氟暴露对大鼠内分泌腺的影响

苗程怡，王宏伟，赵 静，崔书刚，王小芬

（河南科技大学动物科技学院，河南洛阳471023）

氟是一种极性活泼的非金属元素，常以氟离子的形式广泛存在于自然界。作为骨骼与牙齿的必需组分，机体通过饮水或者饮食的方式摄取氟。适量的氟可增加骨硬度及牙齿的耐酸蚀能力，但氟摄入量不足或过量会对机体硬组织和非骨相组织造成损伤。内分泌系统由内分泌腺和散在的内分泌细胞组成，与神经系统相互协调共同维持内环境的相对稳态[1]。在应激状态下，内分泌系统通过调动相关激素对外界不利环境条件做出适应性反应[2]。内分泌系统紊乱时会导致激素分泌失调，引发一系列疾病，如甲亢、糖尿病、钙代谢紊乱等[3-5]。研究表明，过量的氟也可以导致血糖升高[6]、钙磷代谢失调[7]。本研究通过建立氟暴露大鼠模型，探讨过量氟对甲状腺激素、肾上腺素、去甲肾上腺素和胰岛素含量的影响，为氟对动物内分泌系统毒性的研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试验动物

试验选取24只健康的24日龄Sprague-Dawley大鼠，体重（50±4）g，雌、雄各半，购自郑州大学动物实验中心。

1.1.2 试验试剂

氟化钠购自西陇化工股份有限公司；伊红、苏木精购自武汉博士德生物工程有限公司；三碘甲状腺原氨酸（T3）试剂盒、四碘甲状腺原氨酸（T4）试剂盒、血清游离三碘甲腺原氨酸（FT3）试剂盒、血清游离四碘甲腺原氨酸（FT4）试剂盒均购自北京科美生物技术有限公司；肾上腺素试剂盒、去甲肾上腺素试剂盒、胰岛素试剂盒均购自南京信帆生物技术有限公司。

1.1.3 试验仪器

KD-BM生物组织包埋机（浙江省金华市科迪仪器有限公司）、RM2235徕卡生物组织切片机（上海徕卡仪器有限公司）、XS-212-103生物显微镜（上海普赫光电科技有限公司）、GC-911γ-放射免疫计数器（合肥科大创新股份有限公司）。

1.2 试验设计

大鼠在标准实验动物房适应饲养1周后，随机分为2组，每组12只。对照组（基础日粮+蒸馏水）；加氟组（基础日粮+含221 mg/L氟化钠的蒸馏水）。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 甲状腺指数

在试验第30 d和第60 d分别对大鼠称重，采集甲状腺对甲状腺称重，计算甲状腺指数。

1.3.2 激素含量

在试验第30 d和第60 d时分别采集血液，分离血清。根据放射免疫试剂盒说明书（北京科美生物技术有限公司、南京信帆生物技术有限公司），采用γ-计数器测定血清中甲状腺素（T3）、甲状腺素（T4）、血清游离甲腺素（FT3）、血清游离甲腺素（FT4）、肾上腺素、去甲肾上腺素和胰岛素含量。

1.4 数据统计与分析

数据采用SPSS 22.0t检验统计分析，P<0.05表示差异显著；P<0.01表示差异极显著。数据结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 氟暴露对大鼠甲状腺指数的影响（见图1）

由图1可知，与对照组相比，加氟组大鼠甲状腺指数在第30 d时显著降低（P<0.05）；而在第60 d时，各组大鼠甲状腺指数差异不显著（P>0.05）。

2.2 氟暴露对大鼠甲状腺激素含量的影响（见图2~图5）

由图2~图5可知，与对照组相比，加氟组大鼠T3含量在第30 d和第60 d均极显著降低（P<0.01）；T4含量在第30 d时显著降低（P<0.05），第60 d时极显著降低（P<0.01）；FT3含量在第30 d时显著降低（P<0.05），第60 d时极显著下降（P<0.01）；FT4含量在第30 d和第60 d时均极显著降低（P<0.01）。

2.3 氟暴露对大鼠肾上腺素和去甲肾上腺素含量的影响（见图6、图7）

由图6、图7可知，与对照组相比，加氟组大鼠的肾上腺素和去甲肾上腺素含量第30 d和第60 d时差异不显著（P>0.05）。

2.4 氟暴露对大鼠胰岛素含量的影响（见图8）

由图8可知，与对照组相比，胰岛素含量第30 d和第60 d时差异均不显著（P>0.05）。

3 讨论

3.1 氟暴露对大鼠甲状腺激素的影响

甲状腺作为脊椎动物体内不可或缺的内分泌腺，在调节细胞分化、组织发育和维持机体内分泌稳态方面起着至关重要的作用。甲状腺滤泡是组成甲状腺的基本单元，由单层上皮细胞及其分泌的胶体组成。甲状腺单层上皮细胞负责合成和分泌甲状腺激素，维持甲状腺滤泡上皮细胞的完整性，对甲状腺功能的发挥至关重要。氟作为一种小分子非金属元素可以通过简单扩散穿透细胞膜，进入细胞质对细胞和组织代谢产生毒性影响。研究表明，过量氟可通过降低机体抗氧化能力[8]，损伤甲状腺滤泡上皮细胞[8-9]。有研究表明，长期暴露在高氟环境中，体细胞的氧化和碘化作用就会受到干扰，甲状腺过氧化物酶活性降低，从而影响甲状腺激素的合成[10-11]。氟和碘均属于卤族元素，且氟比碘活性更强。氟可以直接置换甲状腺中的碘，影响甲状腺激素的分泌[12]；氟可竞争性地与酪氨酸结合，抑制甲状腺对碘的摄取和利用，进一步干扰T3、T4的合成[13]。在本试验中，过量氟不仅造成甲状腺指数的降低，而且T3、T4、FT3和FT4含量也显著降低，显示了氟对甲状腺强烈的毒性。

3.2 氟暴露对大鼠肾上腺激素和胰岛素的影响

髓质细胞分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素在调节血压、心率等方面起着重要的作用。研究表明，给大鼠一次性注射10 g/kg氟化钠，10 min内血浆肾上腺素浓度升高4~5倍[14]。本试验中，通过饮水摄入过量氟，在第30 d和第60 d，大鼠血清肾上腺素和去甲肾上腺素含量未发生显著变化，可能与给氟方式和氟的摄入剂量不同有关。胰岛素不仅参与机体血糖的调节，而且在骨的生长和代谢中也扮演着重要角色。据报道，氟可以通过损伤胰岛β细胞，抑制胰岛细胞增殖，造成胰岛β细胞的功能损害，直接减少胰岛素的分泌[15]，进而引起糖代谢紊乱。大鼠被氟处理2个月后，血清中胰岛素含量显著升高；但氟处理3个月后，血清中胰岛素含量出现下降[16]。说明一定时间内氟对胰岛素的分泌起到刺激作用，但长时间摄入过量氟将在一定程度上抑制胰岛素的分泌。在本研究中，血清胰岛素含量在氟处理第30 d时有所降低，在60 d时呈现上升趋势。胰岛素的分泌受内源和外源多种因素的影响，其含量的变化会影响血糖代谢及脂肪和蛋白质的合成。氟对胰岛素的影响受饮食和环境应激等多因素干扰，确切的机制有待深入研究。

4 结论

综上所述，氟暴露可不同程度的干扰大鼠机体内分泌腺，影响激素分泌及合成，进而影响机体细胞和组织的分化、发育和代谢。