不同波长UVR-B相干作用诱导白内障的生物学效应

作者                  作者单位

李亚萍  吉林大学第二医院眼科医院，吉林 长春 130041

李光宇  吉林大学第二医院眼科医院，吉林 长春 130041

齐丽莉  吉林大学第二医院眼科医院，吉林 长春 130041

郝继龙  吉林大学第二医院眼科医院，吉林 长春 130041

孙大军  吉林大学第二医院眼科医院，吉林 长春 130041

在最近的10年里，臭氧层的臭氧浓度减少，使得太阳对地球表面的紫外线(ultraviolet radiation,UVR)辐射量增加〔1〕。老年性白内障是人类致盲的主要因素。近年来流行病学和实验研究表明，UVRB辐射与老年性白内障的发生密切相关。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〔2，3〕。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尚未见报道。本实验旨在探讨不同波长UVRB相干作用引起的白内障特点和生物学效应。

1 资料与方法

1.1 实验动物与设备

所有albino SpragueDawley母大鼠购自(M&B Denmark),保存在可调温动物室，动物室每天12 h灯光照明(平均照明度是5 lx)，12 h黑暗;动物在此种环境中适应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以后处死进行光散射测定。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( 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〔4〕。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。 光散射测量L光分布仪表测量光散射强度〔5〕，此仪表用标准暗箱照明。光线与水平面成45°角穿透被测物，光聚焦在光电二极管上。如果物体有光散射，这部分光将聚焦在光电二极管上，并发出信号。脂质感光乳剂diazepam(Diazemuls;KabiVitrum,Stockholm,Sweden)被用于作为光散射计算标准。因此，光散射的强度单位是tEDC(transformed equivalent diazepam concentration，tEDC)〔5〕。

1.2 方法

1.2.1 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〔6〕 ，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 70 min。1 w后以过量的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。

1.2.2 实验设计

40只6周龄albino SpragueDawley母大鼠，随机分成2组。一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。另一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。每只眼光散射测定3次。

1.3 统计学方法

采用Wilcoxon秩和检验。

2 结 果

晶体光散射强度见图1。两组比较光散射强度具有明显差异。UVRB300 nm，剂量8 kJ/m2，时间70 min组的UVRB生物学效应较另外一组小(t=2.56，t(approx.)32;0.975=2.04)。

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10年里，臭氧层的臭氧浓度减少〔7，8〕。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。UVRB的眼辐射取决于它的波长、强度、暴露时间和暴露方式。单一波段UVRB的生物学效应和白内障特点已经很清楚，但不同波段UVRB相干作用引起的生物学效应并不为人们所知。可事实上，人类每天同时接受不同波长的UVRB照射。所以研究不同波段UVRB相干作用，对预防白内障具有重要意义。

很多学者已经指出300 nm波长左右的UVRB是最易产生白内障的波段〔2，3〕。因为晶体在这一波段上有最大的敏感性，所以本研究选择同一只眼联合暴露于UVRB300 nm(剂量4 kJ/m2 ，时间35 min)和UVRB310 nm(剂量42.012 39 kJ/m2，时间35 min)下。因为UVRB310 nm的生物学效率是低的，UVRB310 nm在剂量42 kJ/m2与UVRB300 nm 4 kJ/m2的剂量，暴露时间同是35 min时的生物学效率在计算上是相当的〔2〕。这样，在计算上与另一组的UVRB300 nm(剂量8 kJ/m2，暴露时间70 min)的生物学效率才能相近。这是本研究采用如此实验设计的原因。

但实验结果显示，两组UVRB暴露后生物学效应有明显差异。联合UVRB300 nm和UVRB310 nm暴露的生物学效应要强，但两组数值较接近。本结果与本实验的生物学效率理论设计较接近。即UVRB300 nm波段的生物学效应强。在相同的暴露时间下，UVRB310 nm暴露强度是UVRB300 nm的10倍时，生物学效应才与UVRB300 nm接近。本研究还有待于进一步大样本的研究。

【参考文献】

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 DNA synthesis in lens epithelium after in vivo exposure to 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，fentanyldroperidol，ketaminediazepam anesthesia in adult malerats〔J〕.Lab Anim Sci，1987;37:72630.

7 McKenzie 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.