不同波長(zhǎng) UVR-B相干作用誘導(dǎo)白內(nèi)障的生物學(xué)效應(yīng)

李亞萍 李光宇 齊麗莉 郝繼龍 孫大軍

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院眼科醫(yī)院,吉林 長(zhǎng)春 130041)

在最近的 10年里,臭氧層的臭氧濃度減少,使得太陽(yáng)對(duì)地球表面的紫外線(ultraviolet radiation,UVR)輻射量增加〔1〕。老年性白內(nèi)障是人類(lèi)致盲的主要因素。近年來(lái)流行病學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究表明,UVR-B輻射與老年性白內(nèi)障的發(fā)生密切相關(guān)。目前為止,單一波長(zhǎng) UVR-B輻射誘導(dǎo)的白內(nèi)障特點(diǎn)已有很多報(bào)道〔2,3〕。人類(lèi)每天同時(shí)接受不同波長(zhǎng)的 UVR-B照射,但不同波長(zhǎng) UVR-B相干作用引起的白內(nèi)障尚未見(jiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)旨在探討不同波長(zhǎng) UVR-B相干作用引起的白內(nèi)障特點(diǎn)和生物學(xué)效應(yīng)。

1 資料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與設(shè)備 所有 albino Sprague-Dawley母大鼠購(gòu)自(M＆B Denmark),保存在可調(diào)溫動(dòng)物室,動(dòng)物室每天 12 h燈光照明(平均照明度是 5 lx),12 h黑暗;動(dòng)物在此種環(huán)境中適應(yīng) 14 d,直到 6周齡用于實(shí)驗(yàn)。所有大鼠都按 ARVO的眼、視光學(xué)研究條例進(jìn)行飼養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)操作。所有動(dòng)物右眼活體暴露于 UVR-B,1 w以后處死進(jìn)行光散射測(cè)定。輻射光來(lái)自于 350 W的高壓銀汞燈,直射出的輻射線首先經(jīng)過(guò)水冷卻,然后經(jīng)過(guò)兩個(gè)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〔4〕。在角膜水平,輻射光被熱電器(model 7101;Oriel,Stratford,CT)測(cè)量。美國(guó)國(guó)家計(jì)量局建立熱電器測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。光散射測(cè)量 L光分布儀表測(cè)量光散射強(qiáng)度〔5〕,此儀表用標(biāo)準(zhǔn)暗箱照明。光線與水平面成 45°角穿透被測(cè)物,光聚焦在光電二極管上。如果物體有光散射,這部分光將聚焦在光電二極管上,并發(fā)出信號(hào)。脂質(zhì)感光乳劑 diazepam(Diazemuls;KabiVitrum,Stockholm,Sweden)被用于作為光散射計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。因此,光散射的強(qiáng)度單位是tEDC(transformed equivalent diazepam concentration,tEDC)〔5〕。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 每只大鼠以 95mg/kg ketamine和14mg/kg xylazine混合腹腔注射麻醉〔6〕,5 min后,1%散瞳劑 tropicamide 1滴滴雙眼。5 min后,固定動(dòng)物右眼上下眼瞼,右眼暴露于UVR-B 70 min。 1w后以過(guò)量的 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(cè)量每個(gè)晶體光散射 3次,并照相。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 40只 6周齡albino Sprague-Dawley母大鼠,隨機(jī)分成 2組。一組中的每只大鼠右眼活體暴露于 UVR-B-300nm,劑量 8k J/m2,時(shí)間 70min。另一組中的每只大鼠右眼活體暴露于 UVR-B-300 nm,劑量 4 kJ/m2,時(shí)間 35 min;然后同一只眼再暴露于 UVR-B-310 nm,劑量 42 kJ/m2,時(shí)間 35 min。每只大鼠左眼沒(méi)有光暴露。每只眼光散射測(cè)定 3次。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用Wilcoxon秩和檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

晶體光散射強(qiáng)度見(jiàn)圖1。兩組比較光散射強(qiáng)度具有明顯差異。UVR-B-300 nm,劑量 8 kJ/m2,時(shí)間 70 min組的 UVR-B生物學(xué)效應(yīng)較另外一組小(t=2.56,t(approx.)32;0.975=2.04)。

圖1 兩組晶體光散射強(qiáng)度比較

3 討 論

大氣中臭氧層厚度與太陽(yáng)光中 UVR-B的輻射強(qiáng)度密切相關(guān)。在最近的 10年里,臭氧層的臭氧濃度減少〔7,8〕。臭氧層每減少 1%,將會(huì)導(dǎo)致世界上每年增加 100 000～150 000例白內(nèi)障患者。UVR-B的眼輻射取決于它的波長(zhǎng)、強(qiáng)度、暴露時(shí)間和暴露方式。單一波段 UVR-B的生物學(xué)效應(yīng)和白內(nèi)障特點(diǎn)已經(jīng)很清楚,但不同波段 UVR-B相干作用引起的生物學(xué)效應(yīng)并不為人們所知?？墒聦?shí)上,人類(lèi)每天同時(shí)接受不同波長(zhǎng)的UVR-B照射。所以研究不同波段 UVR-B相干作用,對(duì)預(yù)防白內(nèi)障具有重要意義。

很多學(xué)者已經(jīng)指出 300 nm波長(zhǎng)左右的 UVR-B是最易產(chǎn)生白內(nèi)障的波段〔2,3〕。因?yàn)榫w在這一波段上有最大的敏感性,所以本研究選擇同一只眼聯(lián)合暴露于UVR-B-300 nm(劑量4 k J/m2,時(shí) 間 35 min)和 UVR-B-310 nm(劑 量42.012 39k J/m2,時(shí)間 35 min)下。因?yàn)?UVR-B-310nm的生物學(xué)效率是低的,UVR-B-310 nm在劑量 42 kJ/m2與 UVR-B-300nm 4 kJ/m2的劑量,暴露時(shí)間同是 35 min時(shí)的生物學(xué)效率在計(jì)算上是相當(dāng)?shù)摹?〕。這樣,在計(jì)算上與另一組的 UVR-B 300nm(劑量8 kJ/m2,暴露時(shí)間 70 min)的生物學(xué)效率才能相近。這是本研究采用如此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原因。

但實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,兩組UVR-B暴露后生物學(xué)效應(yīng)有明顯差異。聯(lián)合UVR-B-300 nm和UVR-B-310 nm暴露的生物學(xué)效應(yīng)要強(qiáng),但兩組數(shù)值較接近。本結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)的生物學(xué)效率理論設(shè)計(jì)較接近。即 UVR-B-300 nm波段的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)。在相同的暴露時(shí)間下,UVR-B-310 nm暴露強(qiáng)度是 UVR-B-300 nm的10倍時(shí),生物學(xué)效應(yīng)才與UVR-B-300 nm接近。本研究還有待于進(jìn)一步大樣本的研究。

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

2 Merriam J,Lofgren S,Michael R,et al.An action spectrum for UV-B radiation in the rat lens〔J〕.Invest Ophtalmol Vis Sci,2000;41:2642-7.

3 Soderberg PG,Philipson BT.Unscheduled DNAsynthesisin lensepithelium after in vivo exposureto UV radiation in the 300nm wavelength region〔J〕.Acta Opthalmol(Copenh),1986;64:162-8.

4 Soderberg PG.Experimental cataract induced by ultraviolet radia-tion〔J〕.Acta Ophthalmol(Copenh),1990;68:1-77.

5 Soderberg PG,Chen E.An objective and rapid method for the determination of light dissemination in the lens〔J〕.Acta Ophthalmol(Copenh),1990;68:44-52.

6 Wixson SK,White WJ,Hughes HC.Acomparisonofpentobarbital,fentanyldroperidol,ketamine-diazepam anesthesia in adult malerats〔J〕.Lab Anim Sci,1987;37:726-30.

7 Mc Kenzie R.Increased summertime UV radiation in New Zealand in response to ozone loss〔J〕.Sciece,1999;285:1709-11.

8 Madronich S.Changes in biologically active ultraviolet radiation reaching the Earth′s surface〔J〕.J Photochem Photobiol B,1988;46:5-19.