糖尿病性白內障患者血清和房水抗氧化系統的研究

李琪 劉會彬 李英卓 崔琮 刁冀英 吳立志

·論著·

糖尿病性白內障患者血清和房水抗氧化系統的研究

李琪 劉會彬 李英卓 崔琮 刁冀英 吳立志

目的觀察糖尿病性白內障(diabetic cataract，DC)患者血清和房水中維生素C(VitC)、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量的變化，探討高血糖的氧化應激與DC發生發展的關系。方法收集糖尿病性白內障患者38例(DC組)，血糖正常的年齡相關性白內障(age-related cataract，ARC)患者43例(ARC組)和非糖尿病非白內障眼科患者37例(對照組)，分別測定血清和房水中VitC、GSH和MDA的含量。結果與對照組相比，DC組和ARC組血清中VitC和GSH含量均顯著下降(P<0.05)，MDA含量均顯著增高(P<0.05)。DC組房水、血清中VitC和GSH含量較ARC組對應指標均明顯降低(P<0.05)，而DC組房水中MDA含量較ARC組增高了17.71%，但差異無統計學意義(P>0.05)。結論糖尿病患者高血糖的氧化應激狀態，改變了房水的抗氧化系統，可能影響房水和晶狀體的代謝，從而加速了糖尿病性白內障的發生發展。

糖尿病性白內障;維生素C;谷胱甘肽;丙二醛;氧化應激

隨著人們生活水平的提高，遺傳因素和飲食結構的改變，我國糖尿病的發病率逐年上升。糖尿病性白內障(diabetic cataract，DC)成為糖尿病患者常見的眼部并發癥之一，給個人、家庭和社會帶來了沉重的經濟負擔[1，2]。因此，研究糖尿病性白內障的發病機制和藥物防治至關重要。目前，DC的發病機制尚未明確，主要包括滲透壓學說、氧化應激學說和蛋白質的非酶糖基化學說[3]。其中，氧化應激學說近年來受到國內外眼科學者的關注，認為DC的發生很可能是過氧化機制在其病因及病理學上起著重要作用，并且國內測量糖尿病性白內障患者房水和血清中的抗氧化物研究較少。本研究通過用化學發光比色法觀察DC患者和單純年齡相關性白內障(age-related cataract，ARC)患者房水和血清中與氧化應激代謝密切相關的抗氧化物維生素C(vitamin C，VitC)和谷胱甘肽(glutathione，GSH)以及過氧化產物丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量的變化及其相關性，旨在探討高血糖的氧化應激與DC形成的關系，為糖尿病性白內障的臨床防治提供實驗依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2010年5月至2012年6月在海軍92853部隊醫院眼科住院的患者。(1)DC組：糖尿病性白內障患者38例，其中男18例，女20例；年齡53～67歲；(2)ARC組：血糖正常的年齡相關性白內障患者43例，其中男20例，女23例；年齡45～62歲；(3)對照組：非糖尿病非白內障眼科患者37例，其中男18例，女19例；年齡31～53歲。3組年齡和性別構成比較差異無統計學意義(P>0.05)，具有可比性。

1.2 標本采集 房水：所有白內障患者術前均常規行眼科檢查排除眼部外傷史、眼底病及其他眼病，行全身檢查排除肝腎功能及血脂異常等全身系統性疾病；在手術于完成角膜緣板層切口后，用1 ml注射器抽取未被稀釋的房水0.1～0.2 ml，置于-80℃低溫冰箱保存。血清：所有患者清晨空腹靜脈采血5 ml，分離血清，置于-80℃低溫冰箱保存。本研究經醫院倫理委員會討論通過，所有受試對象均簽署知情同意書。

1.3 主要試劑與儀器 VitC、GSH和MDA測定試劑盒購自南京建成生物工程研究所；BS210型分析天平，購自北京賽多利斯有限公司；SHH2WZ2600電熱恒溫水箱，購自北京精科華瑞儀器有限公司；DL24000B 高速冷凍離心機，購自上海安亭科學儀器廠；HP8453型紫外分光光度計，美國產。

1.4 測定方法 分別取房水和血清勻漿液各0.1 ml，Fe3+還原法測定VitC含量，二硫硝基苯法測定GSH含量，硫代巴比妥酸法測定MDA含量，實驗均嚴格按照試劑盒說明進行操作。

2 結果

2.1 3組血清Vit C含量比較 與對照組相比，ARC組和DC組血清中VitC的含量顯著減少，差異均有統計學意義(P<0.05)。與ARC組相比，DC組血清中VitC含量也顯著減少(P<0.05)。見表1。

2.2 3組血清GSH含量比較 與對照組相比，ARC組和DC組血清中GSH的含量顯著減少，差異均有統計學意義(P<0.05)。與ARC組相比，DC組血清中GSH的含量也顯著減少(P<0.05)。見表1。

2.3 3組血清MDA含量比較 與對照組相比，ARC組和DC組血清中MDA的含量顯著增加，差異均有統計學意義(P<0.05)。與ARC組相比，DC組血清MDA的含量增加了17.71 %，但是差異沒有統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 3組血清中VitC、GSH和MDA含量比較

組別VitC(μg/ml)GSH(mg·gPr-1)MDA(nmol/ml)對照組(n=37)39.0±3.231±55.3±0.9ARC組(n=43)29.9±2.6*20±4*8.6±2.0*DC組(n=38) 25.5±2.9*# 15±4*#10.2±2.9*

2.4 DC組與ARC組房水Vit C、GSH和MDA含量比較 與ARC組相比，DC組房水中VitC和GSH的含量均顯著減少，差異有統計學意義(P<0.05)。DC組房水MDA的含量較ARC組顯著增加(P<0.05)。見表2。

表2 DC組和ARC組房水中VitC、GSH和MDA含量比較

組別VitC(μg/ml)GSH(mg·gPr-1)MDA(nmol/ml)ARC組(n=43)19±318.5±2.88.0±1.9DC組(n=38)15±3*14.5±3.5*10.2±2.2*

3 討論

糖尿病是一種以慢性高血糖為特征的代謝紊亂綜合征，其中糖尿病性白內障是糖尿病的常見并發癥之一，嚴重影響患者的視力和生活質量。研究表明，糖尿病性白內障是高血糖通過蛋白質糖基化、糖自氧化、多元醇途徑引起的代謝紊亂綜合作用的結果[4]。目前，很多學說認為糖尿病性白內障的發生和發展與機體抗氧化防御系統清除自由基能力下降密切相關[5，6]。

人體在正常新陳代謝中不斷產生自由基，同時又不斷被自身的抗氧化系統清除，且處于動態平衡中。若自由基產生過多和(或)清除功能降低則可產生自由基的堆積，機體呈現氧化應激狀態，特別是在高血糖狀態下蛋白質的非酶促糖基化作用大量生成果糖胺，而后自氧化生成活性氧(ROS)等大量自由基。此外，葡萄糖與血紅蛋白結合時也可加快自氧化速率導致自由基增加。糖尿病初期機體可代償氧化應激狀態，失代償后超氧化物歧化酶(SOD)可明顯減低，導致總抗氧化能力降低，自由基積聚[7]。自由基還可攻擊細胞膜中多不飽和脂肪酸，形成過氧化脂質(LPO)，后者可進而分解成大量的醛、醇和烴類。其中丙二醛(MDA)有很強毒性，可與磷脂蛋白質、核酸等形成穩定的不溶性代謝終產物，積聚在細胞內而影響功能，其含量的多少可反映機體內脂質過氧化的程度，間接反映機體受自由基攻擊的嚴重程度[8]。

在生理條件下，晶狀體是一種透明、無血管的纖維組織，處于房水和玻璃體包圍之中，主要通過房水循環提供晶狀體生長所需的營養并帶走其代謝產物，而房水主要通過血-房水屏障不斷進行生成排泄轉換的。因此，機體房水和血液中抗氧化系統的穩定勢必會影響晶狀體的生理代謝過程[9，10]。研究表明，糖尿病患者血糖水平升高，房水中的葡萄糖水平接近血糖水平時，葡萄糖可迅速擴散到晶狀體，使晶狀體蛋白糖基化，同時產生超氧自由基，損傷晶狀體上皮細胞，造成蛋白質的構象改變，引起晶狀體蛋白質交聯、聚積，從而導致晶狀體混濁的發生和發展[11，12]。Gul等[13]研究發現，糖尿病患者較老年性白內障患者晶狀體中抗氧化物谷胱甘肽水平下降，脂質過氧化物水平上升，說明高血糖會導致機體氧化應激效應增強。

Vit C是還原性抗氧化劑，在房水和血清中濃度很高，它能積極清除自由基和單線態氧，轉化為過氧化離子，從而使晶狀體免于氧化損害[14，15]。谷胱甘肽(GSH)是房水和血清主要的抗氧化物質，能夠保護晶狀體蛋白質免受氧化損傷，并且正常的晶狀體具有GSH合成和再生循環系統以維持GSH的高濃度水平[16]。Giblin[17]認為，當GSH缺乏或GSH氧化還原循環受擾時，低水平的自由基就可破壞晶狀體上皮細胞Na+-K+-ATP酶活性及某些細胞骨架蛋白以及與膜通透性相關的蛋白，導致晶狀體蛋白質氧化損傷。本研究結果表明，糖尿病性白內障患者和老年性白內障患者血清中抗氧化物Vit C和GSH含量較對照組均有明顯減少，而血清中脂質過氧化產物MDA含量較對照組均明顯增加。說明，糖尿病性白內障患者和老年性白內障患者機體內均存在抗氧化防御能力受損，血液內的大量抗氧化物被消耗，脂質過氧化反應增加，導致晶狀體混濁。本研究結果還發現糖尿病性白內障患者房水和血清中抗氧化物Vit C和GSH含量較老年性白內障患者均有明顯地減少，并且血清中VitC、GSH及MDA含量變化與房水中相對應指標的變化存在正相關關系。綜上，糖尿病患者的糖代謝紊亂可明顯增強機體內的氧化應激反應，通過血-房水屏障改變了房水的抗氧化成分進而加速晶狀體混濁，這也許是糖尿病患者白內障的患病率高和發展速度快的原因之一。

總之，糖尿病性白內障是機體靶器官被氧化損傷的產物，高血糖加速體內的氧化應激狀態，生成過量的自由基，破壞房水和晶狀體中抗氧化系統，與白內障的形成密切相關。因此，合理有效的調整機體血糖水平和房水內抗氧化物質的濃度，給晶狀體提供適宜的代謝環境對控制白內障的發生、發展會起一定的作用。

1 Reisz A,Schmidt-Erfurth U.Diabetic cataract-pathogenesis,epidemiology and treatment.J Ophthalmol,2010,37：608751.

2 Edov I,Maslova O,Suntsov Y,et al.Prevalence of diabetic retinopathy and cataract in adult patients with type 1 and type 2 diabetes in Russia.Rev Diabet Stud,2009,6:124-129.

3 Zori L.Parameters of oxidative stress in the blood plasma,aqueous humor and blood in patients with diabetes and senile cataracts.Srp Arh Celok Lek,2003,131:137-142.

4 崔麗金,徐國興,陳瑞慶.糖尿病性白內障發病機制的研究進展.國際眼科雜志,2012,12:246-248.

5 Franke S,Dawczynski J,Strobel J,et al.Increased levels of advanced glycation end products in human cataractous blood plasmaes.J Cataract Refract Surg,2003,29:998-1004.

6 Hashim Z,Zarina S.Antioxidant markers in human senile and diabetic cataractous blood plasmaes.J Coll Physicians Surg Pak,2006,16:637-640.

7 Yildirim Z,Yildirim F,Ucgun NI,et al.The evaluation of the oxidative stress parameters in nondiabetic and diabetic senile cataract patients.Biol Trace Elem Res,2009,128:135-143.

8 Stahl A,Krohne TU,Sapieha P,et al.Lipid metabolites in the pathogenesis and treatment of neovascular eye disease.Br J Ophthalmol,2011,95:1496-1501.

9 Beebe DC.Maintaining transparency:a review of the developmental physiology and pathophysiology of two avascular tissues.Semin Cell Dev Biol,2008，19:125-133.

10 Beebe DC,Holekamp NM,Shui YB.Oxidative damage and the prevention of age-related cataracts.Ophthalmic Res,2010,44:155-165.

11 Zhang M,Shoeb M,Liu P,et al.Topical metal chelation therapy ameliorates oxidation-induced toxicity in diabeticcataract.J Toxicol Environ Health A,2011,74:380-391.

12 Hashim Z,Zarina S.Osmotic stress induced oxidative damage:possible mechanism of cataract formation in diabetes.J Diabetes Complications,2012,26:275-279.

13 Gul A,Rahman MA,Hasnain SN.Role of fructose concentration on cataractogenesis in senile diabetic and non-diabetic patients.Graefes Arch ClinExpOphthalmol,2009,247:809-814.

14 Shui YB,Holekamp NM,Kramer BC,et al.The gel state of the vitreous and ascorbate-dependent oxygen consumption:relationship to the etiology of nuclear cataracts.Arch Ophthalmol,2009,127:475-482.

15 Hegde KR,Varma SD.Protective effect of ascorbate against oxidative stress in the mouse blood plasma.Biochim Biophys Acta,2004,1670:12-18.

16 Ganea E,Harding JJ.Glutathione-related enzymes and the eye.Curr Eye Res,2006,31:1-11.

17 Giblin FJ.Glutathione:a vital blood plasma antioxidant.J OculPharmacolTher,2000,16:121-135.

Thestudyonantioxidativesysteminserumandaqueoushumorinpatientswithdiabeticcataract

LIQi*,LIUHuibin*,LIYingzhuo,etal.*DepartmentofOphthalmology,No.92853HospitalofPLA,Liaoning,Xingcheng125106,China

ObjectiveTo observe the changes of contents of vitamin C,GSH and MDA in serum and aqueous humor of patients with diabetic cataract (DC),and to explore the relationship between hyperglycosemia with oxidative stress and pathogenesis,development of diabetic cataract.MethodsThirty-eight cases of diabetic cataract (DC group) and 43 cases of age-related cataract without diabetes (ARC group) and 37 cases of clear lens without diabetes (control group) were enrolled in the study.The levels of vitamin C,GSH and MDA in serum and aqueous humor were detected and compared among three groups.ResultsAs compared with those in control group,the contents of vitamin C and GSH in serum of DC group and ARC group were significantly decreased (P<0.05),however,the contents of MDA were obviously increased (P<0.05).The contents of vitamin C and GSH in serum and aqueous humor of DC group were significantly decreased,as compared with those in ARC group (P<0.05).The MDA contents in aqueous humor of DC group were significantly increased by 17.71%,as compared with those in ARC group,but there were no significant differences between two groups (P>0.05).ConclusionThe oxidative stress condition of hyperglycosemia in patients with diabetes mellitus changes the anti-oxidant system of aqueous humor,which may affect metabolism of aqueous humor and crystalline lens,as a result,accelerate the pathogenesis and development of DC.

diabetic cataract;vitamin C;GSH;MDA;oxidative stress

10.3969/j.issn.1002-7386.2014.13.003

125106 遼寧省興城市，海軍92853部隊醫院眼科(李琪、劉會彬、崔琮、刁冀英、吳立志);遼寧省沈陽軍區大連療養院付家莊醫院眼科(李英卓)

劉會彬，125106 海軍92853部隊醫院眼科;

E-mail:liqi1209@163.com

R 776.1

A

1002-7386(2014)13-1931-03

2014-01-15)