不同碘濃度對大鼠甲狀腺攝碘功能的影響

馬曄 陳躍宇

摘 要：目的 觀察不同碘攝入量對大鼠促甲狀腺激素受體（TSHR）mRNA、鈉碘轉運體（NIS）mRNA以及血清過氧化物酶抗體（TPOAb）表達水平的影響。方法 SD大鼠30只，隨機分成低碘組（LI）、適碘組（NI）和高碘組（HI），每組10只。于實驗第8、16周分批處死。實時熒光定量聚合酶鏈式反應法測定TSHR mRNA及NIS mRNA表達水平。酶聯免疫分析法觀察血清TPOAb濃度。結果 實驗8周，低碘組和高碘組TSHR mRNA及NIS mRNA表達水平均低于適碘組，差異有統計學意義（P<0.05）；且血清TPOAb濃度高于適碘組，但差異無統計學差異（P>0.05）；實驗16周，高碘組和低碘組的TSHR mRNA和NISmRNA表達水平均明顯低于適碘組，差異有統計學意義（P<0.05）；血清TPOAb濃度高于適碘組，差異有統計學意義（P<0.05）。結論 包括碘過量和碘缺乏在內的長期碘營養障礙均可降低NIS及TSHR的正常表達，同時提高甲狀腺自身抗體的濃度，影響甲狀腺攝碘功能。

關鍵詞：碘；甲狀腺；鈉碘轉運體；促甲狀腺激素受體；甲狀腺過氧化物酶抗體

中圖分類號：R581 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.23.023

文章編號：1006-1959（2018）23-0083-03

Abstract：Objective To investigate the effects of different iodine intake on the expression of （TSHR） mRNA， sodium iodide transporter （NIS） mRNA and peroxidase antibody （TPOAb） in rat thyroid stimulating hormone receptor.Methods 30 SD rats were randomly divided into two groups： low iodine group （LI）， normal iodine group （NI） and high iodine group （HI），） 10 rats in each group. The rats were executed in batches at the 8th ，16th week.The expression levels of TSHR mRNA and NIS mRNA were measured by real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction. The concentration of serum TPOAb was observed by enzyme linked immunosorbent assay.Results At the 8th week of the experiment， the expression of TSHR mRNA and NIS mRNA in iodine deficiency group and high iodine group were lower than that in normal iodine group，the difference was statistically significant （P<0.05）.The concentration of serum TPOAb was higher than that of iodine group， but there was no significant difference （P>0.05）.At the 16th week of experiment， the expression levels of TSHR mRNA and NISmRNA in high iodine group and low iodine group were significantly lower than those in normal iodine group，the difference was statistically significant （P<0.05）.The concentration of serum TPOAb was higher than that of iodine group，the difference was statistically significant （P<0.05）.Conclusion Chronic iodine nutritional disorder，including iodine excess and iodine deficiency， can decrease the normal expression of NIS and TSHR， increase the concentration of thyroid autoantibodies and affect the iodine uptake function of thyroid.

Key words：Iodine；Thyroid；Sodium iodide transporter；Thyrotropin receptor；Thyroid peroxidase antibody

甲狀腺是人體重要的內分泌器官，它通過攝取碘合成甲狀腺激素來維持其正常的調節功能 。外界碘環境的變化可通過影響分布于甲狀腺濾泡細胞基底膜側的特異性鈉/碘轉運體（Na+/I-symporter，NIS）的表達來調節甲狀腺組織的攝碘功能[1，2]。與此同時，同樣分布于甲狀腺濾泡細胞基底膜側的促甲狀腺激素受體（TSHR）可與TSH結合并激活由c-AMP介導的信號級聯反應，上調NIS的表達并促進其向細胞膜轉運，調節其在濾泡細胞基底膜側的分布與定位，提高甲狀腺組織攝碘率。過氧化物酶（TPO）是甲狀腺微粒體抗原的重要組成部分之一 ，與自身免疫性甲狀腺疾病的發生發展密切相關。甲狀腺過氧化物酶抗體（TPOAb）是甲狀腺抑制性抗體，其生成過多會造成甲狀腺素的產生減少，影響甲狀腺的攝碘功能[3，4]。本實驗利用構建不同碘營養水平的大鼠動物模型，動態觀察碘對大鼠甲狀腺TSHR mRNA及NIS mRNA表達水平的影響，并動態監測長期碘營養障礙對甲狀腺自身抗體的影響。

1資料與方法

1.1研究對象 SD大鼠30只，體重120～160 g，平均體重為（138.54±8.32）g，清潔級，由第二軍醫大學實驗動物中心提供。將SD大鼠按照隨機數字表法分為三組：①低碘組；②適碘組；③高碘組，每組10只。

1.2實驗方法

1.2.1試劑和儀器 Trizol、逆轉錄（RT）試劑盒、SYBR Green（綠色）熒光染料試劑盒（日本TAKARA公司），聚合酶鏈式反應（PCR）引物（上海英駿生物技術有限公司），兔抗大鼠NIS多克隆抗體（美國Santa Cruz公司），熒光定量PCR儀（德國EPPENDOFF公司）。TPOAb采用免疫化學發光分析法， Axsym全自動化學發光儀及配套試劑（美國雅培公司）。

1.2.2動物處理 低碘組動物飼以低碘飼料（平均碘含量為30 μg/kg），其余兩組飼以正常飼料（平均含碘量300 μg/kg）；低碘組飲用去離子水，適碘組飲用自來水，高碘組飲用含碘化鈉的自來水（平均碘含量為3000 μg/kg）。各組動物分別于實驗8、16周處死，每組每次處死5只，甲狀腺組織離體后立即置于液氮中保存。

1.2.3實時定量熒光PCR測定（real time polymerase chain reaction，RT-PCR）甲狀腺組織TSHR mRNA及 NISmRNA的表達 RNA提取按trizol試劑盒說明方法提取組織總RNA，按RT試劑盒說明方法逆轉錄得到cDNA，以cDNA為模板，進行定量PCR擴增，引物序列及擴增堿基對數目見表1；體系為20 μl，反應條件為：95 ℃預變性5 min，94℃變性15 s，54 ℃退火15s，72 ℃延伸20 s，40個循環后72 ℃延伸10 min。每管樣品重復測定3次。

1.2.4 免疫分析法測定大鼠血清過氧化物酶抗體（TPOAb） 實驗當天大鼠麻醉成功后，經頸靜脈采血2 ml，1 h內分離血清，置于-20 ℃保存，測定前置室溫自然融化。

1.3統計學分析 采用SPSS 13. 0統計軟件對數據進行分析，計量數據以（x±s）表示，多組數據間比較用單因素方差分析，進一步多重比較采用LSD檢驗。P<0.05表示差異有統計學意義。

2結果

2.1大鼠甲狀腺TSHR mRNA的表達情況 實驗第8周，三個實驗組存在組間差異（F=11.77，P=0.008），低碘組和高碘組TSHR mRNA表達均低于適碘組（P<0.05）。實驗第16周，低碘組與高碘組的TSHR mRNA表達水平均低于適碘組（P<0.01），實驗第16周，低碘組與高碘組TSHR mRNA表達水平均低于實驗第8周（P<0.05），見表2。

2.2大鼠甲狀腺NIS mRNA的表達情況 實驗第8周，低碘組NIS mRNA表達低于適碘組，差異有統計學意義（P<0.05），高碘組低于適碘組（P<0.05）。實驗16周，低碘組與高碘組的NIS mRNA表達水平均低于適碘組（P<0.01），低碘組低于高碘組，但差異無統計學意義（P>0.05）。實驗第16周，低碘組與高碘組NIS mRNA表達水平均低于實驗第8周（P<0.05），見表3。

2.3大鼠血清中TPOAb水平 實驗第8周，低碘組血清TPOAb水平高于適碘組，但差異無統計學意義（P>0.05），高碘組血清TPOAb水平高于適碘組，但差異無統計學意義（P>0.05）。實驗第16周，低碘組和高碘組的血清TPOAb水平高于適碘組（P<0.05），且均高于實驗第8周水平，且差異均有統計學意義（P<0.05），見表4。

3 討論

甲狀腺激素的合成依賴于分布于功能靶位的NIS在Na+/K+-ATP酶供能的情況下將活性碘從細胞間質轉運至甲狀腺細胞中[5]。研究發現[6，7]，去除TSH的FRTL-5細胞，其質膜上的NIS表達明顯下降。由此可見，TSH與碘分子同為NIS表達的過程中的重要調節劑，生理情況下，TSH與位于甲狀腺濾泡細胞基底膜側的TSHR結合，通過腺苷酸環化酶（AC）介導c-AMP信號通路等一系列級聯反應，上調NIS的表達并促進其定位于功能靶位。一旦TSHR發生異常，甲狀腺的碘化及激素合成過程將會受到影響。另一方面碘攝入量可影響甲狀腺激素的合成，高碘可下調NIS的表達，這是甲狀腺對高碘的自調節機制，其分子基礎是過氧化物酶（TPO）和NIS。TPO是甲狀腺素合成的關鍵酶，其活性的高低直接影響甲狀腺攝碘功能。國內有文獻報道[8，9]，長期高碘可降低大鼠甲狀腺TPO活性。與之對應的TPOAb是主要的甲狀腺組織自身抗體，其增高與甲狀腺組織的損傷密切相關，甚至可能誘發甲狀腺癌[10，11]。

本課題組在前期研究中發現，短期的碘營養障礙可啟動甲狀腺自身保護機制，通過反饋性地引起垂體TSH合成和分泌增加，使得TSH與TSHR結合調控NIS蛋白表達在相對穩定的狀態，從而保證甲狀腺的正常攝碘。隨著暴露于碘營養障礙環境中的時間逐漸延長，甲狀腺無法實現自我保護，NIS及TSHR mRNA的水平進行性下降，從而影響甲狀腺細胞的攝碘功能。與此同時，本實驗還發現，隨著碘營養障礙時間的延長，大鼠血清中TPOAb濃度不斷增高，這可能是因為TPO的活性降低后，甲狀腺濾泡細胞對TPO的利用率下降，從而導致血清中抗體的增高，從而增加了甲狀腺細胞被破壞的風險。

結合本課題組建立的長期碘營養障礙動物模型可以看出，長期處于碘缺乏或碘過量環境中，甲狀腺濾泡細胞的攝碘功能將受到一定的影響，甲狀腺組織被自身抗體破壞的風險不斷增加，這也可能是甲狀腺相關疾病發生和發展的重要誘因之一。因此，如何正確補碘、控制碘攝入量將是全社會需要重視的問題也是未來科學研究的重點。

參考文獻：

[1]Ravera S，Reyna-Neyra A，Ferrandino G，et al.The Sodium/Iodide Symporter （NIS）： Molecular Physiology and Preclinical and Clinical Applications[J].Annu Rev Physiol，2017，10（79）：261-289.

[2]田文霞，孫文廣.碘與甲狀腺疾病的相關研究[J].醫學綜述，2017，23（24）：4868-4872.

[3]陳雪梅，劉燚，范源，等.碘過量與橋本氏甲狀腺炎之間關系的研究進展[J].昆明醫科大學學報，2014，35（12）：169-174.

[4]Chen XY，Lin CH，Yang LH，et al.The Effect on Sodium/Iodide Symporter and Pendrin in Thyroid Colloid Retention Developed byExcess Iodide Intake[J].Biol Trace Elem Res，2016 172（1）：193-200.

[5]Arriagada AA，Albornoz E，Opazo MC，et al.Excess iodide induces an acute inhibition of the sodium/iodide symporter in thyroid male rat cells by increasing reactive oxygen species[J].Endocrinology，2015，156（4）：1540-1551.

[6]Kim S，Chung JK，Min HS，et al.Expression patterns of glucose transporter-1 gene and thyroid specific genes in human papillarythyroid carcinoma[J].Nucl Med Mol Imaging，2014，48（2）：91-97.

[7]Serrano-Nascimento C，Nicola JP，Teixeira Sda S，et al.Excess iodide downregulates Na（+）/I（-） symporter gene transcription through activation of PI3K/Akt pathway[J].Mol Cell Endocrinol，2016 5（426）：73-90.

[8]王綿.碘營養狀態與甲狀腺疾病[J].臨床薈萃，2016，31（3）：272-276.

[9]蘇俊平，張博，陳云霞，等.不同碘攝入量對自身免疫性甲狀腺炎免疫機制的影響[J].臨床薈萃，2013，28（8）：889-891.

[10]Zimmermann MB，Boelaert K.Iodine deficiency and thyroid disoeders[J].Lancet Diabetes Emdocrinol，2015，3（4）：286-295.

[11]Koukkou EG，Roupas ND，Markou KB.Effect of excess iodine intake on thyroid on human health[J].Minerva Med，2017，108（2）：136-146.

收稿日期：2018-9-5；修回日期：2018-9-21

編輯/雷華