Катаракта. Радиация....

Катаракта. Радиация.

Старение.

К.О. Муранов, Н.Б. Полянский, А.Н. Абросимова, Н.Л. Шеремет, М.А. Островский

Катаракта – основная причина

слепоты в мире

• Возраст

• Диабет

• Ультрафиолет

• Наследственность

• Радиация (Chalupecky, 1897)

ВОЗ 2005, 117 сессия

Основные факторы:

Риск возникновения

радиационной катаракты

• 2 Gy – однократное облучение

• 4 Gy – дробное облучение – International Commission on Radiological

Protection (Annals of the ICRP, Vol. 37, Elsevier,

Amsterdam, 2007)

• 0.7 Gy – однократно – Minamoto et al., Int.J.Radiat.Biol. 2004, 80, 339

– Worgul,B.V., et al., Radiat.Res. 2007, 167, 233

– Chodick,G., et al., Am.J.Epidemiol. 2008, 168, 620

Радиация и катаракта

• Последствия атомных бомбардировок и испытания ядерного оружия

• Аварии на атомных станциях

• Облучение в клинике

– радиотерапия, компьютерная томография, рентгеновские обследования

• Профессиональное облучение

• Загрязнение материалов – Продолжительное облучение в низких дозах,

0 – 3 Sv, Тайвань, 1980 г.

• Авиация и космонавтика

Катаракта и космос

• Исследования на экспериментальных животных – Б.С. Федоренко, Basil Worgul и др.

• Обследования космонавтов и летчиков высотной авиации – Cucinotta 2001, Rastegar 2002, и др.

• NASA Study of Cataract in Astronauts (NASCA) – Связь между возникновением катаракты и

воздействием галактического излучения на астронавтов

– Дозовая зависимость возникновения помутнения с учетом дополнительных факторов: питание, образ жизни, солнечная инсоляция и т.д.

Взаимодействие

катарактогенных факторов?

• Ионизирующая радиация

• Солнечная радиация (УФ)

• Возраст

Глаз и хрусталик

Развитие хрусталика в

онтогенезе

Зачатки:

1 – сетчатки; 2 - хрусталика

Строение хрусталика –

лукообразный апельсин

Хрусталик мыши, растровая

электронная микроскопия

Особенности физиологии

хрусталика

• Волоконные клетки хрусталика не обновляются

• Белки хрусталика: a- b- g-кристаллины не обновляются

• Концентрация белка в клетках экстремально высока: – Человек 350-400 мг/мл

– Мышь – 900 мг/мл

Катаракта и точки светорассеяния

• Нарушение структуры на клеточном и

субклеточном уровнях

А Б

В


• Теория прозрачности хрусталика

- G. Benedek, Appl. Opt. 1971, 10, 459

• Metlapally et al., Exp. Eye Res. 2008, 86, 434

A – катаракта человека

Б – прозрачный хрусталик

В – крысы OXIS

Г – крысы Wistar

Анализ текстуры цитоплазмы с

помощью теории светорассеяния

Debye-Bueche


• Морфологические изменения хрусталика

(упаковка и микроструктура клеток

хрусталика)

• Нарушение упаковки белков кристаллинов

цитоплазмы клеток хрусталика

Классификация катаракт

по локализации





• Возраст

Задача исследования:

• Изучить изменения хрусталика мыши на органном, клеточном/субклеточном и молекулярном уровнях при

– старении

– воздействии радиации

– воздействии ультрафиолета

– комплексном воздействии старения, радиации и ультрафиолета

Схема эксперимента

• Группа контроля – старение

• Облучение ультрафиолетом (ежедневно)

• Облучение g-лучами (2 Gy, однократно)

• Воздействие g-лучами + ультрафиолет

Обследование глаз мышей

методом экспертных оценок

Обследование глаз мышей методом

экспертных оценок Помутнение хрусталика оценивается с помощью

«6-балльной» шкалы

Отражение от роговицы – 1;

Отражение от капсулы

хрусталика – 2;

Диффузное помутнение – 3;

Локальное помутнение – 4;

Катаракта. Схема анализа.

• Данные измеренные в баллах

• Непараметрический ранговый тест Краскела-Уоллиса – достоверна ли разница между группами?

• Непараметрический тест Коновера – как группы отличаются друг от друга?

• Старение, ультрафиолет, радиация вызывают образование однотипных помутнений хрусталика

• «Мощность» повреждающих факторов возрастает в ряду:

Старение – Ультрафиолет – Радиация

– Сумма воздействия 3 факторов

Морфологические исследования Схема приготовления гистологических препаратов хрусталика

Распластанный эпителий Сагиттальный срез хрусталика

Гематоксилен-эозин Метиловый синий-Фуксин

Патогистологические изменения хрусталика,

обнаруживаемые на срезах: вакуолизация и

кариорексис

Нормальные ядра, и

кортикальные волокна

Микровакуолизация

Стадии гибели ядер:

уплощение и дефрагментация

Патогистологические изменения,

обнаруживаемые на срезах хрусталика:

1

2 3

Набухание

кортикальных волокон

приводит к истончению

и разрывам капсулы


Патогистологические изменения,

обнаруживаемые на срезах хрусталика:

Перерождение клеток эпителия -

образование фибробластоподобных клеток

• Во всех экспериментальных группах

обнаруживаются однотипные

патогистологические изменения

• Исследованные повреждающие

факторы (старение, ультрафиолет,

радиация) не вызывают

специфических гистологических

изменений в хрусталике

Исследование белков хрусталика • Разностный электрофорез

(Differential Gel Electrophoresis, DIGE)

Cy-3 и Сy-5

MW

PI

Флуоресценция геля светом с разной

длиной волны

Различий между образцами не обнаружено

Водорастворимые (А) и водонераствормые (В) белки

Результаты:

• Методом биомикроскопии показано, что старение, ультрафиолет и g-лучи вызывают появление однотипных помутнений в хрусталике мышей

• Гистологическими методами показано, что старение, ультрафиолет и g-лучи вызывают однотипные патологические изменения как в ткани самого хрусталика, так и в клетках его эпителия

• Методом дифференциального электрофореза показано, что старение, ультрафиолет и g-лучи не вызывают специфических изменений белкового состава хрусталика

Вывод:

• Помутнение хрусталика вызывается

нарушением молекулярной структуры

упорядоченного геля цитоплазмы

клеток хрусталика

• Молекулярный механизм образования

катаракты един для всех

повреждающих факторов

Морфология и помутнение


al-Ghoul & Costello, Curr. Eye Res., 1996, 15, 553

Радиация и старение

• На 11 – 13 месяцы жизни хрусталик

мышей, облученных х-лучами,

эквивалентен по морфологии

хрусталику животных возрастом

24 – 29 месяцев жизни

– Pendergrass et al., Mol Vis, 2010, 16, 1496





• Возраст

1+1+1 = 3

1+1+1 > 3



• Различие только в степени

помутнения хрусталика

• Необходима количественная

оценка степени помутнения


Количественная оценка степени


Шеймфлюг камера



Anzari et al., Exp Eye Res, 2001, 73, 859

Динамическое светорассеяние



Исследование in-vitro

Исследование in-vivo

Лазерная сканирующая

конфокальная микроскопия

(Leica TSC SP-5)

• Использование линий мышей с

разными сроками развития катаракты:

– (C57BL/6 х C3H)F1 – 24 – 26 мес

– (C57BL/6 х DBA/2)F1 – 12 – 14 мес

Учет вклада старения в

катарактогенез

Краткий итог

• Возникновения катаракты под воздействием различных повреждающих факторов имеет единый механизм

• Воздействие ионизирующего и неионизирующего излучения ускоряет процесс старения хрусталика = возникновение катаракты

• Изучение вклада каждого катарактогенного фактора возможно только с использованием количественной оценки степени помутнения хрусталика

Спасибо за внимание

Катаракта. Радиация....

Documents

Transcript of Катаракта. Радиация....