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低碘环境下氟中毒子代大鼠甲状腺的病理学观察

2014-08-08李冲娄政驰陈玲丽孔令芸孙相和

湖北农业科学 2014年8期
关键词:甲状腺

李冲+娄政驰+陈玲丽+孔令芸+孙相和+黄静+郭东光+宁红梅+王选年+葛亚明+

摘要:研究高氟与低碘条件下对子代大鼠甲状腺的影响情况。健康Wistar大鼠(雌∶雄=3∶1)32只随机分为4组。对照组饲喂大鼠标准饲料,饮用去离子水;高氟组饲喂大鼠标准饲料,饮100mg/L氟化钠(NaF)去离子水;低碘组饲喂低碘饲料,饮用去离子水;高氟低碘组饲喂低碘饲料,饮100mg/L氟化钠(NaF)去离子水。模型建立后,生产子代,分别取10、20、30日龄子代大鼠甲状腺称重并进行HE染色。结果表明,与对照组相比,3个试验组的甲状腺出现了不同程度的损伤,但试验组间甲状腺重与体重比值差异不显著。高氟组甲状腺滤泡不完整,且含有细胞碎片;低碘组甲状腺滤泡大小不等,上皮细胞有的呈高柱状;而高氟低碘组的甲状腺滤泡除具有低碘组的特点外,还伴有局灶性细胞坏死。表明碘缺乏情况下氟中毒对大鼠甲状腺的损害更大。

关键词:高氟低碘;子代大鼠;甲状腺;HE染色

中图分类号:R599.9文献标识码:A文章编号:0439-8114(2014)08-1845-03

Thyroid Histopathology in Offspring of Fluorosis Rat under Low Iodine

LI Chong1,LOU Zheng-chi2,CHEN Ling-li1,KONG Ling-yun1,SUN Xiang-he1,HUANG Jing1,

GUO Dong-guang1, NING Hong-mei1,WANG Xuan-nian1,3,GE Ya-ming1

(1. Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang 453003, Henan,China; 2. Third Affiliated Hospital of Xinxiang Medical College, Xinxiang 453003,Henan,China; 3.Bio-technology Center, Xinxiang University, Xinxiang 453003,Henan,China)

Abstract:The effects of high-fluoride and low-iodine on the thyroid of offspring rats were studied. Thirty-two health Wistar rats were randomly divided into four groups (female∶male=3∶1) and treated with water, high-fluoride(100mg NaF/L), low-iodine(0.085 8 μg/g) or both high-fluoride (100 mg/L NaF)and low-iodine (0.085 8 μg/g) for 3 months, respectively. The offspring rats were treated as same. The thyroid gland in 10-day, 20-day and 30-day old offspring rats were taken and stained by HE. The results showed that compared with the control, the thyroid glands in all three treated groups appeared different damage, but the mean values of thyroid weight in the experimental groups were not significantly different. The thyroid follicles in high fluoride group were not complete and contained cellular debris. The thyroid follicles in low iodine group had different sizes and some epithelial cells had high columnar. The thyroid follicles in high fluoride and low iodine group showed focal necrosis besides the characteristics in low iodine group. It is indicated that damage of thyroid gland caused from Fluorosis were much more serious under iodine deficiency.

Key words: high fluoride and low iodine; offspring rats; thyroid; HE staining

氟是人畜必需的微量元素之一,适量的氟可以促进生长发育和繁殖,但当氟含量超过机体所需时,就会引起氟中毒,造成机体多系统的损伤[1-3]。研究表明,氟中毒时有过量的氟在甲状腺聚积,从而发挥其细胞毒害作用,不仅损伤滤泡上皮细胞甚至造成细胞坏死,而且还影响甲状腺的功能,导致甲状腺对碘的摄取、吸收、合成和分泌均降低,同时对促甲状腺激素(TSH)刺激的反应性也降低[4,5]。当机体内缺碘,甲状腺将出现代偿性增生肿大,以维持甲状腺的功能。氟中毒和碘缺乏病分布广泛,在中国出现两者交叉流行的现象[6,7]。关于两者的相互作用及其对甲状腺的损伤机制研究仍不甚清楚。

本试验模拟自然高氟低碘环境,对低碘环境下氟中毒子代大鼠甲状腺进行病理学观察,旨在研究高氟与低碘对甲状腺有无协同损害作用,为防治氟中毒提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验动物及饲料

选择32只体重为50 g左右的健康Wistar大鼠。低碘饲料是从低碘地区采购的小麦、玉米、大豆为原料所制成的大鼠饲料。采用硫氰酸铁-亚硝酸催化动力学法和氟离子电极法测定饲料中的氟碘含量,结果氟含量为26.51 mg/kg,碘含量为0.085 8 μg/g;正常饲料氟含量为25.57 mg/kg,碘含量为0.3543 μg/g。

1.2主要试剂及仪器

氟化钠(NaF,国产分析纯),生理盐水,20%乌拉坦溶液,多聚甲醛,氨水,乙醇,二甲苯,石蜡,苏木精染色液,伊红染色液。

HH-4型数显恒温水浴锅(金坛市杰瑞尔电器有限公司),YD-6D型智能生物组织包埋机(浙江省金华市益迪医疗设备厂),RM2235型石蜡切片机(德国Leica公司),YD-B型智能生物组织烤片机(浙江省金华市益迪医疗设备厂),DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司),DS-Fi2型荧光显微镜(NIKON公司),BS214D型精密电子天平(赛多利斯科学仪器有限公司)。

1.3试验方法

1.3.1动物模型的建立健康Wistar大鼠32只,随机分为4组(每组6只雌鼠,2只雄鼠):对照组、高氟组、低碘组和高氟低碘组。饲喂3个月后,收集大鼠尿液,测碘含量见表1。

1.3.2子代大鼠的产生动物模型建立后,将雌雄大鼠合笼过夜,次日检查阴道栓,确定其是否怀孕。将怀孕母鼠产出子代大鼠的当天记为第0天,仔鼠饲喂方法同母鼠饲喂。

1.3.3甲状腺组织HE染色分别在子代大鼠10、20、30日龄时,各组随机取出6只,20%乌拉坦溶液腹腔注射麻醉,生理盐水心脏灌流,甲醛固定至动物尸体僵硬为止。立即采集甲状腺称重后投入多聚甲醛中固定24 h,进行HE染色,中性树胶封固后于显微镜下观察。

1.3.4试验数据的统计分析采用SAS统计软件进行数据分析。

2结果与分析

2.1不同处理对子代大鼠甲状腺重量的影响

由表2可知,与对照组相比,20、30日龄低碘组子代大鼠甲状腺重与体重比值升高,在20日龄时差异显著(P<0.05);10日龄高氟组大鼠甲状腺与体重比值降低,随后在20日龄和30日龄时比值升高;高氟低碘组的变化趋势和高氟组一致。

2.2子代大鼠甲状腺的病理学变化

对照组大鼠甲状腺滤泡完整,滤泡腔内充满胶质,滤泡上皮细胞呈立方状,排列基本整齐(图1-1、图1-5、图1-9);高氟组大鼠甲状腺存在不完整的滤泡,其内含有脱落的上皮细胞以及变性坏死的上皮细胞碎片(图1-2、图1-6、图1-10);低碘组大鼠甲状腺组织滤泡大小不等,滤泡上皮细胞呈不规则高柱状,间或有增生形成的突起突向滤泡腔(图1-3、图1-7、图1-11);高氟低碘组大鼠甲状腺组织滤泡大小不等,滤泡上皮细胞呈不规则高柱状,间或有增生形成的突起突向滤泡腔,并且有局灶性细胞伤害(图1-4、图1-8、图1-12)。

3讨论

氟和碘常以化合物或络合物的形式存在,溶于水后以离子态存在,这便决定了它们有共同的分布。氟中毒和碘缺乏在部分地区出现了双重危害,对甲状腺的形态功能有一定的协同作用[7,8]。有资料报道甲状腺对氟较为敏感,过量的氟会在甲状腺聚积[9]。关于氟与甲状腺关系的观点主要有:①氟对甲状腺的结构和功能没有影响;②氟只在低碘环境下才对甲状腺的结构和功能有影响;③单纯性氟中毒可直接影响甲状腺的结构和功能[10,11];④氟中毒在低碘、适量碘或过量碘情况下均能直接或间接地影响甲状腺的形态功能[12]。本试验也支持第④种观点。

据贵州省碘缺乏地区的调查和监测显示,部分地区出现患甲状腺肿率高、盐碘高和尿碘高“三高”现象[13]。李宏彬等[14]的研究显示贵州省的甲状腺肿大率高是由多种因素引起的,即使在食盐中补碘,但由于氟的影响,仍然出现了“三高”现象,表明氟与碘之间有一定的交互作用,对甲状腺的结构功能有影响。

本试验在高氟低碘条件下观察子代大鼠甲状腺的形态结构。结果表明,试验组间甲状腺重与体重比值差异不显著。氟中毒对甲状腺的形态功能有损害作用;单纯性碘缺乏使甲状腺代偿性增大;而低碘环境下,氟中毒对甲状腺的结构与功能损伤更大,这说明碘缺乏与氟中毒对甲状腺结构和功能的损害具有协同作用。

参考文献:

[1] 李广生,井玲,徐辉.地方性氟中毒发病机制的研究进展[J].中华病理学杂志,2005,34(10):632-634.

[2] 朱绯,周良生,李术.氟中毒致贫血的研究进展[J].东北农业大学学报,2009,40(1):133-137.

[3] ZHOU Y J,ZHANG H L,HE J L,et al.Effects of sodium fluoride on reproductive function in female rats[J].Food and Chemical Toxicology,2013,56(4):297-303.

[4] OLIVIER B,LAURA A M,LUZ MARIA D R.Molecular mechanisms of fluoride toxicity[J].Chemico-Biological Interactions,2010,188(2):319-333.

[5] BANJI D,BANJI J F,GOURI P N,ANNAMALAI A R.Investigation on the role of spirulina platensis in ameliorating behavioural changes, thyroid dysfunction and oxidative stress in offspring of pregnant rats exposed to fluoride[J]. Food Chemistry,2013,140(1-2):321-331.

[6] SUSHEELA A K,BHATNAGAR M,VIG K,et al. Excess fluoride irrgestion and thyroid hormone ederang ements in children living in Delhi India[J].Fluoride,2005,38(2):98-108.

[7] 洪富贵,曹衍祥,杨冬,等.氟在不同环境中对儿童智力发育影响的研究[J].中国初级卫生保健,2001,15(3):56-57.

[8] 葛亚明,宁红梅,安志兴,等.氟中毒和碘缺乏病并发地区分布及流行病学概况[J].动物医学进展,2009,30(10):104-107.

[9] 刘国艳,柴春彦,康世良.氟对鸡甲状腺组织超微结构的影响[J].中国兽医学报,2002,22(5):512-514.

[10] 于燕妮,官志忠,刘家骝.慢性氟中毒对甲状腺的影响[J].中华医学杂志,1985,65(12):747-749.

[11] 官志忠,庄宗杰,杨沛施,等.缺碘和氟中毒对大鼠甲状腺的协同作用[J].中国病理生理杂志,1989,5(3):158-162.

[12] 赵文元,朱惠民,高优真,等.碘氟在试验性甲状腺肿和氟中毒发病中的联合作用[J].中国地方病防治杂志,1992,7(1):16-18.

[13] 李晓松,王述全,马启玲,等.贵州省碘缺乏病不同病区病情现状对比分析[J].中国地方病学杂志,2001,20(4):296-297.

[14] 李宏彬,申旭波,许洁,等.氟、钙与碘联合染毒对大鼠甲状腺系数和形态结构的交互作用[J].环境与健康杂志,2011,28(8):674-676.

1.3.2子代大鼠的产生动物模型建立后,将雌雄大鼠合笼过夜,次日检查阴道栓,确定其是否怀孕。将怀孕母鼠产出子代大鼠的当天记为第0天,仔鼠饲喂方法同母鼠饲喂。

1.3.3甲状腺组织HE染色分别在子代大鼠10、20、30日龄时,各组随机取出6只,20%乌拉坦溶液腹腔注射麻醉,生理盐水心脏灌流,甲醛固定至动物尸体僵硬为止。立即采集甲状腺称重后投入多聚甲醛中固定24 h,进行HE染色,中性树胶封固后于显微镜下观察。

1.3.4试验数据的统计分析采用SAS统计软件进行数据分析。

2结果与分析

2.1不同处理对子代大鼠甲状腺重量的影响

由表2可知,与对照组相比,20、30日龄低碘组子代大鼠甲状腺重与体重比值升高,在20日龄时差异显著(P<0.05);10日龄高氟组大鼠甲状腺与体重比值降低,随后在20日龄和30日龄时比值升高;高氟低碘组的变化趋势和高氟组一致。

2.2子代大鼠甲状腺的病理学变化

对照组大鼠甲状腺滤泡完整,滤泡腔内充满胶质,滤泡上皮细胞呈立方状,排列基本整齐(图1-1、图1-5、图1-9);高氟组大鼠甲状腺存在不完整的滤泡,其内含有脱落的上皮细胞以及变性坏死的上皮细胞碎片(图1-2、图1-6、图1-10);低碘组大鼠甲状腺组织滤泡大小不等,滤泡上皮细胞呈不规则高柱状,间或有增生形成的突起突向滤泡腔(图1-3、图1-7、图1-11);高氟低碘组大鼠甲状腺组织滤泡大小不等,滤泡上皮细胞呈不规则高柱状,间或有增生形成的突起突向滤泡腔,并且有局灶性细胞伤害(图1-4、图1-8、图1-12)。

3讨论

氟和碘常以化合物或络合物的形式存在,溶于水后以离子态存在,这便决定了它们有共同的分布。氟中毒和碘缺乏在部分地区出现了双重危害,对甲状腺的形态功能有一定的协同作用[7,8]。有资料报道甲状腺对氟较为敏感,过量的氟会在甲状腺聚积[9]。关于氟与甲状腺关系的观点主要有:①氟对甲状腺的结构和功能没有影响;②氟只在低碘环境下才对甲状腺的结构和功能有影响;③单纯性氟中毒可直接影响甲状腺的结构和功能[10,11];④氟中毒在低碘、适量碘或过量碘情况下均能直接或间接地影响甲状腺的形态功能[12]。本试验也支持第④种观点。

据贵州省碘缺乏地区的调查和监测显示,部分地区出现患甲状腺肿率高、盐碘高和尿碘高“三高”现象[13]。李宏彬等[14]的研究显示贵州省的甲状腺肿大率高是由多种因素引起的,即使在食盐中补碘,但由于氟的影响,仍然出现了“三高”现象,表明氟与碘之间有一定的交互作用,对甲状腺的结构功能有影响。

本试验在高氟低碘条件下观察子代大鼠甲状腺的形态结构。结果表明,试验组间甲状腺重与体重比值差异不显著。氟中毒对甲状腺的形态功能有损害作用;单纯性碘缺乏使甲状腺代偿性增大;而低碘环境下,氟中毒对甲状腺的结构与功能损伤更大,这说明碘缺乏与氟中毒对甲状腺结构和功能的损害具有协同作用。

参考文献:

[1] 李广生,井玲,徐辉.地方性氟中毒发病机制的研究进展[J].中华病理学杂志,2005,34(10):632-634.

[2] 朱绯,周良生,李术.氟中毒致贫血的研究进展[J].东北农业大学学报,2009,40(1):133-137.

[3] ZHOU Y J,ZHANG H L,HE J L,et al.Effects of sodium fluoride on reproductive function in female rats[J].Food and Chemical Toxicology,2013,56(4):297-303.

[4] OLIVIER B,LAURA A M,LUZ MARIA D R.Molecular mechanisms of fluoride toxicity[J].Chemico-Biological Interactions,2010,188(2):319-333.

[5] BANJI D,BANJI J F,GOURI P N,ANNAMALAI A R.Investigation on the role of spirulina platensis in ameliorating behavioural changes, thyroid dysfunction and oxidative stress in offspring of pregnant rats exposed to fluoride[J]. Food Chemistry,2013,140(1-2):321-331.

[6] SUSHEELA A K,BHATNAGAR M,VIG K,et al. Excess fluoride irrgestion and thyroid hormone ederang ements in children living in Delhi India[J].Fluoride,2005,38(2):98-108.

[7] 洪富贵,曹衍祥,杨冬,等.氟在不同环境中对儿童智力发育影响的研究[J].中国初级卫生保健,2001,15(3):56-57.

[8] 葛亚明,宁红梅,安志兴,等.氟中毒和碘缺乏病并发地区分布及流行病学概况[J].动物医学进展,2009,30(10):104-107.

[9] 刘国艳,柴春彦,康世良.氟对鸡甲状腺组织超微结构的影响[J].中国兽医学报,2002,22(5):512-514.

[10] 于燕妮,官志忠,刘家骝.慢性氟中毒对甲状腺的影响[J].中华医学杂志,1985,65(12):747-749.

[11] 官志忠,庄宗杰,杨沛施,等.缺碘和氟中毒对大鼠甲状腺的协同作用[J].中国病理生理杂志,1989,5(3):158-162.

[12] 赵文元,朱惠民,高优真,等.碘氟在试验性甲状腺肿和氟中毒发病中的联合作用[J].中国地方病防治杂志,1992,7(1):16-18.

[13] 李晓松,王述全,马启玲,等.贵州省碘缺乏病不同病区病情现状对比分析[J].中国地方病学杂志,2001,20(4):296-297.

[14] 李宏彬,申旭波,许洁,等.氟、钙与碘联合染毒对大鼠甲状腺系数和形态结构的交互作用[J].环境与健康杂志,2011,28(8):674-676.

1.3.2子代大鼠的产生动物模型建立后,将雌雄大鼠合笼过夜,次日检查阴道栓,确定其是否怀孕。将怀孕母鼠产出子代大鼠的当天记为第0天,仔鼠饲喂方法同母鼠饲喂。

1.3.3甲状腺组织HE染色分别在子代大鼠10、20、30日龄时,各组随机取出6只,20%乌拉坦溶液腹腔注射麻醉,生理盐水心脏灌流,甲醛固定至动物尸体僵硬为止。立即采集甲状腺称重后投入多聚甲醛中固定24 h,进行HE染色,中性树胶封固后于显微镜下观察。

1.3.4试验数据的统计分析采用SAS统计软件进行数据分析。

2结果与分析

2.1不同处理对子代大鼠甲状腺重量的影响

由表2可知,与对照组相比,20、30日龄低碘组子代大鼠甲状腺重与体重比值升高,在20日龄时差异显著(P<0.05);10日龄高氟组大鼠甲状腺与体重比值降低,随后在20日龄和30日龄时比值升高;高氟低碘组的变化趋势和高氟组一致。

2.2子代大鼠甲状腺的病理学变化

对照组大鼠甲状腺滤泡完整,滤泡腔内充满胶质,滤泡上皮细胞呈立方状,排列基本整齐(图1-1、图1-5、图1-9);高氟组大鼠甲状腺存在不完整的滤泡,其内含有脱落的上皮细胞以及变性坏死的上皮细胞碎片(图1-2、图1-6、图1-10);低碘组大鼠甲状腺组织滤泡大小不等,滤泡上皮细胞呈不规则高柱状,间或有增生形成的突起突向滤泡腔(图1-3、图1-7、图1-11);高氟低碘组大鼠甲状腺组织滤泡大小不等,滤泡上皮细胞呈不规则高柱状,间或有增生形成的突起突向滤泡腔,并且有局灶性细胞伤害(图1-4、图1-8、图1-12)。

3讨论

氟和碘常以化合物或络合物的形式存在,溶于水后以离子态存在,这便决定了它们有共同的分布。氟中毒和碘缺乏在部分地区出现了双重危害,对甲状腺的形态功能有一定的协同作用[7,8]。有资料报道甲状腺对氟较为敏感,过量的氟会在甲状腺聚积[9]。关于氟与甲状腺关系的观点主要有:①氟对甲状腺的结构和功能没有影响;②氟只在低碘环境下才对甲状腺的结构和功能有影响;③单纯性氟中毒可直接影响甲状腺的结构和功能[10,11];④氟中毒在低碘、适量碘或过量碘情况下均能直接或间接地影响甲状腺的形态功能[12]。本试验也支持第④种观点。

据贵州省碘缺乏地区的调查和监测显示,部分地区出现患甲状腺肿率高、盐碘高和尿碘高“三高”现象[13]。李宏彬等[14]的研究显示贵州省的甲状腺肿大率高是由多种因素引起的,即使在食盐中补碘,但由于氟的影响,仍然出现了“三高”现象,表明氟与碘之间有一定的交互作用,对甲状腺的结构功能有影响。

本试验在高氟低碘条件下观察子代大鼠甲状腺的形态结构。结果表明,试验组间甲状腺重与体重比值差异不显著。氟中毒对甲状腺的形态功能有损害作用;单纯性碘缺乏使甲状腺代偿性增大;而低碘环境下,氟中毒对甲状腺的结构与功能损伤更大,这说明碘缺乏与氟中毒对甲状腺结构和功能的损害具有协同作用。

参考文献:

[1] 李广生,井玲,徐辉.地方性氟中毒发病机制的研究进展[J].中华病理学杂志,2005,34(10):632-634.

[2] 朱绯,周良生,李术.氟中毒致贫血的研究进展[J].东北农业大学学报,2009,40(1):133-137.

[3] ZHOU Y J,ZHANG H L,HE J L,et al.Effects of sodium fluoride on reproductive function in female rats[J].Food and Chemical Toxicology,2013,56(4):297-303.

[4] OLIVIER B,LAURA A M,LUZ MARIA D R.Molecular mechanisms of fluoride toxicity[J].Chemico-Biological Interactions,2010,188(2):319-333.

[5] BANJI D,BANJI J F,GOURI P N,ANNAMALAI A R.Investigation on the role of spirulina platensis in ameliorating behavioural changes, thyroid dysfunction and oxidative stress in offspring of pregnant rats exposed to fluoride[J]. Food Chemistry,2013,140(1-2):321-331.

[6] SUSHEELA A K,BHATNAGAR M,VIG K,et al. Excess fluoride irrgestion and thyroid hormone ederang ements in children living in Delhi India[J].Fluoride,2005,38(2):98-108.

[7] 洪富贵,曹衍祥,杨冬,等.氟在不同环境中对儿童智力发育影响的研究[J].中国初级卫生保健,2001,15(3):56-57.

[8] 葛亚明,宁红梅,安志兴,等.氟中毒和碘缺乏病并发地区分布及流行病学概况[J].动物医学进展,2009,30(10):104-107.

[9] 刘国艳,柴春彦,康世良.氟对鸡甲状腺组织超微结构的影响[J].中国兽医学报,2002,22(5):512-514.

[10] 于燕妮,官志忠,刘家骝.慢性氟中毒对甲状腺的影响[J].中华医学杂志,1985,65(12):747-749.

[11] 官志忠,庄宗杰,杨沛施,等.缺碘和氟中毒对大鼠甲状腺的协同作用[J].中国病理生理杂志,1989,5(3):158-162.

[12] 赵文元,朱惠民,高优真,等.碘氟在试验性甲状腺肿和氟中毒发病中的联合作用[J].中国地方病防治杂志,1992,7(1):16-18.

[13] 李晓松,王述全,马启玲,等.贵州省碘缺乏病不同病区病情现状对比分析[J].中国地方病学杂志,2001,20(4):296-297.

[14] 李宏彬,申旭波,许洁,等.氟、钙与碘联合染毒对大鼠甲状腺系数和形态结构的交互作用[J].环境与健康杂志,2011,28(8):674-676.

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