骨保护素配体在燃煤型氟中毒大鼠骨组织中的表达

目的观察骨保护素配体(osteoprotegerin ligand,OPGL)在燃煤型氟中毒大鼠骨组织中的表达,(?)讨燃煤型氟中毒对大鼠OPGL表达的影响。方法以SD大鼠为研究对象,按体质量均衡随机分为5组(组内雌雄各半)：高氟组、高氟偏食组、低氟组、低氟偏食组、对照组(实验中所设偏食组为相对于对照组的低钙偏食)。以氟中毒病区煤烘玉米为主要饲料,复制氟中毒动物模型。对其胫骨干骺端进行常规组织切片,HE染色观察组织学改变；用免疫组织化学方法检测OPGL在大鼠胫骨干骺端的表达。氟离子选择电极法测定大鼠牙氟、骨氟。结果①OPGL表达水平：高氟组(118．62±1．27)、高氟偏食组(97．62±1．22)、低氟组(156．25±1．02)、低氟偏食组(145．25±1．25)大鼠干骺端OPGL表达增高,与对照组(189．23±1．25)比较差异有统计学意义(P＜0．05)。高氟偏食组与高氟组、低氟偏食组与低氟组比较,OPGL表达升高且差异有统计学意义(P＜0．05)。②骨病理改变：高氟、低氟组大鼠骨皮质厚度增加、密度增高,骨小梁成骨细胞数轻度增加,湿示成骨活跃：高氟偏食组大鼠胫骨骨皮质密质骨出现松质化。③骨密度：高氟偏食组大鼠骨密度低于对照组(P＜0．05),其余各实验组高于对照组,高氟组、低氟组与对照组比较差异有统计学意义(P＜0．05)。④牙氟、骨氟：各染氟组牙氟、骨氟均高于对照组(P＜0．05)。结论①过量氟造成骨转换增高,氟可通过增强OPGL的表达来加强破骨细胞的活性；②低钙偏食可使氟骨症破骨性骨吸收增强。     

过量氟对大鼠肝细胞内钙水平和肝细胞凋亡的影响

目的 研究在大鼠过量摄氟后体内对肝细胞中游离钙([Ca~(2+)]i)水平和肝细胞凋亡的影响。方法 应用饮水加入氟化钠进行大鼠染毒实验,采用Fura-2/AM荧光指示剂测定慢性氟中毒大鼠肝细胞内[Ca~(2+)]i浓度的变化,同时利用流式细胞术测定肝细胞凋亡率。结果 过量氟可刺激肝细胞内[Ca~(2+)]i浓度增高,常食(高钙饮食)投氟组与常食对照组相比差异显著(P<0.05),偏食低钙投氟组高于低钙对照组,差异显著(P<0.05);肝细胞凋亡率在正常饮食加氟组与对照组相比差异无显著性(P>0.05),低钙饮食加氟组肝细胞凋亡率明显增高,与低钙对照组相比,差异显著(P<0.05);相关分析显示,低钙饮食投氟组肝细胞内[Ca~(2+)]i浓度增高与细胞凋亡率有相关性趋势(r=0.576)。结论(1)过量氟所致的大鼠肝细胞内[Ca~(2+)]i持续增高对肝细胞凋亡有不同程度的影响,可能在氟骨症病理过程中起重要作用;(2)投氟伴随低钙可加重细胞内[Ca~(2+)]i超负荷和细胞凋亡,提示钙营养与氟中毒发病有着重要联系;(3)肝细胞内[Ca~(2+)]i增高与肝细胞凋亡率之间有无相关性有待于进一步研究证实。     

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.     

氟中毒对大鼠骨自由基含量的影响

目的　探讨氟骨症病变骨自由基变化规律。方法　采用电子自旋共振（ESR）方法观察了不同钙营养条件下氟中毒大鼠骨自由基含量的变化。结果　低钙偏食组,低钙偏食加氟组骨自由基含量均高于正常对照组,P<0.01。常规饲料（富钙）单纯加氟组则较对照组偏低,P<0.05。结论　短期少剂量氟在富钙条件下并不引起自由基含量升高,而低钙加氟时自由基含量明显升高,说明自由基变化并非单纯过量氟引起。     

慢性氟中毒大鼠脑组织氧化应激水平及学习记忆功能的变化

目的 观察慢性氟中毒大鼠脑组织及血浆氧化应激水平的改变,探讨氟中毒性神经损害发病机制中氧化应激水平与学习记忆的关系.方法 SD大鼠按体质量随机分为3组,每组8只.对照组:自由饮用自来水,自来水含氟量低于0.5 mg/L;低剂量染氟组:饮水含氟量为5 mg/L;高剂量染氟组:饮水含氟量为50ms/L.实验期为6个月.检测大鼠学习记忆功能、血浆和脑组织总抗氧化能力(T-AOC)及丙二醛(MDA)水平.结果 高剂量染氟组大鼠逃避潜伏期[(14.37±3.48)s]长于对照组[(5.84±1.87)s]和低剂量染氟组[(7.18±1.42)s],两组间比较差异有统计学意义(P<0.05);高剂量染氟组、低剂量染氟组大鼠血浆和脑组织T-AOC水平[(1.37±0.27)×103 U/L、(0.24±0.06)×103 U/g Pr,(1.20±0.14)×103 U/L、(0.41±0.10)×103 U/g Pr]低于对照组[(2.17±0.11)×103 U/L,(0.79±0.11)×103 U/g Pr],两组间比较差异有统计学意义(P<0.05);高剂量染氟组大鼠血浆和脑组织MDA水平[(3.72±0.59)mmol/L、(4.01±0.21)mmol/g Pr]显著高于对照组[(2.34±0.16)nunol/L、(2.97±0.11)mmol/g Pr]和低剂量染氟组[(2.68±0.33)mmol/L、(3.38±0.21)mmol/g Pr],两组间比较差异有统计学意义(P<0.05).结论 慢性氟中毒可使机体氧化应激水平升高,大鼠学习记忆能力减退可能与氧化应激水平的升高有关.     

过量摄氟对大鼠脑组织氧化侵袭与细胞凋亡的影响

目的研究过量摄入氟对大鼠神经系统损伤过程脑细胞氧化应激相关指标和脑细胞周期变化与细胞凋亡率的关系。方法应用饮水加入氟化钠进行大鼠染毒实验,测定大鼠脑细胞谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性和脂质过氧化终产物丙二醛(MDA)产生水平以及脑细胞周期变化及细胞凋亡率。结果过量氟可使脑细胞氧化应激能力发生改变,SOD活力水平投氟实验组与对照组相比差异不明显(P>0.05),在投氟实验组MDA生成与对照组相比差异不明显(P>0.05),慢性氟中毒大鼠GSH-Px活力增高,在低钙投氟组高于低钙对照组差异显著(P<0.05);低钙饲养组脑细胞增殖能力普遍降低,S期细胞比例降低,脑细胞凋亡率高钙投氟组与高钙对照组相比差异不明显(P>0.05),低钙投氟组明显高于低钙对照组差异显著(P<0.001);低钙投氟组大鼠GSH-Px活力增高与脑细胞凋亡率呈正比。结论过量氟所致的大鼠脑细胞增殖能力下降和脑细胞凋亡率增高,与氟神经毒性作用机制有关,低钙营养可加重氟的神经毒性作用;过量氟可引起脑细胞抗氧化酶类发生不同程度的变化,其中抗氧化酶类活性增强可能是脑神经细胞对氧化侵袭的自身保护性生理调节作用的表现;氧化侵袭对神经系统损伤的确切机制尚需进一步研究。     

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.     

燃煤型氟中毒大鼠骨形成蛋白表达变化研究

目的 复制燃煤型氟中毒大鼠模型,并观察骨形成蛋白-2(BMP-2)和骨形成蛋白-3 (BMP-3)在不同染氟剂量和染氟时间大鼠血清中的表达变化.方法 断乳4周80～ 120 g清洁级SD大鼠120只,按体质量随机分为对照组、低氟组、中氟组、高氟组,每组30只,雌雄各半.食用病区煤烘玉米,复制燃煤型氟中毒动物模型.对照组、低氟组、中氟组、高氟组的含氟量分别为6.30、9.56、15.89、23.00mg/kg.各组分别于染氟第30、90、180天时股动脉放血法处死10只动物,酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测血清BMP-2和BMP-3水平.结果 ①BMP-2测定结果:染氟第90、180天时,血清BMP-2组间比较差异有统计学意义(F值分别为385.08、173.98,P均＜0.01).其中低氟组、中氟组、高氟组在染氟第90天时[(18.80±0.43)、(22.22±0.85)、(25.14±0.69)μg/L]和第180天[(7.98±0.68)、(8.97±0.78)、(15.04±0.89)μg/L]血清BMP-2表达高于对照组[(12.54±1.29)、(7.53±0.97)μg/L,P均＜0.05],且BMP-2表达随着染氟剂量的增加而增加(P均＜0.05).4组不同染氟时间血清BMP-2组内比较差异有统计学意义(F值分别为55.42、511.58、686.35、671.64,P均＜0.01).其中染氟第90天时,各组血清BMP-2[(12.54±1.29)、(18.80±0.43)、(22.22±0.85)、(25.14±0.69)μg/L]均高于同组染氟第30天时[(11.75±1.15)、(11.42±1.07)、(11.38±0.92)、(11.15±1.03)μg/L,P均＜0.05];染氟第180天时,各组血清BMP-2[(7.53±0.97)、(7.98±0.68)、(8.97±0.78)、(15.04±0.89)μg/L]均低于同组染氟第90天时(P均＜ 0.05).②BMP-3测定结果:染氟第30、90、180天时,血清BMP-3组间比较差异无统计学意义(F值分别为0.7215、1.2951、0.0964,P均＞0.05).结论 大鼠较长时间摄人过量氟,刺激BMP-2表达增强,但随着摄氟时间延长,氟对BMP-2的表达呈现抑制作用.氟对BMP-3表达的影响不及对BMP-2敏感.     

过量氟暴露对成骨细胞微小染色体维系蛋白3及成骨相关基因表达的影响

目的 观察氟对体外培养人成骨肉瘤细胞内微小染色体维系蛋白(minichromosone maintenance,MCM)3和成骨相关基因表达的影响,探讨MCM3基因能否作为诊断及监测成骨细胞染氟过量的生物学标志.方法 采用McCoy5A培养液,体外培养人成骨肉瘤细胞(Saos-2).按染氟(NaF)剂量将骨肉瘤细胞分为O(对照)、0.625、1.250、2.500、5.000、10.000、20.000、40.000 mg/L组,染氟培养24 h后收集细胞,实时荧光定量(real-time.RT-PCR)PCR测定成骨细胞MCM3和骨涎蛋白(bone sialoprotein,BSP)、骨钙素(osteocalcin,OC)、骨桥蛋白(osteopontin,OP)3种成骨相关基因mRNA的表达,化学比色法测定碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性,用双标准曲线法计算基因表达的相对比值.结果 成骨肉瘤细胞MCM3 mRNA表达在0.625、1.250、2.500、5.000、20.000、40.000 mg/L组(0.059±0.003、0.027±0.001、0.272±0.004、0.115±0.002、0.137±0.004、0.754±0.002)低于对照组(1.000±0.020,P均>0.05),但10.000 mg/L组(21.300±1.200)显著高于对照组(P<0.01),也高于其他染氟组(P均<0.01),组间比较差异有统计学意义(F=305.842,P<0.01).BSPmRNA表达在0.625、1.250、2.500、5.000、10.000 mg/L组(71.80±3.60、133.00±7.20、85.50±0.60、80.90±1.20、304.00±21.00)显著高于对照组(1.00±0.04,P均<0.01),尤其10.000 mg/L组明显高于其他染氟组(P均<0.01),组问比较差异有统计学意义(F=159.531,P<0.01).OC mRNA表达在0.625、1.250、2.500、5.000 mg/L组(110.00±12.00、143.00±2.10、90.60±4.10、23.70±1.20)高于对照组(1.00±0.01,P均<0.01),组间比较差异有统计学意义(F=158.734,P<0.01).OP mRNA表达,在0.625、1.250、2.500、5.000、10.000、20.000 mg/L组(167.00±11.20、111.00±12.10、72.50±3.50、134.00±14.00、42.30±2.40、45.20±3.30)高于对照组(1.00±0.04,P均<0.05或<0.01),组间比较差异有统计学意义(F=60.226,P<0.01).ALP的活性虽然在0.625～40.000mg/L组(6.0±0.4、5.8±0.1、5.7±0.4、7.7±1.1、19.2±2.4、8.5±3.0、18.1±4.2)与对照组(4.2±1.2)比较是增加的,但仅10.000、40.000 mg/L组明显高于对照组和其他染氟组(P均<0.01),组间比较差异有统计学意义(F=7.806,P<0.01).结论 MCM3表达不规律,不适合作为诊断及监测成骨细胞在过量氟作用下的生物标志;氟可能通过影响各成骨相关基因的表达而促进成骨分化.     

氟、钙与碘对甲状腺重量和功能的交互作用观察

目的观察不同氟、钙和碘水平对甲状腺相对重量、TSH、TT3和TT4的交互作用。方法应用2×2×2析因实验设计将W istar大鼠分成8组,分别进行适中氟钙碘、适中氟碘高钙、适中钙碘高氟、适中碘高氟钙、适中氟钙低碘、适中氟高钙低碘、适中钙高氟低碘、高氟钙低碘喂养,6个月后观察其对甲状腺重量的影响。结果甲状腺相对重量低碘组较适中碘组高(F=17.297,P<0.001)。TSH低碘组较适中碘组高(F=40.605,P<0.001)。氟与碘对TT3指标有交互作用(F=4.540,P<0.037),固定为适中氟、钙时,低碘组的TT3高于适中碘组(t=3.855,P=0.001);固定为适中碘、钙时,高氟组的TT3>适中氟组(t=3.326,P<0.032)。TT4低碘组<适中碘组(F=8.014,P=0.006)。其它各比较组间无差异。交互作用图显示氟、钙与碘可能有潜在交互作用。结论低碘可引起甲状腺重量和相关功能的改变,氟与碘对TT3可发生交互作用,氟也可直接或间接地影响甲状腺的功能。     

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.     

燃煤型氟中毒大鼠脑组织神经型尼古丁受体mRNA及蛋白表达水平改变

目的 观察燃煤型氟中毒大鼠学习记忆能力变化,测定大鼠脑组织神经型尼古丁受体(nAChR)mRNA和蛋白表达水平,探讨大鼠学习记忆能力改变的发生机制.方法 健康SD大鼠24只,体质量100～120 g,按体质量随机分为3组,每组8只.对照组饲以常规饲料,低氟组和高氟组以燃煤型氟中毒重病区燃煤烘烤的当地玉米为主要饲料(含氟量分别为11.30、104.20 mg/kg)来复制慢性氟中毒大鼠模型,染氟时间为6个月.染氟结束后,用Morris水迷宫方法检测大鼠行为学变化,处死动物取脑,用匀浆-氟离子选择电极法测定脑组织含氟量,实时荧光定量PCR法检测nAChR mRNA水平,蛋白印迹法测定nAChR蛋白表达水平.结果 低氟组和高氟组大鼠逃避潜伏期时间[(12.42±8.03)、(17.48±8.05)s]较对照组[(7.04±3.29)s]显著延长(P均<0.05),高氟组第7天穿过平台次数[(1.62±0.87)次]和逗留平台象限时间[(16.70±5.02)s]较对照组[(3.53±1.67)次、(23.33±5.35)s]降低(P均<0.05).低氟组和高氟组大鼠脑组织含氟量[(1.14±0.04)、(1.79±0.04)mg/kg]显著高于对照组[(0.52±0.05)mg/kg,P均<0.05],且高氟组大鼠脑组织含氟量高于低氟组(P<0.05).高氟组大鼠脑组织nAChR α3、α4、α7亚单位mRNA水平(1.51±0.20、1.45±0.06、1.63±0.08)较对照组(1.79±0.11、1.66±0.14、1.83±0.06)显著降低(P均<0.05),而低氟组(1.65±0.17、1.59±0.09、1.71±0.03)与对照组比较无明显改变(P均>0.05).低氟组和高氟组大鼠脑组织nAChR α3、α4、α7亚单位蛋白表达水平(0.58±0.13、0.16±0.03、1.41±0.38和0.56±0.23、0.08±0.02、0.51±0.16)较对照组(1.48±0.42、0.57±0.21、2.56±0.26)显著降低(P<0.05或<0.01).结论 燃煤型氟中毒大鼠学习记忆能力降低可能与脑组织nAChR蛋白表达及mRNA水平降低有关,nAChR表达改变可能是引起动物学习记忆能力降低的主要机制.

Abstract：

Objective To observe the learning and memory changes in coal-burning type of fluorosis rats, detect the expressions of neuronal nicotinic acetylcholine receptor(nAChR) at mRNA and protein levels in rat brains and to reveal the mechanism of changed learning and memory ability. Methods Twenty-four healthy SD rats, weighting 100 - 120 g, were randomly divided into three groups(8 in each). Control group was fed with normal diet, and low- and high-dose fluoride groups were fed with corn polluted with high fluoride (fluoride were 11.30,104.20 mg/kg, respectively) during drying processes with local burning-coal from the areas of endemic fluorosis to established rat model of chronic fluorosis. After exposed to fluoride for 6 months, behavioral changes were measured by Morris water maze. Animals were sacrificed, the brain was taken, after homogenizing the fluoride content of brain tissue was determined by fluoride ion selective electrode. The α3, α4 and α7 nAChR subunits at mRNA and protein levels were analyzed by real-time PCR and Western blotting, respectively. Results For rats in low- and high-fluoride groups, the escape latency time[(12.42 ± 8.03),(17.48 ± 8.05)s] was significantly longer than that in the control[(7.04 ± 3.29)s, all P< 0.05]. For rats in high-fluoride group, the numbers of crossing the platforms (1.62 ± 0.87) and the time of staying at the platforms[(16.70 ± 5.02)s] were significantly decreased as compared to that of control[3.53 ± 1.67, (23.33 ± 5.35)s, all P < 0.05]. The fluoride content in rat brain tissue in low- or high-fluoride groups [(1.14 ± 0.04), (1.79 ± 0.04)mg/kg] was significantly higher than that of control [ (0.52 ± 0.05) mg/kg, all P < 0.05]; in addition, the amount of fluoride in brain tissue of high-fluoride group was significantly higher than that of low-fluoride group(P < 0.05). In high-fluoride group, the mRNA expressions of α3, α4 and α7 nAChR subunits in rat brains(1.51 ± 0.20,1.45 ± 0.06,1.63 ± 0.08) were significantly lower as compared to controls (1.79 ± 0.11,1.66 ± 0.14,1.83 ± 0.06, all P< 0.05); whereas there were no significant changes in mRNA levels of these receptor subunits of the rat brains between low-fluoride group(1.65 ± 0.17,1.59 ± 0.09,1.71 ± 0.03) and controls (all P > 0.05). Furthermore, the protein levels of α3, α4 and α7 nAChR subunits in rat brains of highfluoride group(0.58 ± 0.13,0.16 ± 0.03,1.41 ± 0.38) and low-fluoride group(0.56 ± 0.23,0.08 ± 0.02,0.51 ± 0.16) were significantly lower than those of controls( 1.48 ± 0.42,0.57 ± 0.21,2.56 ± 0.26, P<0.05 or < 0.01). Conclusions Decreased ability of learning and memory in coal-burning type of fluorosis rats may be associated with declined expressions of nAChR at proteins and mRNA levels, which might be the main mechanism of the behavior change.     

氟中毒大鼠骨组织中内质网应激实验研究

目的 观察内质网应激在氟中毒大鼠骨组织中的变化,探索内质网应激在氟骨症发病机制中的可能作用.方法 48只Wistar大鼠,按体质量分成4组,每组12只.对照组和低钙组分别饲以常食饲料(含钙量为0.790%)和自制低钙饲料(含钙量为0.063%),饮用自来水(含NaF＜1 mg/L);高氟组和低钙高氟组分别饲以常食饲料和自制低钙饲料,饮用加氟(NaF,221 mg/L)自来水.实验期间动物自由进食、进水,每周测体质量1次.实验期3个月.生化方法检测大鼠血清氧化应激酶、尿酸(URIC)和碱性磷酸酶(ALP)活性.抽提大鼠一侧股骨骨干的总RNA,利用RT-PCR技术分析内质网应激相关基因BIP、Xbp1、CHOP和PDI的表达水平.结果 低钙高氟组血清丙二醛(MDA)水平高于对照组[(14.74±3.11)μmol/L比(10.15±1.96)μmol/L,P＜0.05];高氟组血清谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的活性高于对照组[(3.87±0.41)×103 U/L比(2.85±0.55)×103U/L,P＜0.05];高氟组和低钙高氟组的尿酸(URIC)分别低于对照组和低钙组[(73.95±9.52)μmol/L比(110.43±25.48)μmol/L,(54.32±22.09)μmol/L比(101.71±17.01)μmol/L/L,P＜0.05].低钙高氟组大鼠的ALP活性高于对照组[(24.77±4.57)×103 U/L比(12.91±3.97)×103 U/L,P＜0.01)].低钙组和低钙高氟组BIP/GAPDH的表达高于对照组(1.38±0.24、1.35±0.12比1.14±0.06,P＜0.05).低钙高氟组的Xbp1/GAPDH的表达高于对照组和低钙组(1.48±0.20比1.02±0.25、1.07±0.25,P＜0.01);低钙高氟组的CHOP/GAPDH的表达高于对照组(0.84±0.18比0.52±0.07,P＜0.05).结论 氟中毒大鼠机体内氧化应激态和骨形成有明显的增强,并伴有骨组织细胞的内质网应激.说明内质网应激与氧化应激很可能都参与了氟骨症的发病机制.     

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.     

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。     

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.     

过量氟对大鼠肾组织骨桥蛋白表达的影响

目的检测骨桥蛋白(OPN)mRNA和蛋白在氟处理大鼠肾组织中的表达差异和蛋白定位,并探讨OPN与氟中毒肾损害的关系。方法经饮水投氟喂养Wistar大鼠48只,用免疫组织化学法进行骨桥蛋白的组织学检测。提取各组大鼠肾组织mRNA,采用RT-PCR法检测骨桥蛋白mRNA的表达变化。结果免疫组织化学结果表明,骨桥蛋白主要定位于肾组织的肾小管上皮细胞质中,常食和偏食对照组大鼠肾组织OPN蛋白只是散在表达,而常食和偏食加氟组的OPN蛋白表达较相应对照组明显增强(与常食对照组比较,q=18．4,P< 0．05;与偏食对照组比较,q=12．0,P<0．01)。2个投氟组的OPN mRNA表达水平均较相对应的对照组增加,但差异无统计学意义。结论过量氟可促进大鼠。肾组织OPN表达,且随着投氟量的增加,OPN伴随着肾损伤加重而表达增强,提示OPN与氟中毒肾损伤程度密切相关,很可能作为一种氟中毒肾损害的预测标志。     

大豆、硒粉、螺旋藻对高摄铝下氟中毒大鼠的干预效果

目的 观察高摄铝状态下氟中毒大鼠大豆、硒粉、螺旋藻的干预效果.方法 将断乳2周的SD纯系大鼠40只(雌雄各半)按体质量随机分为5组:对照组、高氟铝组、高氟铝加大豆组、高氟铝加硒组和高氟铝加螺旋藻组,每组8只.对照组食用非病区玉米加工的饲料(含氟5.20 mg/L,含铝6.80 mg/L),饮用自来水(含氟0.70 mg/L,含铝0.20 mg/L).其余各组均食用以病区玉米为主加工而成的饲料(含氟110.00 mg/kg,含铝19.70mg/L),饮用自来水配制的高铝水(含氟0.70 mg/L,含铝90.00 mg/L).高氟铝加大豆组在实验开始即添加大豆(大豆占饲料的30%),高氟铝加硒组和高氟铝加螺旋藻组在动物出现氟斑牙后饲料中分别添加硒(3.00mg/kg)、螺旋藻(1000.00 mg/kg),实验期为22周.大鼠处死前收集24 h尿液,用于尿氟、铝的测定;大鼠处死后取四肢骨用于骨氟、铝测定;电镜下观察大鼠股骨松质骨的超微结构变化.结果 ①骨氟:高氟铝组的骨氟[(204.07±63.78)mg/kg]高于对照组、高氟铝加大豆组、高氟铝加硒组和高氟铝加螺旋藻组[(30.06±6.11)、(54.12±14.56)、(30.44±5.02)、(105.08±21.07)mg/kg,t=0.62、0.53、0.62、0.35,P均<0.01];高氟销加硒组骨氟低于高氟钒加螺旋藻组(t=0.27,P<0.01).②尿氟:高氟铝组尿氟[(4.52±3.09)mg/L]高于对照组[(0.89±0.37)mg/L,t=0.23,P<0.01],低于高氟铝加硒组[(10.38±1.58)mg/L,t=0.34,P<0.01];高氟铝加硒组尿氟高于高氟铝加大豆组、高氟铝加螺旋藻组[(5.56±1.69)、(4.38±3.36)mg/L,t=0.28、0.35,P均<0.01].③骨铝:对照组骨铝[(3.32±3.02)mg/kg]明显低于高氟铝组、高氟铝加大豆组、高氟铝加硒组和高氟铝加螺旋藻组[(374.21±56.11)、(118.20±23.59)、(114.01±22.84)、(67.11±11.53)mg/kg,t=1.42、0.44、0.42、0.24,P均<0.05];高氟销组骨铝也明显高于高氟铝加大豆组、高氟铝加硒组、高氟铝加螺旋藻组(t=0.56、0.57、0.68,P均<0.01);高氟铝加螺旋藻组骨铝低于高氟铝加大豆组、高氟铝加硒组(t=0.11、0.10,P均<0.05).④尿铝:高氟铝组尿铝[(1.14±0.32)mg/L]高于对照组、高氟铝加大豆组[(0.73±0.11)、(0.66±0.10)mg/L,t=1.92、2.24,P均<0.05].高氟铝加大豆组尿铝低于高氟铝加硒组、高氟铝加螺旋藻组[(1.03±0.22)、(1.10±0.28)mg/L,t=1.73、2.06,P均<0.05].⑤扫描电镜下高氟铝组骨胶原纤维排列紊乱,骨小梁发生融合成片,小梁吸收孔大多消失,其损害最为严重.在干预组其骨胶原纤维走向大致可见,小梁融合现象较高氟铝组为轻,其中以高氟铝加硒组改善为显著,高氟铝加螺旋藻组次之,而高氟铝加大豆组的作用稍弱.结论 饲料中加大豆、硒粉、螺旋藻对高摄铝状态下氟中毒大鼠的骨损伤具有缓解作用,其中以硒粉的作用最为显著.螺旋藻次之,而大豆的作用稍弱.     

膳食营养对小学生氟斑牙发病程度的影响

目的 探讨氟中毒病区小学生的膳食营养状况对其氟斑牙发病程度的影响.方法 从饮水型氟中毒历史重病区某直辖市郊区镇(以下简称郊区镇)和某自治区某旗镇(以下简称某旗镇)整群随机抽样208名8～12岁小学生作为调查对象,用离子选择电极法测定尿氟,按Dean分类法检查氟斑牙病损程度,采用三日膳食调查法和双份饭菜法分析小学生营养素摄入状况.结果 某旗镇小学生尿氟为(6.80±3.90)mg/L,明显高于郊区镇小学生[(5.20±2.75)mg/L,t=3.21,P<0.01].郊区镇小学生氟斑牙指数为1.8,某旗镇小学生氟斑牙指数为1.9,二者比较差异有统计学意义(H=10.266,P<0.01).某旗镇小学生氟斑牙临床分度数加权值≥2的人数所占比例[63.3%(57/90)]高于郊区镇小学生[48.3%(57/118),χ2=4.633,P<0.05].三日膳食调查法发现,郊区镇小学生对蛋白质、钙、维生素C等12种营养素的摄入量明显高于某旗镇小学生,而膳食纤维、维生素E、镁等5种营养素的摄入量则低于某旗镇小学生(P均<0.01).双份饭菜法发现,某旗镇小学生镁、锂、铅的日摄入最高于郊区镇小学生,而镉的日摄入量则低于郊区镇小学生(P<0.01或<0.05).郊区镇小学生膳食中氟的日摄入量[(2.24±1.18)mg/d]高于某旗镇小学生[(1.78±0.06)mg/d,t=4.21,P<0.01].结论 良好的膳食营养可以减少氟斑牙的发生或减轻其病损程度,为今后控制和消除地方性氟中毒的危害提供科学依据.     

慢性氟中毒对大鼠脑组织Phospho-Elk-1表达的影响

目的 观察慢性氟中毒大鼠脑组织中细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)信号转导通路下游作用底物三元复合物因子Phospho-Elk-1的表达和分布,探讨慢性氟中毒所致学习记忆损害的发生机制.方法 SD 大鼠72只,体质量100～120 g,按体质量随机分为3组,每组24只,雌雄各半.对照组饮用自来水(含氟量<0.5 mg/L),低氟组和高氟组饮用加入氟化钠的自来水(P质量浓度分别为5.0、50.0 mg/L).6个月后,称取大鼠体质量,观察氟斑牙发生情况,用氟离子选择电极法检测大鼠尿氟及骨氟;用Morris水迷宫方法的定向航行实验检测大鼠学习能力,空间探索实验检测大鼠记忆能力;用免疫组织化学方法检测大鼠脑组织中Phospho-Elk-1在蛋白水平的表达和分布.结果 低氟组和高氟组大鼠体质量[(449.2±77.1)、(312.8 ±89.7)g]较对照组[(635.5±76.2)g]显著下降(P均<0.05),出现不同程度氟斑牙(x2=7.83,P<0.05),尿氟[(2.56±0.91)、(5.73±3.14)mg/L]及骨氟[(709.2±37.4)、(1306.3 ±102.4)mg/kg]较对照组[(0.92±0.30)mg/L、(348.5 ±89.2)mg/kg]明显升高(P均<0.05).低氟组和高氟组大鼠逃避潜伏期[(7.4±4.1)、(12.2±5.7)s]较对照组[(4.8±2.7)s]明显延长(P均<0.05),第1次穿越平台区时同[(4.18±1.10)、(5.89±0.56)s]较对照组[(1.17±0.75)s]显著延长(P均<0.05),均以高氟组尤为明显(P均<0.05).低氟组和高氟组大鼠海马CA1区(167.4±8.3、163.2±9.4)、CA2区(175.7±5.0、183.3±4.2)、CA3区(165.2±11.6、162.9±4.4)、CA4 区(168.7±6.9、169.5±5.3)、齿状回(185.2 ±4.0、193.1±6.1)及尾壳核(181.4±3.8、179.8±5.5)神经细胞Phospho-Elk-1表达水平较对照组(142.4±8.1、144.9±8.4、143.6±5.8、116.8±9.1、140.2±7.8、163.1±13.1)显著增加(P均<0.05).结论 慢性氟中毒可引起大鼠脑组织海马及尾壳核区域Pbospho-Elk-1表达水平升高,这种改变可能与大鼠学习记忆能力下降机制有一定关系.

Abstract：

Objective To investigate the expression and distribution of the downstream substrate of extracellular regulated protein kinase(ERK1/2) pathway, ternary complex factor phospho-Elk-1, in rat brains with chronic fluorosis, and reveal the mechanism of the impaired learning and memory ability caused by chronic fluorosis. Methods Seventy-two SD rats, weighing 100 - 120 g, were randomly divided into 3 groups, 24 in each group (half male and half female). The rats in control group were fed with tap water (fluoride < 0.5 mg/L); low- and high-dose fluoride groups were fed with tap water with different concentrations of NaF(5.0,50.0 mg/L F-, respectively). After 6 months, body weight was weighed, dental fluorosis was determined by observation and urinary fluoride and bone fluoride were detected by fluorine ion-selective electrode; the learning ability of rats was measured by navigation test of Morris water maze, and memory ability by spatial probe test in Morris water maze; the expression and distribution of phospho-Elk-1 in different brain regions were detected by immunohistochemistry method. Results In low- and high-fluoride groups, the body weight of rat[(449.2 ± 77.1), (312.8 ± 89.7)g] was significantly decreased than that of control [(635.5 ± 76.2 )g, all P< 0.05], the varying degrees of dental fluorosis were observed(x2 = 7.83, P<0.05), urinary fluoride[(2.56 ±0.91),(5.73 ±3.14)mg/L] and bone fluoride[(709.2 ± 37.4) ,(1306.3 ± 102.4) mg/kg] were significantly higher than those in controls[(0.92 ± 0.30)mg/L,(348.5 ± 89.2)mg/kg, all P< 0.05]. The escape latency of low- and high-fluoride groups[ (7.4 ± 4.1), (12.2 ± 5.7)s] was longer than that of control [(4.8 ± 2.7 )s, all P < 0.05] and the escape latency in high-fluoride group was significantly longer than that in other groups (all P < 0.05); in spatial probe test, the time of first crossing platform was longer in rats with fluorosis [(4.18 ± 1.10),(5.89 ± 0.56)s] as compared to control[(1.17 ± 0.75)s, all P< 0.05]. Expressions of phospho-Elk-1 in the hippocampus CA1(167.4 ± 8.3,163.2 ± 9.4), CA2(175.7 ± 5.0,183.3 ± 4.2), CA3(165.2 ± 11.6,162.9 ± 4.4), CA4(168.7± 6.9,169.5 ±5.3), fascia dentate (185.2 ±4.0,193.1 ±6.1) and caudate putamen( 181.4 ± 3.8, 179.8 ± 5.5) in low- and high-fluoride groups were higher than those of controls(142.4 ± 8.1,144.9 ± 8.4,143.6 ± 5.8, 116.8 ± 9.1,140.2 ± 7.8,163.1 ± 13.1, all P< 0.05). Conclusion Chronic fluorosis can cause increased expression of phospho-Elk-1 in the hippocampus and caudate putamen region of rat brains, which might be related to the mechanisms of decreased learning and memory ability of rats overexposed to fluoride.