不同碘摄入水平对仔鼠脑发育的影响

摘要

本实验在成功建立碘缺乏和碘过量Wistar大鼠动物模型的基础上，探讨不同碘摄入水平下亲代与子代大鼠碘代谢和甲状腺形态、功能的变化关系，并通过对脑脱碘酶(D2)活性测定评估仔鼠大脑中甲状腺激素水平，进而对仔鼠脑发育标志性蛋白：神经元特异性烯醇化酶(NSE)、神经生长相关蛋白质(GAP-43)、髓鞘碱性蛋白(MBP)和突触蛋白I的mRNA和蛋白表达水平进行检测，以观察碘缺乏和碘过量对子代脑发育的影响。 本实验选用Wistar大鼠随机分成6组：低碘组(LI)、适碘组(NI)、5倍碘过量组(5HI)、10倍碘过量组(10HI)、50倍碘过量组(50HI)、100倍碘过量组(100HI)；LI组大鼠食用低碘饲料(碘含量为20-40μg/kg)，饮用去离子水；NI组和4个碘过量组大鼠均食用正常大鼠饲料(平均碘含量为300μg/kg)，NI组饮用自来水，4个碘过量组饮用含不同剂量碘酸钾的自来水。根据大鼠每日进食量和饮水量计算6组大鼠每日总碘摄入量分别为：0.6μg/d(LI组)、6.15μg/d(NI组)、30.75μg/d(5HI组)、61.5μg/d(10HI组)、307.5μg/d(50HI组)、615μg/d(100HI组)。饲养3个月后交配，亲代大鼠及生后14和28日龄仔鼠作为研究对象。采用离子交换层析、RT-PCR、免疫组织化学等实验技术，观察亲代大鼠及仔鼠的尿碘、乳汁碘、甲状腺功能和形态的变化；仔鼠体重、大脑重量及Ⅱ型脱碘酶活性；仔鼠脑发育标志性蛋白NSE和GAP-43的mRNA和蛋白表达水平以及MBP和突触蛋白Ⅰ蛋白表达变化。 实验结果显示：(1)尿碘和乳汁碘水平：LI组亲代大鼠尿碘很低，几乎测不出，NI组及各碘过量组的尿碘水平随碘摄入量的增加而增加，增加的幅度与碘摄入量的倍数(5、10、50、100倍)基本一致；各组母鼠乳汁含碘量(即代表14日龄仔鼠的碘摄入量)随着碘摄入量而增加，但增加的幅度远不及尿碘增加的幅度，与其碘摄入水平不一致；仔鼠的尿碘水平也随着碘摄入量的增加而增加，并基本呈平行关系。 (2)甲状腺激素水平：在LI组不论亲代大鼠还是仔鼠血清TT4水平均明显低于其它各组。各碘过量组的亲代鼠TT4水平较NI组降低，其差异在10HI和50HI有统计学意义；14天仔鼠各碘过量组与NI组差别无统计学意义；而28天仔鼠各碘过量组随着碘摄入量的增加各项激素指标均呈降低趋势，其中TT4、FT4降低在100HI有统计学意义。 (3)甲状腺形态学变化：亲代大鼠与仔鼠NI组甲状腺滤泡均多为中等大小，上皮细胞为单层立方或扁平状，滤泡腔内胶质丰富。LI组甲状腺呈现典型的小滤泡增生性甲状腺肿改变；各碘过量组甲状腺自5HI组即开始出现多形性变化，表现为大滤泡增多，胶质蓄积，但同时又有滤泡增生；在50和100HI组亲代大鼠甲状腺的滤泡增生变得明显，呈TSH刺激征象，但仔鼠改变不如母鼠明显，仅呈轻度增生。 (4)仔鼠体重、大脑重和大脑D2活性：14和28日龄仔鼠，LI组体重和大脑重量均明显低于NI组；各碘过量组与NI组之间差别无统计学意义。14与28日龄仔鼠大脑D2活性LI组比NI组升高，14天有统计学意义，28天无统计学意义。两个日龄各碘过量组与NI组相比有升高的趋势，但无统计学意义。 (5)仔鼠NSE、GAP-43mRNA水平：在大脑皮质，14和28日龄LI组仔鼠NSEmRNA表达水平与NI组差别无统计学意义；GAP43mRNA表达14天高于NI组，28天低于NI组。各碘过量组NSEmRNA表达14与28天仔鼠均随着碘摄入量的增加而升高，14天时在10HI、100HI组有统计学意义，28天时在50HI组有统计学意义；GAP43mRNA表达两日龄段与NI组差别均无统计学意义。在海马，LI组NSEmRNA表达14与28天仔鼠与NI组比较均无统计学意义；GAP43mRNA表达14天仔鼠与NI组差别无统计学意义，28天较NI组降低有统计学意义。各碘过量组NSEmRNA表达随碘摄入量的增加而降低，14天时各组与NI组比较均有统计学意义，28天时无统计学意义；GAP-43mRNA表达14与28天仔鼠各碘过量组随着碘摄入量的增加随之降低，与NI组比较均有统计学意义。两脑区表达水平比较，14天各组仔鼠NSEmRNA表达大脑皮质均较海马低，而28天时大脑皮质与海马没有明显差异；GAP-43mRNA表达在14和28日龄仔鼠无差别。两日龄比较，大脑皮质NSEmRNA表达随日龄增加而增加，海马则随日龄增加而降低；GAP-43mRNA表达在大脑皮质和海马均随日龄增加而降低。 (6)仔鼠NSE、GAP-43、MBP和突触蛋白Ⅰ蛋白表达(免疫组化)显示：无论是14还是28日龄仔鼠，LI组NSE和MBP免疫阳性产物均较NI组减少，突触蛋白Ⅰ则增多。各碘过量组NSE阳性产物较NI组增多；MBP虽随碘摄入量的增加而降低，但仍较LI多；突触蛋白Ⅰ随碘摄入量的增加阳性产物增加，在10HI、50HI和100HI组比LI组阳性产物还多。生后14天时，GAP-43阳性产物在大椎体细胞和海马LI组与NI组阳性反应强度无显著差异；各碘过量组随碘摄入量的增加反应强度呈轻度减低趋势。28日龄时，大椎体细胞LI组和各碘过量组GAP-43阳性产物均在胞质中表达，并且在LI和100HI组反应强度相似，5HI、10HI和50HI组反应强度较LI和100HI组弱；海马CA3区反应强度LI组和各碘过量组均较NI组呈轻度减低趋势。 从上述实验结果可以得出如下结论：(1)过量碘摄入的母鼠可以通过乳腺的调节作用使乳汁中的碘含量没有显著增加，从而缓解了仔鼠的高碘摄入量，结果提示：高碘摄入的亲代对其子代具有一定的保护作用，使子代减少或免受碘过量的影响。 (2)仔鼠大脑脱碘酶活性在碘缺乏和碘过量时均有所升高，提示二者仔鼠大脑组织处于不同程度的低甲状腺激素水平。 (3)碘缺乏和碘过量所致的大脑甲状腺激素不足，都可以抑制大脑MBP蛋白表达，抑制髓鞘形成；还能促进突触蛋白Ⅰ蛋白表达，抑制神经递质释放，阻碍突触传递。碘过量对MBP的抑制不及碘缺乏严重，而对突触蛋白Ⅰ的促进作用比碘缺乏明显。 (4)从NSE和GAP-43的mRNA和蛋白表达水平来看，还不足以说明碘过量对神经元发育有影响。 (5)从髓鞘形成和突触传递两方面结果显示，碘过量与碘缺乏一样会影响脑发育，但碘缺乏的影响更为严重。

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英文缩略词表

摘要

前言

第一部分不同碘摄入水平的亲代和子代大鼠甲状腺功能、结构及碘代谢特点

第二部分碘缺乏和碘过量仔鼠体重、大脑重及大脑皮质Ⅱ型脱碘酶活性变化

第三部分碘缺乏和碘过量仔鼠大脑皮层、海马发育标志性蛋白mRNA及蛋白表达水平的变化

材料与方法

结果

讨论

小结

参考文献

致谢