カエル核白内障の自然発症に対する力学的ストレスの作用機序の解明

阐明机械应力对青蛙核性白内障自发发生的作用机制

• 批准号: 04237213
• 负责人: 藤井 豊
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: 福井医科大学
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04237213/
• 关键词: カエル; 水晶体; 力学ストレス; 白内障; 含水率; 熱変性; 超音波; クリスタリン

I.カエル水晶体の含水率とクリスタリン組成 水晶体周辺部の含水率は70%前後でありゾル状態であった。中心部に移行するに従って含水率の低下が進み、ゾルからゲル状態への層の移行がみられた。最終的に核では20%前後と著しい含水率の低下がみられ、核は事実上鋼球体であった。水晶体構造蛋白質(α、β、ρ、γ-クリスタリン)の組成は含水率の低下即ち中心部に移行するに従って、α、β、ρ、-クリスタリンの減少とγ-クリスタリンの増加が認められた。さらに、中心部ほど不溶性クリスタリンの増加がみられた。II.水晶体の顕微鏡観察 水晶体の物性は周辺部と核では著しい相異があり、凍結切片を作製するさい核は粉状に粉砕されてしまう。他の方法による切片の作製も同様容易ではなく、顕微鏡観察による力学的ストレスの解析にはなお検討する必要が残った。III.熱力学的ストレスによる影響 加熱によ変性を調べると50℃より表面の白濁が進行し、その後完全に白濁変性する。しかし、この白濁は中心部では認められず透明な状態を維持している。一方、-80℃で凍結後、室温に戻すと、水晶体周辺部は依然透明であるが核は白濁変性を起こした。この傾向はトノサマガエルより食用ガエルでみられ、また大きい水晶体ほど白濁の程度が著しかった。変性の起こらない温度領域で低温高温の反復処理(0と40℃、それぞれ5分を一日反復負荷)を行ったが顕著な変化は観察されなかった。IV.超音波による影響 超音波(1MHz、8w/cm^2)処理を20℃で5分行うと周辺部と核の中間層に気泡形成が認められ、この中間層に最も強い振動の力学的ストレスの影響が現われた。以上、水晶体を核、中間層および周辺部の3層に分けて考察することができた。含水率の高い水晶体周辺部はゾル状態であり振動などの力学的ストレスに対して柔軟に対応できる反面熱に弱い構造となっている。中心部の核は含水率を極端に下げて蛋白質の高密度化を達成して熱や力学的ストレスに対処できる丈夫な構造になっている。ところが中間層は周辺部と核の両者の特徴を兼ね備えてはいるが、相反する性質が混在するが故にかえって力学的ストレスに対応しきれていない可能性がある。カエルの白内障はまさしくこの領域に集中していることから、力学的ストレスとの因果関係が示唆された。

一、蛙晶状体的含水量和晶状体蛋白组成晶状体周围的含水量在70%左右，呈溶胶状态。随着层向中心移动，含水量减少，层从溶胶状态转变为凝胶状态。最终，观察到核心的含水量显着下降，降至20%左右，核心实际上是一个钢球。关于晶状体结构蛋白（α、β、ρ、γ-晶状体蛋白）的组成，随着含水量的减少，即向中心移动，α、β、ρ、-晶状体蛋白减少，γ-晶状体蛋白增加观察到晶状体蛋白。此外，观察到不溶性晶状体蛋白向中心增加。二、晶状体的显微观察 晶状体的外围和核的物理性质有显着差异，并且在制备冰冻切片时核被压碎成粉末。使用其他方法制备切片同样不容易，通过显微镜观察分析机械应力仍有待研究。 III.热力学应力的影响 当检查加热变性时，表面在50℃时变得浑浊，然后变得完全浑浊。然而，在中心处观察不到这种浑浊，其保持透明状态。另一方面，当晶状体在-80℃冷冻并恢复到室温时，晶状体周边保持透明，但核变得混浊。这种趋势在食用蛙中比在圆柱形蛙中更明显，并且晶状体越大，混浊程度越明显。尽管在不发生变性的温度范围内反复进行低温和高温处理（0℃和40℃，各5分钟，1天），但没有观察到明显的变化。四、超声波的影响 在20℃下施加超声波（1MHz，8w/cm^2）5分钟，在外围和芯部之间的中间层观察到气泡形成，并且机械力最强。在该中间层中观察到出现了应力的影响。如上所述，我们可以通过将晶状体分为三层来考虑：核心层、中间层和外围层。晶状体的周边区域含水量较高，处于溶胶状态，可以灵活地响应振动等机械应力，但具有易受热影响的结构。中央核心具有极低的含水量和高蛋白质密度，形成可以承受热和机械应力的耐用结构。然而，虽然中间层同时具有外围和核心的特性，但由于矛盾特性的混合，它可能无法响应机械应力。青蛙的白内障集中在这个区域，表明与机械应力存在因果关系。