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【目的】氟中毒是一种全身性的中毒性疾病,可不同程度的损害机体的各个组织器官,主要以骨相损伤为主,在临床上表现为氟斑牙和氟骨症。运动可以加快机体代谢,有益健康,也可以影响骨骼发育,促进骨形成。因此,本试验通过探讨运动对氟中毒小鼠骨重建的影响,为氟中毒的研究提供新思路。【方法】根据饮水中氟含量及运动安排将120只3周龄ICR雄性小鼠随机分为4组,分别为对照组(C,蒸馏水,不运动)、运动组(E,蒸馏水,10 m/min,30 min/d)、氟组(F,100 mg/L Na F,不运动)、氟+运动组(F+E,100 mg/L Na F,10 m/min,30 min/d),饲养周期为8周。试验期间,详细记录小鼠日常状况,牙齿变化、采食、饮水量以及体重。饲养试验结束后,采用断颈法处死小鼠,收集血清和四肢骨备用。采用氟离子选择电极法测定前腿骨中氟离子浓度,Micro CT扫描和HE观察和分析小鼠股骨微观断层结构及组织形态的变化,并按照试剂盒说明书测定血清中碱性磷酸酶(ALP)和抗酒石酸酸性磷酸酶(TRACP)活性,骨匀浆中钙(Ca)磷(P)含量以及氧化应激相关指标的含量。通过q RT-PCR、Western blot和免疫组化(IHC)方法检测股骨中成骨细胞和破骨细胞相关基因的m RNA和蛋白相对表达量。【结果】1.氟斑牙结果显示,与C组相比,F组和F+E组的小鼠表现出不同程度的氟斑牙,轻则牙齿表面出现一些不透明的白色条纹,重则牙齿呈无光泽的粉笔样。在不同等级的牙齿比例中,F和F+E组中1级和2级牙齿比例较C组显著增加。与F组相比,F+E组的1级牙齿百分率显著升高,2级牙齿百分率明显降低,并且差异极显著。2.在骨氟结果中,F和F+E组的骨氟含量显著高于C组,而且F+E组骨氟含量显著低于F组。3.在骨代谢指标中,与C组相比,F组血清中的ALP和TRACP活性明显增高,并且差异极显著。但F+E组和F组相比,两酶活性无显著差异。骨中Ca和P结果显示,除E组的Ca含量较C组显著增加外,其他组中Ca和P均无明显改变。4.HE及Micro CT扫描结果显示,8周100 mg/L氟化钠暴露可使骨小梁变粗,排列紧密,股骨小梁数目和面积增加,有骨硬化的趋势。在骨小梁的结构参数指标中,F和F+E组中的参数值有不同程度的增加(TMD、BMD、Tb.N等)或减少(Tb.Sp、Tb.Pf等),显示出骨硬化的趋势,与HE结果一致。5.在骨组织氧化应激结果中,与C组相比,氟暴露显著增加了活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)的含量,降低了过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽-硫转移酶(GST)的活性;然而,与F组相比,F+E组中MDA含量和超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性依次出现了减少和增强,并且差异显著。各组小鼠总抗氧化能力(T-AOC)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量无显著差异。6.通过q RT-PCR技术检测成骨细胞和破骨细胞相关基因m RNA的相对表达量,试验结果显示,F组小鼠中骨形态发生蛋白2(BMP-2)、Smad-5、骨保护素(OPG)和核因子κB受体活化因子(RANK)的m RNA表达水平较C组显著增加,而F+E组中这些基因的m RNA水平显著降低。此外,F组中I型胶原α1链(Col IA1)、I型胶原α2链(Col IA2)和核因子κB受体活化因子配体(RANKL)的m RNA表达水平明显高于C组,在F+E组中所下降,但与F组相比差异不显著。而C组与各处理组中的Smad-1、Osterix和核心结合蛋白因子2(Runx2)m RNA表达及RANKL/OPG比值的变化不明显。7.应用Western blot和IHC技术检测OPG/RANKL/RANK信号通路上相关蛋白的表达,结果显示,与C组相比,F组OPG、RANKL和RANK蛋白表达水平显著升高;而与F组相比,这三种蛋白在F+E组中的表达水平均受到不同程度的抑制。【结论】1.氟暴露会导致骨组织产生氧化应激,而适量的运动可以缓解这种氧化损伤。2.氟暴露会不同程度激活成骨细胞和破骨细胞,诱导其相应的酶活性增加,上调BMP-2/Smads和OPG/RANKL/RANK信号通路上相关基因和蛋白的表达,加速骨转换,从而破坏骨重建过程中的代谢平衡,使骨质呈硬化表现,而运动可以通过减少机体中氟的蓄积减轻氟的毒性作用缓解氟中毒带来的骨骼损伤。