论文题目: 过量碘对小鼠胚胎发育的影响及硒的干预作用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 营养与食品卫生学
作者: 杨雪锋
导师: 孙秀发
关键词: 过量碘,胚胎毒性,脱碘酶
文献来源: 华中科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着全民食盐加碘政策的实施，碘缺乏病已得到了有效控制。但另一方面，由于摄入含碘高的食物、水以及药物，或由于补碘不当造成的过量碘对机体的危害日益受到关注。我国生活在水源性高碘地区的人口已达到6000万。深入研究过量碘对人体的危害以采取有效的干预措施成为急需解决的重要问题。以往的研究证实，碘缺乏可影响胚胎发育导致流产、死产、先天畸形及新生儿死亡率升高，尤其是影响脑发育导致的克汀病是过去几十年中智力障碍最常见的原因，过量碘摄入是否也会影响胚胎发育过程而造成远期危害，有关此方面的研究资料甚少并且没有统一的认识。另一微量元素硒以硒半胱氨酸的形式存在于许多蛋白以及酶的活性中心，是抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和甲腺原氨酸脱碘酶的重要组成成分，在甲状腺激素的合成、代谢以及甲状腺组织损伤过程中具有重要作用。以往硒、碘关系的研究主要集中在两者都缺乏的状态，有关不同剂量硒干预过量碘危害的研究国内外均未见报导。本研究在观察过量碘所致小鼠胚胎毒性的基础上，从母体氧化／抗氧化系统的平衡、母体和胚胎甲状腺激素代谢的变化入手，应用RT-PCR、Western blot和免疫组织化学等方法观察了过量碘对胚胎发育过程中甲状腺激素受体TRβ1和发育基因Hoxc8表达的变化，从分子水平上揭示过量碘影响胚胎发育的机理，同时通过补充不同剂量硒来观察硒对过量碘导致的胚胎毒性的干预作用。现将结果报告如下：第一部分过量碘所致小鼠胚胎发育毒性的研究目的建立过量碘小鼠动物模型，系统完整地观察过量碘所致小鼠的胚胎发育毒性，为评价过量碘的远期危害提供理论依据。方法将刚断乳的清洁级BABL／C小鼠195只（雌雄2：1）按体重随机分为6组，对照组45只动物，其他每组30只动物，分别给予自来水及含KIO3的高碘水，高碘剂量分别为1500μg／L、3000μg／L、6000μg／L、12000μg／L以及24000μg／L。四个月后，测定亲代鼠尿碘水平，然后按雌雄2：1的比例合笼，次日晨检查阴栓，查到阴栓者计为孕0.5d。从对照组中取10只孕鼠，在孕5.5～15.5d以15000IU／kgbw.VitA灌胃作为阳性对照组。于孕19.5d每组取6～8只孕鼠眼球取血后处死，立即剖腹取胎观察胚胎发育情况。取孕鼠血清测定甲状腺激素水平，取甲状腺观察病理变化。同时每组留取6只孕鼠待其自然分娩后观察仔鼠发育情况。结果高碘组小鼠都出现了弥漫胶质性甲状腺肿，尿碘水平极显著升高，血清甲状腺激素水平从3000μg／L剂量就出现了明显的变化，主要表现为TT4水平升高，TT3水平降低。同时12000μg／L和24000μg／L高碘组的平均进食量和体重增长显著低于对照组。各高碘组母鼠的受孕率、流产率与阴性对照组无显著性差异。平均胎盘重从3000μg／L组开始显著低于阴性对照组。高碘组的吸收胎率、死胎率显著升高，并且呈剂量效应关系（r=0.167，p＜0.05）。阳性对照组观察到明显的外观畸形（无脑、脑膨出），但高碘组的外观畸形率与阴性对照组无显著性差异。高碘组骨骼畸形发生率升高，从3000μg／L开始有显著性差异，并且呈显著剂量效应关系（r=0.80，p＜0.05），主要表现为多肋，也出现了胸骨发育迟缓、囟门闭和迟缓、脊柱侧弯、掌骨发育迟缓等类型的骨骼畸形。各高碘组胎鼠脏器均未见异常。各高碘组胎鼠的体重、身长、尾长和性别比以及生后仔鼠的长毛、张耳、睁眼时间与阴性对照组间均无显著性差异。结论过量碘具有胚胎发育毒性，主要表现为胚胎的骨骼畸形。本实验条件下，过量碘所致胚胎发育毒性的阈剂量为3000μg／L（即0.75mg／kgbw．）。相对于大剂量VitA的严重畸形（无脑、脑膨出）而言，过量碘的致畸作用较轻。第二部分过量碘所致小鼠胚胎发育毒性的机制研究目的观察过量碘对母体的氧化／抗氧化平衡、母体-胚胎甲状腺激素代谢的影响、以及过量碘导致的甲状腺激素受体TRβ1和发育基因Hoxc8表达的变化，全面深入地探讨过量碘所致小鼠胚胎发育毒性的机制。方法动物饲养及剂量分组同第一部分。亲代鼠饲养四个月后，按雌雄2：1的比例合笼，次日晨检查阴栓，查到阴栓者计为孕0.5d，在孕12.5d和19.5d分别取6～8只母鼠的血、甲状腺、肝脏和肾脏测定其氧化、抗氧化水平、脱碘酶D1的活性和mRNA表达等指标。同时取孕12.5d和19.5d母鼠的胎盘和12.5d的胚胎，一部分胚胎于4％的多聚甲醛中固定用于免疫组化分析，胎盘和另一部分胚胎液氮速冻后，-70℃保存，胎盘用于测定其脱碘酶活性和表达以及硒含量，胚胎用于测定甲状腺激素受体TRβ1和发育基因Hoxc8的表达。结果①过量碘摄入可降低母鼠血清、肝脏和甲状腺的抗氧化能力，并升高过氧化脂质MDA水平。血清GSH-Px活性从1500μg／L开始显著低于对照组（P＜0.05），SOD活性从3000μg／L开始极显著低于对照组（P＜0.01）；肝脏的GSH-Px和SOD活性从3000μg／L开始分别与对照组有极显著性（P＜0.01）和显著性（P＜0.05）差异；甲状腺GSH-Px活性从6000μg／L开始极显著低于对照组（P＜0.01），并且各组织GSH-Px和SOD活性与高碘剂量呈显著负相关。血清、肝脏和甲状腺的MDA水平从3000μg／L开始显著升高，与高碘剂量呈显著正相关。②高碘摄入可降低机体的肝硒水平。从3000μg／L开始与对照组有显著性差异，并且与高碘剂量成明显的负相关，但胎盘硒水平各组间无显著性差异。③过量碘摄入可降低母鼠肝、肾D1活性和mRNA表达。肝脏和肾脏D1活性从3000μg／L显著低于对照组。肝脏D1mRNA水平的变化较为明显，从3000μg／L开始显著低于对照组；而肾脏mRNA水平从12000μg／L开始显著降低。④过量碘主要影响12.5d胎盘D2的活性，从3000μg／L剂量开始就显著低于对照组，并且呈剂量效应关系，对胎盘D3的活性没有明显影响，mRNA水平的变化与活性的变化平行。过量碘对19.5d胎盘D2和D3活性没有明显影响。过量碘可显著降低19.5d子宫D2的活性，升高19.5d子宫D3的活性，3000μg／L剂量开始与对照组有显著性差异。⑤过量碘可显著降低12.5d胚胎TRβ1和Hoxc8mRNA水平和蛋白水平的表达，从3000μg／L剂量组与对照组间有显著性差异。免疫组化结果表明，Hoxc8在脊神经节细胞核的表达从3000μg／L组开始显著降低。结论过量碘造成的氧化损伤和相对的硒营养缺乏是高碘危害发病机制中的重要环节。过量碘在转录和可能在翻译水平影响母体肝、肾脱碘酶D1的活性从而影响母体的甲状腺激素水平，同时通过调节胚胎甲状腺激素代谢过程中的关键酶—胎盘和子宫脱碘酶D2和D3的活性，从而影响胚胎的甲状腺激素水平是过量碘导致胚胎毒性的重要途径。过量碘下调胚胎TRβ1和Hoxc8mRNA和蛋白水平的表达是过量碘导致胚胎发育毒性的重要分子机制。第三部分不同剂量硒对过量碘所致胚胎毒性的干预作用目的观察不同剂量硒对过量碘所致胚胎毒性的干预作用，确定硒干预的最适剂量以及探讨硒拮抗过量碘所致胚胎毒性的机制。方法刚断乳的清洁级BABL／C小鼠240只（雌雄2：1），按体重随机分为8组，每组30只动物，A组，即正常对照组，给予自来水；B组，高碘对照组，给予3000μg／L I的高碘水；C组～H组为补硒组，除了3000μg／L I外，分别给予0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，1.0mg／L的硒。动物饲养及实验取材同第一部分和第二部分。结果①补硒可显著提高母鼠的硒营养水平，肝硒水平在0.2mg／L补硒组开始显著高于高碘组，胎盘硒水平在0.3mg／L补硒组开始显著高于高碘组。补硒组的甲状腺滤泡腔有变小的趋势，上皮细胞也趋于正常的形态，但补硒的各剂量组之间无显著性差异。②补硒在一定剂量范围内有升高平均胎盘重的趋势，0.3mg／L补硒组与高碘组间有显著性差异。补硒可以在一定程度上降低吸收胎率和死胎率，但各补硒组和高碘组间无显著性差异。补硒在一定剂量范围内可降低高碘胚胎的骨骼畸形率，0.3mg／L剂量组与高碘对照组有显著性差异，但随着硒剂量的升高，骨骼畸形率有升高的趋势。③补硒可升高血清、肝脏和甲状腺GSH-Px活性，在0.1～0.5mg／L剂量范围内呈显著剂量效应关系，并且可以降低MDA含量，血清在0.1mg／L组就有显著性差异，肝脏在0.2～1.0mg／L组有显著差异，甲状腺在0.3～0.4mg／L组有显著性差异。④补硒可升高母鼠血清TT3水平，降低TT4水平，从0.2mg／L补硒组开始与高碘对照组有显著性差异，但在1.0mg／L补硒组，血清TT3和TT4水平与高碘组间无显著性差异。⑤补硒可显著升高肝、肾D1活性和mRNA水平。肝脏D1活性在0.2～0.5mg／L剂量组显著高于高碘对照组，并且成剂量效应关系，肾脏D1活性在0.2～1.0mg／L剂量组显著高于高碘对照组，并且成剂量效应关系。肝脏D1mRNA水平在0.2～0.5mg／L剂量组显著高于高碘组，肾脏D1mRNA水平在0.3～1.0mg／L剂量组显著高于高碘组。⑥补硒可显著升高胎盘和子宫D2活性。12.5d胎盘D2活性在0.2～0.3mg／L剂量组显著高于高碘组，19.5d胎盘D2活性在0.3～0.4mg／L剂量组显著高于高碘组，而19.5d子宫D2活性从0.2mg／L剂量组开始显著高于高碘组。补硒对胎盘D3活性无明显影响，而19.5d子宫的D3活性从0.2mg／L剂量组开始显著低于高碘组。⑦补硒可显著升高12.5d胚胎TRβ1和Hoxc8mRNA水平和蛋白水平的表达，TRβ1mRNA水平在0.2～0.3mg／L剂量组与高碘组间有显著性差异，Hoxc8mRNA水平在0.2～0.5mg／L剂量组与高碘组间有显著性差异，在高剂量组有降低的趋势。Hoxc8蛋白水平在0.2～0.4mg／L剂量组升高较为明显，TRβ1蛋白水平在0.4～0.5mg／L剂量组升高较为明显。补硒在0.2mg／L～0.4mg／L剂量范围内可显著升高脊神经节细胞核Hoxc8蛋白的表达。结论补硒可明显改善高碘动物的硒营养状况，在一定剂量范围内发挥对过量碘所致胚胎毒性的干预作用。补硒可增强机体的抗氧化能力从而改善甲状腺的损伤程度，以及调节甲状腺激素代谢过程中的关键酶-脱碘酶的活性，影响母体和胚胎的甲状腺激素水平，从而调控TRβ1和Hoxc8的表达来发挥对过量碘所致胚胎毒性的干预作用。本实验条件下，拮抗过量碘所致胚胎毒性的适宜的硒剂量为0.3mg／L（即0.075mg／kgbw.）。
论文目录:
中文摘要
英文摘要
正文
前言
第一部分 过量碘所致小鼠胚胎发育毒性的研究
材料与方法
结果
讨论
第二部分 过量碘所致小鼠胚胎发育毒性的机制研究
材料与方法
结果
讨论
第三部分 不同剂量硒对过量碘所致胚胎毒性的干预作用
材料与方法
结果
讨论
总结
综述
附录一 彩图
附录二 全文缩写词
附录三 博士研究生期间工作小结
致谢
发布时间: 2007-07-13
参考文献
- [1].脱氧雪腐镰刀菌烯醇的胚胎毒性及胎盘氧化应激所起作用[D]. 俞苗.华中科技大学2016
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