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不同剂量KI和KIO_3对大鼠甲状腺、FRTL细胞H_2O_2含量、钙通道和抗氧化能力影响的实验研究

叶振坤

   目的 本研究设计了一系列含不同剂量碘化钾(KI)或碘酸钾(KIO_3)的饮食喂养Wistar大鼠,并设计了一系列含不同剂量KI的培养基培养FRTL细胞,其中以适量碘组为正常对照,从在体实验和离体实验两方面系统地研究了碘缺乏和碘过量对甲状腺功能、形态、H_2O_2含量、氧应激早期反应钙电流、细胞抗氧化能力的影响,以期为科学补碘和防治碘致性甲状腺疾病提供理论依据。 方法 选用断乳1个月,体重120g-140g的Wistar大鼠,雌雄各半,按体重随机分为6组:①低碘组(LI);②适碘组(NI);③5倍碘过量组(5HI);④10倍碘过量组(10HI);⑤50倍碘过量组(50HI);⑥100倍碘过量组(100HI)。在保证各组大鼠饮食营养结构正常合理的前提下,通过控制饲料碘含量和饮用含不同浓度KI或KIO_3的自来水,使各组大鼠每日碘摄入量依次为:0.6μg/d、6.15μg/d、30.75μg/d、61.5μg/d、307.5μg/d、615μg/d。观察长期(3月、6月、12月)饲养后甲状腺重量、甲状腺组织形态学变化、血清甲状腺激素水平、甲状腺组织及甲状腺激素作用的靶组织(血液、肝脏和脑)的抗氧化能力(GPx活性、SOD活性和MDA含量)和甲状腺组织抗氧化酶(GPx和SOD)基因mRNA水平。同时采用FRTL细胞系,培养基中加入不同剂量KI(碘的终浓度分别为10~(-6)mol/L、10~(-5)mol/L、10~(-4)mol/L、10~(-3)mol/L、10~(-2)mol/L),以培养基中未加KI的细胞为正常对照,继续培养细胞6h、12h、24h、48h、72h和144h后收集细胞,观察细胞形态、细胞总数、细胞死亡率、细胞功能(NIS mRNA、Tg mRNA和TPO mRNA水平及NIS蛋白水平)、H_2O_2含量、细胞Ca~(2+)浓度、细胞膜钙通道电流、细胞和培养基介质的抗氧化能力(SOD活性和MDA含量)的变化及细胞抗氧化酶(GPx和SOD)基因mRNA的表达水平。 结果 1.LI组大鼠甲状腺明显肿大,重量增加,呈小滤泡增生,血清甲状腺激素水平降低。各HI组大鼠甲状腺均未见肿大、甲状腺滤泡呈多形性变化及胶质贮留。其中50HI组和100HI组甲状腺滤泡壁有损伤,出现滤泡融合现象,电镜下观察细胞浆内脂质体增多,血清甲状腺激素水平出现不同程度地降低。 2.LI组甲状腺的GPx活性和SOD活性均增高;肝脏和血液的GPx活性降低,但SOD活性升高:脑GPx活性降低,而SOD活性仅在3月时增高,在6月和12月时SOD活性降低。LI组甲状腺、肝脏和脑的MDA含量均增高,但血液MDA含量与NI组差异无统计学意义。 3.过量碘化钾(KI)饲养大鼠之后,发现100HI组甲状腺GPx活性和SOD活性在6月时升高,但在12月时降低,50HI和100HI组的MDA含量在12月时均降低;100HI组肝脏GPx活性和SOD活性在12月时均较NI组降低;100HI组血液GPx活性在3月时降低;脑组织的GPx活性和SOD活性在6月和12月时与NI组差异均无统计学意义;所有碘过量组肝脏、血液和脑的MDA含量在3、6和12月时与同期NI组比较差异均无统计学意义。 4.过量碘酸钾(KIO_3)饲养大鼠之后,50HI和100HI组甲状腺GPx活性和SOD活性在12月时均降低;50HI和100HI组肝脏SOD活性在3月时升高而在6和12月时降低,10HI组SOD活性在3月时无变化但在6和12月时降低;50HI和100HI组红细胞SOD活性在12月时升高,100HI组GPx活性在3月时降低;50HI和100HI组脑GPx活性在3月时降低;所有碘过量组甲状腺、肝脏和血液的MDA含量在3、6和12月时与NI组差异均无统计学意义,而脑MDA含量在6月和12月时与NI组差异也无统计学意义,仅在3月时50HI和100HI组的脑MDA含量较NI组降低。 5.LI组甲状腺GPx mRNA(12月)和SOD mRNA(3、6和12月)表达水平均增高。12月时50HI组甲状腺SOD mRNA增高,而且100HI组GPx mRNA和SOD mRNA均增高。 6.随着培养基介质中碘浓度的增高和时间的延长FRTL细胞生长状态渐差,细胞总数逐渐下降,细胞死亡率逐渐升高。FRTL细胞在不同碘浓度(10~(-6)mol/L-10~(-3)mol/L)的培养基中培养24h和48h后,NIS mRNA、TPO mRNA和Tg mRNA表达水平与对照组比较差异无统计学意义,但NIS蛋白表达水平在48h和72h时均下降。FRTL细胞在不同碘浓度(10~(-6)mol/L-10~(-2)mol/L)的培养基中培养6h、12h、24h和48h后,H_2O_2含量随着碘浓度的增高和时间的延长逐渐增高。FRTL细胞在不同碘浓度(10~(-6)mol/L-10~(-2)mol/L)的培养基中培养12h后,FRTL细胞钙浓度随碘浓度的升高而升高。在10~(-6)mol/L至10~(-4)mol/L碘浓度范围内,FRTL细胞的细胞膜钙通道电流随碘浓度的升高而升高,10~(-3)mol几组较对照组钙电流也有增大,但电流小于10~(-5)mol/L和10~(-4)mol/L两个组。10~(-2)mol/L组由于细胞膜损伤严重,无法钳制,故未检测其钙电流。FRTL细胞在不同碘浓度(10~(-4)mol/L-10~(-2)mol/L)的培养基中培养48h和72h后,细胞和培养基中的SOD活性和MDA含量在72h时均随碘浓度的升高而升高,但细胞GPx mRNA和SOD mRNA表达水平与对照组差异均无统计学意义。 结论 1.碘缺乏可导致甲状腺、肝脏、血液和脑组织发生氧化损伤。 2.100倍KI可使甲状腺、肝脏和血液抗氧化酶活性下降,但未见氧化损伤。 3.50倍和100倍KIO_3可使甲状腺、肝脏、血液和脑组织抗氧化酶活性下降,但未见氧化损伤。 4.KIO_3与KI相比较:KIO_3对抗氧化酶活性的影响(降低)更明显,但KIO_3对各器官的氧化损伤并不比KI重。 5.10~(-4)mol/L、10~(-3)mol/L和10~(-2)mol/L碘浓度对FRTL细胞生长和增殖造成损伤,表现为生长差、细胞总数下降和死亡率升高。 6.给予10~(-5)mol/L-10~(-2)mol/L碘浓度后,细胞会出现氧应激反应,表现为细胞膜钙通道激活、钙电流加大、钙浓度升高、细胞内H_2O_2含量增加。 7.10~(-4)mol/L、10~(-3)mol/L和10~(-2)mol/L的碘浓度可使细胞和培养基介质的抗氧化能力下降,细胞发生氧化损伤。 8.综上,碘缺乏会使大鼠重要器官发生氧化损伤,但大鼠对高碘有一定的耐受能力;10~(-6)mol/L碘浓度未对离体FRTL细胞功能产生明显影响,10~(-5)mol/L碘浓度可使细胞产生氧应激反应,10~(-4)mol/L和10~(-3)mol/L碘浓度对细胞产生氧化损伤作用,10~(-2)mol/L的碘浓度会对细胞产生明显的毒性作用。……   
[关键词]:碘化钾;碘酸钾;大鼠;FRTL细胞;抗氧化能力;H_2O_2含量;钙浓度;钙电流
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:天津医科大学2007年