染氟大鼠成骨细胞内钙调蛋白表达的变化

目的观察不同浓度的氟对体外培养大鼠成骨细胞内钙调蛋白(CaM)表达的影响。方法采用骨组织块法分离培养新生Wistar大鼠颅骨成骨细胞,然后将不同浓度的氟作用于大鼠成骨细胞,染氟培养48 h后,采用半定量RT-PCR方法分析CaM基因的表达,免疫细胞化学法检测CaM蛋白的表达,采用生物化学的方法检测超氧化物歧化酶(SOD)、超氧阴离子自由基、丙二醛(MDA)的含量。结果与对照组比较,各氟组CaM基因及蛋白的表达均显著增加;与对照组相比,各氟组成骨细胞内SOD含量明显降低,超氧阴离子自由基含量明显增高,差异均具有统计学意义,而MDA含量无明显变化。结论氟在一定浓度范围内可引起培养成骨细胞的SOD含量明显降低、超氧阴离子自由基含量明显增高,且对成骨细胞的CaM蛋白的表达具有促进作用。     

氟对体外培养骨髓基质细胞表达骨形成蛋白2和Ⅰ型胶原mRNA的影响

目的探讨单纯氟与骨转换条件下氟对骨髓基质细胞(MSCs)表达骨形成蛋白2(BMP2)mRNA和Ⅰ型胶原(ColⅠ)mRNA的影响。方法体外培养大鼠MSCs,单纯加入不同质量浓度的氟与骨转换条件下加入不同质量浓度的氟处理24h,通过反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)方法,观察MSCs表达BMP2 mRNA和ColⅠmRNA的变化。结果单纯染氟时,BMP2 mRNA在氟10.00 mg/L时受抑;ColⅠmRNA在氟0.10～1.00 mg/L升高。骨转换条件下,BMP2 mRNA在氟0.50～1.00 mg/L升高,2.00～10.00 mg/L时受抑;ColⅠmRNA在氟0.10～1.00 mg/L升高,10.00 mg/L时受抑。结论单纯染氟与骨转化条件下染氟都能影响MSCs表达BMP2和ColⅠmRNA;骨转化条件下染氟对MSCs表达BMP2 mRNA的影响较单纯染氟时敏感。     

氟对大鼠骨组织Runx2 mRNA及其蛋白表达的影响

目的 观察氟对大鼠骨组织Runx2 mRNA和蛋白表达水平的影响.方法 14只SD大鼠按体质量随机分为对照组[饮用自来水,含氟(F-)＜0.06 mg/L]、染氟组(饮水含F-50 mg/L),饲养4个月后股动脉放血处死.采用蛋白质印迹法(Western blot)检测Runx2蛋白表达水平;采用RT-PCR法检测Runx2 mRNA的表达水平.结果 与对照组相比,染氟组大鼠骨组织Runx2 mRNA及蛋白表达水平(2.287±0.261、0.929±0.229)均高于对照组(0.995±0.123、0.317±0.068,t值分别为11.85、6.78,P均＜0.05).结论 氟可导致大鼠骨组织Runx2 mRNA及蛋白表达水平增高,Runx2可能参与了氟引起的骨骼损伤的发生机制.     

氟对成纤维细胞Ⅰ型胶原表达和成骨结节形成的影响

目的研究氟化物对成纤维细胞Ⅰ型胶原表达和成骨结节形成的影响。方法将成纤维细胞分为对照组和6个加氟组,氟质量浓度分别为0.0001、0.0010、0.1000、1.0000、10.0000、20.0000 mg/L。应用RT-PCR法和ELISA法检测各组成纤维细胞Ⅰ型胶原mRNA和蛋白的表达,同时应用茜素红染色法观察矿化诱导液对成纤维细胞成骨结节形成的作用。结果染氟2 h的0.0001、0.0010、0.1000 mg/L组,染氟4 h的0.1000 mg/L组,染氟24 h的1.0000、10.0000、20.0000 mg/L组及染氟72 h的10.0000、20.0000mg/L组成纤维细胞Ⅰ型胶原蛋白水平明显升高;染氟48 h成纤维细胞Ⅰ型胶原mRNA的表达增强趋势明显。染氟10 d,受矿化诱导液诱导的成纤维细胞出现集中现象,并形成较多数量、大小不等的成骨结节,有明显的钙盐沉积。结论氟化物可明显促进成纤维细胞成骨表型表达和成骨活动增强。     

氟对小鼠成纤维细胞和成骨细胞c-fos表达的影响

目的 观察氟对小鼠成纤维细胞(FB)和成骨细胞(OB)c-fos mRNA和蛋白表达的影响,探讨c-fos表达改变在FB成骨功能方面的作用.方法 将小鼠FB和OB分为对照组和6个染氟组,染氟(F-)质量浓度分别为0、0.0001、0.0010、0.1000、1.0000、10.0000、20.0000 mg/L,培养时间为2、4、24、48、72 h.应用酶联免疫吸附法(ELISA)和RT-PCR法分别检测各时间段培养细胞上清液c-fos蛋白和染氟48 h细胞中c-fos mRNA的表达.结果 ELISA结果表明,各染氟组FB在各时间段c-fos蛋白水平均较相应对照组明显升高(P<0.01);OB c-fos蛋白水平在氟作用48 h的0.0001、0.0010 mg/L组(0.73±0.04、0.64±0.14)、氟作用72 h的0.0001mg/L组(0.70±0.17)较对照组(0.32±0.04、0.27±0.05)明显升高(P<0.01).RT-PCR结果表明,染氟48 h各剂量组FB c-fos mRNA表达(1.06±0.16、1.06±0.12、1.12±0.16、1.04±0.15、1.04±0.10、1.15±0.29)呈上升趋势,但与对照组(0.95±0.11)比较,差异无统计学意义(P>0.05);OB在染氟20.0000 mg/L组c-fos mRNA表达(1.40±0.17)较对照组(1.06±0.06)明显升高(P<0.01).结论 氟对FB和OB c-fos mRNA和蛋白表达具有明显的刺激增强作用,可能在促进FB成骨表型表达和成骨活动增强方面发挥重要作用.     

氟中毒对大鼠脑组织Ras-Erk1/2通路及转录因子CREB的影响

目的研究慢性氟中毒大鼠脑组织中细胞外信号调节蛋白激酶（Extracellular signal regulated kinases,Ras-Erk1/2）通路主要激酶表达变化及其对转录因子环一磷酸腺苷反应单元结合蛋白（cAMP Responsive Element Binding Protein,CREB）的影响。方法 SD（Sprague dawley）大鼠随机分为3组,即正常组、饮水中小剂量加氟（5 mg/L）组、大剂量加氟（50 mg/L）组,实验期为6个月。实验结束时,用氟离子选择电极法测定大鼠尿氟及血氟含量,尼氏染色检查神经细胞尼氏小体改变,蛋白印迹（Western-blotting）方法检测脑组织中小鸟苷三磷酸结合蛋白（small GTP-binding protein,Ras）、Erk1/2、CREB信号转导激酶的蛋白表达水平,实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time Polymerase Chain Reaction,Re-al-time PCR）方法检测c-fos基因mRNA表达水平。结果与对照组相比,染氟组大鼠有不同程度的氟斑牙及血氟尿氟升高;大脑皮质和海马部位神经细胞尼氏小体减少;脑组织中Ras、phospho-Erk1/2t、otal-Erk1/2及phospho-CREB蛋白表达水平上升（F值分别为19.9、114.59、4.6 9、7.6,P〈0.05）,以大剂量染氟组尤为明显t,otal-CREB在各组间未见明显改变;大剂量染氟组c-fos基因mRNA表达明显升高,而小剂量染氟组该基因mRNA表达降低。结论过多的氟可引起大鼠脑组织神经细胞损伤,脑组织中Ras-Erk1/2信号激酶通路过度激活可刺激转录因子CREB磷酸化,从而影响c-fos基因的表达,该过程可能参与慢性氟中毒脑损伤机制。     

氟对大鼠成骨细胞Runx2表达的影响

目的 研究氟对体外培养大鼠乳鼠成骨细胞中Runx2表达的影响.方法 体外培养Wistar大鼠乳鼠成骨细胞,按染氟剂量分为0(对照组)、1、2.4 mg/L 4个水平,分别在48、72 h后,提取RNA,采用反转录聚合酶链反应(RT-PcR)方法检测Runx2 mRNA表达;采用酶联免疫吸附试验(EUSA)方法检测培养液上清中的Runx2蛋白质.结果 Wistar大鼠乳鼠成骨细胞在体外染氟培养48 h后,1、2、4mg/L染氟水平下Runx2的mRNA表达(0.613±0.055、0.773±0.070、0.775±0.070)与对照组(0.482±0.043)比较.差异均有统计学意义(P<0.05);在染氟培养72 h后,1、2,4 mg/L染氟水平和对照组的Runx2 mRNA表达量分别为0.969±0.048、1.229±0.061、1.255±0.063、0.724±0.036,任意两组问比较,差异均有统计学意义(P<0.05).各染氟组Runx2mRNA表达,72 h组均高于铝hm(P<0.05);染氟剂量和染氟时间有交互作用(F=189.20,P<0.05).在染氟培养48 h后,1、2、4 mg/L染氟水平下的Runx2蛋白质表达(0.141±0.007、0.143±0.008、0.143±0.011)与对照组(0.129±0.012)比较,差异有统计学意义(P<0.05);在染氟培养72 h后,1、2、4 mg/L染氟水平下的Runx2蛋白质表达(0.156±0.014、0.168±0.018、0.162±0.010)与对照组(0.137±0.016)比较.差异有统计学意义(P<0.05);各染氟剂量Rung2蛋白质表达.72 h组均高于48 h组(P<0.05),染氟剂量和染氟时间之间无交互作用(F=2.22,P0.05).结论 氟可促进成骨细胞Runx2的mRNA和蛋白质表达,与染氟的剂量以及作用时间有关.     

氟中毒大鼠肾组织抗氧化酶基因水平的变化

目的探讨氧化应激在慢性氟中毒大鼠肾脏损伤机制的作用。方法给大鼠饮水投氟3个月,通过生化技术测定血清中尿酸(UA)与脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的含量及抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力;抽提肾组织的总RNA并利用RT-PCR方法检测组织中GSH-Px、SOD、硫氧还蛋白(Trx)的mRNA表达水平。结果常食投氟组大鼠血清中GSH-Px、SOD及MDA含量均有不同程度升高,其中GSH-Px的升高有统计学意义(P<0.05),而低钙加氟组的血清MDA含量较之对照组明显升高;血清的尿酸含量在常食100 mg F-/L组和低钙100 mg F-/L组较之相应的对照组明显降低。常食投氟组肾组织的GSH-Px、SOD,Trx在mRNA水平上含量已有不同程度升高,SOD基因表达显著升高(P<0.05),偏食对照组大鼠肾组织SOD基因表达水平亦显著升高。结论一定浓度的氟刺激肾组织抗氧化酶基因的表达,与血清内抗氧化酶活性升高相一致;低钙协同氟的毒性作用,进一步加剧机体的氧化应激态,尿酸在拮抗氟引起的氧化应激中具有一定作用。     

氟对大鼠成骨细胞骨保护蛋白表达的影响

目的 观察氟对体外培养大鼠乳鼠成骨细胞骨保护蛋白(osteoprotegerin,OPG)mRNA和蛋白表达的影响.方法 体外培养Wistar大鼠乳鼠成骨细胞,按染氟剂量分为0(对照)、1、2、4 mg/L组.分别在染氟48、72 h后提取RNA,采用反转录聚合酶链反应(RT-PCR)法检测OPG mRNA表达;采用酶连免疫吸附实验(ELISA)法检测培养液上清中的OPG蛋白表达.结果 大鼠乳鼠成骨细胞在体外染氟培养48、72 h,OPG mRNA表达组间比较差异均有统计学意义(F值分别为333.48、808.34,P<0.05).在染氟48 h,1、2、4 mg/L组OPGmRNA表达(0.810±0.043、0.819±0.031、0.870±0.044)与对照组(0.800±0.040)比较,差异均有统计学意义(P<0.05);在染氟72 h,1、2、4 mg/L组(0.933±0.047、1.031±0.051、1.240±0.062)高于对照组(0.805±0.020),差异均有统计学意义(P<0.05);OPGmRNA表达,72 h均高于48 h,染氟剂量和染氟时间有交互作用(F=204.16,P<0.05).在染氟培养48、72 h,OPG蛋白表达组间比较差异均有统计学意义(F值分别为7.49、41.31,P<0.05);组间两两比较,仅4 mg/L组(0.228±0.014、0.277±0.048)与对照组(0.205±0.012、0.229±0.010)比较,差异有统计学意义(P<0.05);OPG蛋白表达虽然72 h均高于48 h,但染氟剂量和染氟时间无交互作用(F=1.21,P>0.05).结论 氟可促进成骨细胞OPG mRNA和蛋白表达,这种作用与染氟的剂量以及作用时间有关.     

过量氟对破骨细胞的影响及机制

目的探讨过量氟对破骨细胞(OC)的影响及其机制.方法对经饮水投氟20周的大鼠胫骨进行常规组织切片,并对其进行HE和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色,观察在氟的作用下,胫骨上端破骨细胞的变化,同时应用Western blot方法观察染氟大鼠股骨干骺端基质金属蛋白酶-9(MMP-9)的表达;体外培养OC,观察氟对OC骨吸收陷窝的影响,应用组织化学方法观察染氟时OC分泌的TRAP的变化,应用免疫组织化学和原位杂交方法观察氟对OC分泌的MMP-9的影响;体外培养成骨细胞(OB),应用RT-PCR方法探讨氟对OB分泌的骨保护蛋白配体(OPGL)和巨噬细胞-克隆刺激因子(M-CSF)的影响.结果 HE染色显示过量氟造成骨转换增高,破骨性骨吸收增强;染氟大鼠胫骨TRAP表达增加,但与常食对照组比较尚未达到统计学差异显著.Western blot结果显示,常食加氟组、偏食对照组及偏食加氟组股骨干骺端MMP-9的蛋白质表达增强,与常食对照组比较差异显著.在不同浓度氟化物干预体外培养OC的实验中,随染氟剂量的增加,骨吸收陷窝数及陷窝面积逐渐增加,与对照组比较差异显著;培养的OC染氟后,TRAP和MMP-9的蛋白质表达均增加,其中2.0,4.0mg/L染氟组MMP-9的蛋白质表达与对照组比较差异显著;原位杂交方法发现氟使培养的OC MMP-9 mRNA表达明显增高,其中1.0,2.0,4.0mg/L染氟组MMP-9mRNA表达与对照组比较有显著差异.应用RT-PCR方法,观察到氟可上调OBOPGLmRNA和M-CSFmRNA的表达.结论在氟骨症的发生发展中,OC功能活跃和破骨性骨吸收增强起着重要的作用.氟可通过增强OCTRAP和MMP-9的表达提高OC的活性.过量氟可能通过上调OB分泌的OPGL mRNA、M-CSFmRNA的表达发挥促进OC的增生,分化和活化.     

燃煤污染型氟中毒大鼠肾组织中PURA基因及其蛋白的表达

目的 探讨PURA基因及其蛋白在燃煤污染型氟中毒大鼠肾组织中的表达情况.方法 SD大鼠36只,体质量80-100 g.将大鼠按体质量随机分对照组、加氟组、高氟组,每组12只,雌雄各半.对照组、加氟组和高氟组大鼠分别饲以含氟量为1.5、25.0、60.0 ms/ks的饲料.4个月后,采用RT-PCR技术及免疫组化技术检测大鼠肾组织PURA基因及其蛋白表达水平.结果 加氟组和高氟组大鼠肾组织PIJRA mRNA[(2.74±1.06)、(4.29±2.11)]及蛋白表达[(28 827.91±4801.94)、(61 146.96±4997.55)]均高于对照组[(1.13±0.87)、(7131.95±1524.54),P均<0.05)],高氟组大鼠肾组织PURA mRNA及蛋白表达高于低氟组(P均<0.05).结论 高氟可以导致大鼠肾组织PURA mRNA及蛋白表达水平增强.     

骨桥蛋白在低钙和燃煤污染型氟中毒大鼠肾组织中的表达

目的 观察骨桥蛋白(OPN)在低钙和氟中毒大鼠肾组织中的表达,探讨OPN与氟中毒肾损害的关系.方法 1月龄Wistar大鼠48只,雌雄各半,体质量80～100 g.按2×2析因设计将大鼠按质量随机分为4组:对照组、高氟组、低钙组、低钙高氟组,每组12只,雌雄各半.采用合成饲料喂养,高氟组和低钙高氟组饲料中的玉米来自燃煤污染型氟中毒病区,含氟量为100 mg/kg,对照组和低钙组饲料中的玉米来自于非病区,含氟量为5 mg/kg.喂养16周后处死大鼠,观察各组大鼠牙齿变化,计算大鼠氟斑牙检出率.取大鼠肾脏,采用RT-PCR技术及免疫组化技术检测大鼠肾脏OPN蛋白和OPN mRNA表达.结果 对照组和低钙组牙齿生长良好,高氟组、低钙高氟组大鼠均出现明显的氟斑牙,氟斑牙检出率为100%.免疫组化结果表明,OPN主要定位于肾组织的肾小管上皮细胞中.对照组和低钙组肾组织OPN阳性细胞淡染、散在分布,高氟组与低钙高氟组OPN阳性细胞着色较深,广泛分布在肾小管上皮细胞中.OPN蛋白表达显示,高氟组(168.64±13.21)和低钙高氟组(169.26±8.92)高于对照组(145.78±10.26,P均<0.01)和低钙组(149.60±16.84,P均<0.01);OPN mRNA表达显示,高氟组(1.89±0.37)和低钙高氟组(1.94±0.22)高于对照组(1.32±0.26,P均<0.05)和低钙组(1.30±0.18,P均<0.05).高氟影响OPN蛋白和OPN mRNA表达(F=13.821、4.24,P均<0.05),低钙不影响OPN蛋白和OPN mRNA表达(F=2.164、0.58,P均>0.05),但高氟和低钙联合作用时,二者对OPN蛋白和OPN mRNA表达有交互作用(F=6.257、4.32,P均<0.05).结论 过量氟可促使大鼠肾组织的OPN表达增加,提示OPN与氟中毒肾损害程度密切相关,可考虑作为一种氟中毒肾损害的标志,并且,高氟与低钙同时存在时,大鼠肾损害会进一步加重,提示低钙是氟化物损害肾脏的重要环节.     

慢性氟中毒大鼠脑组织中c-Jun氨基末端激酶表达水平观察

目的 观察慢性氟中毒大鼠脑组织中c-Jun氨基末端激酶(JNK)信号转导激酶表达变化,进一步揭示慢性氟中毒神经损伤的分子机制.方法 SD大鼠随机分为3组:对照组、低氟组、高氟组,每组24只,饮用水含氟量分别为＜0.5和5.0、50.0 mg/L,实验期为6个月.用氟离子选择电极法测定大鼠尿氟及血氟,用Western blotting和免疫组织化学方法检测脑组织中JNK信号转导激酶的表达和分布,并分析血氟与活化的JNK激酶的相关关系.结果低氟组和高氟组大鼠尿氟[(2.56±0.91)、(5.73±3.14)mg/L]和血氟[(0.36±0.14)、(0.50±0.18)mg/L]均较对照组[(0.92±0.30)、(0.12±0.07)mg/L]升高(P均＜0.05).高氟组(1.74±0.69)脑组织phospho-JNK表达高于对照组(1.00±0.37)和低氟组(1.20±0.28,P均＜0.05);total-JNK蛋白表达水平3组间比较,差异无统计学意义(F=0.046,P＞0.05).phospho-JNK、total-JNK阳性表达神经元主要集中在皮质、海马和背侧丘脑,其中高氟组大鼠phospho-JNK在顶叶皮质(119.3±14.1)、枕叶皮质(112.7±5.4)、海马CA3区(100.6±8.9)、背侧丘脑(117.8±10.4)及橄榄核(112.6±5.9)中阳性表达较对照组(104.1±8.9、106.6±9.6、106.6±9.7、108.9±6.4、100.3±8.4)和低氟组(96.7±17.1、102.5±8.3、106.4±6.5、110.2±9.3、102.4±4.7、102.5±9.8)明显增高(P均＜0.05),而total-JNK在各组大鼠脑组织中阳性表达分布未见明显改变(P均＞0.05).相关分析结果发现,随大鼠血氟升高,脑组织中phospho-JNK表达呈增高趋势,二者存在正相关关系(r=0.677).结论慢性氟中毒导致脑组织中磷酸化JNK表达改变,并与机体中氟蓄积量存在相关关系,这些改变可能与慢性氟中毒导致的神经损伤有关系.     

氟对大鼠成骨细胞纤连蛋白表达的影响

目的 观察纤连蛋白(fibronectin)在氟中毒大鼠骨组织和体外培养成骨细胞中的表达,探讨纤连蛋白在氟骨症发生机制中的作用.方法 Wistar大鼠144只,雌雄各半,体质量约120 g,按体质量将大鼠分为4组:对照组(正常食料)、加氟(F-)组(正常食料+ 100 mg/L F-)、低钙偏食组(合成食料)、低钙偏食加氟组(合成食料+ 100 mg/L F-),每组36只,在喂养4、8个月时分别处死大鼠,取股骨组织固定、石蜡包埋;采用细胞培养的方法,体外培养乳鼠颅骨成骨细胞,按不同的染氟剂量分为4组:0(对照)、1、2、4 mg/L组,分别在培养47、72 h收集颅骨成骨细胞和培养上清.体外培养乳鼠颅骨成骨细胞,按不同的染氟剂量分为4组:0(对照)、0.01、1.00、10.00 mg/L组,在染氟培养的第2天加入矿化诱导液,继续培养3周后取出玻片、酒精固定.免疫组化(IHC)法检查纤连蛋白在大鼠股骨组织中的表达;原位杂交法测定大鼠股骨组织中纤连蛋白mRNA表达;酶联免疫吸附(ELISA)法测定颅骨成骨细胞培养液中纤连蛋白含量;RT-PCR法测定成骨细胞纤连蛋白mRNA表达;0.1％茜素红染色,光镜下观察颅骨成骨细胞矿化结节形成.结果 光镜下对照组和低钙偏食组大鼠股骨组织中纤连蛋白均有阳性表达,可见到棕黄色颗粒,但量较少;加氟组和低钙加氟组骨组织中可见到大量的纤连蛋白阳性表达的棕黄色颗粒.光镜下大鼠股骨组织中成骨细胞、骨细胞和骨髓内细胞均有纤连蛋白mRNA阳性表达,对照组和低钙偏食组纤连蛋白mRNA阳性表达的红色颗粒较少,加氟组和低钙偏食加氟组纤连蛋白mRNA阳性表达的红色颗粒较多.培养48 h,成骨细胞培养上清液中纤连蛋白均增加,4 mg/L组纤连蛋白(0.108±0.042)明显高于对照组(0.081±0.010,t=0.764,P＜0.05);培养72 h,1、2、4 mg/L组纤连蛋白(0.089±0.010、0.087±0.012、0.098±0.023)明显高于对照组(0.070±0.014,t值分别为0.765、0.704、0.996,P均＜ 0.05).培养48和72 h,1、2、4 mg/L组成骨细胞纤连蛋白mRNA表达(0.61±0.06、0.77±0.07、0.77±0.07)和(1.61±0.14、2.54±0.20、2.75±0.22)均明显高于对照组[0.48±0.04(t值分别为0.111、0.182、0.182,P均＜ 0.05)和0.97±0.08(t值分别为0.093、0.109、0.108,P均＜0.05)].在1.00、10.00 mg/L组,光镜下成骨细胞中可见大量矿化结节形成.结论 纤连蛋白在氟中毒大鼠骨组织和体外培养成骨细胞中的表达均增加,染氟也促进成骨细胞形成矿化结节,提示纤连蛋白可能通过调节骨组织的矿化过程,在氟骨症发生机制中发挥作用.     

免疫球蛋白结合蛋白在氟中毒大鼠骨组织中的表达研究

目的 观察内质网应激标志性分子免疫球蛋白结合蛋白(BiP)在氟中毒大鼠股骨组织的表达,探讨内质网应激在氟骨症发病机制中的可能作用。方法 60只Wistar大鼠,按体质量随机分成4组,每组15只。对照组饲以常规饲料（含钙量为0.79％）,低钙组饲以自制低钙饲料（含钙量为0.063％）,饮用自来水(氟化钠水平＜1 mg/L);高氟组和低钙高氟组分别饲以常规饲料、自制低钙饲料,饮用自来水中加氟(氟化钠水平为221 mg/L)。实验期间动物自由进食、进水,每周测体质量1次。实验周期为12周。通过免疫组化和RT-PCR技术分析BiP在股骨组织中基因和蛋白水平的表达变化。结果 高氟组、低钙组、低钙高氟组大鼠股骨矿物质水平[(0.131±0019)、(0.097±0.011)、(0.083±0.007) g/cm]均低于对照组[(0.159±0.029)g/cm,P均＜0.05];低钙组、低钙高氟组的骨密度[(0.243±0.018)、(0.223±0.022)g/cm2]均低于对照组[(0.296±0.046)g/cm2,P 均＜0.05]。免疫组化技术检测到低钙组和低钙高氟两组大鼠股骨内抗BiP阳性染色的成骨细胞较对照组显著增加,而且低钙高氟组明显比低钙组的阳性成骨细胞多。RT-PCR分析显示出低钙加氟组大鼠骨组织的骨桥蛋白(OPN)、骨钙蛋白(OCN)mRNA表达水平(1.36±0.20、1.31±0.11)高于对照组(0.82±0.16、0.85±0.15,P均＜ 0.05);与加氟组(0.97±0.29)比较,低钙加氟组(1.36±0.20)大鼠骨组织的OPN表达明显提高(P＜0.05);低钙组和低钙高氟组BiP基因表达(1.38±0.24、1.35±0.12)高于对照组（1.14±0.06.P均＜0.05）。结论 投氟或联合低钙饮食刺激了大鼠股骨BiP基因和蛋白的表达,说明高氟或低钙高氟条件下大鼠骨组织出现不同程度的内质网应激。     

DNA damage, apoptosis and cell cycle changes induced by fluoride in rat oral mucosal cells and hepatocytes

AIM:To study the effect of fluoride on oxidative stress,DNA damage and apoptosis as well as cell cycle of ratoral mucosal cells and hepatocytes.METHODS:Ten male SD rats weighing 80～120 g wererandomly divided into control group and fluoride group,5 animals each group.The animals in fluoride group hadfree access to deionized water containing 150 mg/L so-dium fluoride(NaF).The animals in control group weregiven distilled water.Four weeks later,the animals werekilled.Reactive oxygen species(ROS)in oral mucosa andliver were measured by Fenton reaction,lipid peroxida-tion product,malondialdehyde(MDA),was detected bythiobarbituric acid(TBA)reaction,reduced glutathione(GSH)was assayed by dithionitrobenzoic acid(DTNB)reaction.DNA damage in oral mucosal cells and hepa-tocytes was determined by single cell gel(SCG)electro-phoresis or comet assay.Apoptosis and cell cycle in oralmucosal cells and hepatocytes were detected by flowcytometry.RESULTS:The contents of ROS and MDA in oral mucosaand liver tissue of fluoride group were significantly high-er than those of control group(P<0.01),but the level ofGSH was markedly decreased(P<0.01).The contents ofROS,MDA and GSH were(134.73±12.63) U/mg protein,(1.48±0.13)mmol/mg protein and(76.38±6.71)mmol/mg protein in oral mucosa respectively,and(143.45±11.76)U/mg protein,(1.444-0.12)mmol/mg protein and(78.83±7.72)mmol/mg protein in liver tissue respective-ly.The DNA damage rate in fluoride group was 50.20%in oral mucosal cells and 44.80% in hepatocytes,higherthan those in the control group(P<0.01).The apop-tosis rate in oral mucosal cells was(13.63±1.81)% influoride group,and(12.76±1.67)% in hepatocytes,higher than those in control group.Excess fluoride coulddifferently lower the number of oral mucosal cells andhepatocytes at G_0/G_1 and S G_2/M phases(P<0.05).CONCLUSION:Excess fluoride can induce oxidative stress and DNA damage and lead to apoptosis and cellcycle change in rat oral mucosal cells and hepatocytes.     

维生素C、E对氟中毒大鼠肝、肾、脑组织超微结构的影响

目的 探讨维生素C、E(VC、VE)干预对氟中毒大鼠肝、肾和脑组织超微结构变化的影响.方法 将120只Wistar大鼠分为9组.对照组饮用纯净水;染氟组饮用高氟水(含氟化钠150 mg/L).染氟同时.VC干预组分别用50、100、150 mg·kg-1·d-13种剂量的VC灌胃;VE干预组分别用25、50、75 mg·kg-1·d-1 3种剂量的VE灌胃;VC和VE联合干预组以100 mg·kg-1·d-1VC和50 mg·kg-1·d-1VE同时灌胃.9个月后处死大鼠,用透射电子显微镜观察各组大鼠肝、肾、脑组织超微结构变化.结果 大鼠饮用高氟水后.肝、肾、脑组织发生了不同程度的超微结构病理变化.①肝细胞水肿,线粒体基质变淡,在肝细胞内可见脂滴,核基质淡,核仁边集.肝血窦内皮明显肿胀; ②肾小管细胞核异染色质较多且边集,细胞间隙和质膜内褶增宽,内质网扩张,集合管上皮细胞内的亮细胞胞质极度松散;③脑胶质细胞肿胀,细胞器很少,细胞核异染色质较多、边集.VC、VE各干预组肝、肾、脑组织超微结构变化轻微或无明显变化,其中VC、VE联合干预组各组织超微结构基本与对照组相同.结论 氟中毒可引起大鼠肝、肾、脑组织损害.VC、VE单独及联合干预均对氟中毒引起的组织器官损害有一定的保护作用,联合干预效果强于单独干预.     

氟化钠对大鼠长骨组织基质金属蛋白酶-13和基质金属蛋白酶组织抑制因子-1 mRNA表达的影响

目的 观察亚慢性氟中毒大鼠长骨组织中基质金属蛋白酶-13(MMP-13)和基质金属蛋白酶组织抑制因子-1(TIMP-1)mRNA的表达和变化,分析亚慢性氟中毒骨组织基质降解的分子机制.方法 将雄性Wistar大鼠按体质量随机分成两组,氟化钠组每日饮用含150mg/L氟离子(F-)的水溶液.对照组饮用自来水,共饲养24周,每4周处死一批动物,每组8只.透射电镜观察骨组织中破骨细胞的超微结构病变特点.RT-PCR法检测骨组织中MMP-13 mRNA和TIMP-1 mRNA的表达情况.结果 电镜观察可见破骨细胞溶酶体数量减少并伴有溶酶体酶的合成减少.第4、8、12、16、20、24周时,氟化钠组大鼠骨组织MMP-13相对表达量(1.87±0.67、1.87±0.75、1.90±0.73、1.93±0.86、1.88±0.61、1184±0.53)明显高于对照组(1.24±0.39、1.19±0.27、1.07±0.22、1.15±0.17、1.17±0.18、1.20±0.62),两组比较差异均有统计学意义(t值分别为2.29、2.41、3.07、2.52、3.15、2.22,P<0.05);氟化钠组大鼠骨组织TIMP條相对表达量(1.89±0.77、1.70±0.85、1.61±0.82、1.81±0.84、1.70±0.74、2.06±0.96)亦明显高于对照组(1.07±0.39、0.87±0.49、0.71±0.48、0.99±0.43、0.95±0.46、0.89±0.57),两组比较差异均有统计学意义(t值分别为2.69、2.19、2.68、2.46、2.43、2.96,P<0.05).结论 高剂量氟可以持续诱导MMP-13 mRNA和TIMP-1 mRNA的表达,参与氟中毒骨转换过程.     

氟对大鼠骨组织3-磷酸肌醇激酶和蛋白激酶B1表达的影响

目的 观察慢性氟中毒对大鼠骨组织中3-磷酸肌醇激酶(PI3K)、蛋白激酶B1(Akt1)蛋白和mRNA表达的影响,探讨PI3K/Akt信号通路在氟骨症发病机制中的作用.方法 将36只SD大鼠按性别和体质量随机分为3组:对照组、低氟组、高氟组,每组12只.对照组自由饮用自来水(含氟量<0.5 mg/L),低、高氟组大鼠分别饮用氟化钠(NaF)配制的含氟量为5.0、50.0 mg/L的自来水.实验6个月后处死大鼠,收集血清,用酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测骨钙素(BGP)、组织蛋白酶K(Cath-K).取大鼠股骨下段,用免疫组织化学方法和实时荧光定量PCR法检测骨组织中PI3K、Akt1蛋白和mRNA的表达.结果 各组大鼠血清BGP、Cath-K 水平比较,差异有统计学意义(F值分别为73.45、39.36,P均<0.05).与对照组[(0.15±0.03)μg/L、(18.32±2.27)pmol/L]比较,低、高氟组血清BGP[(1.99±0.62)、(2.38±0.16)μg/L]、Cath-K[(89.07±19.66)、(110.16±9.81)pmol/L]明显升高(P均<0.05),且高氟组明显高于低氟组(P均<0.05).各组大鼠骨组织PI3K、Akt1蛋白和mRNA表达水平比较,差异有统计学意义(F值分别为178.16、118.08,38.81、52.31,P均<0.05).与对照组(181.55±4.24、188.46±2.18,3.84±1.69、4.33±0.89)比较,低、高氟组大鼠骨组织PI3K(171.66±2.85、154.12±4.15,11.31±4.18、20.54±6.68)、Akt1蛋白和mRNA表达(177.47±3.16、156.42±3.18.12.52±3.13、19.43±5.36)明显增高(P均<0.05),且高氟组明显高于低氟组(P均<0.05).结论 血清BGP、Cath-K可作为慢性氟中毒骨病变的代谢指标.氟可导致大鼠骨组织中PI3K、Akt1蛋白和mRNA表达水平增高,PI3K/Akt 信号通路可能参与了氟引起的骨骼损伤机制.

Abstract：

Objective To observe the expression of phosphoinositide 3-kinase(PI3K) and protein kinase B1 (Akt1) in PI3K/Akt signaling pathway in rat bones with fluorosis, and to reveal the mechanisms of the skeletal fluorosis. Methods Thirty-six SD rats were randomly divided into 3 groups (control group, low-dose fluorosis group, high-dose fluorosis group) and 12 rats were in each group according to body weight. The rats were fed with different concentrations of fluoride (NaF) to establish fluorosis models. Controls were fed with tap water( < 0.5 mg/L), experimental animals in low- or high-dose groups were fed with water containing NaF 5.0,50.0 mg/L, respectively. Rats were sacrificed after 6 months of treating with fluoride and the serum was kept for testing the bone metabolic markers of none gla protein(BGP) and cathepsin K(Cath-K) by enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA), the proteins and mRNA levels of PI3K and Akt1 in rat bones were detected by immunohistochemistry and real time PCR, respectively. Results Each group of serum BGP and Cath-k were compared, the difference was statistically significant(F = 73.45,39.36, all P < 0.05). The contents of BGP[(1.99 ± 0.62), (2.38 ± 0.16)μg/L] and Cath-K [(89.07 ± 19.66), (110.16 ± 9.81)pmol/L] in the low-and high-dose fluorosis groups were higher than those in the control group[(0.15 ± 0.03)μg/L,( 18.32 ± 2.27)pmol/L], and the high fluorosis group was obviously higher than the low fluorosis group (all P < 0.05). Each group of serum PI3K and Akt1 protein and mRNA were compared, the difference was statistically significant(F- 178.16,118.08,38.81,52.31, all P< 0.05). Compared to the control group (181.55 ± 4.24,188.46 ± 2.18,3.84 ± 1.69,4.33 ± 0.89), the protein and mRNA expressions of PI3K(171.66 ± 2.85,154.12 ± 4.15,11.31 ± 4.18,20.54 ± 6.68), Akt1(177.47 ± 3.16,156.42 ± 3.18,12.52 ± 3.13,19.43 ± 5.36) were higher in the low- and high-dose fluorosis groups (all P < 0.05), and the high fluorosis group was obviously higher than the low fluorosis group (all P < 0.05). Conclusions BGP and Cath-K contents could be used as bone metabolic indices in the endemic fluorosis disease. Fluoride can increase the expression of PI3K and Akt1 mRNA and protein in bone tissue of fluorosis rats, and PI3K/Akt1 signaling pathway may be involved in the pathogenesis of bone injury caused by fluoride.