膳食钙对饮水型氟暴露致子代肾脏线粒体损伤的影响

发布时间：2018-03-20 03:08

本文选题：钙　切入点：氟中毒　出处：《浙江师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：氟是人体所必需的一种微量元素,其对机体代谢具有十分重要意义,但氟也是一种原生质的毒物,很容易透过细胞膜结合原生质,进而产生一定的破坏作用,机体长期摄入过量氟,会导致一种全身慢性蓄积氟致中毒的地球化学性疾病,也就是地方性氟中毒。饮水型氟暴露为地方性氟中毒最广泛的一种表现形式,氟中毒所致损伤的机理,可能与氟所致机体氧化应激损伤有关,细胞凋亡也可能是其中重要的环节之一。氟化物在组织器官中的蓄积是造成氟损伤作用的物质基础,肾脏是氟蓄积、氟排出以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,线粒体是细胞的供能代谢中心,过量摄氟会对肾脏造成一定的损伤,对线粒体的损伤尤为明显。膳食钙对氟中毒所致损伤有一定影响,使肾脏细胞凋亡率升高或降低,进而加重或改善氟的器官毒性作用。本实验首次从亚细胞水平、分子水平,系统地研究钙摄入对饮水型氟中毒致子代肾脏线粒体损伤的影响,进一步阐明氟暴露所致肾脏线粒体损伤的分子机制(线粒体膜分裂、融合蛋白表达)及膳食钙的影响,筛选氟致肾损伤及防治的关键环节,为预防、治疗氟中毒提供新思路。实验选取健康初断乳(3周龄)清洁级SD雄性大鼠50只(以备繁殖),雌性大鼠100只,随机分为5个组。对照组全部饮用自来水(水中含氟量0.2 mg/L),食用常食性饲料(钙含量为0.79%)；染氟组饮用氟化钠溶液(氟含量为100mg/L),食用常食性饲料；低钙组全部饮用自来水,食用低钙饲料(钙含量为0.063%)；低钙染氟组饮用氟化钠溶液(氟含量为100 mg/L),食用低钙饲料(钙含量为0.063%)；高钙高氟组全部饮用氟化钠溶液(氟含量为100 mg/L),食用高钙饲料(钙含量为7%)。雄性大鼠全部饮用自来水,食用标准饲料(其中氟含量0.2 mg/kg,钙含量约为7～10 g/kg)；以上溶液全部使用自来水作为溶剂。染毒3个月后,按照雄性与雌性比1：l合笼,交配,产仔,取日龄14天及28天仔鼠共两批开展相关实验。每个实验组均以仔鼠肾脏脏器系数、肾脏损伤相关血液指标、肾小管上皮细胞线粒体超微结构、肾脏线粒体标志酶活性及脂质过氧化指标水平、肾脏细胞凋亡情况、线粒体分裂融合蛋白表达水平作为观察指标。实验结果如下：(1)14天、28天仔鼠体重和脏器系数结果：与对照组相比,14天仔鼠染氟组、低钙染氟组体重均显著降低(p0.05),高钙染氟组体重虽无显著变化(p0.05),但有一定降低趋势；与染氟组相比,14天仔鼠体重和脏器系数均显著升高(p0.05)。28天仔鼠低钙染氟组体重均显著降低(p0.05),其它各处理组仔鼠体重也有一定下降趋势(p0.05),各组肾脏脏器系数也呈下降趋势(p0.05)(2)14天、28天仔鼠肾脏损伤相关血液指标的测定结果：与对照组相比,氟中毒大鼠子代肌酐、尿酸及尿素氮含量基本呈上升趋势；与染氟组相比,除14天雌鼠高钙染氟组各指标显著升高(p0.05)外,其它各组仔鼠低钙染氟组和高钙染氟组各指标水平虽有一定程度的变化趋势,但无显著差异(p0.05)。(3)14天、28天仔鼠肾小管上皮细胞线粒体超微结构的观察结果：对照组肾小管上皮细胞线粒体排列整齐,线粒体嵴明显,呈杆状纤维棒状,与对照组相比,染氟组、低钙组、低钙染氟组和高钙染氟组出现了明显的小球小泡状膜结构,电镜下显示大小不一、数量密度明显增多的线粒体截面,并且出现了线粒体肿胀,同时一部分线粒体嵴消失模糊；与染氟组相比,低钙染氟组线粒体损伤状况较染氟组加重,线粒体嵴完全消失,线粒体发生肿胀,而高氟组线粒体损伤状况较染氟组减轻,仍有部分线粒体呈管状网络结构。(4)14天、28天仔鼠肾脏线粒体标志酶活性及脂质过氧化指标的测定结果：与对照组相比,14天雄鼠各组肾脏线粒体标志酶琥珀酸脱氢酶活性均有一定程度降低(p0.05),28天雄鼠各组肾脏线粒体SDH活性均显著降低(p0.05),而14天雌鼠染氟组和低钙染氟组酶活水平显著降低(p0.05),28天雌鼠氟中毒各组仅低钙染氟组酶活显著降低(p0.05)；与染氟组相比,高钙染氟组SDH活性显著升高(p0.05),低钙染氟组酶活显著降低(p0.05)。与对照组相比,不同日龄雌鼠染氟组、低钙染氟组和高钙染氟组肾脏线粒体丙二醛含量均显著升高(p0.05),14天雄鼠染氟组、低钙染氟组肾脏线粒体丙二醛含量显著升高(p0.05),28天雄鼠各组虽没有显著差异,但氟中毒各组仔鼠肾脏线粒体丙二醛含量均呈升高趋势(p0.05)；与染氟组相比,各处理组MDA含量虽无显著差异,但低钙染氟组均呈一定升高趋势(p0.05),高钙染氟组均呈一定降低趋势(p0.05)。(5)14天、28天仔鼠肾脏凋亡情况：光学显微镜下,细胞核中有棕黄色颗粒者为凋亡细胞,凋亡的细胞出现如细胞核固缩、核碎裂等一系列症状。与对照组相比,氟中毒各组仔鼠肾脏组织排列无序紊乱,凋亡细胞明显增多；与染氟组相比,低钙染氟组凋亡细胞增多,而高钙染氟组凋亡细胞减少。(6)14天、28天仔鼠肾脏线粒体分裂、融合蛋白表达水平的测定结果：与对照组相比,仔鼠氟中毒各组分裂蛋白Fisl表达,除14天雄鼠低钙染氟组显著升高(p0.05)外,其它各组均呈一定升高趋势(p0.05),14天雌鼠染氟组和高钙染氟组及28天雄鼠低钙染氟组和高钙染氟组分裂蛋白Drp1显著升高(p0.05),其它各组均有一定升高趋势(p0.05)。而融合蛋白Mfn2表达水平的变化趋势则相反,即与对照组相比,氟中毒各组仔鼠肾脏线粒体融合蛋白表达水平都呈一定下降趋势(p0.05)；与染氟组相比,低钙染氟组融合蛋白水平呈一定下降趋势(p0.05),高钙染氟组融合蛋白表达水平呈上升趋势(p0.05)。综上所述,饮水型氟暴露可致机体肾脏线粒体标志酶活力下降、线粒体内脂质过氧化反应增强,线粒体内外膜分裂融合过程失衡,使肾小管上皮细胞线粒体趋向断裂,并诱导细胞凋亡的发生,导致肾结构损伤和肾功能障碍。氟中毒引起肾脏线粒体损伤的分子机理可能是通过上调分裂蛋白Fis1、Drpl的表达、下调融合蛋白Mfn2的表达,促使线粒体分裂过程增多而融合过程减少,导致线粒体动力学失衡,总体趋向于断裂,使线粒体膜通透性改变,进而导致肾脏细胞凋亡增强。过低膳食钙摄入会加重氟中毒,与氟起协同毒性作用,而适当剂量的膳食钙可能通过减少线粒体内脂质过氧化反应的进行,调节线粒体分裂、融合蛋白的表达,进而减弱肾脏线粒体内细胞凋亡,改善氟中毒所引起的损伤。膳食钙对饮水型氟暴露致子代肾脏线粒体损伤的影响机制十分复杂,钙剂量特别是钙剂量距的设计还需要在后续研究中进一步探讨。
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【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R599.1

【参考文献】