【关键词】  糖尿病性白内障；阿司匹林；糖基化；氧化损伤

　　Preventive effect of aspirin eyedrops against diabetic cataract

　　GUO Yong， YAN Hong， DING ZhengHua， HA WenJing

　　Department of Ophthalmology， Tangdu Hospital， Fourth Military Medical University，  Xian  710038，  China

　　【Abstract】AIM： To investigate the role and mechanism of aspirin （Asp） eyedrops in preventing diabetic cataract. METHODS： Diabetic cataract was induced by streptozocin （STZ）。 The diabetic rats （blood glucose>14 mmol/L） were   randomly divided into 3 groups： lower concentration aspirin treatment group （0.5 g/L）， higher concentration aspirin treatment group （1 g/L） and untreated group . The former two groups received Asp eyedrops to the left eye， twice daily. Progression of lens opacification was recorded using slit lamp at regular time intervals. The levels of advanced glycation end products （AGE）， glutathione reductase （GR）， catalase （CAT）， and glutathione （GSH） were determined spectrometically. RESULTS： Asp treatment delayed the progression of cataracts in diabetic rats and the delay was statistically significant from the 6th to the 9th week of diabetes （about 0.5-1 grade， P<0.05 vs untreated diabetic rats）。 An increase in CAT（about 260%） and GSH（about 20%）was found in the lens of Asp treated diabetic rats （P<0.05 vs untreated diabetic rats）。 The level of glycated lens protein in the untreated diabetic rats was significant higher as compared with that in Asp treated diabetic rats （28%， P<0.05）。  CONCLUSION： Asp can delay the progression of lens opacification only during the earlier stages. The delay may associate with the protective effect of Asp against inactivation of antioxidation enzymes and the formation of AGEs.

　　【Keywords】 diabetic cataract； aspirin； glycosylation； oxidative damage

　　【摘要】 目的：探讨阿司匹林滴眼液抑制糖尿病性白内障的作用效果及作用机制。 方法： 复制链脲佐菌素（streptozocin， STZ）糖尿病大鼠模型，成模后（血糖>14 mmol/L）将动物分为低浓度阿司匹林治疗组（0.5 g/L）、高浓度阿司匹林治疗组（1 g/L）和未治疗组。 治疗组每日给予2次阿司匹林滴眼液治疗左眼，采用裂隙显微镜观察并记录晶状体混浊的程度，使用分光光度计测定晶状体中谷胱甘肽、糖基化终末产物（advanced glycation end product， AGE）的含量以及谷胱甘肽还原酶、过氧化氢酶的活性。 结果： 建立糖尿病大鼠模型后6至9 wk，与糖尿病大鼠相比，治疗组大鼠晶状体混浊程度降低0.5~1个级别，谷胱甘肽的含量升高20％，过氧化氢酶的活性增强260％，而AGE的含量降低28％，它们之间差异均具有统计学意义（P<0.05）。 结论： 阿司匹林可能通过抑制晶状体蛋白质糖基化和氧化损伤的综合作用，延缓早期的糖尿病大鼠晶状体混浊。

　　【关键词】 糖尿病性白内障； 阿司匹林； 糖基化； 氧化损伤

　　0引言

　　糖尿病性白内障已成为严重危害人群生活质量的疾患。 随着对糖尿病性白内障发病机制逐步深入的研究，药物治疗糖尿病性白内障越来越多的受到人们的关注。 研究表明晶状体蛋白质糖基化反应是糖尿病性白内障重要发病机制之一［1］。 晶状体蛋白质糖基化引起的构象改变［2］，以及蛋白质巯基暴露带来的氧化损伤［3］，均能增加晶状体蛋白质交联和积聚，最终导致白内障的形成。 而阿司匹林是优秀的抗糖基化、抗氧化剂［4］。 本研究对使用阿司匹林滴眼液治疗的糖尿病大鼠进行了系统的监测，对它的晶状体进行了综合的生化分析。

　　1材料和方法

　　1.1材料

　　实验使用50只SD雄性大鼠（由第四军医大学实验动物中心提供），体质量90~160 g. 适应性喂养大鼠5  d后，尿糖试纸检测大鼠尿糖均呈阴性。 BQ900裂隙灯检查大鼠晶状体及角膜未见异常。 随机抽取5只为正常对照组（A组），其余大鼠腹腔注射10 g/L STZ（链脲佐菌素，Sigma公司）枸橼酸溶液， STZ枸橼酸溶液0.22 μm微孔过滤器过滤后，以65 mg/kg的注射量进行大鼠腹腔注射，同时向正常组大鼠腹腔注射同量的枸橼酸溶液［5］。 72 h后，取鼠尾血测血糖（乐康全2血糖检测仪 罗氏公司）。 13只大鼠血糖＜14 mmol/L被剔除［6］。 32只大鼠血糖＞14 mmol/L纳入实验。

　　5只正常大鼠为对照组（A组），32只糖尿病大鼠随机分为低浓度治疗组9只（B组）、高浓度治疗组9只（C组），未治疗组14只（D组）。 配制0.025 mol/L pH 7.4的磷酸钠缓冲液，阿司匹林分别以0.5 g/L和1 g/L的浓度溶于磷酸钠缓冲液。 给予B组大鼠双眼滴0.5 g/L阿司匹林磷酸钠溶液，C组大鼠双眼点1 g/L阿司匹林磷酸钠溶液，D组大鼠双眼只点磷酸钠缓冲液，均为每日两次。

　　1.2方法

　　1.2.1实验动物血糖的监测每月从大鼠尾端针刺取血，滴于血糖试纸上准确反应5 s，使用罗氏血糖仪（爱康全）比色并记录。

　　1.2.2晶状体混浊程度的监测使用BQ900裂隙灯观察大鼠，使用裂隙灯自带数码相机照相。 每周根据晶体混浊情况分级。 分级标准参考牛津大学眼科实验室晶状体分级方法［7］。 每周观察一次并记录。

　　1.2.3分离大鼠晶状体STZ注射13 wk后，脱颈法处死所有大鼠，摘除大鼠双眼，分离晶状体，称重标记，分类保存于-70°冰箱。

　　1.2.4晶状体糖基化终末产物的测定［8］取备用沉淀参照Blakytny 的方法，绘制不同浓度5氢甲基康醛的标准曲线，从标准曲线上查出标本中糖基化终末产物的含量。

　　1.2.5晶状体内谷胱甘肽及酶类的测定谷胱甘肽还原酶、过氧化氢酶的活性以及谷胱甘肽的含量都是通过南京建成化学试剂公司试剂盒测定。 组织蛋白浓度通过考马斯亮蓝法测定。

　　统计学方法： 所有数据在Windows环境下经Spss11.0统计软件包处理。 重复测量资料的方差分析、完全随机设计资料的OneWay ANOVA分析，显著性水平为α=0.05.

　　2结果

　　2.1血糖STZ注射前，所有大鼠血糖均正常。 STZ注射72 h后32只大鼠血糖大于14 mmol/L，占总数的58％（32/55），它们与注射前相比血糖明显升高（P<0.05）。 STZ注射8  wk后B组大鼠中1只大鼠血糖降至14 mmol/L以下，占总数的3.1％（1/32），各时间段血糖检测发现B，C，D组间血糖差别无统计学意义（P>0.05）。 正常组大鼠血糖一直处于低水平，明显低于B，C，D组大鼠（P<0.05，表 1）。

　　2.2晶状体混浊的程度在实验过程中对晶状体混浊程度分级并记录。 实验过程中，A组大鼠晶状体一直保持透明，而B组、C组与D组大鼠均于STZ注射4 wk后开始出现晶状体混浊，6 wk后混浊程度显著加剧，至10 wk后出现乳白色混浊。 在STZ注射后6至9 wk，B，C组大鼠晶状体混浊程度低于D组大鼠，其差别具有统计学意义（P<0.05，图1）。

　　表1血糖的变化（略）

　　aP<0.05 vs  A.

　　A：正常组； B：低浓度阿司匹林治疗组；C：高浓度阿司匹林治疗组；D：糖尿病组。

　　动物在点药前后无明显结膜充血，角膜损伤等刺激症状。

　　图1阿司匹林滴眼液对大鼠晶状体混浊程度的影响（略）

　　而对B， C组与D组中血糖过高（血糖>20 mmol/L）的大鼠进行统计分析，发现晶状体混浊程度的差别无统计学意义（P>0.05）。 对B， C与D组中血糖微高的大鼠（14~20 mmol/L）进行统计分析，发现第5至11 wk B，C组大鼠晶状体混浊程度均明显低于D组大鼠， 其差别具有统计学意义（P<0.05，图2）。

　　图2阿司匹林滴眼液对血糖微高（14~20 mmol/L）的大鼠晶状体混浊程度的影响（略）

　　2.3晶状体中糖基化终末产物、谷胱甘肽及酶类测定STZ注射13 wk后，所有糖尿病大鼠晶状体均进展到7级，对晶状体离体分析发现D组晶状体中谷胱甘肽的含量及谷胱甘肽还原酶、过氧化氢酶的活性均明显低于A组（P<0.05），并且D组晶状体中过氧化氢酶的活性及谷胱甘肽的含量明显低于B，C组（P<0.05），糖基化终末产物含量明显高于其他组（P<0.05）。 而及谷胱甘肽还原酶的活性B，C，D组间差别无统计学意义（P>0.05）。 水溶性晶状体蛋白各组间差别无统计学意义（P>0.05，表 2）。

　　表2在STZ注射后13 wk时，晶状体中蛋白及酶的测定（略）

　　aP<0.05  vs  A， cP<0.05 vs D.  A：正常组； B：低浓度阿司匹林治疗组；C：高浓度阿司匹林治疗组；D：糖尿病组。

　　3讨论

　　在实验中，我们采用阿司匹林滴眼液的给药方式，避免了重复腹腔注射引起的多发感染等全身副反应，也简化了操作。 阿司匹林滴眼液pH值控制在7.25～7.45之间，Perlovich曾报道阿司匹林溶液不稳定，容易分解［9］。 为了防止阿司匹林滴眼液失效，我们每次新鲜配置阿司匹林滴眼液，局部应用后大鼠未出现结膜充血等异常表现。 所以局部应用阿司匹林滴眼液是安全和简便的，滴眼液比腹腔注射更适用于眼科临床，在筛选其他防治糖尿病性白内障药物研究中，滴眼液是良好的给药途径。

　　在阿司匹林滴眼液治疗的同时，我们对大鼠晶状体进行观察，发现在糖尿病早期（6~9 wk）阿司匹林可以降低晶状体的混浊程度，而大鼠晶状体的离体培养也证明了阿司匹林延缓晶状体混浊的作用［10］，但是到了后期（9~13 wk）阿司匹林不能降低晶状体的混浊程度。 我们把糖尿病大鼠分为血糖过高大鼠和血糖微高大鼠，发现对于血糖过高大鼠阿司匹林没有延缓晶状体混浊的效果，而对于血糖微高的大鼠，阿司匹林明显的延缓了晶状体混浊（5~11 wk）。 而且与高浓度阿司匹林相比，低浓度阿司匹林具有更强延缓晶状体混浊的趋势，这可能与阿司匹林浓度过高所导致的晶状体损伤有关［11］。

　　虽然实验证明阿司匹林具有降低糖尿病大鼠晶状体混浊程度的作用，但其作用机制尚不十分明确。 目前认为，糖尿病性白内障是多种因素综合作用的结果，其中最主要的原因是：晶状体蛋白质发生的糖基化反应和氧化损伤 ［12］。

　　在实验中，我们对未使用阿司匹林治疗的糖尿病大鼠晶状体中AGE的含量进行测量，发现糖尿病大鼠晶状体AGE的含量明显高于正常大鼠（P<0.05）。 这说明大鼠血糖的升高促进了AGE的形成［13］。 同时，我们测定并对比阿司匹林治疗组和糖尿病组大鼠中AGE的含量，发现阿司匹林不但抑制了AGE的形成，而且可以使AGE的含量降至正常水平以下。 Blakynty和Harding［14］认为阿司匹林分子中的乙酰基可以同晶状体蛋白质中的游离NH2基团或者赖氨酸、精氨酸的εNH2基团发生乙酰化反应，使晶状体蛋白质的活跃NH2基团被封闭，阻止了还原糖醛基与自由氨基发生的非酶糖基化反应（Maillard反应），这可能是阿司匹林具有抗糖基化作用的原因。

　　还原型谷胱甘肽和过氧化氢酶均是晶状体内抗氧化的关键物质，我们对大鼠晶状体中过氧化氢酶的活性和还原型谷胱甘肽的含量进行测量后，发现糖尿病大鼠晶状体中谷胱甘肽的含量以及过氧化氢酶的活性均明显下降。 而谷胱甘肽、过氧化氢酶的减少必然会增加晶状体受到氧化剂攻击的机会，致使晶状体蛋白质发生氧化损伤，最终发生晶状体混浊［15］。 对比阿司匹林治疗组和糖尿病组大鼠中的谷胱甘肽、过氧化氢酶，发现阿司匹林可以维持晶状体正常的氧化还原状态，甚至逆转了抗氧化酶类活性的降低。 这是因为：阿司匹林诱导的乙酰化反应可以使晶状体蛋白质中的自由氨基免受氧化自由基的攻击［16］。

　　综上所述，本研究表明阿司匹林滴眼液配制简便而且安全可靠。 在糖尿病早期阿司匹林滴眼液明显的延缓了血糖微高大鼠的晶状体混浊，而这种作用与阿司匹林抑制非酶糖基化反应及蛋白质氧化损伤有关。 因此本研究为药物治疗白内障提供可靠的动物实验依据。

　　【参考文献】

　　［1］ Ahmed N. Advanced glycation endproductsrole in pathology of diabetic complications ［J］。 Diabetes Res Clin Pract， 2005，67（1）：3-21.

　　［2］ Swamy MS， Tsai C， Abraham A， et al. Glycation mediated lens crystallin aggregation and crosslinking by various sugars and sugar phosphates in vitro ［J］。 Exp Eye Res， 1993，56（2）： 177-185.

　　［3］ Swamy MS， Green K， Abraham EC. Inhibition of cataracts in moderately diabetic rats by aminoguanidine ［J］。 Exp Eye Res， 1996，62（5）， 505-510.

　　［4］ Petersen A， Zetterberg M， Sjostrand J， et al. Potential protective effects of NSAIDs/ASA in oxidatively stressed human lens epithelial cells and intact mouse lenses in culture ［J］。 Ophthalmic Res， 2005，37（6）：318-27.

　　［5］ Miyamoto K， Khosrof S， Bursell SE， et al. Prevention of leukostasis and vascular leakage in streptozotocininduced diabetic retinopathy via intercellular adhesion molecule1 inhibition ［J］。 Proc Natl Acad Sci U S A.， 1999，96（19）：10836-10841.

　　［6］ Sathishsekar D， Subramanian S. Beneficial effects of momordica charantia seeds in the treatment of STZinduced diabetes in experimental rats［J］。 Biol Pharm Bull，2005，28（6）：978-983.

　　［7］ Blakytny R， Harding JJ. Prevention of cataract in diabetic rats by aspirin， paracetamol （acetaminophen） and ibuprofen［J］。 Exp Eye Res，1992，54（4）：509-518.

　　［8］ Ajiboye R， Harding JJ. The nonenzymic glycosylation of bovine lens proteins by glucosamine and its inhibition by aspirin， ibuprofen and glutathione［J］。 Exp Eye Res， 1989，49（1）：31-41.

　　［9］ Perlovich GL， Kurkov SV， Kinchin AN， et al. Solvation and hydration characteristics of ibuprofen and acetylsalicylic acid［J］。 AAPS Pharm Sci， 2004，6（1）：1-9.

　　［10］ West SK， Munoz BE， Newland HS， et al. Lack of evidence for aspirin use and prevention of cataracts［J］。 Arch Ophthalmol，1987，105（9）：1229-1231.

　　［11］ Swamy MS， Abraham EC. Inhibition of lens crystallin glycation and high molecular weight aggregate formation by aspirin in vitro and in vivo［J］。  Invest Ophthalmol Vis Sci， 1989，30（6）：1120-1126.

　　［12］ Yan H， Willis AC， Harding JJ. Gamma IIIcrystallin is the primary target of glycation in the bovine lens incubated under physiological conditions ［J］ . Biochem J. 2003，374（3）： 677-685.

　　［13］ Hegde KR， Henein MG， Varma SD. Establishment of mouse as an animal model for study of diabetic cataracts： Biochemical studies［J］。 Diabetes Obes Metab，2003，5（2）：113-119.

　　［14］ Blakytny R， Harding JJ. Glycation （nonenzymic glycosylation） inactivates glutathione reductase［J］。 Biochem J，1992， 15；288 （1）：303-307.

　　［15］ Kyselova Z， Gajdosik A， Gajdosikova A， et al. Effect of the pyridoindole antioxidant stobadine on development of experimental diabetic cataract and on lens protein oxidation in rats： Comparison with vitamin E and BHT［J］。 Mol Vis，2005，11（19）：56-65.

　　［16］ Harding JJ. Can cataract be prevented？ ［J］。 Eye， 1999，13 （3）：454-456.