牛磺酸防止白内障形成的组织学研究
作者：闫洪禄 王琇
单位：闫洪禄(青岛市立医院，266011)；王琇(青岛市立医院，266011)
关键词：牛磺酸；白内障；晶体；组织学
山东医大基础医学院学报000501 摘要 目的：研究体外补充牛磺酸保护晶体免受氧化损伤，防止白内障形成的作用。方法：将正常兔晶体分为正常条件培养组(对照组)，Feton模型组(氧化损伤组)，氧化损伤同时给0.5%和1%牛磺酸保护组，体外培养24h后，观察各组晶体的混浊情况，光镜和透射电镜下的晶体组织学变化。结果：对照组晶体雾样混浊率为8%，无白内障形成；Feton模型组白内障发生率100%；0.5%牛磺酸组雾样混浊率67%，无白内障形成；1%牛磺酸组晶体雾样混浊率25%，无白内障形成。组织学观察，Feton模型组严重损害，0.5%牛磺酸组部分损害，1%牛磺酸组轻微损害。结论：体外补充牛磺酸有防止白内障形成的作用，1%浓度效果更为理想。
, http://www.100md.com
中图分类号 R 776.1 文献标识码：A
文章编号 1008-8202(2000)05-0257-03
The histological study on the prevention of cataract with taurine
Yan Honglu Wang Xiu
(Dept.of Ophthalmology,Qingdao Municiple Hospital,266011)
Abstract Objective:To evaluate the effect of prevention of cataract by taurine through histological study of lenses.Methods:Rabbits′ lenses cultured in vitro were divided into 4 groups:control group,Feton model (oxidative stress group),and the groups treated with 0.5% and 1% taurine respectively ,which one had 12 lenses.The transparency of all lenses were examined after 24 hours.The histological changes of the lenses in each group were examined under light and electron microscope.Results:In control group one lens(8%) developed swelling.In Feton model group all lenses developed cataract.8 lenses (67%) treated with 0.5% taurine and 3 lenses (25%) treated with 1% taurine developed swelling.The structure of lens in control group was normal,but was severely damaged in Feton model, partial impairment was found in 0.5% taurine group,and only a little was found in 1% taurine group.Conclusion:Taurine can protect lens′ histological structure from oxidative stress,so cataract formation in vitro can be avoided with 1% taurine as ideal.
, 百拇医药
Key words Taurine;Cataract; Lens,crystalline;Histology
通过牛磺酸的抗氧化作用，维持晶体的正常代谢及透明性，防止白内障形成，受到了世人瞩目。我们应用体外培养技术，造成实验性氧化损伤和牛磺酸抗氧化损伤条件，对晶体的混浊情况及组织学变化进行研究，取得了较为肯定的效果。报道如下。
1 材料与方法
1.1 试剂 199培养基系美国Hyclone公司产；牛磺酸系上海生化试剂厂产。
1.2 实验动物 健康家兔48只，由青岛大学医学院动物实验中心提供，体重2.0～2.5kg,雌雄不限。实验前行裂隙灯检查，排除先天性白内障及其他异常。
1.3 晶体培养及实验分组 气栓处死动物后，立即摘取眼球，置于含500U/ml青霉素的生理盐水中冲洗，在无菌、无损伤条件下取出晶体，随机置入下列不同条件培养液的六孔培养板中。(1)对照组：199培养液10ml，内含青霉素100U/ml，链霉素0.1mg/ml；(2)Feton模型组：除199培养液10ml外，另加30%H2O2 0.2ml，FeCl3 2mg；(3)0.5%牛磺酸组：除Feton模型组各成分外，另加牛磺酸0.05g；(4)1%牛磺酸组：除Feton模型组各成分外，另加牛磺酸0.1g。
, 百拇医药
1.4 形态及组织学检查 培养24h后，首先观察并记录各组晶体的混浊情况，以基本透明，处于水肿状态的雾样混浊及成为白内障状态的灰白色混浊3种形态记录，行组间χ2检验。
取各组最具代表性的2个晶体，置于福尔马林快速固定液中固定24h后，常规脱水、石蜡包埋、切片、HE染色后，光镜下观察其组织结构。
准备行透射电镜检查的晶体，沿晶体赤道部完整剪下晶体前囊，放入2.5%戊二醛固定液中固定24h，用磷酸盐缓冲液冲洗，以1%的锇酸固定1h，乙醇-丙酮系列梯度脱水，812树脂包埋、聚合，LKB-Ⅴ型超薄切片机切片，铅-铀双重染色，日立H-600透射电镜下观察超微结构。
2 结果
2.1 晶体混浊情况 见表1。
表1 培养24h后各组晶体的混浊情况(n) 分组
, 百拇医药
灰白色混浊
雾样混浊
基本透明
合计
对照组
Feton模型组
0.5%牛磺酸组
1%牛磺酸组
0
12
0
0
1
, 百拇医药
0
8
3
11
0
4
9
12
12
12
12
由表1可见，Feton模型组与对照组差异有高度显著性(P<0.001)。0.5%和1%牛磺酸组与Fiton模型组差异亦有高度显著性(P<0.001)；和对照组比较，前者差异有显著性(P<0.05)，后者差异无显著性(P>0.05)。
, 百拇医药
2.2 组织学观察
2.2.1 光镜下所见 对照组24h后晶体的上皮、晶体纤维等组织结构正常，可见晶体纤维横断面的六角形结构排列规则，Feton模型组晶体上皮细胞排列紊乱，形态不规则，并可见变性坏死，晶体纤维崩解断裂，并液化、变性，形成许多大小不一的嗜酸性圆形小球，即Morgagnian小体，见图1，图2。
图1 培养24h后，Feton模型组兔晶体上皮细胞排列
紊乱，形态不整，晶体纤维崩解 (×20)
图2 培养24h后，Feton模型组兔晶体内Morgagnian小体形成(×20)
, 百拇医药
0.5%牛磺酸组培养的晶体，较Feton模型组晶体损伤轻，但仍可见上皮细胞排列紊乱，偶见变性坏死，晶体纤维肿胀，见图3。
图3 氧化损伤用0.5%牛磺酸保护的兔晶体，上皮细
胞仍排列紊乱，晶体纤维水肿 (×20)
1%牛磺酸组，光镜下仅见部分晶体纤维肿胀，其余结构基本正常，见图4。
图4 氧化损伤用1%牛磺酸保护的兔晶体，仅部分晶
体纤维肿胀 (×20)
2.2.2 透射电镜所见 对照组晶体上皮细胞结构基本正常，上皮细胞界限清楚，胞膜完整，细胞间连接紧密，胞浆内线粒体、高尔基体及内质网等细胞器结构正常。Feton模型组晶体上皮细胞结构不清，细胞器结构大部分消失，核膜不明显，染色质凝结成团块状，胞浆内可见大量脂滴，见图5，呈超微结构严重损害表现。
, 百拇医药
图5 培养24h后的Feton模型组兔晶体上皮细胞界限不清，细胞器结构消失，核膜不清，染色质凝
结，胞浆内可见大量脂滴 (×20000)
1%牛磺酸组晶体上皮细胞结构基本正常，细胞界限清楚，胞膜完整；胞浆内细胞器结构大多可见，但线粒体显示肿胀，核膜完整，染色质呈颗粒状，异染色质呈不规则团块状，见图6，呈超微结构轻度损害表现。
图6 培养24h后用1%牛磺酸保护的兔晶体上皮细
胞胞膜完整，细胞器结构大多可见，线粒体显示肿胀 (×20?000)
3 讨论
牛磺酸是晶体中的重要抗氧化成分，它在晶体内的含量占游离氨基酸的50%以上[1]，为房水浓度的26.3倍，对维持晶体的正常代谢，保持其透明性有重要作用。白内障晶体牛磺酸含量明显降低[2]。
, http://www.100md.com
据研究[3]，牛磺酸能维持晶体的透明状态，可能是通过其抗氧化和调节渗透压双重机制完成的。前者主要是通过抑制脂质过氧化作用，减少丙二醛(MDA)的生成，防止Shiff- 碱基共轭化合物的形成，维持晶体细胞的正常结构和代谢。后者则是通过牛磺酸的β-氨基酸特异性转运体系，完成其细胞内外转运。在糖尿病性白内障初期，晶体细胞内大量山梨醇聚集引起高渗状态，致细胞内肿胀，此时牛磺酸则可从细胞内释出，使细胞内外渗透压保持平衡，阻止细胞肿胀的发生。
有学者在半乳糖诱发的糖性白内障实验研究中发现，当在含半乳糖的培养液中加入适量牛磺酸，培养24h后，其白内障的发生率由原来的80%降至15.4%[4]。
我们利用兔晶体体外培养技术，以199培养液形成正常培养条件，以加入30% H2O2和FeCl3形成氧化损伤条件，以另加入不同浓度的牛磺酸形成抗氧化条件，在培养24h后，以晶体基本透明，呈水肿状态的雾样混浊，呈白内障晶体的灰白色混浊3种状态评价牛磺酸防止白内障的作用。结果表明，正常培养的12只晶体中，除1只处于水肿状态外，余均保持透明；而氧化损伤(Feton模型组)的晶体全部形成了白内障晶体，和对照组差异有高度显著性(P<0.001)，表明本氧化损伤实验条件足以诱发白内障形成。0.5%牛磺酸保护组的12只晶体，8只出现了雾样混浊(肿胀)，无1例出现白内障晶体，其晶体混浊情况较Feton模型组明显好转(P<0.001)；但和对照组相比仍显不足(P<0.001)。1%牛磺酸组3只晶体出现了雾样混浊，余均正常，其效果明显优于0.5%牛磺酸组(P<0.05)，和对照组情况基本相当(P>0.05)。表明体外补充牛磺酸，确有防止白内障形成的作用，1%浓度的效果更为理想。
, 百拇医药
本资料光镜及电镜检查结果表明，正常对照组的组织结构正常，说明本培养条件是可行的。Feton模型组晶体结构严重损害，呈白内障晶体样病理改变，而用0.5%和1%牛磺酸保护的晶体，则分别呈现部分和轻微损害，进一步从组织病理学上说明了牛磺酸的抗白内障作用。
作者简介：闫洪禄(1944-)男,河北馆陶人,青岛市市立医院眼科主任,青岛大学医学院眼科教研室主任,教授,硕士研究生导师,主要研究早期白内障的药物治疗.
参考文献
1，Barber GW.Free amino acids in senile cataractous lens:Possible osmoticetiology[J].Invest Ophthalmol,1968,7:564-583
2，Yokoyama J.A physiological level of ascorbate inhibits galactose cataract in guinea pigs by decreasing polyol accumulation in the lens epithelium:A dehudroascorbatelinked mechanism[J].Exp Eye Res,1994,58(2):207-218
3，徐尚志.氧化应激与白内障[J].国外医学眼科学分册,1996，22(5)：296-302
4，Malone JI,et al.Taurine prevents galactose-induced cataracts[J].J Diab Comp,1993,7:4448
(收稿日期 2000-01-28), 百拇医药
单位：闫洪禄(青岛市立医院，266011)；王琇(青岛市立医院，266011)
关键词：牛磺酸；白内障；晶体；组织学
山东医大基础医学院学报000501 摘要 目的：研究体外补充牛磺酸保护晶体免受氧化损伤，防止白内障形成的作用。方法：将正常兔晶体分为正常条件培养组(对照组)，Feton模型组(氧化损伤组)，氧化损伤同时给0.5%和1%牛磺酸保护组，体外培养24h后，观察各组晶体的混浊情况，光镜和透射电镜下的晶体组织学变化。结果：对照组晶体雾样混浊率为8%，无白内障形成；Feton模型组白内障发生率100%；0.5%牛磺酸组雾样混浊率67%，无白内障形成；1%牛磺酸组晶体雾样混浊率25%，无白内障形成。组织学观察，Feton模型组严重损害，0.5%牛磺酸组部分损害，1%牛磺酸组轻微损害。结论：体外补充牛磺酸有防止白内障形成的作用，1%浓度效果更为理想。
, http://www.100md.com
中图分类号 R 776.1 文献标识码：A
文章编号 1008-8202(2000)05-0257-03
The histological study on the prevention of cataract with taurine
Yan Honglu Wang Xiu
(Dept.of Ophthalmology,Qingdao Municiple Hospital,266011)
Abstract Objective:To evaluate the effect of prevention of cataract by taurine through histological study of lenses.Methods:Rabbits′ lenses cultured in vitro were divided into 4 groups:control group,Feton model (oxidative stress group),and the groups treated with 0.5% and 1% taurine respectively ,which one had 12 lenses.The transparency of all lenses were examined after 24 hours.The histological changes of the lenses in each group were examined under light and electron microscope.Results:In control group one lens(8%) developed swelling.In Feton model group all lenses developed cataract.8 lenses (67%) treated with 0.5% taurine and 3 lenses (25%) treated with 1% taurine developed swelling.The structure of lens in control group was normal,but was severely damaged in Feton model, partial impairment was found in 0.5% taurine group,and only a little was found in 1% taurine group.Conclusion:Taurine can protect lens′ histological structure from oxidative stress,so cataract formation in vitro can be avoided with 1% taurine as ideal.
, 百拇医药
Key words Taurine;Cataract; Lens,crystalline;Histology
通过牛磺酸的抗氧化作用，维持晶体的正常代谢及透明性，防止白内障形成，受到了世人瞩目。我们应用体外培养技术，造成实验性氧化损伤和牛磺酸抗氧化损伤条件，对晶体的混浊情况及组织学变化进行研究，取得了较为肯定的效果。报道如下。
1 材料与方法
1.1 试剂 199培养基系美国Hyclone公司产；牛磺酸系上海生化试剂厂产。
1.2 实验动物 健康家兔48只，由青岛大学医学院动物实验中心提供，体重2.0～2.5kg,雌雄不限。实验前行裂隙灯检查，排除先天性白内障及其他异常。
1.3 晶体培养及实验分组 气栓处死动物后，立即摘取眼球，置于含500U/ml青霉素的生理盐水中冲洗，在无菌、无损伤条件下取出晶体，随机置入下列不同条件培养液的六孔培养板中。(1)对照组：199培养液10ml，内含青霉素100U/ml，链霉素0.1mg/ml；(2)Feton模型组：除199培养液10ml外，另加30%H2O2 0.2ml，FeCl3 2mg；(3)0.5%牛磺酸组：除Feton模型组各成分外，另加牛磺酸0.05g；(4)1%牛磺酸组：除Feton模型组各成分外，另加牛磺酸0.1g。
, 百拇医药
1.4 形态及组织学检查 培养24h后，首先观察并记录各组晶体的混浊情况，以基本透明，处于水肿状态的雾样混浊及成为白内障状态的灰白色混浊3种形态记录，行组间χ2检验。
取各组最具代表性的2个晶体，置于福尔马林快速固定液中固定24h后，常规脱水、石蜡包埋、切片、HE染色后，光镜下观察其组织结构。
准备行透射电镜检查的晶体，沿晶体赤道部完整剪下晶体前囊，放入2.5%戊二醛固定液中固定24h，用磷酸盐缓冲液冲洗，以1%的锇酸固定1h，乙醇-丙酮系列梯度脱水，812树脂包埋、聚合，LKB-Ⅴ型超薄切片机切片，铅-铀双重染色，日立H-600透射电镜下观察超微结构。
2 结果
2.1 晶体混浊情况 见表1。
表1 培养24h后各组晶体的混浊情况(n) 分组
, 百拇医药
灰白色混浊
雾样混浊
基本透明
合计
对照组
Feton模型组
0.5%牛磺酸组
1%牛磺酸组
0
12
0
0
1
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0
8
3
11
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12
由表1可见，Feton模型组与对照组差异有高度显著性(P<0.001)。0.5%和1%牛磺酸组与Fiton模型组差异亦有高度显著性(P<0.001)；和对照组比较，前者差异有显著性(P<0.05)，后者差异无显著性(P>0.05)。
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2.2 组织学观察
2.2.1 光镜下所见 对照组24h后晶体的上皮、晶体纤维等组织结构正常，可见晶体纤维横断面的六角形结构排列规则，Feton模型组晶体上皮细胞排列紊乱，形态不规则，并可见变性坏死，晶体纤维崩解断裂，并液化、变性，形成许多大小不一的嗜酸性圆形小球，即Morgagnian小体，见图1，图2。
图1 培养24h后，Feton模型组兔晶体上皮细胞排列
紊乱，形态不整，晶体纤维崩解 (×20)
图2 培养24h后，Feton模型组兔晶体内Morgagnian小体形成(×20)
, 百拇医药
0.5%牛磺酸组培养的晶体，较Feton模型组晶体损伤轻，但仍可见上皮细胞排列紊乱，偶见变性坏死，晶体纤维肿胀，见图3。
图3 氧化损伤用0.5%牛磺酸保护的兔晶体，上皮细
胞仍排列紊乱，晶体纤维水肿 (×20)
1%牛磺酸组，光镜下仅见部分晶体纤维肿胀，其余结构基本正常，见图4。
图4 氧化损伤用1%牛磺酸保护的兔晶体，仅部分晶
体纤维肿胀 (×20)
2.2.2 透射电镜所见 对照组晶体上皮细胞结构基本正常，上皮细胞界限清楚，胞膜完整，细胞间连接紧密，胞浆内线粒体、高尔基体及内质网等细胞器结构正常。Feton模型组晶体上皮细胞结构不清，细胞器结构大部分消失，核膜不明显，染色质凝结成团块状，胞浆内可见大量脂滴，见图5，呈超微结构严重损害表现。
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图5 培养24h后的Feton模型组兔晶体上皮细胞界限不清，细胞器结构消失，核膜不清，染色质凝
结，胞浆内可见大量脂滴 (×20000)
1%牛磺酸组晶体上皮细胞结构基本正常，细胞界限清楚，胞膜完整；胞浆内细胞器结构大多可见，但线粒体显示肿胀，核膜完整，染色质呈颗粒状，异染色质呈不规则团块状，见图6，呈超微结构轻度损害表现。
图6 培养24h后用1%牛磺酸保护的兔晶体上皮细
胞胞膜完整，细胞器结构大多可见，线粒体显示肿胀 (×20?000)
3 讨论
牛磺酸是晶体中的重要抗氧化成分，它在晶体内的含量占游离氨基酸的50%以上[1]，为房水浓度的26.3倍，对维持晶体的正常代谢，保持其透明性有重要作用。白内障晶体牛磺酸含量明显降低[2]。
, http://www.100md.com
据研究[3]，牛磺酸能维持晶体的透明状态，可能是通过其抗氧化和调节渗透压双重机制完成的。前者主要是通过抑制脂质过氧化作用，减少丙二醛(MDA)的生成，防止Shiff- 碱基共轭化合物的形成，维持晶体细胞的正常结构和代谢。后者则是通过牛磺酸的β-氨基酸特异性转运体系，完成其细胞内外转运。在糖尿病性白内障初期，晶体细胞内大量山梨醇聚集引起高渗状态，致细胞内肿胀，此时牛磺酸则可从细胞内释出，使细胞内外渗透压保持平衡，阻止细胞肿胀的发生。
有学者在半乳糖诱发的糖性白内障实验研究中发现，当在含半乳糖的培养液中加入适量牛磺酸，培养24h后，其白内障的发生率由原来的80%降至15.4%[4]。
我们利用兔晶体体外培养技术，以199培养液形成正常培养条件，以加入30% H2O2和FeCl3形成氧化损伤条件，以另加入不同浓度的牛磺酸形成抗氧化条件，在培养24h后，以晶体基本透明，呈水肿状态的雾样混浊，呈白内障晶体的灰白色混浊3种状态评价牛磺酸防止白内障的作用。结果表明，正常培养的12只晶体中，除1只处于水肿状态外，余均保持透明；而氧化损伤(Feton模型组)的晶体全部形成了白内障晶体，和对照组差异有高度显著性(P<0.001)，表明本氧化损伤实验条件足以诱发白内障形成。0.5%牛磺酸保护组的12只晶体，8只出现了雾样混浊(肿胀)，无1例出现白内障晶体，其晶体混浊情况较Feton模型组明显好转(P<0.001)；但和对照组相比仍显不足(P<0.001)。1%牛磺酸组3只晶体出现了雾样混浊，余均正常，其效果明显优于0.5%牛磺酸组(P<0.05)，和对照组情况基本相当(P>0.05)。表明体外补充牛磺酸，确有防止白内障形成的作用，1%浓度的效果更为理想。
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本资料光镜及电镜检查结果表明，正常对照组的组织结构正常，说明本培养条件是可行的。Feton模型组晶体结构严重损害，呈白内障晶体样病理改变，而用0.5%和1%牛磺酸保护的晶体，则分别呈现部分和轻微损害，进一步从组织病理学上说明了牛磺酸的抗白内障作用。
作者简介：闫洪禄(1944-)男,河北馆陶人,青岛市市立医院眼科主任,青岛大学医学院眼科教研室主任,教授,硕士研究生导师,主要研究早期白内障的药物治疗.
参考文献
1，Barber GW.Free amino acids in senile cataractous lens:Possible osmoticetiology[J].Invest Ophthalmol,1968,7:564-583
2，Yokoyama J.A physiological level of ascorbate inhibits galactose cataract in guinea pigs by decreasing polyol accumulation in the lens epithelium:A dehudroascorbatelinked mechanism[J].Exp Eye Res,1994,58(2):207-218
3，徐尚志.氧化应激与白内障[J].国外医学眼科学分册,1996，22(5)：296-302
4，Malone JI,et al.Taurine prevents galactose-induced cataracts[J].J Diab Comp,1993,7:4448
(收稿日期 2000-01-28), 百拇医药