临床意义白内障是世界首位致盲眼病,晶状体的氧化损伤是白内障形成的主要机制。大量临床和流行病学研究已经证实,紫外线辐射(ultraviolet radiation, UVR)是人类白内障形成和发展最重要的危险因素之一。近年来,气候污染造成的大气臭氧层破坏更增加了紫外线对地球的辐射,不可避免地危害人类健康,大大增加了白内障形成的危害性。同时,随着世界人口的不断增长和人口老龄化的加剧,白内障的发病率会持续升高。白内障造成的公共健康问题和所带来的经济负担日益加重,对我们研究紫外线辐射导致白内障形成和发展机制、探讨晶状体内自身抗氧化防御体系的保护作用提出了新的要求；同时对研究和开发非手术性预防和延迟白内障的新方法提出了更高的目标。因此WHO提出防护紫外线辐射,研究开发低成本的抗氧化剂是预防和延迟白内障的首要目标。本课题的研究目的：通过建立近阈值量紫外线(UVR-300nm)诱导的大鼠白内障模型,采用测量晶状体光散射强度的方法,对紫外线照射后晶状体的混浊程度进行定量研究和动态观察；分光光度法对紫外线照射后不同时间晶状体内谷胱甘肽氧化还原体系中的相应生化指标进行定量分析和动态研究,进一步探讨紫外线导致白内障形成和发展的机制。同时研究和探讨抗氧化剂α-生育酚(维生素E)对紫外线诱导大鼠白内障的保护作用与其剂量之间的量效关系；以及α-生育酚对紫外线照射后晶状体内谷胱甘肽氧化还原体系的影响和相互作用。为今后进行α-生育酚防护紫外线辐射白内障的研究提供详实的实验数据,更好地开发和利用维生素E的重要生物功能,为临床合理应用维生素E预防和延迟白内障的发展提供可循的实验依据。实验一：紫外线诱导的大鼠白内障晶状体内谷胱甘肽氧化还原平衡体系的变化目的：观察近阈值量紫外线诱导的大鼠白内障随时间变化的特点；研究紫外线照射后不同时间晶状体内谷胱甘肽氧化还原平衡体系的动态变化；探讨紫外线诱导白内障形成和发展的机制。方法：40只6周龄的albino Spraque Dawley雌性大鼠随机分为4组,每组10只大鼠,实验组大鼠单侧眼行紫外线照射(UVR-300 nm,8 kJ/m2)15分钟；另一组未行紫外线照射的大鼠作为正常对照组。3个实验组大鼠分别于紫外线照射后1、3和7天处死,摘除双侧眼球,分离晶状体,测量晶状体光散射强度,定量分析晶状体混浊度,暗背景光晶状体照像,分光光度法测定晶状体内还原型(reduced glutathione, GSH)和氧化型(oxidized glutathione, GSSG)谷胱甘肽浓度及谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPx)的活性。正常对照组大鼠,提供大鼠正常晶状体各项实验参数的基线值。紫外线照射眼晶状体与对侧未照射眼晶状体各项实验参数差值的平均值作为统计学分析的原始数据。结果：紫外线照射眼的晶状体混浊程度随紫外线照射后时间的增加而逐渐加重；而正常对照组大鼠晶状体和实验组大鼠的对侧未照射眼晶状体,均未发现明显混浊；紫外线照射眼与对侧未照射眼晶状体光散射强度的差值,与正常对照组大鼠的晶状体比较,差异有统计学意义。紫外线照射后第1天,晶状体内GSH浓度出现一过性升高,随后GSH浓度随照射后时间的增加而逐渐下降,至紫外线照射后第7天GSH浓度仍未恢复到正常水平；紫外线照射后第1天,紫外线照射眼与对侧未照射眼晶状体GSH浓度的差值,与紫外线照射后第3天和第7天比较,差异有统计学意义。紫外线照射后第1天,晶状体内GPx活性出现一过性增强,随后GPx活性随照射后时间的增加而逐渐下降,至紫外线照射后第7天GPx活性已恢复到正常水平；紫外线照射后第1天,紫外线照射眼与对侧未照射眼的晶状体内GPx活性的差值,与紫外线照射后第3天和第7天比较,差异有统计学意义。紫外线照射后1-7天晶状体内GSSG浓度和GR活性均无显著性变化。结论：近阈值量紫外线照射(UVR-300 nm)可以改变大鼠晶状体内谷胱甘肽氧化还原平衡状态,并启动晶状体细胞内适应性抗氧化反应；晶状体混浊度随紫外线照射后时间增加逐渐加重；近阈值量紫外线照射后1周晶状体形态学和细胞内氧化还原体系均未恢复到正常状态。实验二：α-生育酚对紫外线诱导的大鼠白内障保护作用量效关系的实验研究目的：探讨α-生育酚对紫外线诱导的大鼠白内障的保护作用与口服α-生育酚剂量之间的量效关系；阐述α-生育酚对紫外线照射后晶状体内谷胱甘肽氧化还原体系的影响及晶状体内不同抗氧化剂之间的相互作用。方法：100只6周龄的albino Spraque Dawley雌性大鼠随机分为5组,每组20只。4个实验组大鼠每日给予α-生育酚喂养,剂量分别为5、25、50和100 IU/天；另一组无α-生育酚喂养的大鼠为对照组。喂养4周后,所有大鼠单侧眼行紫外线照射(UVR-300 nm,8 kJ/m2)15分钟。大鼠分别于紫外线照射后1周处死,摘除双侧眼球,分离晶状体,测量晶状体光散射强度,定量分析晶状体混浊度,暗背景光晶状体照像,分光光度法测定晶状体内GSH/GSSG浓度及GR/GPx的活性。紫外线照射眼晶状体与对侧未照射眼晶状体各项实验参数差值的平均值作为统计学分析的原始数据。结果：α-生育酚喂养组大鼠紫外线照射眼仅出现表浅和轻度的晶状体混浊；对照组大鼠紫外线照射眼则出现明显的皮质性和致密的赤道部晶状体混浊。所有大鼠紫外线照射眼的晶状体光散射强度均高于对侧未照射眼：紫外线照射眼与对侧未照射眼晶状体光散射强度的差值,随口服α-生育酚剂量增加而逐渐下降(速率常数为4.5),当α-生育酚剂量超过25 IU/天以上后,晶状体光散射强度的变化趋于平稳；各实验组大鼠与对照组大鼠晶状体光散射强度差值比较,差异均有统计学意义。紫外线照射后大鼠晶状体内GSH浓度明显下降；GSH的下降量随口服α-生育酚剂量的增加而逐渐减小(速率常数为52),当α-生育酚剂量超过25 IU/天以上后,晶状体内GSH的下降量渐趋平稳；对照组和小剂量(5IU/天)α-生育酚喂养组大鼠,与大剂量(25-100 IU/天)α-生育酚喂养组大鼠比较,紫外线照射后晶状体内GSH的下降量,差异有统计学意义。α-生育酚喂养组大鼠与对照组大鼠紫外线照射后晶状体内GSSG浓度及GR/GPx活性均无显著性变化。结论：α-生育酚对紫外线诱导的大鼠白内障的保护作用与口服α-生育酚的剂量呈剂量依赖关系。α-生育酚能够降低紫外线照射后晶状体的混浊程度,但不能完全阻止白内障的发生。α-生育酚能够减少紫外线照射后晶状体内GSH的消耗,其保护作用与口服α-生育酚的剂量呈剂量依赖关系。紫外线照射导致的大鼠白内障只有在晶状体内GSH的下降量超出其阈值时才会发生。口服α-生育酚不能改变紫外线照射后晶状体内GSSG的浓度及GR/GPx的活性。