氟暴露對大鼠內分泌腺的影響

苗程怡，王宏偉，趙 靜，崔書剛，王小芬

（河南科技大學動物科技學院，河南洛陽471023）

氟是一種極性活潑的非金屬元素，常以氟離子的形式廣泛存在于自然界。作為骨骼與牙齒的必需組分，機體通過飲水或者飲食的方式攝取氟。適量的氟可增加骨硬度及牙齒的耐酸蝕能力，但氟攝入量不足或過量會對機體硬組織和非骨相組織造成損傷。內分泌系統由內分泌腺和散在的內分泌細胞組成，與神經系統相互協調共同維持內環境的相對穩態[1]。在應激狀態下，內分泌系統通過調動相關激素對外界不利環境條件做出適應性反應[2]。內分泌系統紊亂時會導致激素分泌失調，引發一系列疾病，如甲亢、糖尿病、鈣代謝紊亂等[3-5]。研究表明，過量的氟也可以導致血糖升高[6]、鈣磷代謝失調[7]。本研究通過建立氟暴露大鼠模型，探討過量氟對甲狀腺激素、腎上腺素、去甲腎上腺素和胰島素含量的影響，為氟對動物內分泌系統毒性的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗動物

試驗選取24只健康的24日齡Sprague-Dawley大鼠，體重（50±4）g，雌、雄各半，購自鄭州大學動物實驗中心。

1.1.2 試驗試劑

氟化鈉購自西隴化工股份有限公司；伊紅、蘇木精購自武漢博士德生物工程有限公司；三碘甲狀腺原氨酸（T3）試劑盒、四碘甲狀腺原氨酸（T4）試劑盒、血清游離三碘甲腺原氨酸（FT3）試劑盒、血清游離四碘甲腺原氨酸（FT4）試劑盒均購自北京科美生物技術有限公司；腎上腺素試劑盒、去甲腎上腺素試劑盒、胰島素試劑盒均購自南京信帆生物技術有限公司。

1.1.3 試驗儀器

KD-BM生物組織包埋機（浙江省金華市科迪儀器有限公司）、RM2235徠卡生物組織切片機（上海徠卡儀器有限公司）、XS-212-103生物顯微鏡（上海普赫光電科技有限公司）、GC-911γ-放射免疫計數器（合肥科大創新股份有限公司）。

1.2 試驗設計

大鼠在標準實驗動物房適應飼養1周后，隨機分為2組，每組12只。對照組（基礎日糧+蒸餾水）；加氟組（基礎日糧+含221 mg/L氟化鈉的蒸餾水）。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 甲狀腺指數

在試驗第30 d和第60 d分別對大鼠稱重，采集甲狀腺對甲狀腺稱重，計算甲狀腺指數。

1.3.2 激素含量

在試驗第30 d和第60 d時分別采集血液，分離血清。根據放射免疫試劑盒說明書（北京科美生物技術有限公司、南京信帆生物技術有限公司），采用γ-計數器測定血清中甲狀腺素（T3）、甲狀腺素（T4）、血清游離甲腺素（FT3）、血清游離甲腺素（FT4）、腎上腺素、去甲腎上腺素和胰島素含量。

1.4 數據統計與分析

數據采用SPSS 22.0t檢驗統計分析，P<0.05表示差異顯著；P<0.01表示差異極顯著。數據結果以“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 氟暴露對大鼠甲狀腺指數的影響（見圖1）

由圖1可知，與對照組相比，加氟組大鼠甲狀腺指數在第30 d時顯著降低（P<0.05）；而在第60 d時，各組大鼠甲狀腺指數差異不顯著（P>0.05）。

2.2 氟暴露對大鼠甲狀腺激素含量的影響（見圖2~圖5）

由圖2~圖5可知，與對照組相比，加氟組大鼠T3含量在第30 d和第60 d均極顯著降低（P<0.01）；T4含量在第30 d時顯著降低（P<0.05），第60 d時極顯著降低（P<0.01）；FT3含量在第30 d時顯著降低（P<0.05），第60 d時極顯著下降（P<0.01）；FT4含量在第30 d和第60 d時均極顯著降低（P<0.01）。

2.3 氟暴露對大鼠腎上腺素和去甲腎上腺素含量的影響（見圖6、圖7）

由圖6、圖7可知，與對照組相比，加氟組大鼠的腎上腺素和去甲腎上腺素含量第30 d和第60 d時差異不顯著（P>0.05）。

2.4 氟暴露對大鼠胰島素含量的影響（見圖8）

由圖8可知，與對照組相比，胰島素含量第30 d和第60 d時差異均不顯著（P>0.05）。

3 討論

3.1 氟暴露對大鼠甲狀腺激素的影響

甲狀腺作為脊椎動物體內不可或缺的內分泌腺，在調節細胞分化、組織發育和維持機體內分泌穩態方面起著至關重要的作用。甲狀腺濾泡是組成甲狀腺的基本單元，由單層上皮細胞及其分泌的膠體組成。甲狀腺單層上皮細胞負責合成和分泌甲狀腺激素，維持甲狀腺濾泡上皮細胞的完整性，對甲狀腺功能的發揮至關重要。氟作為一種小分子非金屬元素可以通過簡單擴散穿透細胞膜，進入細胞質對細胞和組織代謝產生毒性影響。研究表明，過量氟可通過降低機體抗氧化能力[8]，損傷甲狀腺濾泡上皮細胞[8-9]。有研究表明，長期暴露在高氟環境中，體細胞的氧化和碘化作用就會受到干擾，甲狀腺過氧化物酶活性降低，從而影響甲狀腺激素的合成[10-11]。氟和碘均屬于鹵族元素，且氟比碘活性更強。氟可以直接置換甲狀腺中的碘，影響甲狀腺激素的分泌[12]；氟可競爭性地與酪氨酸結合，抑制甲狀腺對碘的攝取和利用，進一步干擾T3、T4的合成[13]。在本試驗中，過量氟不僅造成甲狀腺指數的降低，而且T3、T4、FT3和FT4含量也顯著降低，顯示了氟對甲狀腺強烈的毒性。

3.2 氟暴露對大鼠腎上腺激素和胰島素的影響

髓質細胞分泌的腎上腺素和去甲腎上腺素在調節血壓、心率等方面起著重要的作用。研究表明，給大鼠一次性注射10 g/kg氟化鈉，10 min內血漿腎上腺素濃度升高4~5倍[14]。本試驗中，通過飲水攝入過量氟，在第30 d和第60 d，大鼠血清腎上腺素和去甲腎上腺素含量未發生顯著變化，可能與給氟方式和氟的攝入劑量不同有關。胰島素不僅參與機體血糖的調節，而且在骨的生長和代謝中也扮演著重要角色。據報道，氟可以通過損傷胰島β細胞，抑制胰島細胞增殖，造成胰島β細胞的功能損害，直接減少胰島素的分泌[15]，進而引起糖代謝紊亂。大鼠被氟處理2個月后，血清中胰島素含量顯著升高；但氟處理3個月后，血清中胰島素含量出現下降[16]。說明一定時間內氟對胰島素的分泌起到刺激作用，但長時間攝入過量氟將在一定程度上抑制胰島素的分泌。在本研究中，血清胰島素含量在氟處理第30 d時有所降低，在60 d時呈現上升趨勢。胰島素的分泌受內源和外源多種因素的影響，其含量的變化會影響血糖代謝及脂肪和蛋白質的合成。氟對胰島素的影響受飲食和環境應激等多因素干擾，確切的機制有待深入研究。

4 結論

綜上所述，氟暴露可不同程度的干擾大鼠機體內分泌腺，影響激素分泌及合成，進而影響機體細胞和組織的分化、發育和代謝。