橋本甲狀腺炎合并甲狀腺毒癥對(duì)小鼠額葉谷氨酸含量的影響

朱 敏，蔡瑤俊，陳章祥，樊 華，賈雪梅，朱德發(fā)

甲狀腺毒癥是指血循環(huán)中甲狀腺激素過(guò)多引發(fā)多系統(tǒng)改變的一組臨床綜合征，包括易怒、焦慮及記憶力減退等神經(jīng)精神癥狀[1-2]。橋本甲狀腺炎(Hashimoto thyroiditis, HT)是產(chǎn)生甲狀腺毒癥的常見(jiàn)原因，能引起甲狀腺毒癥并與其合并存在。 目前有臨床研究[3]顯示甲狀腺功能正常的HT患者即存在神經(jīng)精神癥狀。谷氨酸作為中樞系統(tǒng)中最主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，與多種疾病引起的神經(jīng)精神癥狀有關(guān)，其代謝較復(fù)雜，可作用于額葉、海馬、扣帶回等邊緣系統(tǒng)及其周圍區(qū)域[4]。其中，額葉是影響情緒活動(dòng)的重要腦區(qū)。因此，該研究利用豬甲狀腺球蛋白(porcine thyroglobulin, pTg)建立橋本甲狀腺炎合并甲狀腺毒癥小鼠模型，觀察其額葉谷氨酸含量及分布是否受到影響。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物5周齡CBA/J雌性小鼠30只，購(gòu)自南京大學(xué)模式動(dòng)物研究所，動(dòng)物標(biāo)準(zhǔn)飼養(yǎng)條件下喂養(yǎng)，體質(zhì)量15～20 g，健康狀況良好。

1.2主要儀器及試劑pTg、弗氏完全佐劑(complete Freund's adjuvant, CFA)、弗氏不完全佐劑(incomplete Freund's adjuvant, IFA)(美國(guó)Sigma公司)；T3、T4放射免疫試劑盒(北京北方生物技術(shù)研究所)；檢測(cè)儀器為 DFM-96型16管放射免疫γ計(jì)數(shù)器；甲狀腺球蛋白抗體(thyroglobulin antibody, TgAb)、甲狀腺過(guò)氧化物酶抗體(thyroid peroxidase antibody, TPOAb)試劑盒(美國(guó)貝克曼公司)；檢測(cè)儀器為貝克曼Uni Cel Dxl 800全自動(dòng)化學(xué)發(fā)光免疫分析儀；大鼠來(lái)源抗谷氨酸單克隆抗體(美國(guó)novus公司)；免疫組織化學(xué)染色試劑盒(北京中山金橋生物公司)；光學(xué)顯微鏡(Olympus DP)；形態(tài)學(xué)圖像分析系統(tǒng)(Image-ProPlus 6.0)。

1.3動(dòng)物造模方法CBA/J雌性小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后初步分為兩組，即正常對(duì)照組(n=10)和模型組。待造模結(jié)束后模型組按照測(cè)定的甲狀腺激素水平分為橋本組(n=10)和甲狀腺毒癥組(n=10)。模型組造模步驟：將pTg溶于PBS溶液中，CFA與pTg溶液1 ∶1混合于研缽中，pTg終濃度為2 mg/ml，冰浴條件下研磨至“油包水”狀，固定好小鼠，行腹腔注射，每只0.1 ml。其余兩組注射等量CFA。第14天將CFA替換成IFA，操作方法同前，其余兩組注射等量IFA。造模周期為49 d。實(shí)驗(yàn)經(jīng)由安徽醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。

1.4血清制備及T3、T4、TgAb、TPOAb檢測(cè)乙醚吸入麻醉后打開(kāi)小鼠腹腔，暴露下腔靜脈，用肝素鈉濕潤(rùn)1 ml注射器，行下腔靜脈采血，室溫下靜置6 h，3 000 r/min離心10 min，分離血清，置于4 ℃冰箱保存待測(cè)血清T3、T4、TgAb、TPOAb。放射免疫試劑盒檢測(cè)T3、T4，電化學(xué)發(fā)光免疫分析法檢測(cè)TgAb、TPOAb。

1.5標(biāo)本制備取血后立即斷頭處死，冰上迅速分離腦組織，4%多聚甲醛中固定24 h后，石蠟包埋，矢狀位連續(xù)切片，片厚5 μm。連同氣管分離甲狀腺，于4%多聚甲醛中固定24 h后，石蠟包埋，連續(xù)切片，片厚5 μm。

1.6HE染色法切片經(jīng)脫蠟、復(fù)水后，蘇木精染料染色20 min，鹽酸乙醇分色、藍(lán)化后伊紅染色10 s，再經(jīng)脫水、透明后烘干封片。光學(xué)顯微鏡下拍攝圖片。

1.7免疫組織化學(xué)染色法切片脫蠟、復(fù)水、微波爐抗原修復(fù)后，滴3%過(guò)氧化氫溶液溫箱孵育30 min消除內(nèi)源性過(guò)氧化物酶，山羊血清封閉1 h，一抗4 ℃孵育過(guò)夜(1 ∶400，陰性對(duì)照以PBS代替)，山羊抗小鼠IgG/HRP聚合物37 ℃孵育30 min，DAB顯色劑顯微鏡下顯色，蘇木精復(fù)染3 min，漂洗干凈后脫水封片。光學(xué)顯微鏡下拍攝圖片，利用形態(tài)學(xué)圖像分析系統(tǒng)對(duì)圖片進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.13組小鼠激素及抗體水平與正常對(duì)照組相比，橋本組和甲狀腺毒癥組TgAb、TPOAb顯著升高(P<0.01)；橋本組T4較正常對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，甲狀腺毒癥組T4顯著高于正常對(duì)照組(P<0.01)，3組間T3差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表1。

2.23組小鼠甲狀腺HE染色與正常對(duì)照組相比，橋本組和甲狀腺毒癥組小鼠甲狀腺內(nèi)可見(jiàn)明顯淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)及部分甲狀腺濾泡的破壞。見(jiàn)圖1。

2.33組小鼠額葉各層谷氨酸含量比較小鼠額葉按神經(jīng)元形態(tài)分層：Ⅰ層為分子層，細(xì)胞結(jié)構(gòu)少，有較多水平纖維；Ⅱ?qū)訛橥忸w粒層，神經(jīng)細(xì)胞顆粒狀排列較整齊、致密；Ⅲ層為外椎體細(xì)胞層，此層較寬，椎體細(xì)胞大小不等、松散分布，其中有少量星形細(xì)胞；Ⅳ層為內(nèi)顆粒層，由較多星形細(xì)胞構(gòu)成；Ⅴ為內(nèi)椎體細(xì)胞層，主要由大量大、中型椎體細(xì)胞及少量星形細(xì)胞構(gòu)成。本實(shí)驗(yàn)小鼠額葉切片各組各層細(xì)胞胞核均呈淡藍(lán)色，Ⅰ層細(xì)胞極少，胞質(zhì)也極少有棕黃色顆粒分布；Ⅱ～Ⅴ層細(xì)胞胞質(zhì)呈棕黃色，此為谷氨酸免疫反應(yīng)所產(chǎn)生的陽(yáng)性產(chǎn)物。肉眼可見(jiàn)甲狀腺毒癥組棕黃色面積大于且顏色深于橋本組和正常對(duì)照組，橋本組稍強(qiáng)于正常對(duì)照組。見(jiàn)圖2。

表1 3組小鼠T3、T4、TgAb及TPOAb水平(n=30,±s)

與正常對(duì)照組比較：*P<0.01

以平均光密度(average optical density, AOD)值作為分析指標(biāo)，進(jìn)一步量化分析各組小鼠額葉Ⅱ～Ⅴ層谷氨酸免疫反應(yīng)產(chǎn)物，結(jié)果顯示：甲狀腺毒癥組與正常對(duì)照組相比，各層AOD值均顯著增大(P<0.01)；與橋本組比較，各層AOD值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。橋本組與正常對(duì)照組相比，除Ⅳ外，余3層AOD值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Ⅰ層細(xì)胞結(jié)構(gòu)和棕黃色顆粒極少，未納入統(tǒng)計(jì)。見(jiàn)表2。

表2 3組小鼠額葉谷氨酸含量比較(n=30,±s )

與正常對(duì)照組比較：*P<0.05，**P<0.01；與橋本組比較：#P<0.05

圖1 小鼠甲狀腺組織HE染色 ×50(見(jiàn)圖中▼標(biāo)示)A：正常對(duì)照組；B：橋本組；C：甲狀腺毒癥組

圖2 谷氨酸免疫產(chǎn)物在各組小鼠額葉的分布情況

3 討論

本實(shí)驗(yàn)選用國(guó)際公認(rèn)的橋本甲狀腺炎造模小鼠CBA/J小鼠，利用豬甲狀腺球蛋白結(jié)合弗氏完全佐劑和弗氏不完全佐劑造模[5-7]。結(jié)果顯示，橋本組小鼠僅表現(xiàn)為TgAb和TPOAb顯著升高及甲狀腺病理切片呈淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)等特征性形態(tài)學(xué)改變。甲狀腺毒癥組小鼠除上述表現(xiàn)外，T4增高，T3與對(duì)照組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但均值仍高于正常對(duì)照組，提示造模成功。

研究[8-9]顯示，甲狀腺功能正常時(shí)，免疫因素即可成為HT情緒改變的原因，而其產(chǎn)生的具體機(jī)制目前鮮有報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)中，橋本組小鼠額葉Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ層細(xì)胞內(nèi)谷氨酸含量與正常對(duì)照組相比有增加。多種疾病引發(fā)的神經(jīng)精神癥狀甚至健康人群存在的情緒改變與腦部谷氨酸代謝異常密切關(guān)聯(lián)，González-Sepúlveda et al[10]的研究發(fā)現(xiàn)，慢性疼痛導(dǎo)致患者出現(xiàn)焦慮癥狀時(shí)，其額葉谷氨酸含量呈增加趨勢(shì)；商進(jìn)春 等[11]的動(dòng)物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，尿毒癥腦病致大鼠產(chǎn)生神經(jīng)精神系統(tǒng)癥狀時(shí)，其腦組織谷氨酸濃度發(fā)生變化；Modi et al[12]在健康人群的研究中發(fā)現(xiàn)，焦慮情緒重者前扣帶回內(nèi)谷氨酸含量高于焦慮情緒輕者。結(jié)合以上研究成果，本研究結(jié)果提示HT所致的神經(jīng)精神癥狀可能與小鼠額葉谷氨酸代謝異常有關(guān)。此外，可能因?yàn)殄F體神經(jīng)元在額葉活動(dòng)中發(fā)揮著主要功能，Ⅳ層主要由星形神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成，使得橋本組小鼠額葉Ⅳ層相對(duì)于其它層受到影響稍小。

本實(shí)驗(yàn)觀察各組小鼠額葉各層谷氨酸分布與含量，發(fā)現(xiàn)甲狀腺毒癥組小鼠額葉Ⅱ～Ⅴ層中細(xì)胞內(nèi)谷氨酸含量較正常對(duì)照組和橋本組均增高，提示甲狀腺毒癥組小鼠額葉細(xì)胞內(nèi)谷氨酸含量的顯著升高可能是HT和甲狀腺毒癥共同作用的結(jié)果，HT合并的甲狀腺毒癥可能會(huì)影響小鼠額葉谷氨酸代謝。甲狀腺毒癥導(dǎo)致的神經(jīng)精神癥狀的產(chǎn)生機(jī)制尚不十分清楚。有研究[13-14]顯示，利用左甲狀腺素建立的甲狀腺毒癥大鼠模型腦部多巴胺、去甲腎上腺素和5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)生變化。Zhang et al[15]在對(duì)甲狀腺功能亢進(jìn)癥(甲亢)患者神經(jīng)精神癥狀機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，甲亢患者扣帶回谷氨酸含量減少。該結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果均提示甲狀腺毒癥可能會(huì)導(dǎo)致腦部谷氨酸代謝異常，可能因?yàn)檫x取腦區(qū)不同、谷氨酸代謝的調(diào)節(jié)作用以及疾病病因和進(jìn)程等不同因素，造成了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異。

綜上所述，HT會(huì)導(dǎo)致小鼠額葉細(xì)胞內(nèi)谷氨酸含量增高，合并甲狀腺毒癥時(shí)增高更加明顯，該結(jié)果可能為HT及HT合并甲狀腺毒癥引發(fā)神經(jīng)精神癥狀的機(jī)制探討提供一定參考作用。

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