無機砷暴露對SD大鼠外周血甲狀腺激素水平的影響研究

王大朋，蔣美吉，范麗麗

（貴州醫科大學 環境污染與疾病監控教育部重點實驗室/公共衛生與健康學院，貴州貴陽 550025）

砷是廣泛分布于巖石、土壤、食物和水環境中的類金屬環境毒物。長期無機砷暴露可引起慢性砷中毒，導致機體多器官損害[1]。砷還是一種環境內分泌干擾物，無機砷暴露與甲狀腺疾病的發生發展有密切聯系，如流行病學研究發現，飲水型砷中毒病區學齡兒童甲狀腺腫的患病率明顯高于非病區的學齡兒童[2]。孟加拉國砷中毒病區病例對照研究結果也發現，機體內砷暴露水平是引起當地人群單純彌漫性甲狀腺腫的重要因素[3]。另有研究發現，城市空氣砷暴露的人群，其甲狀腺激素和甲狀腺球蛋白的分泌會受到顯著影響[4]。因此，本研究以SD大鼠為對象，探討亞砷酸鈉（NaAsO2）暴露對SD大鼠外周血甲狀腺激素分泌水平的影響，為砷致甲狀腺損傷機制研究提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

亞砷酸鈉（NaAsO2），優級純，美國Sigma-Aldrich公司；非抗凝采血管，北京索萊寶科技有限公司；三碘甲狀腺原氨酸（TT3）、游離T3（FT3）、總甲狀腺素（TT4）、游離T4（TT4）酶聯免疫吸附試劑盒，上海酶聯生物科技有限公司；Multiskan? GO型多功能酶標儀，美國Thermo Fisher公司。

1.2 實驗動物及分組

健康清潔級初斷乳SD大鼠24只，雌雄各半，體重100～120 g，購自遼寧長生生物有限公司，許可證號：SCXK（遼）2015-001。適應性飼養一周后隨機數字表法分為正常對照組、低砷劑量組、中砷劑量組、高砷劑量組，每組6只。正常對照組給予去離子水灌胃，低、中、高砷劑量組按體重分別給予2.5 mg/kg、5.0 mg/kg、10.0 mg/kg的NaAsO2水溶液灌胃，每周灌胃6天，連續36周。所有大鼠按性別分籠飼養，飼養條件為濕度60%～70%，溫度22～24 ℃。本實驗經過貴州醫科大學倫理審查委員會批準（No.1800233），符合動物倫理學要求。

1.3 樣本收集及檢測

到達染毒終點腹腔注射0.7%戊巴比妥鈉麻醉大鼠后心臟取血于非抗凝采血管中，3 000 r/min離心15 min后取上清。常規分離各組大鼠血清，ELISA法檢測各組大鼠血清中TT3、FT3、TT4、FT4分泌水平，具體操作嚴格按照相應的ELISA試劑盒說明書進行。

1.4 統計分析

采用SPSS 22.0統計軟件進行數據分析，實驗結果以均值±標準差表示，多組間比較采用單因素方差分析（one-way ANOVA），兩兩比較采用LSD-t檢驗，檢驗水準α=0.05，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 無機砷暴露對SD大鼠一般體征及體重的影響

整個實驗過程中，對照組大鼠生長發育良好，自主活動均正常，毛發光滑干凈，行為正常；與對照組比較，亞砷酸鈉染毒組大鼠有飲水進食量減少、毛發粗糙、少動或呆臥、易激惹、互相抓咬等異常表現，且異常行為隨亞砷酸鈉染毒劑量的升高而愈加明顯。

如表1所示，與對照組相比，染毒第36周時，中、高砷劑量組雄性大鼠體重明顯降低（P＜0.05）；與對照組相比，染毒第36周時，高砷劑量組雌性大鼠體重明顯降低（P＜0.05）；其余各砷染毒組大鼠體重較對照組有所降低，但未見顯著統計學差異（P＞0.05）。

表1 亞砷酸鈉染毒對大鼠體重的影響（n=3，單位：g）

2.2 無機砷暴露對SD大鼠血清TT3、FT3水平的影響

由表2可知，大鼠無機砷暴露36周后，各劑量組大鼠血清TT3、FT3分泌水平與對照組相比均顯著降低（P＜0.01），且高砷劑量組TT3、FT3分泌水平明顯低于低、中砷劑量組（P＜0.05）。

表2 不同劑量無機砷染毒大鼠血清TT3、FT3分泌水平（n=6）

2.3 無機砷暴露對SD大鼠血清TT4、FT4水平的影響

由表3可知，大鼠無機砷暴露36周后，各劑量組血清TT4、FT4分泌水平均顯著低于對照組（P＜0.05），其中高砷劑量組FT4分泌水平明顯低于低、中砷劑量組（P＜0.05）。

表3 不同劑量無機砷染毒大鼠血清TT4、FT4分泌水平（n=6）

3 討論

甲狀腺是人體重要的內分泌器官，甲狀腺功能若出現異常，可使機體多個系統功能發生障礙[5]。作為人體最大的內分泌器官，甲狀腺能夠對機體的三大營養物質代謝過程、生長發育過程產生重要影響，其發揮作用主要是通過分泌T3、T4等甲狀腺激素來實現[6]。目前十分有限的研究報道了砷暴露與甲狀腺的關聯。研究發現砷暴露后可蓄積于動物甲狀腺組織中，干擾甲狀腺相關激素分泌水平，進而造成甲狀腺組織損傷，影響其功能[7]。SUN等[8]研究發現，以含100 μg/L無機砷的飲用水飼養小鼠8周后，其甲狀腺組織出現明顯損傷，造成甲狀腺細胞結構改變，濾泡變形，膠質減少甚至耗竭。然而，長期砷暴露對大鼠甲狀腺激素分泌水平的影響目前尚未見相關報道。

本研究采用不同劑量NaAsO2染毒SD大鼠36周后發現，長期無機砷暴露可導致SD大鼠飲水進食量減少并出現異常行為，且其體重較對照組大鼠明顯降低，說明長期砷暴露可引起SD大鼠慢性損傷。

血清TT4是判定甲狀腺功能最基本的指標，血清TT3水平的變化通常與TT4相一致，正常情況下血清TT3與TT4維持在一定范圍內，促進新陳代謝及生長發育[9-11]。FT3、FT4是機體中甲狀腺激素的另外一種存在形式，是甲狀腺激素與甲狀腺結合球蛋白結合后的甲狀腺激素，具有一定活性作用。當機體受到外界刺激或存在慢性疾病時，甲狀腺結合球蛋白水平會受到影響，此時血液中FT3、FT4的改變可較好地反映機體甲狀腺功能受損情況[12]。

本研究發現，無機砷暴露36周后，SD大鼠血清TT3、FT3、TT4、FT4分泌水平較對照組均顯著下降，且隨染砷劑量的增加，其分泌水平逐漸降低，提示長期無機砷暴露可造成SD大鼠甲狀腺功能損傷。SUN等[8]研究顯示，暴露于100 μg/L的三價或五價無機砷的小鼠在第8周后其血清T4分泌水平顯著低于對照組小鼠，與本研究結果相一致。

綜上所述，本研究發現長期無機砷暴露可導致SD大鼠外周血甲狀腺激素水平降低，影響其甲狀腺功能。后續研究有必要進一步深入探討砷致甲狀腺功能損傷的具體分子機制。