高碘对FRTL细胞及MT-I/IIKO小鼠脾细胞氧化损伤的影响

摘要

目的:
　　研究高浓度碘化钾（potassium iodide，KI)对Fisher大鼠甲状腺细胞（Fisher rat thyroid cell line，FRTL)相对细胞活力、LDH漏出率、线粒体超氧化物生成、细胞Prx3(peroxiredoxins3)蛋白表达、活化型半胱天冬酶3（cleaved caspase3）和活化型半胱天冬酶9（cleaved caspase9）及细胞凋亡的影响，探讨100μM KI对 FRTL细胞氧化损伤的发生、发展过程和机制，并用二乙基二硫氨基甲酸（diethyldithiocarbamic acid，DETC)、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD)及线粒体呼吸链复合体I或III（mitochondrial ETC complex I or complex III)抑制剂鱼藤酮（Rotenone)或抗霉素A(Antimycin A)进行干预，研究其对100μM KI导致的FRTL细胞氧化损伤的影响。
　　利用金属硫蛋白 I/II敲除小鼠(methallothionein I/II knockout mice，MT-I/II KO mice)建立短期碘过量的动物模型，探讨在有和没有MT-I/II的情况下，短期碘过量对小鼠脾细胞的影响，并探讨高碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞活力、乳酸脱氢酶（LDH）漏出率和脾细胞线粒体超氧化物生成、Prx3蛋白表达及脏体比的影响并探讨其机制。
　　方法:
　　一、高浓度碘对FRTL细胞氧化损伤的影响
　　1．FRTL细胞分别用100μM KI、2 mM DETC、100μM KI+2 mM DETC、1000 unit/ml SOD、100μM KI+1000 unit/ml SOD、0.5μM Rotenone、100μM KI+0.5μM Rotenone、10μM Antimycin A、100μM KI+10μM Antimycin A处理2h，应用甲基噻唑基四唑（methyl thiazolyl tetrazolium，MTT)法检测各处理因素对FRTL细胞活力的影响。
　　2．利用乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH)测定试剂盒检测细胞培养液上清的LDH漏出率。
　　3．利用线粒体荧光探针[3,8- phenanthridinediamine,5-(6-triphenylphosphoniumhexyl)-5,6 dihydro-6-phenyl，MitoSOX]通过流式细胞术和荧光显微镜检测FRTL细胞线粒体超氧化物生成。
　　4．利用细胞免疫荧光染色，通过荧光显微镜检测FRTL细胞Prx3蛋白表达量的变化。
　　5．利用Western blot技术，检测FRTL细胞Prx3蛋白表达量的变化。
　　6．利用ELISA试剂盒检测FRTL细胞活化型半胱天冬酶3和活化型半胱天冬酶9的表达。
　　7．利用TUNEL试剂盒检测FRTL细胞凋亡率。
　　二、高碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤的影响
　　在动物水平
　　6-8周龄雄性MT-I/II KO小鼠和同源非基因敲除小鼠（Wildtype mice，WT mice），随机分为NI(适碘)组、10HI(10倍高碘)组、100HI(100倍高碘）组，每组各10只，适碘组给与含碘量300μg/kg的饲料和不含KI的去离子水，进碘量为1.5μg/天；10HI组给与含碘量300μg/kg饲料和含有KI的去离子水，进碘量为15μg/天；100HI组给与含碘量300μg/kg饲料和含有 KI的去离子水，进碘量为150μg/天。喂养14天建立小鼠短期高碘模型。称取小鼠体重和脾脏重量，计算脏体比；制备脾细胞悬液，用MTT法检测脾细胞活力，LDH试剂盒检测脾细胞LDH漏出率，使用流式细胞术利用MitoSOX荧光探针检测脾细胞线粒体超氧化物生成，应用western-blot技术检测Prx3蛋白表达。
　　在细胞水平
　　选取6-8周龄健康雄性MT-I/II KO小鼠和同源非基因敲除(Wildtype，WT)小鼠，取脾组织，制备脾细胞悬液；细胞计数，调整脾细胞个数为5×107个/L，并接种于96孔板中（每孔100μL）。实验组每孔分别给予10-4、10-3、10-2 mol/L碘化钾（KI）及10-3 mol/L过氧化氢（H2O2）处理2 h；对照组不给予KI和H2O2处理。MTT法检测脾细胞活力，LDH试剂盒检测LDH漏出率，流式细胞术检测脾细胞线粒体超氧化物生成，western-blot技术检测Prx3蛋白表达。
　　结果:
　　一、高浓度碘对FRTL细胞氧化损伤的影响
　　1．100μM KI作用FRTL细胞2h，引起FRTL细胞氧化损伤
　　100μM KI处理2h使FRTL细胞活力降低（P<0.05)，LDH漏出率增加（P<0.05)，线粒体超氧化物生成增加（P<0.05)，使FRTL细胞Prx3蛋白表达增加（P<0.05)，活化型半胱天冬酶3和活化型半胱天冬酶9显著增加（P<0.05)，TUNEL阳性细胞数目增加（P<0.05)。
　　2．DETC及SOD调节对高浓度碘引起的FRTL细胞氧化损伤的影响
　　(1)与100μM KI处理组相比，DETC使100μM KI处理2h引起的FRTL细胞活力降低更加明显（P<0.05)，LDH漏出率增加更加明显（P<0.05)，线粒体超氧化物生成增加更明显（P<0.05)，使FRTL细胞Prx3蛋白表达增加更明显（P<0.05)，活化型半胱天冬酶3和活化型半胱天冬酶9增加更加显著（P<0.05)，TUNEL阳性细胞数目增加更明显（P<0.05)；
　　(2)与100μM KI处理组相比，SOD减轻了100μM KI处理2h引起的FRTL细胞活力降低（P<0.05)，减轻了LDH漏出率的增加（P<0.05)，减少了线粒体超氧化物生成增加（P<0.05)，使FRTL细胞Prx3蛋白表达增加减少（P<0.05)，活化型半胱天冬酶3和活化型半胱天冬酶9表达减少（P<0.05)，TUNEL阳性细胞数目减少（P<0.05)。
　　3．呼吸链复合体I或III抑制剂对高浓度碘引起的FRTL细胞氧化损伤的影响
　　与100μM KI处理组相比，呼吸链复合体I抑制剂Rotenone及呼吸链复合体III抑制剂Antimycin A使100μM KI处理2h引起的FRTL细胞活力降低更加明显（P<0.05)，LDH漏出率增加更加明显（P<0.05)，线粒体超氧化物生成增加更明显（P<0.05)，使FRTL细胞Prx3蛋白表达增加更明显（P<0.05)，活化型半胱天冬酶3和活化型半胱天冬酶9增加更加显著（P<0.05)，TUNEL阳性细胞数目增加更明显（P<0.05)。
　　二、高碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤的影响
　　在动物水平
　　WT小鼠和MT-I/II KO小鼠分别与适碘组相比，100HI组脾脏脏体比显著下降（P<0.05）；100HI组脾细胞活力下降（P<0.05）；100HI组脾细胞LDH漏出率显著升高（P<0.05）；100HI组脾细胞线粒体超氧化物生成显著增加（P<0.05）；100HI组脾细胞Prx3蛋白表达增加（P<0.05）。MT-I/II KO小鼠与WT小鼠相比，10HI组及100HI组脏体比下降更明显（P<0.05），脾细胞活力下降更加显著（P<0.05），脾细胞LDH漏出率升高更加显著（P<0.05），脾细胞线粒体超氧化物生成增加更加显著（P<0.05）脾细胞Prx3蛋白表达增加更加明显（P<0.05）。
　　在细胞水平
　　MT-I/II KO和WT小鼠各组间脾细胞活力、LDH漏出率、脾细胞线粒体超氧化物生成和Prx3蛋白表达比较差异均具有统计学意义。其中与对照组比较，10-4、10-3、10-2 mol/L KI和10-3 mol/L H2O2组脾细胞活力显著下降(P均<0.05)，LDH漏出率显著升高(P均<0.05)，线粒体超氧化物生成明显增加(P均<0.05)。在10-4、10-3、10-2 mol/L KI和10-3 mol/L H2O2组，MT-I/II KO小鼠脾细胞活力低于WT小鼠（P均<0.05）；LDH漏出率高于WT小鼠（P均<0.05）；线粒体超氧化物生成高于WT小鼠（P均<0.05）；Prx3蛋白表达高于WT小鼠（P均<0.05）。
　　结论:
　　一、高浓度碘对FRTL细胞氧化损伤的影响
　　1．100μM KI处理2h引起FRTL细胞产生氧化损伤，使细胞活力降低，LDH漏出率增加，线粒体超氧化物生成增加，Prx3蛋白表达增加，活化型半胱天冬酶3和活化型半胱天冬酶9显著增加，TUNEL阳性细胞数目增加。
　　2．2 mM DETC加重100μM KI对FRTL细胞的氧化损伤，DETC在高浓度碘引起的FRTL细胞损伤中起促进作用。
　　3．1000 unit/ml SOD在一定程度可以减轻100μM KI对FRTL细胞的氧化损伤，SOD在高浓度碘引起的FRTL细胞损伤中起保护作用。
　　4．0.5μM Rotenone及10μM Antimycin A在高浓度碘引起的FRTL细胞氧化损伤中起促进作用。
　　二、高碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤的影响
　　1.100HI喂养14天可引起WT和MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤，脾脏脏体比降低，脾细胞活力降低，LDH漏出率升高，线粒体超氧化物生成增加，Prx3蛋白表达增高；与WT小鼠相比，MT-I/II KO小鼠脏体比降低、脾细胞活力降低、LDH漏出率升高、线粒体超氧化物生成增加、Prx3蛋白表达增高更为显著(100HI更明显)，提示 MT-I/II在短期碘过量引起的脾细胞氧化损伤中具有一定抗氧化作用。
　　2.10-4、10-3、10-2 mol/L KI作用2h可引起WT和MT-I/II KO小鼠脾细胞活力降低，LDH漏出率增加，线粒体超氧化物生成增加，Prx3蛋白表达增加；与WT小鼠比较，MT-I/II KO小鼠脾细胞活力下降更为显著，LDH漏出率增加更加明显，线粒体超氧化物生成增多更为显著，Prx3蛋白表达增加更加明显，提示MT-I/II在高浓度碘引起的脾细胞氧化损伤中具有一定抗氧化作用。

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缩略语

前言

研究现状、成果

研究目的、方法

一、高浓度碘对FRTL细胞氧化损伤的影响

实验一 高浓度碘与SOD调节

实验二 呼吸链复合体Ⅰ或Ⅲ抑制剂对高浓度碘引起的FRTL细胞氧化损伤的影响

二、高碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤的影响

实验一 短期高碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤的影响

实验二 不同浓度碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤的影响

结论

一、高碘对FRTL细胞氧化损伤的影响

二、高碘对MT-I/II KO小鼠脾细胞氧化损伤的影响

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述: 碘过量引起甲状腺疾病的相关机制

致谢