Катаракта. Радиация....
Transcript of Катаракта. Радиация....
![Page 1: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/1.jpg)
Катаракта. Радиация.
Старение.
К.О. Муранов, Н.Б. Полянский, А.Н. Абросимова, Н.Л. Шеремет, М.А. Островский
![Page 2: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/2.jpg)
Катаракта – основная причина
слепоты в мире
• Возраст
• Диабет
• Ультрафиолет
• Наследственность
• Радиация (Chalupecky, 1897)
ВОЗ 2005, 117 сессия
Основные факторы:
![Page 3: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/3.jpg)
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
![Page 4: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/4.jpg)
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
![Page 5: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/5.jpg)
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.
![Page 6: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/6.jpg)
Взаимодействие
катарактогенных факторов?
• Ионизирующая радиация
• Солнечная радиация (УФ)
• Возраст
![Page 7: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/7.jpg)
Глаз и хрусталик
![Page 8: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/8.jpg)
Развитие хрусталика в
онтогенезе
Зачатки:
1 – сетчатки; 2 - хрусталика
![Page 9: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/9.jpg)
Строение хрусталика –
лукообразный апельсин
Хрусталик мыши, растровая
электронная микроскопия
![Page 10: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/11.jpg)
Катаракта и точки светорассеяния
• Нарушение структуры на клеточном и
субклеточном уровнях
А Б
В
![Page 12: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/12.jpg)
Катаракта и точки светорассеяния
• 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
![Page 13: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/13.jpg)
Катаракта и точки светорассеяния
• Морфологические изменения хрусталика
(упаковка и микроструктура клеток
хрусталика)
• Нарушение упаковки белков кристаллинов
цитоплазмы клеток хрусталика
![Page 14: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/14.jpg)
Классификация катаракт
по локализации
![Page 15: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/15.jpg)
Взаимодействие
катарактогенных факторов?
• Ионизирующая радиация
• Солнечная радиация (УФ)
• Возраст
![Page 16: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/16.jpg)
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
![Page 17: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/17.jpg)
Схема эксперимента
• Группа контроля – старение
• Облучение ультрафиолетом (ежедневно)
• Облучение g-лучами (2 Gy, однократно)
• Воздействие g-лучами + ультрафиолет
![Page 18: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/18.jpg)
Обследование глаз мышей
методом экспертных оценок
![Page 19: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/19.jpg)
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;
![Page 20: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/20.jpg)
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?
![Page 21: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/21.jpg)
• Старение, ультрафиолет, радиация вызывают образование однотипных помутнений хрусталика
• «Мощность» повреждающих факторов возрастает в ряду:
Старение – Ультрафиолет – Радиация
– Сумма воздействия 3 факторов
![Page 22: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/22.jpg)
Морфологические исследования Схема приготовления гистологических препаратов хрусталика
Распластанный эпителий Сагиттальный срез хрусталика
Гематоксилен-эозин Метиловый синий-Фуксин
![Page 23: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/23.jpg)
Патогистологические изменения хрусталика,
обнаруживаемые на срезах: вакуолизация и
кариорексис
Нормальные ядра, и
кортикальные волокна
Микровакуолизация
Стадии гибели ядер:
уплощение и дефрагментация
![Page 24: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/24.jpg)
Патогистологические изменения,
обнаруживаемые на срезах хрусталика:
1
2 3
Набухание
кортикальных волокон
приводит к истончению
и разрывам капсулы
хрусталика
![Page 25: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/25.jpg)
Патогистологические изменения,
обнаруживаемые на срезах хрусталика:
Перерождение клеток эпителия -
образование фибробластоподобных клеток
![Page 26: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/26.jpg)
• Во всех экспериментальных группах
обнаруживаются однотипные
патогистологические изменения
• Исследованные повреждающие
факторы (старение, ультрафиолет,
радиация) не вызывают
специфических гистологических
изменений в хрусталике
![Page 27: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/27.jpg)
Исследование белков хрусталика • Разностный электрофорез
(Differential Gel Electrophoresis, DIGE)
Cy-3 и Сy-5
MW
PI
![Page 28: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/28.jpg)
Флуоресценция геля светом с разной
длиной волны
Различий между образцами не обнаружено
Водорастворимые (А) и водонераствормые (В) белки
![Page 29: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/29.jpg)
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
![Page 30: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/30.jpg)
Вывод:
• Помутнение хрусталика вызывается
нарушением молекулярной структуры
упорядоченного геля цитоплазмы
клеток хрусталика
• Молекулярный механизм образования
катаракты един для всех
повреждающих факторов
![Page 31: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/31.jpg)
Морфология и помутнение
хрусталика
al-Ghoul & Costello, Curr. Eye Res., 1996, 15, 553
![Page 32: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/32.jpg)
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
![Page 33: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/33.jpg)
Взаимодействие
катарактогенных факторов?
• Ионизирующая радиация
• Солнечная радиация (УФ)
• Возраст
1+1+1 = 3
1+1+1 > 3
![Page 34: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/34.jpg)
Взаимодействие
катарактогенных факторов?
• Различие только в степени
помутнения хрусталика
• Необходима количественная
оценка степени помутнения
хрусталика
![Page 35: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/35.jpg)
Количественная оценка степени
помутнения хрусталика
Шеймфлюг камера
![Page 36: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/36.jpg)
Количественная оценка степени
помутнения хрусталика
Anzari et al., Exp Eye Res, 2001, 73, 859
Динамическое светорассеяние
![Page 37: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/37.jpg)
Количественная оценка степени
помутнения хрусталика
Исследование in-vitro
Исследование in-vivo
![Page 38: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/38.jpg)
Лазерная сканирующая
конфокальная микроскопия
(Leica TSC SP-5)
![Page 39: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/39.jpg)
• 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
![Page 40: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/40.jpg)
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
![Page 41: Катаракта. Радиация. Старение.lrb.jinr.ru/new/spacebio2011/muranov.pdfРадиация и катаракта •Последствия атомных бомбардировок](https://reader034.fdokument.com/reader034/viewer/2022050407/5f8417b4ea7cba40716da89c/html5/thumbnails/41.jpg)
Спасибо за внимание