膳食鈣對飲水型氟暴露致子代腎臟線粒體損傷的影響.pdf

1、氟是人體所必需的一種微量元素，其對機體代謝具有十分重要意義，但氟也是一種原生質(zhì)的毒物，很容易透過細(xì)胞膜結(jié)合原生質(zhì)，進(jìn)而產(chǎn)生一定的破壞作用，機體長期攝入過量氟，會導(dǎo)致一種全身慢性蓄積氟致中毒的地球化學(xué)性疾病，也就是地方性氟中毒。飲水型氟暴露為地方性氟中毒最廣泛的一種表現(xiàn)形式，氟中毒所致?lián)p傷的機理，可能與氟所致機體氧化應(yīng)激損傷有關(guān)，細(xì)胞凋亡也可能是其中重要的環(huán)節(jié)之一。氟化物在組織器官中的蓄積是造成氟損傷作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，腎臟是氟蓄積、氟排出以

2、及毒性作用的主要器官，因此也是氟中毒的敏感靶器官之一，線粒體是細(xì)胞的供能代謝中心，過量攝氟會對腎臟造成一定的損傷，對線粒體的損傷尤為明顯。膳食鈣對氟中毒所致?lián)p傷有一定影響，使腎臟細(xì)胞凋亡率升高或降低，進(jìn)而加重或改善氟的器官毒性作用。本實驗首次從亞細(xì)胞水平、分子水平，系統(tǒng)地研究鈣攝入對飲水型氟中毒致子代腎臟線粒體損傷的影響，進(jìn)一步闡明氟暴露所致腎臟線粒體損傷的分子機制（線粒體膜分裂、融合蛋白表達(dá)）及膳食鈣的影響，篩選氟致腎損傷及防治的關(guān)鍵

3、環(huán)節(jié)，為預(yù)防、治療氟中毒提供新思路。
　　實驗選取健康初斷乳（3周齡）清潔級SD雄性大鼠50只（以備繁殖），雌性大鼠100只，隨機分為5個組。對照組全部飲用自來水（水中含氟量＜0.2 mg/L），食用常食性飼料（鈣含量為0.79％）;染氟組飲用氟化鈉溶液(氟含量為100mg/L)，食用常食性飼料;低鈣組全部飲用自來水，食用低鈣飼料(鈣含量為0.063％);低鈣染氟組飲用氟化鈉溶液（氟含量為100 mg/L），食用低鈣飼料（鈣含量為

4、0.063％）;高鈣高氟組全部飲用氟化鈉溶液（氟含量為100 mg/L），食用高鈣飼料（鈣含量為7％）。雄性大鼠全部飲用自來水，食用標(biāo)準(zhǔn)飼料（其中氟含量＜0.2 mg/kg，鈣含量約為7～10 g/kg）;以上溶液全部使用自來水作為溶劑。染毒3個月后，按照雄性與雌性比1:1合籠，交配，產(chǎn)仔，取日齡14天及28天仔鼠共兩批開展相關(guān)實驗。每個實驗組均以仔鼠腎臟臟器系數(shù)、腎臟損傷相關(guān)血液指標(biāo)、腎小管上皮細(xì)胞線粒體超微結(jié)構(gòu)、腎臟線粒體標(biāo)志酶活性

5、及脂質(zhì)過氧化指標(biāo)水平、腎臟細(xì)胞凋亡情況、線粒體分裂融合蛋白表達(dá)水平作為觀察指標(biāo)。
　　實驗結(jié)果如下:
　　(1)14天、28天仔鼠體重和臟器系數(shù)結(jié)果:與對照組相比，14天仔鼠染氟組、低鈣染氟組體重均顯著降低(p＜0.05)，高鈣染氟組體重雖無顯著變化(p＞0.05)，但有一定降低趨勢;與染氟組相比，14天仔鼠體重和臟器系數(shù)均顯著升高(p＜0.05)。28天仔鼠低鈣染氟組體重均顯著降低(p＜0.05)，其它各處理組仔鼠體重也有

6、一定下降趨勢(p＞0.05)，各組腎臟臟器系數(shù)也呈下降趨勢(p＞0.05)。
　　(2)14天、28天仔鼠腎臟損傷相關(guān)血液指標(biāo)的測定結(jié)果:與對照組相比，氟中毒大鼠子代肌酐、尿酸及尿素氮含量基本呈上升趨勢;與染氟組相比，除14天雌鼠高鈣染氟組各指標(biāo)顯著升高(p＜0.05)外，其它各組仔鼠低鈣染氟組和高鈣染氟組各指標(biāo)水平雖有一定程度的變化趨勢，但無顯著差異(p＞0.05)。
　　(3)14天、28天仔鼠腎小管上皮細(xì)胞線粒體超微結(jié)

7、構(gòu)的觀察結(jié)果:對照組腎小管上皮細(xì)胞線粒體排列整齊，線粒體嵴明顯，呈桿狀纖維棒狀，與對照組相比，染氟組、低鈣組、低鈣染氟組和高鈣染氟組出現(xiàn)了明顯的小球小泡狀膜結(jié)構(gòu)，電鏡下顯示大小不一、數(shù)量密度明顯增多的線粒體截面，并且出現(xiàn)了線粒體腫脹，同時一部分線粒體嵴消失模糊;與染氟組相比，低鈣染氟組線粒體損傷狀況較染氟組加重，線粒體嵴完全消失，線粒體發(fā)生腫脹，而高氟組線粒體損傷狀況較染氟組減輕，仍有部分線粒體呈管狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　(4)14天、

8、28天仔鼠腎臟線粒體標(biāo)志酶活性及脂質(zhì)過氧化指標(biāo)的測定結(jié)果:與對照組相比，14天雄鼠各組腎臟線粒體標(biāo)志酶琥珀酸脫氫酶活性均有一定程度降低(p＞0.05)，28天雄鼠各組腎臟線粒體SDH活性均顯著降低(p＜0.05)，而14天雌鼠染氟組和低鈣染氟組酶活水平顯著降低(p＜0.05)，28天雌鼠氟中毒各組僅低鈣染氟組酶活顯著降低(p＜0.05);與染氟組相比，高鈣染氟組SDH活性顯著升高(p＜0.05)，低鈣染氟組酶活顯著降低(p＜0.05)。

9、與對照組相比，不同日齡雌鼠染氟組、低鈣染氟組和高鈣染氟組腎臟線粒體丙二醛含量均顯著升高(p＜0.05)，14天雄鼠染氟組、低鈣染氟組腎臟線粒體丙二醛含量顯著升高(p＜0.05)，28天雄鼠各組雖沒有顯著差異，但氟中毒各組仔鼠腎臟線粒體丙二醛含量均呈升高趨勢(p＞0.05);與染氟組相比，各處理組MDA含量雖無顯著差異，但低鈣染氟組均呈一定升高趨勢(p＞0.05)，高鈣染氟組均呈一定降低趨勢(p＞0.05)。
　　(5)14天、28

10、天仔鼠腎臟凋亡情況:光學(xué)顯微鏡下，細(xì)胞核中有棕黃色顆粒者為凋亡細(xì)胞，凋亡的細(xì)胞出現(xiàn)如細(xì)胞核固縮、核碎裂等一系列癥狀。與對照組相比，氟中毒各組仔鼠腎臟組織排列無序紊亂，凋亡細(xì)胞明顯增多;與染氟組相比，低鈣染氟組凋亡細(xì)胞增多，而高鈣染氟組凋亡細(xì)胞減少。
　　(6)14天、28天仔鼠腎臟線粒體分裂、融合蛋白表達(dá)水平的測定結(jié)果:與對照組相比，仔鼠氟中毒各組分裂蛋白Fis1表達(dá)，除14天雄鼠低鈣染氟組顯著升高(p＜0.05)外，其它各組均呈

11、一定升高趨勢(p＞0.05)，14天雌鼠染氟組和高鈣染氟組及28天雄鼠低鈣染氟組和高鈣染氟組分裂蛋白Drp1顯著升高(p＜0.05)，其它各組均有一定升高趨勢(p＞0.05)。而融合蛋白Mfn2表達(dá)水平的變化趨勢則相反，即與對照組相比，氟中毒各組仔鼠腎臟線粒體融合蛋白表達(dá)水平都呈一定下降趨勢(p＞0.05);與染氟組相比，低鈣染氟組融合蛋白水平呈一定下降趨勢(p＞0.05)，高鈣染氟組融合蛋白表達(dá)水平呈上升趨勢(p＞0.05)。

12、　　綜上所述，飲水型氟暴露可致機體腎臟線粒體標(biāo)志酶活力下降、線粒體內(nèi)脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增強，線粒體內(nèi)外膜分裂融合過程失衡，使腎小管上皮細(xì)胞線粒體趨向斷裂，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，導(dǎo)致腎結(jié)構(gòu)損傷和腎功能障礙。氟中毒引起腎臟線粒體損傷的分子機理可能是通過上調(diào)分裂蛋白Fis1、Drp1的表達(dá)、下調(diào)融合蛋白Mfn2的表達(dá)，促使線粒體分裂過程增多而融合過程減少，導(dǎo)致線粒體動力學(xué)失衡，總體趨向于斷裂，使線粒體膜通透性改變，進(jìn)而導(dǎo)致腎臟細(xì)胞凋亡增強。過低膳