氟暴露對大鼠內(nèi)分泌腺的影響

苗程怡，王宏偉，趙 靜，崔書剛，王小芬

（河南科技大學(xué)動物科技學(xué)院，河南洛陽471023）

氟是一種極性活潑的非金屬元素，常以氟離子的形式廣泛存在于自然界。作為骨骼與牙齒的必需組分，機(jī)體通過飲水或者飲食的方式攝取氟。適量的氟可增加骨硬度及牙齒的耐酸蝕能力，但氟攝入量不足或過量會對機(jī)體硬組織和非骨相組織造成損傷。內(nèi)分泌系統(tǒng)由內(nèi)分泌腺和散在的內(nèi)分泌細(xì)胞組成，與神經(jīng)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)共同維持內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)態(tài)[1]。在應(yīng)激狀態(tài)下，內(nèi)分泌系統(tǒng)通過調(diào)動相關(guān)激素對外界不利環(huán)境條件做出適應(yīng)性反應(yīng)[2]。內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂時會導(dǎo)致激素分泌失調(diào)，引發(fā)一系列疾病，如甲亢、糖尿病、鈣代謝紊亂等[3-5]。研究表明，過量的氟也可以導(dǎo)致血糖升高[6]、鈣磷代謝失調(diào)[7]。本研究通過建立氟暴露大鼠模型，探討過量氟對甲狀腺激素、腎上腺素、去甲腎上腺素和胰島素含量的影響，為氟對動物內(nèi)分泌系統(tǒng)毒性的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)動物

試驗(yàn)選取24只健康的24日齡Sprague-Dawley大鼠，體重（50±4）g，雌、雄各半，購自鄭州大學(xué)動物實(shí)驗(yàn)中心。

1.1.2 試驗(yàn)試劑

氟化鈉購自西隴化工股份有限公司；伊紅、蘇木精購自武漢博士德生物工程有限公司；三碘甲狀腺原氨酸（T3）試劑盒、四碘甲狀腺原氨酸（T4）試劑盒、血清游離三碘甲腺原氨酸（FT3）試劑盒、血清游離四碘甲腺原氨酸（FT4）試劑盒均購自北京科美生物技術(shù)有限公司；腎上腺素試劑盒、去甲腎上腺素試劑盒、胰島素試劑盒均購自南京信帆生物技術(shù)有限公司。

1.1.3 試驗(yàn)儀器

KD-BM生物組織包埋機(jī)（浙江省金華市科迪儀器有限公司）、RM2235徠卡生物組織切片機(jī)（上海徠卡儀器有限公司）、XS-212-103生物顯微鏡（上海普赫光電科技有限公司）、GC-911γ-放射免疫計(jì)數(shù)器（合肥科大創(chuàng)新股份有限公司）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大鼠在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)動物房適應(yīng)飼養(yǎng)1周后，隨機(jī)分為2組，每組12只。對照組（基礎(chǔ)日糧+蒸餾水）；加氟組（基礎(chǔ)日糧+含221 mg/L氟化鈉的蒸餾水）。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 甲狀腺指數(shù)

在試驗(yàn)第30 d和第60 d分別對大鼠稱重，采集甲狀腺對甲狀腺稱重，計(jì)算甲狀腺指數(shù)。

1.3.2 激素含量

在試驗(yàn)第30 d和第60 d時分別采集血液，分離血清。根據(jù)放射免疫試劑盒說明書（北京科美生物技術(shù)有限公司、南京信帆生物技術(shù)有限公司），采用γ-計(jì)數(shù)器測定血清中甲狀腺素（T3）、甲狀腺素（T4）、血清游離甲腺素（FT3）、血清游離甲腺素（FT4）、腎上腺素、去甲腎上腺素和胰島素含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0t檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，P<0.05表示差異顯著；P<0.01表示差異極顯著。數(shù)據(jù)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 氟暴露對大鼠甲狀腺指數(shù)的影響（見圖1）

由圖1可知，與對照組相比，加氟組大鼠甲狀腺指數(shù)在第30 d時顯著降低（P<0.05）；而在第60 d時，各組大鼠甲狀腺指數(shù)差異不顯著（P>0.05）。

2.2 氟暴露對大鼠甲狀腺激素含量的影響（見圖2~圖5）

由圖2~圖5可知，與對照組相比，加氟組大鼠T3含量在第30 d和第60 d均極顯著降低（P<0.01）；T4含量在第30 d時顯著降低（P<0.05），第60 d時極顯著降低（P<0.01）；FT3含量在第30 d時顯著降低（P<0.05），第60 d時極顯著下降（P<0.01）；FT4含量在第30 d和第60 d時均極顯著降低（P<0.01）。

2.3 氟暴露對大鼠腎上腺素和去甲腎上腺素含量的影響（見圖6、圖7）

由圖6、圖7可知，與對照組相比，加氟組大鼠的腎上腺素和去甲腎上腺素含量第30 d和第60 d時差異不顯著（P>0.05）。

2.4 氟暴露對大鼠胰島素含量的影響（見圖8）

由圖8可知，與對照組相比，胰島素含量第30 d和第60 d時差異均不顯著（P>0.05）。

3 討論

3.1 氟暴露對大鼠甲狀腺激素的影響

甲狀腺作為脊椎動物體內(nèi)不可或缺的內(nèi)分泌腺，在調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、組織發(fā)育和維持機(jī)體內(nèi)分泌穩(wěn)態(tài)方面起著至關(guān)重要的作用。甲狀腺濾泡是組成甲狀腺的基本單元，由單層上皮細(xì)胞及其分泌的膠體組成。甲狀腺單層上皮細(xì)胞負(fù)責(zé)合成和分泌甲狀腺激素，維持甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞的完整性，對甲狀腺功能的發(fā)揮至關(guān)重要。氟作為一種小分子非金屬元素可以通過簡單擴(kuò)散穿透細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)對細(xì)胞和組織代謝產(chǎn)生毒性影響。研究表明，過量氟可通過降低機(jī)體抗氧化能力[8]，損傷甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞[8-9]。有研究表明，長期暴露在高氟環(huán)境中，體細(xì)胞的氧化和碘化作用就會受到干擾，甲狀腺過氧化物酶活性降低，從而影響甲狀腺激素的合成[10-11]。氟和碘均屬于鹵族元素，且氟比碘活性更強(qiáng)。氟可以直接置換甲狀腺中的碘，影響甲狀腺激素的分泌[12]；氟可競爭性地與酪氨酸結(jié)合，抑制甲狀腺對碘的攝取和利用，進(jìn)一步干擾T3、T4的合成[13]。在本試驗(yàn)中，過量氟不僅造成甲狀腺指數(shù)的降低，而且T3、T4、FT3和FT4含量也顯著降低，顯示了氟對甲狀腺強(qiáng)烈的毒性。

3.2 氟暴露對大鼠腎上腺激素和胰島素的影響

髓質(zhì)細(xì)胞分泌的腎上腺素和去甲腎上腺素在調(diào)節(jié)血壓、心率等方面起著重要的作用。研究表明，給大鼠一次性注射10 g/kg氟化鈉，10 min內(nèi)血漿腎上腺素濃度升高4~5倍[14]。本試驗(yàn)中，通過飲水?dāng)z入過量氟，在第30 d和第60 d，大鼠血清腎上腺素和去甲腎上腺素含量未發(fā)生顯著變化，可能與給氟方式和氟的攝入劑量不同有關(guān)。胰島素不僅參與機(jī)體血糖的調(diào)節(jié)，而且在骨的生長和代謝中也扮演著重要角色。據(jù)報(bào)道，氟可以通過損傷胰島β細(xì)胞，抑制胰島細(xì)胞增殖，造成胰島β細(xì)胞的功能損害，直接減少胰島素的分泌[15]，進(jìn)而引起糖代謝紊亂。大鼠被氟處理2個月后，血清中胰島素含量顯著升高；但氟處理3個月后，血清中胰島素含量出現(xiàn)下降[16]。說明一定時間內(nèi)氟對胰島素的分泌起到刺激作用，但長時間攝入過量氟將在一定程度上抑制胰島素的分泌。在本研究中，血清胰島素含量在氟處理第30 d時有所降低，在60 d時呈現(xiàn)上升趨勢。胰島素的分泌受內(nèi)源和外源多種因素的影響，其含量的變化會影響血糖代謝及脂肪和蛋白質(zhì)的合成。氟對胰島素的影響受飲食和環(huán)境應(yīng)激等多因素干擾，確切的機(jī)制有待深入研究。

4 結(jié)論

綜上所述，氟暴露可不同程度的干擾大鼠機(jī)體內(nèi)分泌腺，影響激素分泌及合成，進(jìn)而影響機(jī)體細(xì)胞和組織的分化、發(fā)育和代謝。