【摘要】 目的：探讨视网膜紫外线光损伤中MDA与SOD的作用。方法：取健康成年昆明小鼠30只,随机分成正常对照组和实验组，实验组再分为光损伤后1，2，3，4wk组，每组6只,各组小鼠均在12h明(30～50Lux)12h暗环境中饲养7d，然后暗适应36h。正常对照组不予紫外线照射，实验组小鼠采用2200±138Lux波长为300～400nm的紫外线灯照射，每日连续光照8h。在模型制作完成后摘取眼球，左眼行视网膜匀浆中SOD活力与MDA含量测定。结果：紫外线光照组光照后SOD活力、MDA含量与正常对照组比较差别有统计学意义(P<0.05)。 结论：慢性紫外线光损伤与脂质过氧化及自由基的产生有关。
【关键词】 视网膜光损伤;紫外线;MDA;SOD
Effect of MDA and SOD on retinal ultra violet light damage in mice
WenHua Zhang， XueTao Huang， RenHong Tang
Department of Ophthalmology, the Third Xiangya Hospital of Central South University,Changsha 410013, Hunan Province, China
AbstractAIM: To approach the effect of the MDA, SOD in the occurrence and development of retinal ultraviolet light damage.METHODS: Totally 30 Kunming mice were randomly divided into the normal control group and experimental group. The experimental group were divided into the ultraviolet ray illumination 1, 2, 3, 4 weeks groups respectively. All mice were raised in cyclic light envioronment for 7 days and then kept in darkness for 36 hours before experiment. The experimental group were exposed to 2200±138Lux illuminations of ultraviolet rays for continuously 8 hours every day to establish the model of retinal ultraviolet light damage. The eyes were enucleated after exposured 1, 2, 3, 4 weeks separately the left eyes were examined the SOD activity and the MDA content change of the retinal refining.RESULTS: There was significant difference of the SOD activity and the MDA content between the control group and the experimental group(P<0.05). CONCLUSION: Lipin peroxidation and free radical production have a relationship with the retinal ultraviolet light damage.
KEYWORDS: retinal light damage;ultraviolet ray;MDA;SOD
0引言
视网膜是接受光能、形成视觉的重要组织器官，但如果光线强度或光照时间等超过了视网膜的承受能力，将会造成视网膜光损伤。光化学损伤是视网膜光损伤中最普遍的一种损伤，长期光照能诱发自由基的产生和脂质过氧化物形成，从而引起和加重各种眼科疾病。MDA是脂质过氧化的主要产物，SOD是视网膜组织主要的抗氧化剂。我们探讨MDA与SOD在视网膜紫外线光损伤中的作用，以期揭示视网膜光损伤的发病机制，希望为临床寻找有效的防治方法。
1材料和方法
1.1材料 采用清洁健康昆明小鼠(湖南省中医学院实验动物中心提供),体质量20±3g，3～4月龄,雌雄兼用，共30只，随机分成正常对照组和实验组，实验组再分为紫外线光照射1，2，3，4wk四组，每组6只。北京三源华辉电光源制造有限公司生产的紫外线灯，光照强度用数字式光度计(AR813型)测量。
1.2方法 自制光损伤箱:自制长、宽、高均为1.0m 的光照箱,在光照箱的5个面(除底面)分别装有两个40W的紫外线灯,两只灯管平行排列，光照箱的底面有6个直径为1cm的通风孔,玻璃框放置在光照箱的底面中央,箱内照度经数字式光照度计(ARCO香港恒高电子集团)测定为2200±138Lux，光照射箱的温度在(25±2)℃，为防止小鼠互相挤成一团阻挡光线进入眼球影响光损伤效果,鼠笼中间再用玻璃板分隔成相等的空间,一个小空间中只放一只小鼠,从而使小鼠光照期间被有效分隔开。小鼠处于自由体位，每次照射后30min轮换一次鼠盒位置，以保证表1 小鼠视网膜组织匀浆MDA和SOD的变化
光照射强度一致。所有的实验用小鼠(包括正常对照组)均在12h明(30～50Lux)12h暗环境中饲养7d，然后暗适应36h。正常对照组不予紫外线照射，实验组小鼠采用2 200Lux波长为300～400nm的紫外线灯每日连续光照8h分别照射1，2，3，4wk，每次光照完毕后送回暗环境中饲养，所有小鼠均可在光照箱中自由活动，可以自由饮水及进食。视网膜组织匀浆SOD活力测定：参照南京建成生物工程公司SOD试剂盒说明书方法测定SOD活力表示。视网膜组织匀浆中MDA含量测定：参照南京建成生物工程公司MDA试剂盒说明书方法，测定丙二醛含量。
统计学分析：采用SPSS 13.0软件包进行统计学处理，所有计量资料均采用±s表示各组之间比较采用单因素方差分析，数据先进行正态性检验和方差齐性检验，组间两两比较采用最小显著差法(LSD)，方差不齐者采用Dunnetts分析，P<0.05差异有显著性。
2结果
NC与1wk组及2wk组与3wk组SOD活力总体均数有差异(P<0.05); 2wk与4wk及3wk与4wk间SOD活力无差异的(P=0.876，0.818);其余各组间比较P<0.01。说明视网膜组织在受到紫外线光照射后SOD活力逐渐降低，在3wk时达最低，4wk时无明显变化，提示视网膜组织抗氧化能力降低(表1)。3wk组与4wk组间MDA含量无差异(P=0.112)，余各组间P<0.01。说明视网膜组织在受到紫外线光照射后MDA含量逐渐降低，在3wk时达最高，4wk时无明显变化，提示视网膜组织受到紫外线光照射后脂质过氧化产物增加。
3讨论
前期的研究表明，光照时，感光细胞中视紫红质吸收可见光后可产生一系列活性氧自由基(ROS)，生理状态下，ROS可被细胞内的保护性的还原酶类清除，如谷胱甘肽过氧化物酶，超氧化歧化酶。当ROS水平异常增高和ROS清除能力降低时，ROS可使细胞处于氧化应激状态，造成一系列损伤，诱发细胞凋亡，甚至生物膜溶解和细胞坏死。视网膜内外节是体内含长链不饱和脂肪酸最高的组织，内节含有丰富的线粒体，具有较高的氧张力，易受自由基攻击。长期的光照能诱发自由基的产生和脂质过氧化物的形成和堆积，导致感光细胞凋亡和视网膜变性，严重者导致视力丧失。视网膜光损伤的发生与活性自由基使视网膜细胞处于氧化应激状态，造成一系列损伤，诱发凋亡、生物膜溶解和细胞坏死有关。活性氧是视细胞凋亡的介质，细胞内活跃的氧化还原反应发生在线粒体跨膜转运、核皱缩、DNA断裂等一系列典型的凋亡变化之前，在应用抗氧化剂后，视细胞凋亡明显受到抑制，在正常生理状态下，机体内自由基的产生与清除处于动态平衡，在遭受外界因素的影响时，平衡被破坏，机体受损。视网膜各层均存在清除自由基的天然保护系统，包括抗氧化物酶和自然抗氧化剂，他们可以通过各种化学反应而终止自由基链反应，达到清除自由基，防止组织破坏的目的。视网膜外节主要是盘膜结构，内含丰富的长链多不饱和脂肪酸，在受到光的作用后，易从位于两个双键之间的亚甲基上脱去氢离子，形成质子自由基，然后发生双键和为配对电子位置的转移，形成较稳定的共轭双键，再与氧反应，形成质子自由基和质子过氧化物。这些自由基再攻击其他不饱和脂肪酸，引起连锁反应，从而使盘膜以及线粒体和内质网膜的脂类受到损害，氧自由基既可以直接损伤DNA而导致细胞凋亡，也可以攻击蛋白质，尤其是具有生物活性的蛋白质使之功能丧失，从而诱导细胞凋亡，它还可以作用于细胞膜，诱发脂质过氧化，从而影响细胞信号转导系统，激发有关的基因调控，导致细胞凋亡。正常情况下的色素上皮细胞和视杆、视锥细胞处于一个高张氧环境之中，而且感光细胞外节盘膜中含有高水平的长链不饱和脂肪酸——二十二碳六烯酸(一种过氧化物很敏感的底物)。
适当频率的光子和氧分子在视网膜外层的结合可促发光动力反应，产生单线态氧、过氧化氢及氧自由基等一系列自由基，这些自由基除对蛋白质及核酸造成损伤外，还能作用于感光细胞色素上皮复合体的盘膜以及线粒体和内质网膜的多价不饱和脂肪酸，使其发生过氧化反应，从而导致感光细胞外段解体、内节线粒体肿胀、变性，呼吸链生理功能也随之降低。此外，脂质过氧化物中的醛类化合物也具有细胞毒性。光感受器外段富含多价不饱和脂肪酸，易受自由基攻击，内段有丰富的线粒体，因而具有较高的氧张力。这都有可能使感受器被产生的自由基和脂质的过氧化所损伤。脂质过氧化(LPO)的产物主要是MDA，通过测定视网膜内MDA的量可以测定视网膜内脂质过氧化的水平。LPO及其产物MDA至少有以下危害： (1)MDA可与DNA分子中的鸟嘌呤等结合影响其功能;(2)MDA通过酶调控间接影响DNA的合成、裂解及转录;(3)LPO直接破坏膜结构如线粒体细胞膜等，影响细胞功能;(4)MDA可直接损伤生物膜，并可使视网膜的脂类受到不可逆的损伤。视网膜光化学损伤与自由基及脂质过氧化有关。视网膜光化学损伤时自由基浓度增高，自由基的增加加速脂质过氧化的产生，后者可影响细胞膜的功能使细胞内外的离子浓度发生改变，同时也可造成蛋白质或酶的变性最终导致损失或死亡[1,2]在正常生理状态下，视网膜各层细胞内存在清除自由基的天然保护系统，包括抗氧化物酶和自然抗氧化剂，它们和机体内的自由基处于动态平衡，当光损伤时这种平衡受到破坏，使自由基生成增加，组织内的自由基清除剂大量耗损。SOD是体内主要的抗氧化酶，它在视网膜光损伤过程中起防护作用，它可以通过歧化反应清除超氧化物阴离子自由基(O2)以减轻组织损害。外源性SOD作为一种抗氧化酶对视网膜的保护作用在以往大量实验中已得到证实SOD可清除O2，其活性高低与体内过氧化物含量密切相关，紫外线光照射后视网膜组织中SOD活力降低而MDA含量升高，说明视网膜组织抗氧化酶SOD不足以阻止MDA的作用，过量的MDA是导致视网膜光损伤的一个因素，光照后小鼠视网膜组织确有自由基代谢紊乱，与以往的结论一致[3]。SOD活力降低是细胞抗氧化能力下降的表现之一。紫外线光照射可能一方面破坏细胞内的抗氧化系统,另一方面引起细胞内脂质过氧化反应,使细胞内产生大量的自由基,细胞内氧化与抗氧化系统失去平衡,从而诱发细胞凋亡。有实验观察视网膜光损伤电镜下超微结构的变化[4]，发现细胞外节盘膜层状结构模糊不清或溶解破坏，内节线粒体明显肿胀，空泡变性和嵴消失，这些组织形态学的变化可能是自由基参与的脂质过氧化损伤的结果。MDA可以直接损伤生物膜，并可使视网膜的脂类受到不可逆的损伤，从而使视网膜功能受损。虽然目前对于视网膜光损伤的发病机制仍不清楚，但氧化损伤至少是导致光性视网膜损伤的部分原因。
【参考文献】
1金祥娜,万青.视网膜光化学损伤后MDA、SOD及NO浓度变化的研究.眼科研究 2005;23(3)：301303
2 Bazan NG. Survival signaling in retinal pigment epithelial cells in response to oxidative stress: significance in retinal degenerations. Adv ExpMed Biol 2006;572:531540
3 Yilmaz T, Aydemir O, Ozercan IH, et al. Effects of vitamin E, pentoxifylline and aprotinin on lightinduced retinal injury. Ophthalmologica 2007;221(3):159166
4 Wang X, Hu SX, Li W, et al. Role of Caspase3 in acute light damage to retina of rats. Chin Med Sci 2007;22(1):4448 |
