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.     

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。     

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。     

低钙高氟对大鼠脾组织细胞核因子κB受体活化因子配体mRNA表达的影响

目的 探讨低钙高氟对大鼠脾组织细胞核因子κB受体活化因子配体(RANKL)mRNA表达的影响.方法 Wistar大鼠40只,体质量(118.9±13.5)g.采用2×2×2析因设计,将大鼠按体质量随机分为4组:对照组(常规饲料)、低钙组(低钙饲料)、高氟组(常规饲料+高氟饮水100 mg/L)和低钙高氟组(低钙饲料+高氟饮水100mg/L),每组10只.在喂养4和8个月时各处死5只大鼠,取大鼠脾脏,抽提脾组织中的总RNA,采用RT-PCR方法分析RANKLmRNA的表达.结果 4个月时对照组、低钙组、高氟组、低钙高氟组RANKLmRNA表达分别为0.13±0.05、0.13±0.03、0.17±0.02、0.27±0.05;8个月时分别为0.11±0.01、0.16±0.02、0.16±0.03、0.36±0.07.析因分析显示,低钙、高氟对RANKL mRNA表达有影响(F值分别为40.224、56.679,P均<0.05),作用时间对RANKL mRNA表达无影响(F=2.850,P>0.05);低钙高氟、低钙与作用时间对RANKLmRNA表达存在交互作用(F值分别为7.247、18.789,P均<0.05),高氟与作用时间对RANKL mRNA表达无交互作用(F=1.751,P>0.05).结论 低钙或高氟单独作用或低钙和高氟协同作用促进大鼠脾组织RANKLmRNA表达:低钙促进RANKL mRNA表达与作用时间有关,高氟促进RANKL mRNA表达不受作用时间影响.     

氟中毒大鼠骨组织细胞核转录因子-kB相关基因mRNA和蛋白表达改变

目的 探讨氟对骨组织中细胞核转录因子-kB(NF-kB)相关基因mRNA和蛋白表达的影响.方法 健康SD大鼠36只,体质量100 ～ 120 g,按体质量随机分为3组,每组12只.对照组饮用自来水(含氟量＜1 ag/L),低氟组和高氟组分别饮用含5、50 mg/L氟化钠的自来水.大鼠饲养8个月,建立慢性氟中毒模型,股动脉放血处死.取大鼠股骨干骺端,光镜观察骨组织形态学改变;采用灰化-氟离子选择电极法检测骨氟;采用酶联免疫吸附法检测血清抗酒石酸酸性磷酸酶5b(TRACP 5b)水平;采用Real-time PCR和免疫组织化学方法检测骨组织中p50、p65、ⅠkBα mRNA和蛋白表达水平.结果 染氟大鼠股骨干骺端呈骨质硬化表现.低氟组、高氟组骨氟[(6.32±1.23)、(10.89±1.56)mg/kg]显著高于对照组[(3.06±1.01 )mg/kg,P均＜0.05],且高氟组显著高于低氟组(P＜0.05).低氟组血清TRACP 5b水平[(3.45±1.85)U/L]显著高于对照组[(1.26±0.23)U/L,P＜0.05],高氟组[(2.74±1.85)U/L]较低氟组降低(P＜0.05).低氟组p50、ⅠkBα mRNA表达水平(4.41±0.44、1.15±0.25)显著高于对照组(1.46±0.10、0.26±0.07,P均＜0.05),高氟组(0.69±0.09、0.14±0.03)较低氟组降低(P均＜0.05).低氟组p50、ⅠkBα蛋白表达水平(152.96±7.87、156.20±9.75)显著高于对照组(125.63±9.85、118.97±6.94,P均＜0.05),高氟组(120.56±9.57、114.50±7.61)较低氟组降低(P均＜ 0.05).结论 氟可致NF-kB通路相关基因表达改变,后者可能参与氟致骨骼损伤的发生机制.     

慢性氟中毒大鼠脑组织细胞外调节蛋白激酶表达及大鼠学习记忆能力的变化

目的 观察慢性氟中毒大鼠脑组织中分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)信号转导系统细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)的表达与活性,及其与学习记忆能力改变之间的关系,从而进一步探讨氟中毒神经系统损害的发病机制.方法 72只SD大鼠按性别和体质量随机分为3组.每组24只.对照组:自由饮用自来水,含氟量低于0.5 mg/L;低剂量染氟组:饮水含氟量为5.0 mg/L;高剂量染氟组:饮水含氟量为50.0 mg/L.实验6个月后.取大鼠脑组织,用蛋白印迹方法检测细胞外ERK1/2的蛋白表达与活性;用逆转录-聚合酶链反应(RTPCR)方法测定ERK1/2的mRNA水平;用Morris水迷宫检测大鼠学习记忆能力改变.结果 对照组、低、高剂量染氟组的ERK1/2蛋白水平分别为0.94±0.10、1.25±0.02、1.95±0.07,任意两组间比较,差异均有统计学意义(P＜0.05);对照组、低、高剂量染氟组的phospho-ERK1/2蛋白水平分别为0.73±0.08、0.77±0.07、1.28±0.11,任意两组间比较,差异有统计学意义(P＜0.05);低、高剂量染氟组的ERK1/2活化率[(68.4±3.8)%、(64.1±3.2)%]低于对照组[(82.3±10.7)%],组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05);在第2、3、5、6天,低剂量染氟组的大鼠逃避潜伏期[(46.0±8.0)、(24.0±2.7)、(8.9±5.3)、(7.4±4.1)s]长于对照组[(39.3±6.9)、(19.1±9.1)、(8.3±3.4)、(4.8±2.7)s],组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05),高剂量染氟组的大鼠逃避潜伏期[(36.9±16.8)、(37.7±12.9)、(19.7±7.6)、(12.2±5.7)s]也长于对照组(P＜0.05),第3、5、6天,高剂量染氟组的大鼠逃避潜伏期长于低剂量染氟组(P＜0.05);低剂量组、高剂量染氟组的大鼠第1次穿越平台位置时间[(1.17±0.75),(4.18±1.10)s]长干对照组[(5.89±0.56)s],组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05),低、高剂量染氟组的大鼠在原平台所在象限逗留时间[(17.05±4.25)、(18.20±4.57)s]短于对照组[(25.37±5.65)s],组间比较差异均有统计学意义(P＜0.05);大鼠脑组织中ERK1/2的活化率与空间探索实验第1次到达平台区域时间呈正相关(r=0.364,P＜0.05).与第6天定向航行实验找到平台时间呈正相关(r=0.497,P＜0.05).结论 慢性氟中毒导致大鼠脑组织中ERK1/2蛋白表达水平及活性改变,与慢性氟中毒大鼠学习记忆能力的降低有一定关系.     

燃煤型氟中毒对大鼠脑组织NO含量及NOS mRNA和蛋白表达的影响

目的观察燃煤型氟中毒对大鼠脑组织NO含量及NOS mRNA和蛋白表达的影响。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,低氟组和高氟组以氟病区燃煤烘烤的玉米为主要饲料(含氟量分别为11.30、104.20 mg/kg),来复制氟中毒大鼠模型,染氟时间为3个月。用氟离子选择电极法检测动物尿氟、骨氟、脑氟含量,观察大鼠海马CA1区神经元病理变化,用Biomias 2000图像分析系统测试大鼠海马CA1区神经元胞体平均面积、周长及平均灰度值,比色法测定脑组织NOS活性,硝酸还原酶法测定脑组织NO含量,蛋白印迹方法测定NOS蛋白水平;实时荧光定量PCR方法测定NOS mRNA水平。结果低、高氟组大鼠尿氟为(2.61±0.11)(4.39±0.13) mg/L,骨氟(2 734±137)(4 323±203) mg/kg,脑氟(1.00±0.08)(1.14±0.02) mg/kg;与对照组尿氟(1.59±0.10) mg/L、骨氟(1 399±152) mg/kg、脑氟(0.41±0.06) mg/kg比较,差异有统计学意义(P0.05或P0.01);尼氏染色显示,与对照组大鼠神经元平均灰度值(119.0±9.7)比较,染氟组大鼠均明显增加[低氟(153.0±8.9),高氟(159.4±2.9)];低氟组、高氟组大鼠脑组织总NOS活性[(8.57±2.40)、(11.49±3.10) kU/g]较对照组(16.80±3.20) kU/g显著性下降(P0.05),高氟组大鼠脑组织NO含量(2.05±0.25)μmol/L较对照组(4.68±1.78)μmol/L显著性降低(P0.05)。低氟组、高氟组大鼠脑组织NOS蛋白表达水平[(0.53±0.24),(0.82±0.28)]较对照组(0.17±0.02)显著增加(P0.05/0.01),低氟组、高氟组大鼠脑组织NOS mRNA水平[(1.37±0.07),(1.38±0.08)]均较对照组(1.53±0.17)显著下降(P0.05)。结论低剂量氟具有一定神经毒性,表现为食用燃煤型氟中毒病区燃煤烘烤的粮食低剂量、早期可导致动物脑氟含量增高,使大鼠海马CA1区神经元蛋白合成功能下降,脑组织NOS活性、NO含量、NOS蛋白及mRNA表达改变。     

细胞外信号调节蛋白激酶5在慢性氟中毒大鼠大脑中的免疫组织改变

目的通过检测慢性氟中毒大鼠脑组织分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)信号转导通路中细胞外调节蛋白激酶5(ERK5)在大脑不同功能分区中的表达与活性,研究慢性氟中毒脑损伤的相关机制。方法 30只SD大鼠按性别和体重随机分为3组,每组10只。对照组自由饮用自来水,含氟量低于0.5 mg/L;低氟组饮水含氟量10 mg/L;高氟组饮水含氟量50 mg/L。实验6个月,观察染氟大鼠氟斑牙情况;用氟离子电极法测量大鼠尿氟含量;通过HE染色观察大鼠皮质及海马区的变化;用免疫组化方法检测大鼠脑组织中皮质区、海马CA3区、海马CA4区中P-ERK5、ERK5的蛋白表达水平。结果染氟组大鼠出现不同程度的氟斑牙,尿氟含量增加(P0.05);染氟组大鼠皮质及海马CA3区、CA4神经细胞排列稍紊乱,并有轻度的空泡变性(神经元水肿),高氟组更为严重;高氟组大鼠皮质区P-ERK5蛋白水平高于其他组(P0.05),染氟组大鼠海马CA3区与正常组比较有统计学意义(P0.05),海马CA4区各组间比较均有统计学意义(P0.01);高氟组大鼠皮质区、海马CA3区、海马CA4区ERK5蛋白水平与其他组比较有统计学意义(P0.05);另外ERK5的活化水平在海马CA4区有降低的趋势(P0.05)。结论慢性氟中毒导致大鼠脑皮质区及海马CA3、CA4区P-ERK5、ERK5蛋白表达水平增加,可能与慢性氟中毒大鼠脑损伤免疫组织改变有一定关系。     

氟致骨组织中细胞核转录因子-κB相关基因表达改变与破骨细胞凋亡的关系

目的 探讨慢性氟中毒大鼠骨骼损伤时细胞核转录因子-κB(NF-κB)相关基因表达改变与破骨细胞凋亡的关系,深入研究氟骨症的发病机制.方法 健康SD大鼠36只,体质量100 ～ 120 9,按体质量随机分为3组,每组12只.对照组饮用自来水(含氟量＜1 mg/L),低氟组和高氟组分别饮用含5、50 mg/L氟化钠的自来水.大鼠饲养8个月,建立慢性氟中毒模型,股动脉放血处死.取大鼠股骨干骺端,光镜观察骨组织形态学改变;采用酶联免疫吸附法检测血清抗酒石酸酸性磷酸酶5b (TRACP 5b)水平;采用抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色鉴定破骨细胞并计数;采用Real-time PCR和免疫组织化学方法检测骨组织中p50、IKBα和凋亡相关基因Bcl-2、Bax的mRNA和蛋白表达水平.结果 染氟大鼠股骨干骺端呈骨质硬化表现.低氟组血清TRACP 5b水平、破骨细胞数[(3.45±1.85)U/L、(6.75±1.29)个/切片]显著高于对照组[(1.26±0.23)U/L、(3.92±1.38)个/切片,P均＜0.05],高氟组[(2.74±1.85) U/L、(3.33±1.07)个/切片]较低氟组降低(P均＜0.05).低氟组p50、IκBα、Bcl-2、Bax mRNA表达水平(4.41±0.44、1.15±0.25、2.02±0.11、1.25±0.22)显著高于对照组(1.46±0.10、0.26±0.07、1.00±0.06、0.74±0.09,P均＜0.05),高氟组(0.69±0.09、0.14±0.03、0.95±0.08、0.62±0.08)较低氟组降低(P均＜0.05).低氟组p50、IκBα蛋白表达水平(152.96±7.87、156.20±9.75)显著高于对照组(125.63±9.85、118.97±6.94,P均＜0.05),高氟组(120.56±9.57、114.50±7.61)较低氟组降低(P均＜ 0.05);低氟组Bcl-2、Bax蛋白表达水平(170.61±6.60、160.77±7.66)和Bcl-2/Bax比值(1.07±0.08)较对照组(110.73±5.27、114.64±5.83、0.96±0.04)升高(P均＜0.05),高氟组(81.70±8.00、99.93±3.83、0.81±0.08)较对照组和低氟组降低(P均＜0.05).p50、IκBα蛋白表达水平与Bcl-2/Bax比值呈正相关关系(r值分别为0.587、0.676,P均＜0.05).结论 慢性氟中毒可引起骨组织NF-KB相关基因表达改变以及破骨细胞凋亡,氟骨症的机制可能与NF-κB p50和IKBα表达改变引起的破骨细胞凋亡失常有关.     

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.     

投氟不同时间大鼠血清氧化应激和碱性磷酸酶活性的变化研究

目的 观察过量氟处理的大鼠在不同时间内氧化应激态与碱性磷酸酶(ALP)活性的变化.方法 24只Wistar大鼠,按体质量随机分成对照组、高氟组,每组12只.对照组大鼠饮用自来水(氟化钠<1 mg/L),高氟组大鼠饮用自来水中加入剂量为221 ms/L的氟化钠.实验期间动物自由进食、饮水,每周测体质量1次.实验时间分别为l、4、 8、 12周.通过生化方法检测大鼠血清丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、尿酸和ALP活性.结果 投氟与时间两因素对ALP活性影响有交互作用(F=4.690,P<0.05).投氟1周与12周大鼠血清的ALP活性[(19.29±3.69)、(15.72±0.79)kU/L]较对照组[(14.08±1.99)、(12.91±3.97)kU/L]明显升高(P均<0.05);投氟1周和4周大鼠血清MDA[(13.37±4.38)、(11.82±2.08)μmol/L]较对照组[(8.75±3.24)、(7.42±2.62)μmol/L]明显增高(P均<0.05);高氟组SOD、GPx与对照组比较,差异无统计学意义(P均>0.05);投氟1、4周大鼠血清尿酸[(89.53±13.21)、(88.47±19.78)μmol/L]较对照组[(77.79±11.43)、(65.42±13.42)μmol/L]明显增高(P均<0.05),而投氟8、12周大鼠尿酸[(67.21±9.44)、(73.95±9.52)μmol/L]低于对照组[(77.79±11.43)、(65.42±13.42)μmol/L,P均<0.05].结论 投与过量氟大鼠的ALP活性变化具有一定的时间依赖性;而投氟刺激大鼠氧化应激水平增强,这种刺激与投氟时间没有明显关联.     

燃煤污染型氟中毒大鼠学习记忆能力及胆碱酯酶活性改变

目的 观察燃煤污染型氟中毒大鼠学习记忆能力的变化,探讨其发生机制.方法 健康SD大鼠48只,按染氟剂量分为对照、低氟、高氟3组.低氟组、高氟组大鼠以燃煤型地方病氟中毒重病区燃煤烘烤的当地玉米为主要饲料,复制氟中毒大鼠模型,实验期为3、6个月,各8只大鼠.实验结束时用Morris水迷宫方法检测大鼠行为学变化,并用比色法测定脑组织乙酰胆碱酯酶和丁酰胆碱酯酶活性.结果 染氟剂量对逃避潜伏期时间、第7天穿过平台次数、逗留平台象限时间有明显影响(F值分别为29.29、6.47、6.50,P均<0.01):染氟时间对第7天穿过平台次数和逗留平台象限时间有明显影响(F值分别为16.11、45.59,P均<0.01);染氟剂量和时间对第7天穿过平台次数和逗留平台象限时间有交互作用(F值分别为4.67、5.68,P<0.05或<0.01).3个月时,高氟组大鼠逃避潜伏期时间[(14.71±4.85)s]较对照组[(9.28±4.22)s]明显增加(P<0.05);6个月时,低氟组、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]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).染氟剂量对乙酰胆碱酯酶与丁酰胆碱酯酶活性均有明显影响(F值分别为12.83、13.27,P均<0.01);染氟时间对丁酰胆碱酯酶活性有明显影响(F=16.26,P<0.01).3个月时,低氟组丁酰胆碱酯酶活性[(0.55±0.12)kU/g]明显低于对照组[(0.73±0.10)kU/g,P<0.05],高氟组乙酰胆碱酯酶[(0.62±0.42)kU/g]和丁酰胆碱酯酶活性[(0.58±0.10)kU/g]均明显低于对照组[(1.41±0.52)、(0.73±0.10)kU/g,P均<0.05].胆碱酯酶活性与逃避潜伏期时间呈负相关(r=-0.68,P<0.01),胆碱酯酶活性与逗留平台象限时间呈正相关(r=0.57,P<0.01).结论 燃煤污染型慢性氟中毒大鼠学习记忆能力减退,可能与脑组织胆碱酯酶活性下降有关,二者间有量效关系.     

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.     

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.