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编号:10220346
高碘对豚鼠脑和甲状腺细胞凋亡影响的实验研究
http://www.100md.com 《中国地方病学杂志》 2000年第5期
     作者:杨长春 尹桂山 朱惠民 刘军须 李娜 李柏妹

    单位:杨长春 尹桂山 朱惠民 刘军须(河北医科大学 生化教研室,河北 石家庄 050 017);李娜(中国人民解放军石家庄医学高等专科学校, 河北 石家庄 050081);李柏妹(武警河北总队医院,河北 石家庄 050081)

    关键词:高碘;脑;甲状腺;细胞凋亡

    中国地方病学杂志000509 [摘要] 目的 研究高碘对豚鼠脑和甲 状腺细胞凋亡的影响。方法 用高碘水喂养豚鼠复制出高碘甲状腺肿模型,采用 光 镜及透射电镜形态学观察、DNA凝胶电泳及流式细胞术,分两期观察不同浓度高碘水对大 脑皮质、海马和甲状腺细胞凋亡的影响。结果 ①高碘可以诱发豚鼠大脑皮持、海马和甲关腺细胞凋亡,呈现凋亡形态学及生化特征性改变。②高碘所诱发的大脑皮质、海马和甲状腺组织的细胞凋亡率高低与摄碘量和碘作用时间的长短的关。结论 ①高碘强以诱发大脑皮质、海马和甲状腺细胞凋亡。②高碘通过诱发大受聘皮质、海马和甲状腺细胞凋亡的发生而对甲状腺及中枢神经系统造成损伤,进面影响其功能活动。
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    [中图分类号]R322.5+1;R322.81;Q255[文献标识码]A[文章编号]1000-4955(2000)05-342-03

    Effect of excessive iodine on apoptosis in brain and thyroid of Guinea pig

    YANG Chang-chun,YIN Gri-shan。ZHU Hui-min,et al

    (department of Biochemistry,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China)

    Abstract:Objective:To investigate the effect of excessive iodine on apoptosis in brain and thyroid,Methods:An animal model of excessive indine goiter was reproduced in Guinea pig by feeding water containing high level of iodine for 90and 180days,respectively,Using techniques of flow cytometry,DNA agarose gel electrophoresis and transmission electron microscope(TEM),we investigated the effect of excessive iodine on apoptosis in cortex,hippocampus and thyroid。Resuits:The results showed that:①Excessive iodine may induce apoptosis in thyroid and brain with the characteristic changes of morphology and biochemistry。②The apoptosis rate in cortex,hippocampus and thyroid has certain relation to the content of iodine and exposure time。Conclusions:①Excessive iodine may induce apoptosis in thyroid and brain。②By inducing the apoptosis in brain and thyroid,excessive iodine may not only damage thyroid but also damage central nerve system,which lead to impediment of its function
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    Key words:Excess iodine;Brain:Thyroid:Apoptosis

    表1 90 d豚鼠大脑皮质、海马和甲状腺细胞凋 亡率 % 分组

    大脑皮质

    海马

    甲状腺

    适碘组高碘Ⅰ组

    高碘Ⅱ组

    2.06±1.32

    13.44±2.34*

    17.74±2.43*
, 百拇医药
    2.96±1.64

    12.74±3.92*

    19.70±2.38*

    1.98±1.02

    13.00±2.45*

    21.20±4.00*

    注:F检验,*P<0.01表2 180 d豚鼠大脑皮质、海马和甲状腺细胞 凋亡率 % 分组

    大脑皮质

    海马

    甲状腺
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    适碘组高碘Ⅰ组

    高碘Ⅱ组

    2.56±1.62

    24.08±4.42*#

    21.76±3.38*

    3.08±1.54

    22.54±3.99*#

    22.90±4.78*

    2.30±0.98

    21.56±3.44*#
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    19.26±3.30*

    注:F检验,*P<0.01;#P<0.01(实验180 d与90 d比较)

    3 讨论

    已知细胞坏死有2种不同的死亡形式[6]。细胞凋亡是由基因 调控的主动的细胞死亡过程,是指细胞在一定生理或病理条件下遵循自身的程序通过启动内 部机制,激活内源性核酸内切酶,自己结束其生命的过程,它在生物体的生长发育、自身稳 定及许多疾病的病理生理过程中起重要作用。细胞凋亡的形态学改变为:细胞体积缩小、变 圆与邻近细胞脱离,细胞表面卷曲,起泡,内质网肿胀,胞浆浓缩、核固缩、核染色质浓缩 密度增高并聚集于核膜周边,核仁裂 解成碎片,细胞膜内陷将自己分割成多个具有膜包裹的凋亡小体[7]。这些凋亡小 体最终被吞噬细胞所吞噬,该过程不引起炎症反应,与坏死的细胞肿胀、破裂、溶酶体外溢 而引起的炎症过程完全不同。细胞凋亡的形态学观察是检测细胞凋亡最重要的依据。通过透 射电镜观察可以看到,高碘可以引起脑和甲状腺细胞出现上述凋亡的形态学特征性改变,表 明高碘可诱发脑和甲状腺细胞凋亡。
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    细胞凋亡最突出的生化特征是染色质DNA的有控降解,细胞凋亡过程中由于激活的核酸内 切酶在组蛋白八聚体之间连接区域切开DNA,产生180~200bp整倍数的DNA片段,琼脂 糖凝胶电泳呈现阶梯状DNA区带图谱(DNA Ladder),这是细胞凋亡最突出的生化 特征[8]。本实验高碘组大脑皮质、海马和甲状腺组织细胞DNA凝胶电泳呈现DN A Ladder,符合细胞凋亡的DNA图谱,而适碘组DNA电泳呈一条清晰的条带。

    流式细胞术是定性、定量检测细胞凋亡的常用方法之一。实验90 d、180 d流式细胞检 测,高碘组大脑皮质、海马和甲状腺细胞DNA直方图G0/G1峰前均出现凋亡峰。另外,从 表1和表2中可以看出:实验90 d高碘组大脑皮质、海马和甲状腺细胞的凋亡率均明显高 于适碘组,且高碘Ⅱ组细胞凋亡率明显高于高碘Ⅰ组,提示高碘诱发脑和甲状腺细胞凋亡的 发生与碘水浓度有关,碘水浓度越高则脑和甲状腺细胞凋亡率越高,这与Peter S等报道 一致[1]。实验180 d时高碘组大脑皮质、海马和 甲状腺细胞凋亡率仍明显高于适碘组,但2个高碘组间的细胞凋亡率则无 明显差异;而实验180 d与90 d细胞凋亡率比较,仅高碘Ⅰ组大脑皮质、海马和甲状腺 细胞凋亡较前明显升高,高碘Ⅱ组细胞凋亡率无明显升高,这说明高碘诱发脑和甲状腺细 胞凋亡的发生还与碘作用的时间有关,在一定的高碘范围内碘水浓度越高,碘作用的时间越 长,细胞凋亡率越高,但当碘水浓度超过一定范围时,细胞凋亡率则不随碘作用时间延长而 增高,其原因尚未明了,推测可能是由于长期过量的高碘不能从Wolff-chaikoff效应中迤 脱,使碘泵的主动运输饱和,降低了碘的主动运输,使有机碘的贮存较前减少[9] ,也可能是机体的代偿机制发生作用,以维持细胞凋亡与增殖之间的平衡之故。
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    研究结果提示,高碘对甲状腺的影响是复杂的,它既可以引起甲状腺肿大,又可诱发甲状 腺细胞凋亡,两者并不矛盾,因为高碘甲状腺肿的发病机理不同于低碘甲状腺肿,其甲状腺 的肿大原因主要不是由于甲状腺细胞的增殖,而是由于甲状腺滤泡的胀大和腔内胶质物的集 积所致,这一点在本研究的形态观察和以往的研究中已得到证实。高碘甲状腺肿所表现 的有些滤泡破裂、融合本身就是细胞凋亡的一种表现。由于细胞凋亡对于胚胎发育、维持细 胞总体数量等过程中都具有重要作用,甲状腺细胞过多凋亡会造成甲状腺结构及功能的损伤 ,而脑细胞过多凋亡必然会对中枢神经系统造成损伤,进而影响其学习、记忆及智力。

    河北省自然科学基金资助项目(398285)

    杨长春(1963-),女,主治医师,硕士

    [参考文献]

    [1] Peter S,Vicki P,Steven B,et al.Evidence that the inhibitor y effects of iodine on thyroid cell proliferation are due to arrest of the cell cycle at G0G1 and G2M phases[J].Endocrinolgiy,1993,133(6):2881-2887.
, 百拇医药
    [2] Nicoletti I,Migliorati G,pagliacci MC,et al.A rapid and simple method for measuring thymocyte apoptosis by propidium iodide staining and flow cytometry[J].Immunological Methods,1991,139(3):271-279.

    [3] 左连富.流式细胞术与生物医学[M].沈阳:辽宁科学技术出版社社, 1996.71-92.

    [4] 左连富,周道安,刘风英,等.定量分析乳腺癌细胞p53基因产物表达[ J].中华物理医学杂志,1994,16(2):79.

    [5] 冯仁青,尹桂山.高碘对甲状腺组织腺甘酸环化酶和c-AMP-磷酸二酯 酶活性的影响[J].河北医学院学报,1995,16(4):196-197.
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    [6] Ameisen JC.The Origin of programmed cell death[J].Science,19 96,272:1278.

    [7] Bosman FT,Visser BC,Oeveren J.Apoptosis:Pathophysiology of Pro grammed Cell Death[J].Path Res Pract,1996,192:676-683.

    [8] Wyllie AH.Glucocorticoid-induced thymocyte apoptosis is assoc iated with endogenous endonuclease activation[J].Nature,1980,284(10):555-556.

    [9] 于志恒,朱惠民,尹桂山.对高碘地甲病发生学的新认识及其对机体影 响的估价[J].中国地方病防治杂志,1991,6(6):364-367.

    收稿日期:1999-11-18

    修回日期:2000-04-22, 百拇医药