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碘过量对碘缺乏NOD.H-2h4小鼠甲状腺形态、功能和自身免疫机制影响的实验研究

国秀娟  
【摘要】: 目的 碘是甲状腺激素合成必需的微量元素,其适量安全的摄入是机体正常生长、发育的必要条件。碘摄入不足将导致脑发育受损等一系列有害后果,即碘缺乏病(iodine deficiency disorders,IDD),为此国际权威组织倡导普遍食盐加碘(universal salt iodization,USI)。随着USI在世界范围内的快速实施,IDD得到了有效控制,但同时也引发了碘过量问题。2001年世界卫生组织(WHO)和国际控制碘缺乏病理事会(international council of control iodine deficiency disorders,ICCIDD)提出理想的碘摄入量应使尿碘中位数(median urinary iodine,MUI)控制在100μg/L-199μg/L,即碘充足,200μg/L-300μg/L为碘超足量,大于300μg/L为碘过量。为明确碘过量与甲状腺疾病谱的关系,本课题组进行了五年前瞻性流行病学研究。研究发现:碘超足量和碘过量社区临床甲状腺功能减退(临床甲减)和亚临床甲状腺功能减退(亚临床甲减)的患病率随碘摄入量的增加而增高;临床甲减和亚临床甲减的主要原因是自身免疫甲状腺炎;碘缺乏人群是碘过量损伤的主要易感人群;具有自身免疫背景的人群是碘过量损伤的另一易感人群。 继对普通动物Wistar大鼠的研究完成之后,我们又进一步深入到免疫易感动物,以丰富和完善本课题组碘过量与甲状腺疾病的系列基础研究。为探讨过量补碘对缺碘地区易感人群甲状腺的影响及其作用机制,本研究选用目前国际上自身免疫甲状腺炎的理想动物模型NOD.H-2h4小鼠作为研究对象。首先以自制的低碘饲料喂养小鼠拟建立缺碘模型,以模拟缺碘地区易感人群的碘营养状态;然后分别以其每日正常碘摄入量的5、10、100、1000倍剂量补碘。观察补碘后甲状腺组织形态(以甲状腺炎为主)、超微结构、血清甲状腺激素和自身免疫状态所发生的变化,阐明其与补碘浓度及补碘时间的关系,以揭示碘过量致缺碘地区易感人群临床甲减的发病机制,为缺碘地区易感人群的科学补碘提供基础理论依据。 方法 一、实验动物分组与处理 1、碘缺乏模型的建立 Wistar大鼠:由中国医科大学实验动物中心提供的5周龄Wistar大鼠20只,随机分2组,每组10只,雌雄各半,分别饲以~(60)钴照射的低碘饲料和普通饲料,自由饮用高压灭菌的自来水,于给予处理因素的4个月时处死。 NOD.H-2h4小鼠:5周龄NOD.H-2h4小鼠20只,随机分2组,每组10只,雌雄各半,在实验动物中心清洁级(specific pathogen free,SPF)实验室饲养,处理方法同上。 2、补碘的处理 非碘缺乏对照组:5周龄NOD.H-2h4小鼠30只,雌雄各半,食用~(60)钴照射的普通饲料4个月后,继续以同样方式饲养1、2、4个月,分批处死,每次处死10只。 低碘对照组:碘缺乏4个月的NOD.H-2h4小鼠30只,雌雄各半,以同样的低碘处理方式继续饲养1、2、4个月,分批处死,每次处死10只。 补碘组:碘缺乏4个月的NOD.H-2h4小鼠120只,随机分4组,每组30只,雌雄各半,食用~(60)钴照射的低碘饲料,分别饮用含碘2μg/mL(相当于每日正常碘摄入量的5倍)、4μg/mL(相当于每日正常碘摄入量的10倍)、40μg/mL(相当于每日正常碘摄入量的100倍)、400μg/mL(相当于每日正常碘摄入量的1000倍)的高压灭菌自来水,于补碘1、2、4个月时分批处死,每次每组处死10只。 二、动物标本采集与处理 Wistar大鼠:将大鼠置于代谢笼,收集24小时尿液,-20℃保存,用于尿碘测定。10%水合氯醛腹腔注射,麻醉后心脏采血后,迅速分离甲状腺,用10%福尔马林固定。分离出血清-70℃保存,用于甲状腺功能测定。 NOD.H-2h4小鼠:同样方法麻醉采血,收集甲状腺,分别用10%福尔马林固定、2.5%戊二醛固定,分别用于普通形态学和超微结构观察。分离出血清-70℃保存,用于甲状腺功能和血清抗体测定。 三、检测指标与方法 1、尿碘测定采用砷铈催化分光光度法。 2、甲状腺常规组织形态学变化应用石蜡切片HE染色光学显微镜观察。 3、甲状腺超微结构变化应用透射电镜观察。 4、TT_4、TT_3、TSH测定采用酶联免疫吸附测定法。 5、血清TgAb测定采用间接酶联免疫吸附测定法。 四、统计学处理 采用SPSS13.0软件进行统计分析。尿碘以中位数表示,其他数据以均值±标准差表示。不同组间的均值比较用单因素方差方析(ANOVA),多重比较采用S-N-K法。相关性分析采用Pearson线性相关和Spearman等级相关。以P<0.05为有显著差异。 结果 一、碘缺乏对NOD.H-2h4小鼠甲状腺功能和形态影响的实验研究 1、尿碘中位数 正常对照组大鼠MUI在各时点相对稳定,低碘组MUI则随时间的推移呈逐渐下降的趋势,至4个月时已显著低于对照组(P<0.05)。 2、血清TT4、TT_3、TSH的检测 低碘组大鼠的血清TT_4、TT_3水平较对照组明显降低(P<0.05),TSH水平较对照组明显升高(P<0.05);低碘组小鼠的血清TT_4、TT_3、TSH水平与对照组比较均无显著差异(P>0.05)。3、甲状腺组织形态学变化Wistar大鼠:正常对照组甲状腺滤泡呈中等大小,上皮细胞多呈立方形,滤泡腔内胶质丰富。低碘组甲状腺呈弥漫性增生性甲状腺肿征象:滤泡腔均明显缩小甚至闭锁,腔内几乎无胶质,上皮细胞呈高柱状,血管增殖和纤维增生现象严重。 NOD.H-2h4小鼠:低碘组甲状腺无弥漫性增生性甲状腺肿征象,其组织形态学特点与对照组无明显区别。 二、碘过量对缺碘NOD.H-2h4小鼠甲状腺形态、功能和自身免疫机制影响的实验研究 1、甲状腺组织的常规形态学改变 非碘缺乏对照组:甲状腺上皮细胞呈立方状,滤泡腔呈中等大小,腔内胶质丰富均匀,补碘1个月、2个月、4个月时的自发甲状腺炎发生率分别为2/10、0、1/10,且炎症反应轻微。 低碘对照组:甲状腺组织形态变化不明显,只有缺碘8个月时滤泡腔略微增大,且有1只(1/10)自发甲状腺炎。 补碘组:甲状腺组织形态改变较为显著,多以甲状腺炎和甲状腺肿并行出现在同一腺体内为特征,未发现甲状腺内的纤维增生现象。补碘组甲状腺炎的发生率、炎细胞浸润程度及滤泡腔内的胶质堆积程度随补碘浓度的增加、补碘时间的延长而逐渐增加。 2、甲状腺滤泡上皮细胞的超微结构变化 非碘缺乏对照组:滤泡上皮细胞呈立方或矮柱状,细胞核为圆形或卵圆形,位于细胞中心部位。线粒体完整,无明显肿胀变形。粗面内质网发达,其外侧附有大量核糖体。大量高密度的圆形溶酶体存在,微绒毛丰富。 低碘对照组:滤泡上皮细胞超微结构的变化不明显。 补碘组:随着补碘浓度的增加和补碘时间的延长,线粒体肿胀变性,内质网扩张,次级溶酶体增多,微绒毛明显减少等超微结构改变进行性加重。淋巴细胞浸润的程度亦进行性加重。 3、血清TT_4、TT_3、TSH的检测 TT_4:非碘缺乏对照组与低碘对照组各时点的TT_4水平相对稳定,且无显著差异(P>0.05)。补碘各组1个月TT_4水平与两对照组接近,无显著差异(P>0.05)。2个月时补碘各组TT_4水平较非碘缺乏对照组下降,其中1000倍补碘组显著低于对照组(P<0.05)。4个月时补碘各组TT_4回升至高于两对照组水平,但无显著差异(P>0.05)。 TT_3:不同碘摄入量组各时点血清TT_3水平比较均无显著差异(P>0.05)。 TSH:不同碘摄入量组各时点血清TSH水平比较均无显著差异(P>0.05)。 4、血清TgAb水平的检测 非碘缺乏对照组与低碘对照组各时点的血清TgAb水平相对稳定;补碘组血清TgAb的水平随补碘浓度的增加和补碘时间的延长而逐渐升高,其中100倍、1000倍补碘组在补碘2、4个月时血清TgAb水平显著高于对照组(P<0.05),1000倍补碘组在补碘4个月时血清TgAb达到峰值水平,显著高于其他各组(P<0.05)。 结论 一、本研究以Wistar大鼠和NOD.H-2h4小鼠为研究对象,探讨碘缺乏对其甲状腺形态和功能的影响 1、本研究使用Wistar大鼠和自制低碘饲料成功建立了碘缺乏动物模型,该动物模型发生了甲状腺功能减退和弥漫性增生性甲状腺肿的形态学改变。 2、本研究发现食用自制低碘饲料4个月未引起NOD.H-2h4小鼠发生甲状腺功能和形态的明显变化,即NOD.H-2h4小鼠对缺碘的敏感性低于Wistar大鼠。 二、本研究以缺碘NOD.H-2h4小鼠为研究对象,探讨碘过量对其甲状腺形态、功能和自身免疫的影响。 1、碘过量可引起缺碘NOD.H-2h4小鼠自身免疫甲状腺炎的发生,甲状腺炎的发生率和病情程度与碘过量的程度和持续时间呈正相关,甲状腺炎的发生时间与碘摄入量有关。 2、碘过量可引起缺碘NOD.H-2h4小鼠甲状腺常规形态学改变,腺体内同时出现甲状腺炎和甲状腺肿两种组织学征象。 3、碘过量可引起缺碘NOD.H-2h4小鼠甲状腺滤泡结构的破坏和上皮细胞超微结构的损伤。 4、碘过量可影响缺碘NOD.H-2h4小鼠TgAb的水平,TgAb的水平与碘过量的程度和持续时间呈正相关。 5、碘过量可抑制缺碘NOD.H-2h4小鼠的甲状腺功能,随时间的推移可能致其发生甲状腺功能减退。


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