内质网应激诱导的细胞凋亡在氟致大鼠 甲状腺损伤中的作用 ·...

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· 1182 · 中华预防医学杂志 2018 11 月第 52 卷第11 Chin J Prev MedNovember 2018, Vol. 52, No. 11 · 基础研究 · 内质网应激诱导的细胞凋亡在氟致大鼠 甲状腺损伤中的作用 于林玉 崔玉山 刘洪亮 【摘要】 目的 探讨内质网应激诱导的细胞凋亡在过量氟导致的大鼠甲状腺损伤中的作用方法 40 Wistar 大鼠采用随机数字表法分成 4 组,分别为对照组和低、中、高浓度氟化钠( NaF 染毒组。对照组大鼠饮用自来水,氟离子浓度为 0.344 mg/L,低、中、高浓度 NaF 染毒组饮用含 NaF 度分别为 51020 mg/L 的自来水,染毒 8 个月后每组处死雌雄大鼠各 5 只。选择电极法检测尿氟浓度 情况,光镜下观察甲状腺组织形态,脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法( TUNEL )检 测甲状腺组织凋亡细胞, RT⁃PCR 和免疫组化法检测甲状腺组织中葡萄糖调节蛋白 78 GRP78 )和 C/EBP 同源蛋白( CHOP )的 mRNA 和蛋白的表达,比较各组间指标差异。结果 与对照组[ 2.23± 0.54 mg/L]比较,低、中、高浓度NaF 染毒组尿氟浓度分别为( 4.74±1.88 )、( 7.70±2.82 )、( 10.50±2.92 mg/L P<0.05 )。NaF 染毒组大鼠甲状腺组织形态发生了明显的变化,可见较多增生小滤泡,甚至无腔细胞 团。TUNEL 检测发现染毒组大鼠甲状腺凋亡细胞数明显增加,低、中、高浓度 NaF 染毒组 GRP78 mRNA 表达水平(分别为 1.30±0.421.39±0.291.50±0.27 )高于对照组( 0.93±0.24 ), P<0.05;中、高浓度 NaF 染毒组 CHOP mRNA 表达水平(分别为 1.17±0.291.30±0.26 )亦高于对照组( 0.91±0.20 ), P<0.05中、高浓度 NaF 染毒组大鼠甲状腺组织中 GPR78 蛋白(分别为 29.68±4.0429.90±3.74 )和 CHOP 蛋白 的表达水平(分别为 4.05±1.624.44±1.81 )均高于对照组( 23.80±6.362.27±0.89 , P<0.05。结论 量氟可造成甲状腺损伤,可能与内质网应激诱导的细胞凋亡有关。 【关键词】 细胞凋亡; 氟化物; 内质网应激; 甲状腺损伤 基金项目: 国家自然科学基金( 815731078137293430972555 );天津市卫生科技攻关项目 14KG120 );天津市疾病预防控制中心科技基金项目( CDCKY1501 Effects of endoplasmic reticulum stress ⁃ induced apoptosis in thyroid injury caused by fluoride in rat Yu Linyu * , Cui Yushan, Liu Hongliang. * Binhai New Area Centers for Disease Control and Prevention, Tianjin 300453, China Corresponding author: Liu Hongliang, Email: hongliang_liu@ sina.com Abstract Objective To explore the effects of endoplasmic reticulum stress⁃induced apoptosis in thyroid injury of rats caused by excessive fluoride intake. Methods All 40 Wistar rats were randomly divided into four groups, control group, low fluoride group, medium fluoride group and high fluoride group. The rats in control group were fed with tap water (fluoride concentration=0.344 mg/L) and the experimental rats were fed with the water contaminated fluoride with the dose of 5, 10 and 20 mg/L. 10 rats (female: male= 1 1) in each group were sacrificed after 8 months of exposure through drinking water. The contents of urine fluoride were detected by fluorine ion selective electrode method. Morphology of thyroid was observed through light microscope and apoptosis in thyroid were detected by the terminal deoxynucleotidyl transferase⁃ mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) assay. The mRNA and protein expressions of glucose⁃regulated protein 78 (GRP78) and C/EBP homologous protein (CHOP) were analyzed by RT⁃PCR and immunohistochemistry respectively, and results were compared among groups. Results The contents of urine fluoride in all fluoride treated groups were separately (4.74±1.88), (7.70±2.82) and (10.50±2.92) mg/L, which were gradually higher than that of control group (2.23±0.54) mg/L (P<0.05). Morphological changes DOI10.3760/cma.j.issn.0253⁃9624.2018.11.017 作者单位: 300453 天津市滨海新区疾病预防控制中心(于林玉);天津市疾病预防控制中心环境与健康室 (崔玉山);天津市疾病预防控制中心预防医学研究所 天津市卫生计生综合监督所(刘洪亮) 通信作者:刘洪亮, Email: hongliang_liu@ sina.com

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Page 1: 内质网应激诱导的细胞凋亡在氟致大鼠 甲状腺损伤中的作用 · (崔玉山);天津市疾病预防控制中心预防医学研究所天津市卫生计生综合监督所(刘洪亮)

· 1182 · 中华预防医学杂志 2018 年11月第 52 卷第11期 Chin J Prev Med,November 2018, Vol. 52, No. 11

·基础研究·

内质网应激诱导的细胞凋亡在氟致大鼠甲状腺损伤中的作用

于林玉 崔玉山 刘洪亮

【摘要】 目的 探讨内质网应激诱导的细胞凋亡在过量氟导致的大鼠甲状腺损伤中的作用。

方法 将 40只Wistar大鼠采用随机数字表法分成 4组,分别为对照组和低、中、高浓度氟化钠(NaF)染毒组。对照组大鼠饮用自来水,氟离子浓度为0.344 mg/L,低、中、高浓度NaF染毒组饮用含NaF浓

度分别为5、10、20 mg/L的自来水,染毒8个月后每组处死雌雄大鼠各5只。选择电极法检测尿氟浓度

情况,光镜下观察甲状腺组织形态,脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(TUNEL)检

测甲状腺组织凋亡细胞,RT⁃PCR和免疫组化法检测甲状腺组织中葡萄糖调节蛋白 78(GRP78)和

C/EBP同源蛋白(CHOP)的mRNA和蛋白的表达,比较各组间指标差异。结果 与对照组[(2.23±0.54)mg/L]比较,低、中、高浓度NaF染毒组尿氟浓度分别为(4.74±1.88)、(7.70±2.82)、(10.50±2.92)mg/L(P<0.05)。NaF染毒组大鼠甲状腺组织形态发生了明显的变化,可见较多增生小滤泡,甚至无腔细胞

团。TUNEL检测发现染毒组大鼠甲状腺凋亡细胞数明显增加,低、中、高浓度NaF染毒组GRP78mRNA表达水平(分别为1.30±0.42、1.39±0.29、1.50±0.27)高于对照组(0.93±0.24),P<0.05;中、高浓度

NaF染毒组CHOP mRNA表达水平(分别为 1.17±0.29、1.30±0.26)亦高于对照组(0.91±0.20),P<0.05。中、高浓度NaF染毒组大鼠甲状腺组织中GPR78蛋白(分别为 29.68±4.04、29.90±3.74)和CHOP蛋白

的表达水平(分别为 4.05±1.62、4.44±1.81)均高于对照组(23.80±6.36、2.27±0.89), P<0.05。结论 过

量氟可造成甲状腺损伤,可能与内质网应激诱导的细胞凋亡有关。

【关键词】 细胞凋亡; 氟化物; 内质网应激; 甲状腺损伤

基金项目:国家自然科学基金(81573107、81372934、30972555);天津市卫生科技攻关项目

(14KG120);天津市疾病预防控制中心科技基金项目(CDCKY1501)

Effects of endoplasmic reticulum stress ⁃ induced apoptosis in thyroid injury caused by fluoride inrat Yu Linyu*, Cui Yushan, Liu Hongliang. *Binhai New Area Centers for Disease Control and Prevention,Tianjin 300453, China

Corresponding author: Liu Hongliang, Email: hongliang_liu@ sina.com

【Abstract】 Objective To explore the effects of endoplasmic reticulum stress⁃induced apoptosis inthyroid injury of rats caused by excessive fluoride intake. Methods All 40 Wistar rats were randomlydivided into four groups, control group, low fluoride group, medium fluoride group and high fluoride group.The rats in control group were fed with tap water (fluoride concentration=0.344 mg/L) and the experimentalrats were fed with the water contaminated fluoride with the dose of 5, 10 and 20 mg/L. 10 rats (female: male=1∶1) in each group were sacrificed after 8 months of exposure through drinking water. The contents of urinefluoride were detected by fluorine ion selective electrode method. Morphology of thyroid was observedthrough light microscope and apoptosis in thyroid were detected by the terminal deoxynucleotidyl transferase⁃mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) assay. The mRNA and protein expressions of glucose⁃regulatedprotein 78 (GRP78) and C/EBP homologous protein (CHOP) were analyzed by RT⁃PCR andimmunohistochemistry respectively, and results were compared among groups. Results The contents ofurine fluoride in all fluoride treated groups were separately (4.74±1.88), (7.70±2.82) and (10.50±2.92) mg/L,which were gradually higher than that of control group (2.23±0.54) mg/L (P<0.05). Morphological changes

DOI:10.3760/cma.j.issn.0253⁃9624.2018.11.017作者单位:300453 天津市滨海新区疾病预防控制中心(于林玉);天津市疾病预防控制中心环境与健康室

(崔玉山);天津市疾病预防控制中心预防医学研究所 天津市卫生计生综合监督所(刘洪亮)

通信作者:刘洪亮,Email: hongliang_liu@ sina.com

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中华预防医学杂志 2018 年11月第 52 卷第11期 Chin J Prev Med,November 2018, Vol. 52, No. 11 · 1183 ·

were found in thyroid tissues of fluoride treated groups, thyroid follicular hyperplasia or even no cavity cellclusters were observed. Apoptosis in thyroid were notably increased in fluoride treated groups. The mRNAexpression levels of GRP78 in all fluoride treated groups were separately 1.30±0.42, 1.39±0.29 and 1.50±0.27, which were significantly higher than that of control group (0.93 ± 0.24) (P<0.05). And the mRNAexpression levels of CHOP in medium and high fluoride groups were separately 1.17±0.29 and 1.30±0.26,which were significantly higher than that of control group (0.91 ± 0.20) (P<0.05). The protein expressionlevels of GRP78 and CHOP in medium and high fluoride groups were respectively 29.68±4.04, 29.90±3.74and 4.05±1.62, 4.44±1.81, which were significantly higher than those in the control group (separately 23.80±6.36 ,2.27±0.89) (P<0.05). Conclusion Excessive⁃fluoride intake can induce thyroid injury, andendoplasmic reticulum stress⁃induced apoptosis might be involved in the injury.

【Key words】 Apoptosis; Fluoride; Endoplasmic reticulum stress; Thyroid injuryFund program: National Natural Science Foundation of China (81573107, 81372934, 30972555);

Programs for Science and Technology Development of Tianjin Municipal of Health (14KG120); Science andTechnology Foundation Projects of Tianjin Centers for Disease Control and Prevention (CDCKY1501)

氟以化合物的形式广泛分布在自然界中,摄入

过多会对机体造成全身性的损害,过量氟可导致甲

状腺结构改变和功能异常[1⁃3],但氟对甲状腺毒性的

作用机制目前尚不完全清楚,有研究表明细胞凋亡

参与了氟所致体外甲状腺细胞的损伤[4⁃5]。内质网

应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)是近年来

才发现的一种新的细胞凋亡途径,外界毒物可通过

诱导持续的ERS引起细胞凋亡[6⁃7]。葡萄糖调节蛋

白 78(glucose⁃ regulated protein 78,GRP78)是 ERS反应的标志性蛋白,C / EBP 同源蛋白(C / EBPhomologous protein,CHOP)是ERS由抗凋亡向促凋

亡转换的重要信号分子[8⁃12]。本实验通过饮水途径

建立氯化钠(NaF)诱导的大鼠慢性甲状腺损伤模

型,检测大鼠甲状腺组织形态和细胞凋亡情况以及

甲状腺组织中GRP78和CHOP的表达水平,探讨内

质网应激诱导的细胞凋亡在过量氟导致的大鼠甲

状腺损伤中的作用。

材料与方法

1.动物分组及处理:选择由湖北省实验动物研

究中心[动物许可证号为SCXK(鄂)2008⁃0005]提供

的断乳 1个月的Wistar大鼠 40只,雌雄各半,体重

110~130 g。于动物饲养室(温度 22~24 ℃,相对湿

度40%~60%)适应性饲养1周后采用随机数字表法

分为4组,分别为对照组和低、中、高浓度NaF染毒

组,每组 10只,雌雄各半。在以往的研究的基础

上,并参考人群暴露水平[10],最终采用含NaF浓度

为5、10、20 mg/L的自来水进行染毒,对照组饮用自

来水(氟离子浓度为 0.344 mg/L)。采用自由饮水

方式进行染毒,参考万良斌等[10]、邓超男等[11]和

Chen等[12]的研究所采用的染毒周期选择本次研究

的染毒时间,连续染毒8个月后处死。

2.主要仪器和试剂:氟离子选择电极和甘汞电

极(上海恒磁电子科技有限公司);PXD⁃12型数字

式离子计(上海恒磁电子科技有限公司);核酸蛋白

测定仪(德国Eppendorf公司);DPTC⁃200型PCR仪

(美国MJ Research公司);Ckx41型倒置显微镜(日

本Olympus公司);NaF(分析纯,中国医药集团上海

化学试剂公司);氯化钠、柠檬酸三钠、冰醋酸、氢氧

化钠(分析纯,天津市化学试剂厂);TUNEL细胞凋

亡检测试剂盒(瑞士Roche公司);二氨基联苯胺

(3,3'⁃diaminobenzidine, DAB)显色试剂盒(武汉博

士德生物公司);兔抗大鼠GRP78多克隆抗体(美

国 Santa Cruz公司);兔抗大鼠 CHOP多克隆抗体

(美国Santa Cruz公司);TRIzol试剂(美国 Invitrogen公司);逆转录第一链 cDNA 合成试剂盒(美国

ThermoFisher公司);PCR染料(美国 ThermoFisher公司);凝胶成像仪(美国赛默飞公司)引物由北京

擎科新业生物技术公司设计合成。

3.标本的采集与处理:动物处死后迅速分离甲

状腺,生理盐水冲洗,滤纸吸干后将一侧甲状腺置

于质量⁃体积浓度为4%的多聚甲醛中固定,用于甲

状腺组织形态观察,并进行凋亡细胞和蛋白表达的

检测;另一侧甲状腺液氮速冻后于-70 ℃保存,用

于逆转录 ⁃聚合酶链反应(reverse transcription⁃polymerase chain reaction, RT⁃PCR)实验。

4.尿氟的测定:尿氟含量检测参照《尿中氟化

物测定离子选择电极法标准(WS/T89⁃2015)》[13]。

5.甲状腺组织形态学观察:固定于多聚甲醛中

的甲状腺经脱水、石蜡包埋、切片后,HE染色,于光

学显微镜下观察甲状腺组织形态改变。

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· 1184 · 中华预防医学杂志 2018 年11月第 52 卷第11期 Chin J Prev Med,November 2018, Vol. 52, No. 11

6.甲状腺组织凋亡细胞检测:采用脱氧核糖核

苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(terminaldeoxynucleotidyl transferase⁃mediated dUTP nick endlabeling, TUNEL)细胞凋亡检测试剂盒对甲状腺组

织凋亡细胞进行检测,检测过程按照试剂盒说明进

行。光学显微镜下观察,正常细胞核呈深蓝色,凋亡

细胞核固缩呈棕褐色,为圆形、新月形或不规则形。

每组内每张切片采用单纯随机法挑选5个400倍视

野进行拍照。拍照时让组织充满整个视野。应用

Image⁃Pro Plus 6.0软件对每张照片进行分析得出每

张照片阳性细胞的比率(阳性细胞数/总细胞数)。

7.甲状腺组织 GRP78 mRNA 和 CHOP mRNA表达检测:采用RT⁃PCR法进行检测。取一侧甲状

腺组织,用TRIzol试剂提取总RNA,紫外分光光度

计测定 RNA 浓度及纯度。参照逆转录第一链

cDNA合成试剂盒说明书对总mRNA进行逆转录,

合成 cDNA,以 cDNA为模板加入相应反应体系的

试剂进行PCR扩增(引物见表1)。扩增参数:95 ℃预变性 1 min,95 ℃变性 30 s,59 ℃退火 30 s,72 ℃延长1 min,进行35个循环,最后72 ℃延伸7 min终止反应。以β⁃actin作为内参,PCR产物在Tris电泳

缓冲液(Tris⁃Borate EDTA Buffer, TBE Buffer)中进

行 2%琼脂糖凝胶电泳,于凝胶成像分析仪上进行

吸光度扫描并采用Quantity One软件分析目的条带

与内参条带的灰度值,二者比值即为目的mRNA的

相对含量。

8.甲状腺组织GRP78和CHOP蛋白表达检测:

石蜡切片常规脱蜡至水,微波修复抗原,3%过氧化

氢液室温孵育10 min,滴加抗体(GRP78抗体1∶300稀释,CHOP抗体 1∶100稀释),4 ℃过夜,PBS冲洗

后分别加入羊抗兔 IgG⁃辣根过氧化物酶,作用

30 min,DAB显色,苏木素轻度复染,脱水、透明、树

胶封片。以PBS代替一抗作阴性对照。每组内每

张切片随机挑选 5个 400倍视野进行拍照,应用

Image⁃Pro Plus 6.0软件分析每张照片蛋白的阳性

率,以光密度值表示阳性染色强度。

9.统计学分析:采用 SPSS 17.0统计软件处理

实验数据,不同染毒组大鼠尿氟、凋亡细胞比率、

GRP78 mRNA和CHOP mRNA相对表达量、GRP78和 CHOP 蛋白表达水平符合正态分布,以 x̄ ± s表

示,采用单因素方差分析比较不同组别差异,采用

LSD⁃t检验法进行组间两两比较,以P<0.05为差异

有统计学意义。

结 果

1.NaF对大鼠尿液中氟浓度的影响:低、中、高

浓度NaF染毒组大鼠尿氟浓度均高于对照组(P<

0.05),且中、高浓度NaF染毒组大鼠尿氟浓度高于

低浓度组(P<0.05),高浓度组大鼠尿氟浓度高于中

浓度组(P<0.05)(表2)。

2.NaF对大鼠甲状腺组织形态的影响:对照组

大鼠甲状腺滤泡呈较均匀的中等大小,上皮细胞多

为单层立方状,滤泡腔内胶质丰富,清晰均匀;但

NaF染毒组大鼠甲状腺滤泡从低浓度组却出现多

形性变化:滤泡增生,滤泡腔变小,胶质减少,甚至

出现无腔细胞团(图1)。3.NaF对大鼠甲状腺组织细胞凋亡的影响:

TUNEL法染色结果显示:中、高浓度NaF染毒组大

鼠甲状腺组织阳性细胞比率较对照组明显增多

(P<0.05),且高浓度组大鼠甲状腺阳性细胞比率较

低浓度组明显增加(P<0.05),见表3、图2。4. NaF对大鼠甲状腺组织中GRP78和 CHOP

表达的影响:表 4结果显示,低、中、高浓度NaF染

毒组大鼠甲状腺组织中GRP78 mRNA表达均高于

对照组(P<0.05)。中、高浓度NaF染毒组大鼠甲状

表1 RT⁃PCR扩增引物

基因

GRP78⁃FGRP78⁃RCHOP⁃FCHOP⁃Rβ⁃actin⁃Fβ⁃actin⁃R

引物序列(5'⁃3')

ATCAACCCAGATGAGGCTGTAGCAAGACCTTGATTGTTACGGTGGGCTTGAACTGTTGGCATCACCTCCTGTCCTCTCCTTTGGTCTACCCTCAGTTGCCCATCTATGAGGGTTACGTAGAAGCATTTGCGGTGCACG

长度(bp)235

126

640

注:GRP78:葡萄糖调节蛋白78;CHOP:C/EBP同源蛋白

表2 不同NaF染毒浓度下各组大鼠尿液中氟水平比较

(x̄ ± s,n=10)组别

对照组

低浓度组

中浓度组

高浓度组

F值

P值

NaF染毒浓度(mg/L)0.3445.000

10.00020.000

尿氟(mg/L)2.23±0.544.74±1.88a

7.70±2.82ab

10.50±2.92abc

3.7320.023

注:a与对照组比较,P<0.05;b与低浓度 NaF染毒组比较,P<

0.05;c与中浓度NaF染毒组比较,P<0.05

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中华预防医学杂志 2018 年11月第 52 卷第11期 Chin J Prev Med,November 2018, Vol. 52, No. 11 · 1185 ·

腺组织中CHOP mRNA表达高于对照组(P<0.05),

且高浓度组CHOP mRNA表达高于低浓度组,差异

有统计学意义(P<0.05);表5结果显示,中、高浓度

NaF染毒组大鼠甲状腺组织中GRP78和 CHOP蛋

白表达高于对照组(P<0.05),见图3、4。

讨 论

过量氟造成的损伤以骨相损害为主,同时可损

害非骨相组织[14⁃17]。迄今为止,有关氟对骨骼、牙齿

等硬组织的损害已进行了较深入的研究。近年来,

氟对甲状腺等软组织的损伤引起广泛关注,流行病

学调查发现,在高氟地区存在着甲状腺肿的流

行[18],体内外实验均证明过量氟可损伤甲状腺结构

和功能[1, 5]。本次研究尿氟测定结果显示,各组大鼠

尿液中氟水平与其摄入水平基本呈平行关系,尿液

中氟的浓度是反映机体内氟暴露水平的有效指标,

图A箭头所示为均匀中等大小甲状腺滤泡;图B箭头所示为增生小滤泡;图C箭头所示为增生小滤泡;图D箭头所示为无腔细胞团

图 1 不同NaF染毒浓度下各组大鼠甲状腺组织形态(×200)A:对照组(染毒浓度为 0.344 mg/L);B:低浓度NaF染毒组(染毒浓度为

5.000 mg/L);C:中浓度NaF染毒组(染毒浓度为10.000 mg/L);D:高浓度NaF染毒组(染毒浓度为20.000 mg/L)

表3 不同NaF染毒浓度下各组大鼠甲状腺组织凋亡

细胞比率(x̄ ± s,n=10)组别

对照组

低浓度组

中浓度组

高浓度组

F值

P值

NaF染毒浓度(mg/L)0.3445.000

10.00020.000

凋亡比率(%)

6.71±2.808.46±2.12

11.26±1.68a

12.87±3.81ab

4.6460.019

注:a 与对照组比较,P<0.05;b 与低浓度 NaF 染毒组比较,

P<0.05

表4 不同NaF染毒浓度下各组大鼠甲状腺组织GRP78mRNA和CHOP mRNA相对表达量(x̄ ± s,n=10)

组别

对照组

低浓度组

中浓度组

高浓度组

F值

P值

NaF染毒浓度(mg/L)

0.3445.000

10.00020.000

GRP78 mRNA相对表达量

0.93±0.241.30±0.42a

1.39±0.29a

1.50±0.27a

4.1740.016

CHOP mRNA相对表达量

0.91±0.201.03±0.181.17±0.29a

1.30±0.26ab

4.6640.008

注:a 与对照组比较,P<0.05;b 与低浓度 NaF 染毒组比较,

P<0.05;GRP78:葡萄糖调节蛋白78;CHOP:C/EBP同源蛋白

图A、B、C、D箭头所示为阳性凋亡细胞,凋亡细胞核固缩呈棕褐色,为圆形,新月形或不规则形

图2 TUNEL法检测不同NaF染毒浓度各组大鼠甲状腺组织细胞凋亡情况(×400)A:对照组(染毒浓度为0.344 mg/L);B:低浓度NaF染毒组(染毒浓度为5.000 mg/L);C:中浓度NaF染毒组(染毒浓度为10.000 mg/L);D:高浓度NaF染毒组(染毒浓度为20.000 mg/L)

表5 不同NaF染毒浓度下各组大鼠甲状腺组织GRP78和CHOP 蛋白表达水平(x̄ ± s,n=10)

组别

对照组

低浓度组

中浓度组

高浓度组

F值

P值

NaF染毒浓度(mg/L)

0.3445.000

10.00020.000

GRP78蛋白表达水平

23.80±6.3625.46±5.3129.68±4.04a

29.90±3.74a

3.0470.045

CHOP蛋白表达水平

2.27±0.892.88±1.614.05±1.62a

4.44±1.81a

3.4880.029

注:a 与对照组比较,P<0.05;GRP78:葡萄糖调节蛋白 78;CHOP:C/EBP同源蛋白

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· 1186 · 中华预防医学杂志 2018 年11月第 52 卷第11期 Chin J Prev Med,November 2018, Vol. 52, No. 11

同时也是评价动物模型是否构建成功的直观指标,

由此可初步认为氟过量Wistar大鼠动物模型构建

成功。本次研究结果显示,过量氟可使大鼠甲状腺

组织形态发生明显变化,表现为甲状腺滤泡形状及

大小的改变及滤泡腔内胶质的改变,验证了高氟对

甲状腺组织的损伤。通过 TUNEL凋亡检测可见

NaF染毒组大鼠甲状腺组织凋亡细胞较对照组明

显增加,其中以高浓度组为甚,说明细胞凋亡在过

量氟导致的大鼠甲状腺组织损伤过程中发挥作用。

细胞凋亡是机体在一定的生理和病理条件下,

主动清除多余、衰老和受损伤的细胞以保持机体内

环境平衡的一种程序性死亡方式。目前已经确定

的细胞凋亡通路有三条:死亡受体通路、线粒体通

路及内质网通路[19⁃20]。内质网是蛋白质合成和加工

的重要场所,当未折叠或错误折叠蛋白在内质网腔

聚集,则会产生ERS,ERS既是细胞抵抗外界不良

刺激的保护机制,也是细胞应激的损伤机制。

GRP78是ERS反应的标志性蛋白,被认为是ERS信号途径上游的分子开关,在无 ERS时,GRP78和

3个ERS感应蛋白:双链RNA活化蛋白激酶PKR样

内质网激酶(PKR⁃like ER kinase,PERK)、活化转录

因子 6 (activating transcription factor 6,ATF6)和肌

醇必需酶1 (inositol⁃requiring enzyme 1,IRE1)结合,

处于无活性状态。ERS存在时,GRP78解离启动未

折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR),促进内质网对未折叠和错误折叠蛋白质的处理,进而

维持细胞存活状态。但当ERS过于强烈时亦会通

过UPR启动凋亡程序,在此过程中CHOP是ERS由抗凋亡向促凋亡转换的重要信号分子[8⁃9]。本研究

中NaF染毒组大鼠甲状腺组织中GRP78基因及蛋

白的表达较对照组均明显增加,说明过量氟可诱导

甲状腺细胞发生ERS,NaF染毒组CHOP基因及蛋

白表达增高,表明ERS通过转录因子CHOP的激活

介导甲状腺组织中细胞凋亡的发生。

本研究发现NaF染毒组凋亡细胞明显增加,说

明细胞凋亡在氟导致的甲状腺毒性中扮演重要的

角色;过量氟使大鼠甲状腺组织中 ERS标志分子

GRP78和CHOP的水平出现不同程度的增加,说明

ERS 参与了氟导致的甲状腺损伤,且通过上调

CHOP表达的机制诱导细胞凋亡的发生。

参 考 文 献

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图A、B、C、D箭头所示细胞核周围的棕色物质为GRP78蛋白表达,随染毒剂量增加,图A、B、C、D中棕色物质增加;GRP78:葡萄糖调节

蛋白78图3 免疫组化法检测各组大鼠甲状腺组织GRP78蛋白的表达(×400)A:对照组(染毒浓度为0.344 mg/L);B:低浓度NaF染毒组(染毒

浓度为5.000 mg/L);C:中浓度NaF染毒组(染毒浓度为10.000 mg/L);D:高浓度NaF染毒组(染毒浓度为20.000 mg/L)

图A、B、C、D箭头所示细胞核周围的棕色物质为CHOP蛋白表达,随染毒剂量增加,图A、B、C、D中棕色物质增加;CHOP:C/EBP同源

蛋白

图4 免疫组化法检测不同NaF染毒浓度下各组大鼠甲状腺组织CHOP蛋白的表达(×400)A:对照组(染毒浓度为0.344 mg/L);B:低浓

度 NaF 染毒组(染毒浓度为 5.000 mg/L);C:中浓度 NaF 染毒组(染毒浓度为 10.000 mg/L);D:高浓度 NaF 染毒组(染毒浓度为

20.000 mg/L)

Page 6: 内质网应激诱导的细胞凋亡在氟致大鼠 甲状腺损伤中的作用 · (崔玉山);天津市疾病预防控制中心预防医学研究所天津市卫生计生综合监督所(刘洪亮)

中华预防医学杂志 2018 年11月第 52 卷第11期 Chin J Prev Med,November 2018, Vol. 52, No. 11 · 1187 ·

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(收稿日期:2018⁃02⁃06)(本文编辑:郑湃)

·文献速览·

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(黄贵民 首都儿科研究所流行病学研究室)