人及小鼠白内障晶状体上皮细胞凋亡的超微结构
作者：陈凤华 陈翠真 宋旭东
单位：陈翠真(100005 北京市眼科研究所)；陈凤华(现在首都医科大学，100054)；宋旭东(首都医科大学附属北京同仁医院眼科)
关键词：白内障；晶体；上皮细胞；凋亡
中华眼科杂志000208
【摘要】 目的 探讨人老年性白内障及小鼠先天性白内障与其晶状体上皮细胞凋亡的关系。方法 用透射电镜观察4例老年性白内障患者及2例先天性白内障小鼠晶状体上皮细胞凋亡的超微结构，并分别与同类正常晶状体上皮细胞超微结构进行比较。结果 老年性白内障患者及先天性白内障小鼠晶状体上皮细胞中均可见凋亡细胞，而正常晶状体未见凋亡细胞。结论 人老年性白内障及小鼠先天性白内障的发生均与其晶状体上皮细胞的凋亡有关。
The ultrastructure of human and mouse cataractous lens epithelial cell apoptosis
, 百拇医药
CHEN Fenghua, CHEN Cuizhen, SONG Xudong.
(Beijing Institute of Ophthalmology, Beijing 100005, China)
【Abstract】 Objective To observe the relation between human senile cataract, mouse congenital cataract and lens epithelial cell apoptosis. Methods Transmission electron microscope was used to observe the apoptotic morphology of the lens epithelial cells in 4 cases with senile cataract and in 2 mice with congenital cataract. The comparisons were made between the cataractous and normal transparent lens epithelial cells in human being and mice. Results The apoptotic cells were found in senile cataract and mouse congenital cataract lens epithelial cells, while in all control lens epithelial cells they were few. Conclusion Lens epithelial cells apoptosis is related to senile cataract and mouse congenital cataract formation.
, 百拇医药
【Key words】 Cataract； Lens, crystalline； Epithelial cells； Apoptosis
白内障是当今世界主要致盲眼病，在世界盲人中，近一半是因白内障所致，严重危害患者的身心健康，并给社会带来巨大的经济损失。眼科学界对白内障的研究目前已经历了100余年，但对其发病机制尚未达成共识。一般认为氧化损伤是引发白内障的重要因素。近年Li等[1]观察了大鼠过氧化氢诱发白内障晶状体的超微结构，发现上皮中存在凋亡细胞。迄今为止，尚未见有关老年性及先天性白内障患者晶状体上皮细胞凋亡超微结构的报道。为此我们观察了老年性白内障患者及先天性白内障小鼠晶状体上皮细胞的超微结构，为进一步探讨细胞凋亡与白内障发生的关系提供实验依据。
材料和方法
1.取材：收集4例在首都医科大学附属北京同仁医院白内障治疗中心接受老年性白内障囊外摘除手术患者的晶状体上皮细胞，其中男性2例，女性2例，年龄63～66岁;4例意外死亡的健康成年人晶状体上皮细胞;4只购自北京市药检所实验动物室的正常及先天性白内障昆明鼠(各2只)的晶状体上皮细胞，鼠龄2个月，雌雄各半，平均体重38.0 g。
, 百拇医药
2.主要试剂：戊二醛及锇酸购自德国E.Merk公司；乙醇、丙酮及环氧树脂618购自北京化学试剂公司；枸橼酸铅购自上海新中化工厂。上述试剂均为分析纯级。
3.主要仪器：德国莱卡公司UCT型切片机；日本电子公司JEL-1200EX型透射电镜。
4.实验方法：参照Brown等[2]的方法，在3%戊二醛溶液中固定晶状体上皮细胞,采用磷酸盐缓冲液(pH值为7.2～7.4)冲洗，1%锇酸后固定，用乙醇梯度脱水，100%丙酮浸透，环氧树脂包埋、制片。将铺于铜网上的切片经枸橼酸铅及醋酸双氧铀染色后，用透射电镜观察并照相。
结果
观察健康成年人(图1)和正常小鼠(图2)晶状体上皮细胞的超微结构：细胞形态规则，细胞膜结构清晰，相邻细胞及晶状体囊皮结合紧密，胞浆及染色质均匀无凝缩；观察老年性白内障(图3～5)晶状体上皮细胞，可见凋亡细胞。这些凋亡细胞与相邻细胞及晶状体囊膜疏松结合，细胞核染色质凝聚在核膜周围，胞浆浓缩。这些形态特征与Kerr等[3]早年对凋亡细胞的描述相似。观察小鼠先天性白内障晶状体的凋亡细胞，其特征不典型。
, 百拇医药
图1 透射电镜下正常人晶状体上皮细胞的超微结构 ×7 200 图2 透射电镜下正常小鼠晶状体上皮细胞的超微结构×8 000 图3 透射电镜下老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的超微结构×8 000图4，5 透射电镜下老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的超微结构 ×10 000
讨论
1.细胞凋亡的临床意义与特点：一般认为细胞凋亡是一种正常生理现象，通过细胞凋亡，机体能有效地清除多余、衰老、损伤或异常的细胞或组织，维持机体正常生理功能，即细胞凋亡是必然生理过程，是因细胞有规律的内在机制引起；另一方面，细胞凋亡又是一种病理现象，它可由某些因素诱导，当机体处于过热、低氧、过氧化氢、紫外线照射、钙离子透入及一些药物作用下，即诱发细胞凋亡，同时其亦受到周围正常组织的调节，因此细胞凋亡与疾病的关系密切。在细胞凋亡与疾病的研究中，有关肿瘤方面的内容较多[4，5]；据报道Alzheimer病、Parkinson病及大脑皮层萎缩等疾患与神经细胞的凋亡有关[6]；局灶性缺血所致的细胞死亡及动脉粥样硬化过程也是细胞凋亡的过程[7，8]。
, 百拇医药
尽管凋亡细胞出现在许多不同的组织中，但它们具有相同的形态特点。早在1972年Kerr等[3]首先报道了动物组织细胞凋亡的形态学特点，即细胞首先变圆，随即与邻近细胞脱离，失去微绒毛；胞浆浓缩，内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合；线粒体无明显变化；核染色质密度增高呈半月形，并凝聚在核膜周围；核仁裂解，核固缩；进而细胞膜内陷将细胞自行分割为多个内涵物包裹在膜组织中不外泄的细胞凋亡小体。以后又出现许多相关报道[9]。
2.细胞凋亡与白内障的关系：本实验结果显示，在老年性白内障患者的晶状体上皮细胞中，可见凋亡细胞。这些凋亡细胞的超微结构特点与早年Kerr等[3]及近年Li等[1]的描述基本一致。有文献报道，采用DNA片段分析和DNA缺口末端原位检测方法，观察老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的生化特征，可进一步证实老年性白内障发生与晶状体上皮细胞凋亡密切相关[10]；目前尚未查到有关先天性白内障晶状体上皮细胞凋亡的报道，在本研究中，亦未见到相关的典型凋亡细胞，可能是由于电镜取材制片的局限或其它原因造成，其超微结构特征，有待进一步证实；目前，我们着手对链尿佐菌素-糖尿病性白内障的晶状体上皮细胞超微结构进行研究，所获结果与上述凋亡细胞的特征不尽相同，尚有待于进一步探讨；据报道后发性白内障的发生与晶状体上皮细胞的凋亡有关[11]。
, 百拇医药
志谢 北京同仁医院眼科施玉英教授和王宏伦医师
基金项目：国家自然科学基金资助项目(39770786)
参考文献
1 Li WC, Kuszak JR, Dunn K， et al. Lens epithelial cell apoptosis appears to be a common cellular basis for non-congenital cataract development in humans and animals. J Cell Biol, 1995,130:169-181.
2 Brown HG,Pappas GD,Ireland ME,et al. Ultrastructural biochemical,and immunologic evidence of receptor-mediated endocytosis in the crystalline lens. Invest Ophthalmol Vis Sci，1990,31:2579-2592.
, 百拇医药
3 Kerr JF, Wyllie AH ,Currie AR . Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer,1972,26:239-257.
4 Carson DA, Ribeiro JM . Apoptosis and disease. Lancet, 1993,341:1251-1254.
5 Sachs L, Lotem J. Control of programmed cell death in normal and leukemic cells: new implications for therapy. Blood,1993,82:15-21.
6 Ziv I, Melamed E, Nardi N ,et al. Dopamine induces apoptosis-like cell death in cultured chick sympathetic neurons-a possible novel pathogenetic mechanism in Parkinson′s disease. Neurosci Lett , 1994,170:136-140.
, 百拇医药
7 Han DK, Haudenschild CC, Hong MK, et al. Evidence for apoptosis in human atherogenesis and in a rat vascular injury model. Am J Pathol, 1995,147:267-277.
8 Geng YJ, Libby P. Evidence for apoptosis in advanced human atheroma. Am J Pathol, 1995,147:251-266.
9 陈凤华.细胞凋亡与白内障研究.国外医学眼科学分册,1997,21：168-172.
10 陈凤华，陈翠真，宋旭东. 老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的DNA片段分析及TUNEL检测. 眼科研究，1999,17：454-456.
11 Kato K, Kurosaka D, Nagamoto T. Apoptotic cell death in rabbit lens after lens extraction. Invest Ophthalmol Vis Sci , 1997,38:2322-2330.
(收稿日期：1999-08-23), 百拇医药
单位：陈翠真(100005 北京市眼科研究所)；陈凤华(现在首都医科大学，100054)；宋旭东(首都医科大学附属北京同仁医院眼科)
关键词：白内障；晶体；上皮细胞；凋亡
中华眼科杂志000208
【摘要】 目的 探讨人老年性白内障及小鼠先天性白内障与其晶状体上皮细胞凋亡的关系。方法 用透射电镜观察4例老年性白内障患者及2例先天性白内障小鼠晶状体上皮细胞凋亡的超微结构，并分别与同类正常晶状体上皮细胞超微结构进行比较。结果 老年性白内障患者及先天性白内障小鼠晶状体上皮细胞中均可见凋亡细胞，而正常晶状体未见凋亡细胞。结论 人老年性白内障及小鼠先天性白内障的发生均与其晶状体上皮细胞的凋亡有关。
The ultrastructure of human and mouse cataractous lens epithelial cell apoptosis
, 百拇医药
CHEN Fenghua, CHEN Cuizhen, SONG Xudong.
(Beijing Institute of Ophthalmology, Beijing 100005, China)
【Abstract】 Objective To observe the relation between human senile cataract, mouse congenital cataract and lens epithelial cell apoptosis. Methods Transmission electron microscope was used to observe the apoptotic morphology of the lens epithelial cells in 4 cases with senile cataract and in 2 mice with congenital cataract. The comparisons were made between the cataractous and normal transparent lens epithelial cells in human being and mice. Results The apoptotic cells were found in senile cataract and mouse congenital cataract lens epithelial cells, while in all control lens epithelial cells they were few. Conclusion Lens epithelial cells apoptosis is related to senile cataract and mouse congenital cataract formation.
, 百拇医药
【Key words】 Cataract； Lens, crystalline； Epithelial cells； Apoptosis
白内障是当今世界主要致盲眼病，在世界盲人中，近一半是因白内障所致，严重危害患者的身心健康，并给社会带来巨大的经济损失。眼科学界对白内障的研究目前已经历了100余年，但对其发病机制尚未达成共识。一般认为氧化损伤是引发白内障的重要因素。近年Li等[1]观察了大鼠过氧化氢诱发白内障晶状体的超微结构，发现上皮中存在凋亡细胞。迄今为止，尚未见有关老年性及先天性白内障患者晶状体上皮细胞凋亡超微结构的报道。为此我们观察了老年性白内障患者及先天性白内障小鼠晶状体上皮细胞的超微结构，为进一步探讨细胞凋亡与白内障发生的关系提供实验依据。
材料和方法
1.取材：收集4例在首都医科大学附属北京同仁医院白内障治疗中心接受老年性白内障囊外摘除手术患者的晶状体上皮细胞，其中男性2例，女性2例，年龄63～66岁;4例意外死亡的健康成年人晶状体上皮细胞;4只购自北京市药检所实验动物室的正常及先天性白内障昆明鼠(各2只)的晶状体上皮细胞，鼠龄2个月，雌雄各半，平均体重38.0 g。
, 百拇医药
2.主要试剂：戊二醛及锇酸购自德国E.Merk公司；乙醇、丙酮及环氧树脂618购自北京化学试剂公司；枸橼酸铅购自上海新中化工厂。上述试剂均为分析纯级。
3.主要仪器：德国莱卡公司UCT型切片机；日本电子公司JEL-1200EX型透射电镜。
4.实验方法：参照Brown等[2]的方法，在3%戊二醛溶液中固定晶状体上皮细胞,采用磷酸盐缓冲液(pH值为7.2～7.4)冲洗，1%锇酸后固定，用乙醇梯度脱水，100%丙酮浸透，环氧树脂包埋、制片。将铺于铜网上的切片经枸橼酸铅及醋酸双氧铀染色后，用透射电镜观察并照相。
结果
观察健康成年人(图1)和正常小鼠(图2)晶状体上皮细胞的超微结构：细胞形态规则，细胞膜结构清晰，相邻细胞及晶状体囊皮结合紧密，胞浆及染色质均匀无凝缩；观察老年性白内障(图3～5)晶状体上皮细胞，可见凋亡细胞。这些凋亡细胞与相邻细胞及晶状体囊膜疏松结合，细胞核染色质凝聚在核膜周围，胞浆浓缩。这些形态特征与Kerr等[3]早年对凋亡细胞的描述相似。观察小鼠先天性白内障晶状体的凋亡细胞，其特征不典型。
, 百拇医药
图1 透射电镜下正常人晶状体上皮细胞的超微结构 ×7 200 图2 透射电镜下正常小鼠晶状体上皮细胞的超微结构×8 000 图3 透射电镜下老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的超微结构×8 000图4，5 透射电镜下老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的超微结构 ×10 000
讨论
1.细胞凋亡的临床意义与特点：一般认为细胞凋亡是一种正常生理现象，通过细胞凋亡，机体能有效地清除多余、衰老、损伤或异常的细胞或组织，维持机体正常生理功能，即细胞凋亡是必然生理过程，是因细胞有规律的内在机制引起；另一方面，细胞凋亡又是一种病理现象，它可由某些因素诱导，当机体处于过热、低氧、过氧化氢、紫外线照射、钙离子透入及一些药物作用下，即诱发细胞凋亡，同时其亦受到周围正常组织的调节，因此细胞凋亡与疾病的关系密切。在细胞凋亡与疾病的研究中，有关肿瘤方面的内容较多[4，5]；据报道Alzheimer病、Parkinson病及大脑皮层萎缩等疾患与神经细胞的凋亡有关[6]；局灶性缺血所致的细胞死亡及动脉粥样硬化过程也是细胞凋亡的过程[7，8]。
, 百拇医药
尽管凋亡细胞出现在许多不同的组织中，但它们具有相同的形态特点。早在1972年Kerr等[3]首先报道了动物组织细胞凋亡的形态学特点，即细胞首先变圆，随即与邻近细胞脱离，失去微绒毛；胞浆浓缩，内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合；线粒体无明显变化；核染色质密度增高呈半月形，并凝聚在核膜周围；核仁裂解，核固缩；进而细胞膜内陷将细胞自行分割为多个内涵物包裹在膜组织中不外泄的细胞凋亡小体。以后又出现许多相关报道[9]。
2.细胞凋亡与白内障的关系：本实验结果显示，在老年性白内障患者的晶状体上皮细胞中，可见凋亡细胞。这些凋亡细胞的超微结构特点与早年Kerr等[3]及近年Li等[1]的描述基本一致。有文献报道，采用DNA片段分析和DNA缺口末端原位检测方法，观察老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的生化特征，可进一步证实老年性白内障发生与晶状体上皮细胞凋亡密切相关[10]；目前尚未查到有关先天性白内障晶状体上皮细胞凋亡的报道，在本研究中，亦未见到相关的典型凋亡细胞，可能是由于电镜取材制片的局限或其它原因造成，其超微结构特征，有待进一步证实；目前，我们着手对链尿佐菌素-糖尿病性白内障的晶状体上皮细胞超微结构进行研究，所获结果与上述凋亡细胞的特征不尽相同，尚有待于进一步探讨；据报道后发性白内障的发生与晶状体上皮细胞的凋亡有关[11]。
, 百拇医药
志谢 北京同仁医院眼科施玉英教授和王宏伦医师
基金项目：国家自然科学基金资助项目(39770786)
参考文献
1 Li WC, Kuszak JR, Dunn K， et al. Lens epithelial cell apoptosis appears to be a common cellular basis for non-congenital cataract development in humans and animals. J Cell Biol, 1995,130:169-181.
2 Brown HG,Pappas GD,Ireland ME,et al. Ultrastructural biochemical,and immunologic evidence of receptor-mediated endocytosis in the crystalline lens. Invest Ophthalmol Vis Sci，1990,31:2579-2592.
, 百拇医药
3 Kerr JF, Wyllie AH ,Currie AR . Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics. Br J Cancer,1972,26:239-257.
4 Carson DA, Ribeiro JM . Apoptosis and disease. Lancet, 1993,341:1251-1254.
5 Sachs L, Lotem J. Control of programmed cell death in normal and leukemic cells: new implications for therapy. Blood,1993,82:15-21.
6 Ziv I, Melamed E, Nardi N ,et al. Dopamine induces apoptosis-like cell death in cultured chick sympathetic neurons-a possible novel pathogenetic mechanism in Parkinson′s disease. Neurosci Lett , 1994,170:136-140.
, 百拇医药
7 Han DK, Haudenschild CC, Hong MK, et al. Evidence for apoptosis in human atherogenesis and in a rat vascular injury model. Am J Pathol, 1995,147:267-277.
8 Geng YJ, Libby P. Evidence for apoptosis in advanced human atheroma. Am J Pathol, 1995,147:251-266.
9 陈凤华.细胞凋亡与白内障研究.国外医学眼科学分册,1997,21：168-172.
10 陈凤华，陈翠真，宋旭东. 老年性白内障晶状体上皮细胞凋亡的DNA片段分析及TUNEL检测. 眼科研究，1999,17：454-456.
11 Kato K, Kurosaka D, Nagamoto T. Apoptotic cell death in rabbit lens after lens extraction. Invest Ophthalmol Vis Sci , 1997,38:2322-2330.
(收稿日期：1999-08-23), 百拇医药