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编号:10271646
狨猴地方性甲状腺肿动物模型的复制
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第2期
     作者:杜红艳 陈祖培 阎玉芹 包日新 费伟华

    单位:杜红艳 陈祖培 阎玉芹 包日新 (天津市内分泌研究所);费伟华(天津医科大学实验动物中心,天津 300070)

    关键词:狨猴;甲状腺;碘

    中国病理生理杂志000229

    [中图分类号] R332 [文献标识码] A

    [文章编号] 1000-4718(2000)02-0189-04

    [MeSH] Saguinus, Hyproid gland; Iodine

    在1907~1908年,Marin用羊、猪、狗、牛复制了饲以低碘饲料所致的动物模型[1]。阐明了碘和甲状腺肿的关系,证实碘缺乏可造成甲状腺的胶样肿和增殖。此后,有人分别用大鼠、鸡、小鼠、兔复制了低碘动物模型。动物模型的重要性取决于它和人类罹患疾病条件的相关性。已证实碘缺乏在各种种属致病的重要性是一致的。然而,各种动物模型都有它的优点和局限性。学者们多采用羊和大鼠。羊体型较大,适于孕期研究,便于施行手术[2],但其胎盘结构不同于大鼠及人类。大鼠来源方便,价格便宜,但由于碘需要量低,复制碘缺乏比羊困难。Mano等[3]于1985年用狨猴复制了低碘动物模型,狨猴是小形体的非人类灵长类动物,比恒河猴等易于饲养和管理。但需要恒定的温度和湿度以适应热带的生活环境。它的最大优点是在笼养状态下繁殖力强,育龄动物每2年可繁殖3胎,比恒河猴在同样状态下的繁殖率高。然而狨猴的体型小,不能象羊那样容易施行外科手术,且价格较昂贵。至今国内未见用狨猴复制低碘模型的报道。由于灵长类动物在种属上与人类极为接近,由它得到的研究结果能更加准确地推断出人类在长期缺碘状态下甲状腺的病理生理改变。故作者拟采用狨猴以复制地方性甲状腺肿模型。
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    材 料 和 方 法

    一、实验动物和分组

    挑选健康成年普通棉耳狨猴24只,体重325~375 g,1岁半到2岁龄,雌雄各半,随机分成两组,每组12只。

    低碘(low iodine, LI)组:饲以低碘饲料(含碘量前6个月为49 ng/g湿重饲料,含水量50%,后6个月为34 ng/g)和去离子水。

    对照(normal iodine, NI)组:饲以同样的低碘饲料和KI水(含碘量为400 μg/L)。

    每只动物每天进食15 g香蕉(含碘量为9 ng/g湿重)

    二、模型复制方法

    将动物按性别分笼,置于不锈钢笼具内,饲养于恒温动物室(室内环境平均温度26℃),平均湿度50%。每日紫外线照射45 min,饲料配方参照Mano等[3]复制低碘模型的配方,并稍有改动。实验开始时的饲料配方(含碘量49 ng/kg湿重饲料,含水量50%)为玉米55%,大豆15%,酵母10%,奶粉10%,低碘羊肉9%,无机盐维生素合剂1%。随实验的进行,逐步去掉低碘羊肉和奶粉,使绒猴适应低碘饮食而不会导致营养不良的发生。到实验进行6个月时,饲料配方(含碘量34 ng/g)改为玉米70%,大豆20%,酵母9%,无机盐维生素合剂比例不变。此外,在整个实验过程中,每只绒猴每天进食15 g香蕉(含碘量9 ng/g)。每周加喂1次营养合剂:Vit C 410 mg/只,Vit E 41 mg/只。上述粮食来自天津市低碘病区蓟县。表1为我室配制的正常饲料和低碘饲料的营养分析,两种饲料的营养成分除碘含量外,差别不显著(表1)。
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    三、观察指标测定方法

    表1 低碘饲料和正常饲料营养成分对比分析(每100 g)

    Tab 1 Comparison of nutrient ingredients between the LI and NI diet Ingredient (g)

    Normal diet

    Low iodine diet

    Water (g)

    39.29

    54.83

    Ash (g)

    4.67
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    2.39

    Protein (g)

    24.03

    20.63

    Fat (g)

    4.22

    3.70

    Sugar (g)

    8.85

    6.99

    Energy (Kcal)

    169.50
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    143.78

    Rough fiber (g)

    1.61

    2.01

    Calcium (g)

    22.57

    14.40

    Phospohorus (g)

    39.22

    20.93

    Non-nitrogen extracum (g)

    26.18
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    16.44

    Iodine (μg)

    13.50

    3.40

    (一)分别在实验前,低碘1、4、9、12月时进行碘代谢实验,收集24 h尿液及粪便,测定其中的碘含量,计算24 h尿碘及粪碘排出量。尿碘的测定采用温和酸消化砷-铈反应分光光度法。粪碘的测定采用碱灰化法。

    (二)在碘代谢实验进行完毕后,抽取股静脉血2.5 mL,离心取上清,测定游离三碘甲腺原氨酸(free triiodothyromine, FT3)、游离甲状腺素(free thyroxine, FT4)、总三碘甲腺原氨酸(total triiodothyromine, TT3)、总甲状腺素(total thyroxine, TT4),采用放免法(RIA)。 TT3、TT4所用试剂盒为北京北方生物技术研究所生产,FT3、FT4所用试剂盒为美国DPC公司生产。
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    (三)甲状腺湿重的测量及组织切片形态学观察:在实验进行到4月及12月时,股动脉放血处死LI及NL组绒猴各4只,迅速取出甲状腺,称重后取横、纵断面置于10%中性福尔马林液固定,常规石蜡包埋,5 μm厚连续切片,每间隔50 μm捞取一张切片,每只动物捞取5张切片,常规HE染色,光镜下观察形态学变化。

    四、统计方法

    尿碘、粪碘中位数的比较采用秩和检验,其它数据比较采用t检验。结 果

    一、24 h尿碘及粪碘排出量

    从低碘1月始,LI组的24 h尿碘排出量即显著低于NI组(P<0.05),随低碘时间的延长,LI组的尿碘排出量呈进行性下降趋势。由实验前的686.90 ng下降到低碘12月的154.95 ng。此时NI组的尿碘排出量大约为LI组的4倍(P<0.01)。而NI组和LI组的24 h粪碘排出量在低碘的整个过程中直到12月差异才有显著(P<0.01)(表2)。
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    表2 24 h尿碘和粪碘排出量在低碘不同期间的变化

    Tab 2 The change of iodine in urine and stool in 24 h at the different period (median) Group

    Indexes

    (ng)

    Before low iodine

    diet (n=12)

    1 month

    (n=12)

    4 months

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    9 months

    (n=8)

    12 months

    (n=8)

    LI

    I in urine

    686.90

    452.59*

    375.06*

    177.10**

    154.95**
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    I in stool

    0.32

    0.34

    0.41

    0.39

    0.25**

    NI

    I in urine

    551.70

    717.74

    703.56

    689.42
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    640.19

    I in stool

    0.27

    0.42

    0.44

    0.50

    0.45

    *P<0.05, **P<0.01, vs NI group

    二、血清FT4、FT3、TT4、TT3的测定结果

    实验开始1月后,LI组FT4即低于NI组(P<0.05),随低碘时间的延长两组间的差距逐渐加大,到低碘12月后LI组FT4下降为NI组的1/3。TT4亦表现出同样的趋势,12月后LI组约为NI组的1/2。在低碘9月时,LI组的FT3才低于NI组(P<0.05),而实验前期没有统计学差异,低碘12月后两组的TT3才显示出显著差异(P<0.01)(表3)。表3 低碘不同期间血清激素含量变化
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    Tab 3 The change of hormone level in serum at different period of iodine deficiency (±s) Group

    Period (month)

    n

    FT4(pmol/L)

    FT3(pmol/L)

    TT4(nmol/L)

    TT3(nmol/L)

    1
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    12

    56.76±16.34

    6.11±1.51

    LI

    4

    12

    53.02±16.22**

    5.74±0.91

    210.15±62.06**

    2.94±0.89

    9

, 百拇医药     8

    35.93±7.97**

    6.86±1.31*

    78.46±12.76*

    2.74±0.86

    12

    8

    8.95±2.02**

    5.21±1.96**

    36.13±2.53**

, 百拇医药     2.28±0.57**

    1

    12

    73.74±9.01

    6.94±1.43

    NI

    4

    12

    81.60±16.99

    5.25±0.91

    294.16±67.97

    2.76±0.99
, 百拇医药
    9

    8

    50.77±5.81

    8.15±0.61

    111.37±22.10

    2.69±0.68

    12

    8

    22.04±5.95

    9.61±2.05

    77.26±26.33

    4.83±1.58
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    *P<0.05,**P<0.01, vs NI group

    三、低碘4月及12月时甲状腺湿重、甲状腺及肝脏含碘量

    在低碘4个月时,LI组甲状腺含碘量低于NI组,而甲状腺/体重和肝脏含碘量与NI组无显著差异。在低碘12月时,此3项指标差异均有显著(表4)。

    表4 LI 4月和12月甲状腺湿重、甲状腺及肝脏含碘量

    Tab 4 The wet weight of thyroid, iodine content in thyroid and liver at 4 and 12 months of iodine deficiency (±s) Group

, http://www.100md.com     Period (month)

    Thyroid /B.W(mg/100 g)

    I in thyroid(μg/g)

    I in liver (ng/g)

    LI

    4(n=12)

    60.7±58.8

    0.22±0.01**

    14.0±0.1

    12(n=8)

    31.3±5.9**
, 百拇医药
    0.17±0.07**

    9.7±3.9**

    NI

    4(n=12)

    13.8±2.7

    2.11±0.31

    50.1±54.2

    12(n=8)

    14.6±3.4

    1.88±0.33

    56.2±17.1
, 百拇医药
    **P<0.01,vs NI group

    四、低碘12个月后甲状腺组织的形态学观察

    在低碘饲料饲养绒猴12个月时,所处死LI组甲状腺肉眼观察明显充血肿大。镜下观察到大量增生的滤泡,滤泡密集,滤泡形态大小各异,有时相互拥挤而轮廓不清。上皮细胞增生肥大呈高柱状,胞浆淡染。滤泡腔内胶质稀薄或缺如,可见增生的细胞团索。但在周围区域仍可见一些明显胀大的滤泡,上皮细胞呈矮立方状,滤泡腔充满深染的胶质,显示胶质储流的特点。滤泡间的血管明显增多,管腔扩张充血,小叶间纤维组织增多(图1)。而NI组滤泡较大,形状规则,腔内充满丰富的胶质,上皮细胞呈立方或扁平状(图2)。

    Fig 1 The thyroid of LI group, showing the change
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    of small follicle hyperplasia

    图1 低碘12个月狨猴甲状腺呈小滤泡增生改变

    Fig 2 The thyroid of NI group, regular epidermic follicle

    cells, abundant colloid materials

    图2 对照组甲状腺,滤泡上皮细胞规则,腔内胶质丰富

    讨 论

    低碘饲料是复制狨猴模型的一个重要问题。在羊和大鼠,主要原料是来自低碘地区的玉米和大豆。而在狨猴,保证蛋白质的供应量是必需的。通常是在饲料中加入低碘地区的羊肉和奶粉,这就不可避免地提高了每日碘摄入量。我们在实验的前6个月采取逐渐减少蛋白质成分,使饲料中的含碘量逐步下降,达到一个可成功复制甲肿的水平,同时饮食的蛋白质含量又在动物营养要求的范围内,使绒猴在一段较长的时间内适应低碘饮食。因此复制狨猴模型耗时较长。正常狨猴的饮食,其蛋白质的营养要求为18%~25%,本实验最终低碘饲料的蛋白质含量为20.63%,同时在饲料中还补充了Vit C和Vit E。在整个实验过程中,两组动物的体重没有显著差别。证实了该饲料能满足狨猴的生长发育需要。
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    24 h尿碘排出量和FT4下降及TSH升高是低碘动物模型的主要特征。动态观察显示随低碘时间延长,24 h尿碘排出量和FT4均呈进行性下降趋势。随低碘时间的延长和程度的加重,24 h粪碘排出量、甲状腺碘、肝脏碘都减少,反映了碘在发生甲状腺肿中的作用。T3的改变与低碘程度和持续时间有关,早期T3正常或稍高,但随低碘时间延长,T3也呈下降倾向。这些结论已在其它种属的低碘模型中得到证实。我们的灵长类模型进一步验证了上述结论。由于人的TSH单克隆抗体和狨猴血清TSH的交叉反应很小,我们用IRMA方法几乎测不到狨猴血清中的TSH,而用RIA法又无法判断真正与狨猴TSH发生的交叉反应占多大比例,因此用现有的方法不能得到一个满意的狨猴血清TSH数值。

    长期缺碘首先引起甲状腺功能的变化,而在短时间(4个月)内尚不能引起甲状腺形态学的变化,尽管此时LI组24 h尿碘排出量、FT4和TT4都已显著低于NI组。这一点和用大鼠复制的低碘模型不同,陈祖培等复制的大鼠模型在低碘3个月后即出现弥漫性甲肿的典型病理改变。这提示灵长类动物甲状腺比低级动物对缺碘的代偿功能强大。并且狨猴的个体差异较大,这一点由低碘4个月时的LI组甲状腺湿重/体重和NI组肝脏碘含量的标准差非常之大可以看出。但在低碘12月以后,两组间各项指标的差异就非常显著。甲状腺也发生了典型弥漫性增生性甲肿的病理改变,滤泡增生,数量增多,为小滤泡性增生,滤泡腔变小,腔内胶质减少,上皮细胞增生肥大呈高柱状。我们认为狨猴对饲料的营养要求相对较高和个体间差异较大是复制缺碘模型所需时间较长的主要原因。
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    [参 考 文 献]

    [1] David Marin, Lenhant C H. Further observation on the relation of iodine to the structure of the thyroid gland in the sheep, dog, hog and ox [J]. Arch Intern Med, 1990, 3:66~76.

    [2] Goldberg S A, Simpson S. Osseous and muscular change in thyroidetomised sheep [J]. Proc Soc Exp Biol Med, 1925, xxiii:132~137.

    [3] Mano M T, Potter B J, Belling G B. Low iodine diet for the production of severe I deficiency in marmosets[J]. Br J Nutr, 1985, 54:367~372.

    [收稿日期]1998-11-03 [修回日期]1999-09-03

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