无机砷暴露对SD大鼠外周血甲状腺激素水平的影响研究

王大朋，蒋美吉，范丽丽

（贵州医科大学 环境污染与疾病监控教育部重点实验室/公共卫生与健康学院，贵州贵阳 550025）

砷是广泛分布于岩石、土壤、食物和水环境中的类金属环境毒物。长期无机砷暴露可引起慢性砷中毒，导致机体多器官损害[1]。砷还是一种环境内分泌干扰物，无机砷暴露与甲状腺疾病的发生发展有密切联系，如流行病学研究发现，饮水型砷中毒病区学龄儿童甲状腺肿的患病率明显高于非病区的学龄儿童[2]。孟加拉国砷中毒病区病例对照研究结果也发现，机体内砷暴露水平是引起当地人群单纯弥漫性甲状腺肿的重要因素[3]。另有研究发现，城市空气砷暴露的人群，其甲状腺激素和甲状腺球蛋白的分泌会受到显著影响[4]。因此，本研究以SD大鼠为对象，探讨亚砷酸钠（NaAsO2）暴露对SD大鼠外周血甲状腺激素分泌水平的影响，为砷致甲状腺损伤机制研究提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

亚砷酸钠（NaAsO2），优级纯，美国Sigma-Aldrich公司；非抗凝采血管，北京索莱宝科技有限公司；三碘甲状腺原氨酸（TT3）、游离T3（FT3）、总甲状腺素（TT4）、游离T4（TT4）酶联免疫吸附试剂盒，上海酶联生物科技有限公司；Multiskan™ GO型多功能酶标仪，美国Thermo Fisher公司。

1.2 实验动物及分组

健康清洁级初断乳SD大鼠24只，雌雄各半，体重100～120 g，购自辽宁长生生物有限公司，许可证号：SCXK（辽）2015-001。适应性饲养一周后随机数字表法分为正常对照组、低砷剂量组、中砷剂量组、高砷剂量组，每组6只。正常对照组给予去离子水灌胃，低、中、高砷剂量组按体重分别给予2.5 mg/kg、5.0 mg/kg、10.0 mg/kg的NaAsO2水溶液灌胃，每周灌胃6天，连续36周。所有大鼠按性别分笼饲养，饲养条件为湿度60%～70%，温度22～24 ℃。本实验经过贵州医科大学伦理审查委员会批准（No.1800233），符合动物伦理学要求。

1.3 样本收集及检测

到达染毒终点腹腔注射0.7%戊巴比妥钠麻醉大鼠后心脏取血于非抗凝采血管中，3 000 r/min离心15 min后取上清。常规分离各组大鼠血清，ELISA法检测各组大鼠血清中TT3、FT3、TT4、FT4分泌水平，具体操作严格按照相应的ELISA试剂盒说明书进行。

1.4 统计分析

采用SPSS 22.0统计软件进行数据分析，实验结果以均值±标准差表示，多组间比较采用单因素方差分析（one-way ANOVA），两两比较采用LSD-t检验，检验水准α=0.05，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 无机砷暴露对SD大鼠一般体征及体重的影响

整个实验过程中，对照组大鼠生长发育良好，自主活动均正常，毛发光滑干净，行为正常；与对照组比较，亚砷酸钠染毒组大鼠有饮水进食量减少、毛发粗糙、少动或呆卧、易激惹、互相抓咬等异常表现，且异常行为随亚砷酸钠染毒剂量的升高而愈加明显。

如表1所示，与对照组相比，染毒第36周时，中、高砷剂量组雄性大鼠体重明显降低（P＜0.05）；与对照组相比，染毒第36周时，高砷剂量组雌性大鼠体重明显降低（P＜0.05）；其余各砷染毒组大鼠体重较对照组有所降低，但未见显著统计学差异（P＞0.05）。

表1 亚砷酸钠染毒对大鼠体重的影响（n=3，单位：g）

2.2 无机砷暴露对SD大鼠血清TT3、FT3水平的影响

由表2可知，大鼠无机砷暴露36周后，各剂量组大鼠血清TT3、FT3分泌水平与对照组相比均显著降低（P＜0.01），且高砷剂量组TT3、FT3分泌水平明显低于低、中砷剂量组（P＜0.05）。

表2 不同剂量无机砷染毒大鼠血清TT3、FT3分泌水平（n=6）

2.3 无机砷暴露对SD大鼠血清TT4、FT4水平的影响

由表3可知，大鼠无机砷暴露36周后，各剂量组血清TT4、FT4分泌水平均显著低于对照组（P＜0.05），其中高砷剂量组FT4分泌水平明显低于低、中砷剂量组（P＜0.05）。

表3 不同剂量无机砷染毒大鼠血清TT4、FT4分泌水平（n=6）

3 讨论

甲状腺是人体重要的内分泌器官，甲状腺功能若出现异常，可使机体多个系统功能发生障碍[5]。作为人体最大的内分泌器官，甲状腺能够对机体的三大营养物质代谢过程、生长发育过程产生重要影响，其发挥作用主要是通过分泌T3、T4等甲状腺激素来实现[6]。目前十分有限的研究报道了砷暴露与甲状腺的关联。研究发现砷暴露后可蓄积于动物甲状腺组织中，干扰甲状腺相关激素分泌水平，进而造成甲状腺组织损伤，影响其功能[7]。SUN等[8]研究发现，以含100 μg/L无机砷的饮用水饲养小鼠8周后，其甲状腺组织出现明显损伤，造成甲状腺细胞结构改变，滤泡变形，胶质减少甚至耗竭。然而，长期砷暴露对大鼠甲状腺激素分泌水平的影响目前尚未见相关报道。

本研究采用不同剂量NaAsO2染毒SD大鼠36周后发现，长期无机砷暴露可导致SD大鼠饮水进食量减少并出现异常行为，且其体重较对照组大鼠明显降低，说明长期砷暴露可引起SD大鼠慢性损伤。

血清TT4是判定甲状腺功能最基本的指标，血清TT3水平的变化通常与TT4相一致，正常情况下血清TT3与TT4维持在一定范围内，促进新陈代谢及生长发育[9-11]。FT3、FT4是机体中甲状腺激素的另外一种存在形式，是甲状腺激素与甲状腺结合球蛋白结合后的甲状腺激素，具有一定活性作用。当机体受到外界刺激或存在慢性疾病时，甲状腺结合球蛋白水平会受到影响，此时血液中FT3、FT4的改变可较好地反映机体甲状腺功能受损情况[12]。

本研究发现，无机砷暴露36周后，SD大鼠血清TT3、FT3、TT4、FT4分泌水平较对照组均显著下降，且随染砷剂量的增加，其分泌水平逐渐降低，提示长期无机砷暴露可造成SD大鼠甲状腺功能损伤。SUN等[8]研究显示，暴露于100 μg/L的三价或五价无机砷的小鼠在第8周后其血清T4分泌水平显著低于对照组小鼠，与本研究结果相一致。

综上所述，本研究发现长期无机砷暴露可导致SD大鼠外周血甲状腺激素水平降低，影响其甲状腺功能。后续研究有必要进一步深入探讨砷致甲状腺功能损伤的具体分子机制。