碘过量对大鼠子代大脑锥体细胞的形态学影响

碘过量对大鼠子代大脑锥体细胞的形态学影响 碘过量对大鼠子代大脑锥体细胞的形态学 影响 l9O解剖学研究2006年第28卷第3期AnatRes,2006.Vol28.No.3 ? 论着? 碘过量对大鼠子代大脑锥体细胞的形态学影响 王俊艳刘金宝康亚尼刘皓陈祖培1 (天津医科大学组织胚胎学教研室,天津300070) 【摘要】目的观察不同碘水平对仔鼠大脑皮质发育的形态学影响.方法断乳后1个月大鼠饮用不同浓度的碘 水,饲养3个月后雌雄合笼,取第2代60日龄仔鼠,测量血清甲状腺激素值,测量全脑重量,观察大脑皮质内锥体细胞层 锥体细胞的形态学改变(苏木精.伊红染色和镀银染色).结果各碘过量组甲状腺激素水平呈下降趋势,100HI组呈明显 甲低状态;各高碘组仔鼠大脑皮质神经元排列分层及细胞形态与适碘组相比,未见明显改变(P<O.05).结论大鼠对碘摄 人量的增高有较强的耐受性,本实验各碘过量组中均未见仔鼠大脑皮质锥体细胞产生明显的形态改变.但过高碘摄人时 (100HI组)表现为甲状腺功能低下,是否会引起仔鼠大脑皮质神经元的功能改变,还有待于进一步实验研究. 【关键词】碘过量;仔鼠;大脑皮质;锥体细胞 Morphologicalstudyonpyramidalcellsofcerebralcortexinfilialgenerationofratsbyiodine excessWANGJun-yah, LIU胁-boo,KANGYa-ni,LIUHao,CHENZu-pei.DepartmentofHistologyEmbryology,Tianjin MedicalUniversity, Tianjin300070China 【Abstract】 ObjectiveToobservethemorphologicalchangesofcerebralcortexoffilialgenerationofratsafterfedwith differentdosesofKI.MethodsSeveatyWistarratsweredividedintofivegroupsbyrandomizeddesign.Theratsweregiven drinkingwaterincludingdifferentiodinedoses.Afterbeingfedthreemonths,theratswerematedandtheirfilialgenerationsat theageof60daywereobserved.TheserLImthyroidhormonesweremeathead.Thewholebrainswereweighted.The pyramidalcellsininternalpyramidallayerofcerebralcortexwerealsoobservedbyHEstainingands~verimpregnation technique.ResultsTheserumthyroidhormonesweregraduallydecreasediniodineexcessgroupsandweresignificantly hypothyroidismin100HIgroup.ComparedwithNIgroup,therewerenosignificantdifferenrofthepyramidalcellsinintemal pyramidallayerofcerebralcortexinalliodineexcessgroups(尸 >0.05).ConclusionWistarratshavehighendurancetohigh dosesofiodine.Therewerenosignificantmorphologicalchangesofthepyramidalcellsininternalpyramidallayerofcerebral cortexinalliodineexcessgroups.However,theserumthyroidhormonesweredecreasedobviouslyin100HIgroup,even appearedashypothyroidism.ItWasstillaquestionthatifiodineexcessCanresultinthefunctionalalterationsofpyramidalcells ofcerebralcortex. 【Keywords】Iodineexcess;Filialgeneration;Cerebralcortex;Pyramidalcell 碘可以通过影响甲状腺激素合成而作用于神 经细胞,影响其生长发育与分化[1-2].低碘引起脑 发育障碍和智力低下已被证实[.但随着我国高 碘地区的发现.高碘是否也会引起脑发育障碍呢? 本文旨在探讨这个问题. 1材料和方法 1.1实验动物与分组 选用断乳后1个月,体重在120-140g的 Wistar大鼠(购自北京维利通华实验技术有限公 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(30230330) 1.天津市内分泌研究所.天津300070 司,属SPF/VAF级动物),随机分为5组:适碘组 (NI),5倍碘组(5HI),lO倍碘组(1OHI),5O倍 碘组(50HI)和100倍碘组(100HI),每组为l4 只,雌雄各半.均饲以正常鼠料,(由北京科澳饲料 有限公司提供,平均碘含量300I.Lg/kg),NI组饮 用自来水,5HI,10HI,50HI,100HI组大鼠分别 饮用含不同浓度的碘化钾的自来水.其饮水中碘 含量(以I一计)分别为820,1845,10045和20295 I-~g/L.大鼠每13碘摄入量估计如下:大鼠每13进 食20g,进水3Oml,天津市自来水的碘含量为5 L.各组动物每日摄碘量估计分别为:6.15g/ L(NI),3O.75I.Lg/L(5HI),61.5g/L(10HI), 307.5ixg/L(50HI)和615I.Lg/L(100HI).喂养3 解剖学研究2006年第28卷第3期AnatRes.2006.vol28,No.3 个月后,雌雄合笼,取第2代60日龄仔鼠,NI组 13只,5HI组14只,10HI组13只,50HI组14只, 100HI组14只,处死动物,并迅速取出脑放人 10%中性福尔马林溶液中固定. 1.2取材,制片与染色 1.2.1脑组织苏木精.伊红(HE)染色中性福尔 马林溶液固定24h,分别取左侧大脑,常规石蜡包 埋,行冠状位连续切片,切片厚度6m,每隔10 张取切片2张,用于HE染色; 1.2.2脑组织AgNO染色中性福尔马林溶液 固定24h,分别取右侧大脑,冠状面修块,取厚为 2mm脑片,放人3.5%重铬酸钾溶液1周(每日换 液),用1.5%hgNO溶液洗净组织块,并放人 1.5%AgNO溶液中镀银染色3d(每日换液),脱 l9l 水,透明,浸蜡,包埋,连续切片,厚度30m,二甲 苯脱蜡.中性树胶封片. 1.3数据统计应用SPSS10.0统计软件包进行 数据分析,多组间比较采用方差分析,F检验;进 一 步两两比较采用SNK分析,g检验. 2结果 2.1仔鼠血清甲状腺激素水平 5HI和10HI组的血清T4和T3值与NI组相 比无明显改变,50HI和100HI组的血清T4和T3 值与NI组相比明显降低(P<0.01);100HI组的血 清兀'4和兀'3值与NI组相比明显降低;对于rT3,5 HI组比NI组略有升高,100HI组与NI组相比明 显降低(P<0.01)(表1). 表1仔鼠血清甲状腺激素水平(4-s) 与NI组相比,P<0.05;"P<0.01 2.2仔鼠脑的绝对重量和相对重量 与NI组相比,随着碘浓度的增加,各高碘组 (除100HI组)仔鼠的脑绝对重量都呈上升趋势,其 中10HI组和50HI组的脑绝对重量与NI组相比 显着增加(分别为P<0.05和P<0.01),100HI组的 脑重量与NI组相比略有下降.对于仔鼠体重,5HI 组仔鼠的体重与NI组相比略有下降,10HI,50HI 组均呈上升趋势,其中50HI组的体重与NI组相比 显着增加,100HI组的体重与NI组相比有所下降, 但无显着性差异.对于脑相对重量,5HI,10HI和 50HI组与NI组相比略有增加,100HI组比NI组 略有下降,但均无统计学意义(尸>0.05)(表2). 2.3仔鼠大脑皮质组织学观察 NI组仔鼠大脑皮质神经元排列分为为6层, 由表面至深部依次为:分子层,外颗粒层,外锥体 细胞层,内颗粒层,内锥体细胞层和多形细胞层. 分子层位于大脑皮质的最表面,神经元较少-夕f,颗 粒层由许多星形细胞和少量小锥体细胞构成;外 锥体细胞层较厚,主要是中,小型锥体细胞,以中 型锥体细胞为主;内颗粒层细胞较小,排列密集, 表2仔鼠脑的绝对重量和相对重量(4-s) 与NI组相比,P<0.05;"P<0.01 多数是星形细胞;内锥体细胞层主要由大,中型锥 体细胞组成,细胞核大而圆,位于细胞中央,可见 明显的核仁;多形细胞层,细胞形态多样.各高碘 组仔鼠大脑皮质神经元排列分层及细胞形态与 NI组相比,未见明显改变. 镀银染色观察:NI组仔鼠大脑皮质分层明 显,神经元六层排列清晰可见,大脑皮质神经元胞 体,突起均呈黑色,神经胶质细胞不着色.躯体运 动区内锥体细胞层可见大中型锥体细胞.细胞体 积较大,胞体呈锥体形,顶部发出一条较粗的顶树 突伸向分子层,基底部发出多条基底树突,树突棘 清晰可见.各高碘组仔鼠大脑皮质镀银染色见神 经元排列分层及细胞形态与NI组相似.未见皮质 变薄,锥体细胞分化落后等现象(图1,4). 3讨论 碘是人体所必需的微量元素.正常人每日需 碘量最低为100,150IxgE引.长期缺乏或过量都会 对机体产生一定的危害.已有研究证实甲状腺激 素对脑发育过程中细胞增殖,生长,迁移,分化等 有重要影响.而碘是通过甲状腺激素发挥对代谢 和发育(体格发育和脑发育)的调节作用[引.缺碘 引起脑发育障碍和智力低下已被证实.而高碘是 否象缺碘一样引起脑发育障碍,迄今尚无定论. 本实验60日龄仔鼠血清甲状腺激素水平测 量结果显示100HI组的血清T4,T3,,和rT3 与NI组相比均明显降低.说明过高碘摄入时表现 为甲状腺功能低下.当大剂量碘进入机体.并不能 完全被甲状腺摄取.绝大部分会通过肾脏随尿液 排出.Gaitan等[6l发现,大量碘可抑制甲状腺内TH 的水解和释放,有学者认为高碘可能通过抑制甲 状腺上皮的蛋白水解酶的活性或抑制cAMP的作 用,从而导致甲状腺激素的释放障碍[,:也有学者 认为可能是过多的碘占据了甲状腺激素合成中起 重要作用的过氧化酶的活性基,妨碍了酪氨酸的 氧化,使甲状腺激素合成减少. 大脑锥体细胞的发育一般要经历4个星期. 开始于胚胎期的第15天.即出生前1周.到出生 后21d内完成,这时神经元已达成熟状态【引.本 实验在大鼠出生后60d处死进行观察.此时的锥 体细胞已达最大成熟状态.有研究表明,碘缺乏可 致仔鼠大脑分化发育落后:皮层全层变薄.大脑皮 质锥体细胞数量增多,其中分化幼稚的神经元所 占比例增加,同时锥体细胞基底树突数减少.棘突 多呈粗短型[引.在脑神经元发育的临界期.碘过量 同样会引起实验动物锥体细胞分化落后.其形态 图版说明 图1NI组仔鼠大脑皮质内锥体细胞层镀银染色x400 图2NI组仔鼠大脑皮质内锥体细胞层镀银染色xl000 图3100HI组仔鼠大脑皮质内锥体细胞层镀银染色x400 图4100HI组仔鼠大脑皮质内锥体细胞层镀银染色xl000 解剖学研究2006年第28卷第3期AnatRes,2006,Vol28.No.3 更接近于未分化的神经上皮细胞Do].本实验动物 在不同碘水平情况下,未出现神经元胞体和突起 形态学改变,表明碘过量未对仔鼠脑神经元产生 明显的形态损害. 由于Wistar大鼠对高碘具有较强的适应和代 偿能力,本实验各碘过量组中均未见仔鼠大脑皮 质锥体细胞产生明显的形态改变.但血清甲状腺 激素水平测量结果显示,过高碘摄人时(100HI 组)表现为甲状腺功能低下,是否会引起大脑皮质 神经元的功能改变,还有待于进一步实验研究. (本文图1-4见图版2) 参考文献 1.陈祖培,阎玉芹.碘与甲状腺疾病研究的最新进展与 动态.中国地方病学杂志,2001.20:72,73. 2.赵文元,张建军.碘缺乏和碘过量对子代小鼠学习记 忆能力和运动耐力的影响.中国公共卫生,1999.15: 190-191. 3.阎玉芹,赵金扣,孙秀发,等.必需微量元素过量(碘过 量)对健康影响的研究.中国地方病学杂志,2004.23: 378-379. 4.HetzelBS,PandavCS.Theconquestofiodinedeficiency disorders,1996,5-6. 5.陈祖培,阎玉芹,舒延清.对我国全民食盐加碘后人群 的碘摄人量和安全量的分析.中国地方病防治杂志. 2001,16:185-188. 6.GaitanE.Factorsotherthaniodineinendemicgoiter. Towardstheeradicationofendemicgoiter,Cretinismand IDD.Washington:WHO.1986.15—27. 7.陈祖培,刘德润,杨英奎.高碘地区与地方性高碘甲状 腺肿.中国地方病学杂志,1998,17:385,387. 8.BerryM.Themigrationofneuroblastsinthedeveloping cerebralcortex.JofAnatomy,1965,99:691,709. 9.陈雪娴.低碘饮食大鼠脑发育的形态学研究.天津医 学院,1986,10:35,37. 1O.李英华,朱慧民,王彦娜,等.高碘对仔鼠脑发育影响 的实验研究.中国公共卫生,2000,16:1103,1104. (收稿日期:2006.03.08) 碘过量对大鼠于代大脑锥体细胞的形态学影响王俊艳等(正炙见It…面 周版说明 固I牌c曲k状研削(终艘层lm)1抛蹙:2蝶窦:3L瓿安. 4辩啊川隙:旷J:n吒.7I劬动 脉:8{!帅啦.uI将…J,_lJL 回!埘腮州瞄f的k『削{晔蝗f瓶rli)I领篙.2臻窿;3掣Il;4鲤料肌;5l部i动脉.6_l[L下 7l8骅叭.qIIq盐牲:If1蝶?尢鞋 图3牌『1j瞰的删(坪…下l^州)I蝶伸.!下裂. j.4?【:,蜡骨螳:6』动脉. 7鞋l;I静l蚺:口l觚种坪;?j支;lI疃…_:l2. 13桃经,I腭nI 罔版2