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目的:氟是自然界广泛分布的元素之一,对硬组织具有很强的亲和力,易沉积在牙齿和骨骼中。氟对人体健康有双重影响,适量的氟是人体必需的微量元素,但长期过量摄入可引起以氟斑牙和氟骨症为主要特征的慢性全身性疾病。氟对软骨具有损伤作用,可造成软骨细胞坏死、改变软骨蛋白多糖代谢、胶原合成能力下降、软骨组织酶活性失调等。生长板由软骨细胞和细胞外基质(ECM)构成,ECM包括胶原蛋白、蛋白多糖(PG)、弹性蛋白及结构糖蛋白,参与软骨细胞增殖、分化、迁移等活动。李广生用氟对软骨细胞进行染毒,发现氟浓度为0.2~1.4mmol/L时促进PG的合成,氟浓度为2.0mmol/L时抑制PG的形成。颜炜群、刘颖和朴春吉等均发现氟化钠浓度为200mg/L时可以导致大鼠软骨细胞GAG合成速率上升,含量增加。糖胺多糖(GAG)包括透明质酸(HA)、4-硫酸软骨素(C4S)、6-硫酸软骨素(C6S)、硫酸角质素(KS)、硫酸皮肤素(DS)、肝素(HP)和硫酸乙酰肝素(HS)。Prince研究发现氟中毒大鼠随着年龄的增长,总GAG、C4S和HA的含量减少,DS含量保持不变,C6S和DS含量分别为对照组的三倍和二倍。Lucas发现氟可以增加大鼠骨骺和骨干区域内糖胺聚糖的转化率。软骨内成骨受Ihh/PTHrP、FGFs等信号通路共同调控,这些信号通路与软骨基质一起调控软骨内成骨过程。为此,我们通过建立氟中毒大鼠模型观察氟对生长板软骨基质GAG主要成分含量的影响,结合生长板软骨细胞中相关蛋白的表达,初步探讨氟是否通过影响软骨基质和相关信号通路抑制软骨内成骨过程,为阐明氟抑制长骨生长的机制研究提供线索,为氟骨症的防治提供依据。实验方法:选取SD(50~70g)雄性大鼠32只,随机分为4组,饮用含0、50 ppm、100 ppm、150 ppm F~-的蒸馏水。12周后处死大鼠,测量体重、体长、股骨和胫骨长度,测定血氟和骨氟含量;左侧胫骨制备石蜡切片;右侧胫骨测骨氟含量。胫骨石蜡切片行阿利新蓝染色检测HA、CS、HS、KS的含量;采用免疫组织化学方法检测各组生长板软骨细胞中相关蛋白(FGFR3、STAT1、PTHrP、Ihh)的表达情况。结果:1、氟对大鼠一般状况、体重、骨骼长度、血氟含量和骨氟含量的影响:各染氟组大鼠体重低于对照组,与对照组相比,150 ppm F~-组差异具有统计学意义(P<0.05);各染氟组大鼠体长均低于对照组,与对照组相比,150 ppm F~-组差异具有统计学意义(P<0.05);各染氟组大鼠胫骨、股骨长度低于对照组,与对照组相比,150 ppm F~-组差异具有统计学意义(P<0.05);各染氟组血氟、骨氟含量高于对照组,与对照组相比,各染氟组差异均具有统计学意义(P<0.05)。2、氟对大鼠生长板软骨基质GAG几种主要成分含量的影响:各染氟组生长板中HA染色分布和颜色与对照组相比无区别;各染氟组生长板中CS染色分布和颜色与对照组相比无明显区别;各组生长板中均无KS表达;各染氟组生长板中HS含量均高于对照组。3、氟对大鼠生长板软骨细胞FGFR3表达的影响:染氟组大鼠生长板增殖区和前肥大区软骨细胞核内FGFR3阳性表达,随染氟剂量升高,FGFR3阳性表达细胞数呈上升趋势,100 ppmF~-组和150 ppm F~-组表达显著高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。4、氟对大鼠生长板软骨细胞STAT1的影响:染氟组大鼠生长板增殖和前肥大软骨细胞核内STAT1阳性表达呈上升趋势;与对照组相比,100 ppmF~-组和150 ppmF~-组表达显著高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。5、氟对大鼠生长板软骨细胞PTHrP表达的影响:染氟组大鼠生长板增殖和肥大软骨细胞核内PTHrP阳性表达增加,各染氟组与对照组相比差异均具有统计学意义(P<0.05)。6、氟对大鼠生长板软骨细胞Ihh表达的影响:染氟组大鼠生长板增殖和前肥大软骨细胞核内Ihh阳性表达呈下降趋势,与对照组相比,100 ppm F~-组和150 ppm F~-组差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:1、氟中毒大鼠的体重、体长、胫骨长度和股骨长度下降,血氟含量、骨氟含量上升。2、氟中毒大鼠生长板软骨基质中HS含量异常增高。3、氟中毒大鼠生长板PTHrP蛋白表达增高,Ihh蛋白表达降低;氟通过抑制Ihh/PTHrP负反馈环,影响软骨细胞正常的增殖分化。4、氟中毒大鼠生长板FGFR3蛋白表达升高,激活下游STAT1通路,从而抑制软骨细胞的增殖。