2 处死大鼠，剜出双眼，去除眼球前节组织和玻璃体，以视盘为中轴纵形垂直剖开眼球，再以视盘为中心水平将颞侧半眼球剖开成 2 份（各 1/4 眼球大小），一份置于 10%中
7、性福尔马林溶液中，另一份置于 3%戊二醛溶液中固定。分别行光镜和电镜检查。1.4 光镜和电镜检查光镜观察的标本用 10%中性福尔马林固定，石蜡包埋，切片，HE 染色，光镜进行观察。电镜观察的标用 1%四氧化锇后固定，切片，双氧铀醋酸铅柠檬酸盐环氧染色后，用 JEM 100 电镜进行观察。1.5 统计学方法采用 SAS 软件，数据处理采用秩和检验。 2 结 果2.1 组织形态学变化UVR B 300 nm 暴露后 3 d 组，颞侧 ROS 与非暴露眼无明显差别（图1A、1B）。UVR B 300 nm+310 nm 暴露后 3 d 组，颞侧 ROS 明显水肿，外节盘膜4间的空隙增大；内节盘膜略短
8、，并有空泡形成；视网膜外核层（ONL）染色质密度增浓（核固缩早期）；RPE 内见空泡状吞噬小体形成（图 1C）。UVR B 300 nm 暴露后 8 d 组，颞侧 ROS 与非暴露眼无明显差别。UVR B 300 nm+310 nm 暴露后 8 d 组，颞侧 ROS 水肿明显减轻，在 ROS 末梢仍可见水肿；ROS 变短；内节盘膜长短和排列恢复；视网膜 ONL 染色质密度多数恢复，但有少数发生核固缩；RPE 内空泡状吞噬小体已不见（图 1D）。UVR B 300 nm+310 nm 暴露后 8 d 组超微结构显示，颞侧 ROS 顶部明显恢复，显示出规律排列，见图 2。表 1 暴露于UVR B
9、对 ONL 厚度的影响(略)2.2 ONL 厚度和 ROS 长度变化UVR B 300 nm+310 nm 暴露 3 dEY 8 d 组，ONL 厚度均明显降低（均P0.05），共中暴露 8 d 组 ONL 厚度降低 12%13%。UVR B 300nm 暴露后3、8 d 组，ONL 厚度降低不明显（P0.05）(表 1)。UVR B 300 nm+310 nm 暴露 3 d 组，ROS 长度减少不明显（P0.05）。UVR B 300 nm+310 nm 暴露 8 d 组，ROS 长度减少 32%（P0.05）。UVR B 300 nm 暴露后 3、8 d 组与非暴露眼比较，ROS 长度无明
10、显变化（P0.05）(表 2)。表 2 暴露于 UVR B 对 ROS 长度的影响(略)3 讨 论在一定的条件下，光损伤后的光感受器细胞是可以恢复的。光损伤恢复的程度和时间取决于最初的光损伤严重程度。如果是轻微的损伤，ROS 可再生。这就提示光感受器细胞的生理再生机制并没有受到损伤，ROS 的损伤可以修复。但是损伤严重时，光感受器细胞恢复的过程相当缓慢3,4。本研究 UVR B 300 nm 暴露5组，ROS 无明显损伤。UVR B 在 300 nm 的波段可完全被晶体吸收，没有到达视网膜。而 UVR B 310 nm 可以透过晶体到达视网膜，发生光损伤。UVR B 300 nm+310 nm
11、 暴露后 8 d ROS 顶部明显恢复，显示出规律排列。这显示出 ROS 的结构和功能有了一定的恢复。Rapp5提出 UVR A 暴露后 ROS 中视紫红质下降，随后在暗室中又有缓慢恢复。另一研究显示蛋白质 prenylation 对维持 ROS 结构有重要作用6。光感受器细胞的丧失表现在 ONL 厚度降低，UVR B 300 nm+310 nm 暴露 3 d后，在视网膜 ONL 发现核固缩；UVR B 300 nm+310 nm 暴露 8 d 后，ONL 厚度降低 12%13%。OSteen 等7报道大鼠活体眼在荧光灯下暴露 24 h，1 d 后光感受器细胞发生渐进性丧失。UVR B 310
12、 nm 暴露使光感受器细胞丧失，同时光感受器细胞的 ROS 却逐渐恢复。目前原因还并不清楚，但光损伤后刺激细胞生长的抗氧化剂和神经生长因子可能起到一定作用8。ROS 恢复的时间是 10 d，光损伤后 ROS 更新的速度更加缓慢，大概是光暴露后 17 d，而结构完全恢复正常可能还需 23 w。但恢复一段时间后的 ROS 可能还是短的，这说明光感受器细胞的恢复不仅慢，而且 ROS 的长度和组织结构并不能完全恢复。光损伤机制可能因为 UVR B 干扰光感受器细胞的代谢，光感受器外节盘膜含有大量的多链不饱和脂肪酸，当辐射损伤时产生自由基，使光感受器细胞核损伤，发生染色质密度增加，严重者可发生核固缩，致
13、 ONL 厚度减少。在细胞水平，光辐射在视杆细胞内、外节盘膜诱导视紫红质参与的光损伤5,9，caspase 3 在视网膜外核层上调，细胞色素 C 从线粒体释放10，损伤线粒体 DNA，使 ROS 的形成、长度的恢复功能下降。本研究发现视网膜 ONL 染色质密度增浓（核固缩早期）。其次是“适应”机制，光感受器细胞逐渐适应光强度情况下，为维持细胞的生存，被6用于更新的能量可能转而用于修复内节盘膜。最后是“反馈”机制，RPE 细胞吞噬ROS 后，RPE 细胞的线粒体 DNA 损伤，自由基破坏了溶酶体功能，导致抑制ROS 的合成。本研究发现 RPE 内见空泡状吞噬小体形成。此外 ROS 的缩短，可能保
14、护光感受器细胞免于光损伤。因为在强光下饲养的大鼠 ROS 变短，光感受器细胞无明显的光损伤。【参考文献】1 Laube T, Apel H, Koch HR. Ultraviolet radiation absorption of intraocular lensesJ. Ophthalmology, 2004;111:880 5.2 Rapp LM, Smith SC. Morphological comparisons between rhodopsin mediated and short wavelength classes of retinal light damageJ. Inve
15、st Ophthalmol Vis Sci, 1992;33:3367 77.3 S derberg PG. Experimental cataract induced by ultraviolet radiationJ. Acta Ophthalmol (Copenh), 1990;68:1 77.4 Wixson SK,White WJ,Hughes HC. A comparison of pentobarbital, Fentanyl droperidol, ketamine diazepam anesthesia in adult male ratsJ. Lab Anim Sci, 1
16、987;37:726 30.5 Rapp LM, Ghalayini AJ. Influence of UVA light stress on photoreceptor cell metabolism: decreased rates of rhodopsin regeneration and opsin synthesisJ. Exp Eye Res, 1999;68(6):757 64.6 Pittler SJ, Fliesler SJ, Fisher PL, et al. In vivo requirement of protein prenylation for maintenance of retinal cytoarchitecture and photoreceptor structureJ. J Cell Biol,1995;130(2):431 9.7 Osteen WK, Donnelly JE. Chronologic analysis of vari
