晶状体的基础研究:晶状体随年龄的改变

1.形态学改变11晶状体的重量和体积在人的一生中都不停增加,l在前20年尤其明显,l这种改变是通过晶状体上皮细胞增殖、i分化成纤维并向核挤压的结果。从出生时的65mg,l晶状体的重量可增加到1岁时的125mg和90岁时的260mg,l而直径可由出生时的5mm增加到20岁时的9~10mm。

随着年龄的增加,l晶状体上皮细胞变得扁平,l核也变得扁平,l胞体内电子致密小体、i空泡和细胞骨架成分增多,l而晶状体纤维细胞膜和细胞骨架蛋白的数量则因为降解的增加而下降,l例如蛋白MIP26。细胞膜上胆固醇与磷脂的比例随年龄的增加而增加,l因而膜的流动性下降,l这种变化在晶状体核中最为明显,l与核密度的增加密切相关。

2.生理、i生物物理改变11随着年龄的增加,l晶状体上皮细胞的静息膜电位下降。年龄为20岁的人离体晶状体膜电位为-50mV,l到了80岁,l膜电位降到-20mV。虽然细胞内的K+含量不变(150mmol/L),l但Na+含量却由20岁的25mmol/L上升到70岁的40mmol/L,lCa+含量也从20岁的10μmol/L增至60岁的15μmol/L。这些离子浓度的改变与细胞膜离子通道活性改变、i膜流动性增加等有关。

晶状体对紫外线和可见光的吸收随年龄而增加。色氨酸吸收光子能量后,l裂解为甲酰犬尿氨酸和羟犬尿酸葡糖苷(3-HKG)等产物,l核中3-HKG和它的代谢衍生物附加到蛋白质上产生含黄色色素的蛋白质,l使晶状体由无色或浅黄色变为成年的深黄色。

人的一生中晶状体的调节幅度随年龄增加而下降,l10岁时为13~14D,l40岁时为6D,l60岁时则降为0。这种改变与晶状体囊膜弹性下降、i晶状体核硬度增加、i前囊膜的曲率半径减小使睫状肌对其曲率改变有限、i非调节状态悬韧带张力减小、i晶状体前表面至角膜的距离变小等因素有关。而晶状体厚度增加和前表面弯曲度的减小可以引起近视改变。

3.生化和晶状体蛋白的改变11晶状体的代谢随年龄增加而降低,l这是与代谢有关的酶活性下降的结果。许多抗氧化剂(如谷胱甘肽、i抗坏血酸、i超氧化物歧化酶等)活性和(或)水平下降,l这种变化在核中最为显著,l所以晶状体核中的纤维最有可能被氧化损伤和脂质过氧化,l这是老年性白内障形成的重要机制。

晶状体中蛋白水解酶活性的抑制、i晶状体蛋白之间二硫键(-S-S-)的形成等导致不溶性高分子聚合物的增加。50岁以前,l晶状体中仅有4%的蛋白质为不溶性,l而到了80岁,l这一比例增加至40%~50%。此外,l晶状体蛋白的非酶性糖化、i色氨酸的光氧化作用和光敏化物的产生、i谷氨酰胺和天门冬酰胺残基的脱酰胺作用以及晶状体多肽的部分降解也可导致晶状体透明性的下降。