不同飲食鈣條件對飲水型氟中毒致子代腦發(fā)育的干預(yù)作用.pdf

1、氟廣泛分布于自然界，人體通過水、空氣、土壤等多種途徑接觸到氟化物。環(huán)境中含氟量過高，進(jìn)入人體內(nèi)的氟過多，會在機(jī)體內(nèi)蓄積引起全身性生理和病理變化，稱為地方性氟中毒。過量的氟被人體攝入之后，就會透過“血—腦屏障”在腦組織中蓄積，從而影響神經(jīng)系統(tǒng)及學(xué)習(xí)記憶能力。膳食低鈣可能是地氟病的主要促發(fā)和加重因素，引起腦細(xì)胞凋亡率增高，加重氟的神經(jīng)毒性作用，而攝入膳食高鈣會對氟中毒致機(jī)體損傷起到明顯的改善作用。迄今為止，關(guān)于氟中毒對腦發(fā)育及其功能損傷已有

2、深入的研究，膳食鈣對氟中毒的影響也已有相關(guān)報(bào)道，但缺乏深入性和系統(tǒng)性。此外，不同飲食鈣條件對飲水型氟中毒致子代腦發(fā)育干預(yù)作用的分子機(jī)理及作用靶點(diǎn)也尚未明了。因此，本研究將現(xiàn)場流行病學(xué)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)動物試驗(yàn)結(jié)合，探索膳食鈣對氟中毒的干預(yù)作用，探討鈣對氟致腦發(fā)育損傷的分子機(jī)理及作用靶點(diǎn)，以求通過提高膳食鈣來緩解氟中毒癥狀提供一定的科學(xué)依據(jù)。
　　流行病學(xué)調(diào)查對象為江蘇省泗洪縣四河鄉(xiāng)新淮村和曹廟鄉(xiāng)瓦廟村在校的8～13歲小學(xué)生，主要針對當(dāng)?shù)貎?/p>

3、童進(jìn)行鈣營養(yǎng)狀況調(diào)查以及發(fā)育商和智商的檢測，并根據(jù)2003年對尿氟含量的測定和氟斑牙流行情況的調(diào)查結(jié)果，評判當(dāng)?shù)?004年之后采取的改水降氟措施成效與否。在體亞慢性動物實(shí)驗(yàn)選用健康初斷乳SD雄性大鼠25只以供繁殖，雌性大鼠75只，隨機(jī)平均分為5組。對照組（Control）飲用自來水，食用常食飼料（鈣含量0.79％）;高氟組(F)飲用100mg/L的NaF溶液，食用常食飼料;低鈣組(LCa)飲用自來水，食用低鈣飼料（鈣含量0.063％）;

4、低鈣高氟組(F+LCa)飲用100 mg/L的NaF溶液，食用低鈣飼料;高鈣高氟組(F+HCa)飲用100 mg/L的NaF溶液，食用高鈣飼料（鈣含量7％）。雄性大鼠飲用自來水，食用標(biāo)準(zhǔn)飼料(氟含量＜0.2 mg/kg，鈣含量為7～10 g/kg);以上溶液均以自來水作為溶劑。飼養(yǎng)3個月后，以母鼠血氟及尿氟含量作為亞慢性氟中毒動物模型復(fù)制成功的標(biāo)準(zhǔn)，然后按雄性∶雌性為1∶1合籠交配，取妊娠18天胎鼠、14天及28天日齡仔鼠共3批進(jìn)行相關(guān)

5、實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)各組均以大鼠子代血/尿氟、血/尿鈣含量、行為及學(xué)習(xí)記憶能力、腦海馬突觸超微結(jié)構(gòu)、雙皮質(zhì)素DCX和突觸素p38表達(dá)水平、凋亡情況及凋亡相關(guān)基因Bcl-2、Caspase12、JNK mRNA表達(dá)水平作為觀察指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1、現(xiàn)場流行病學(xué)調(diào)查:
　　2003年調(diào)查結(jié)果表明:與新淮村相比，瓦廟村飲水氟含量極顯著升高(p＜0.01)，兒童經(jīng)食物的攝氟量顯著升高(p＜0.05)，尿氟含量差異極顯著升高(p＜0.0

6、1)，兒童的氟斑牙患病率和缺損型氟斑牙患病率極顯著升高(p＜0.01)。
　　2013年調(diào)查結(jié)果表明:兩村兒童攝鈣量和總體智商未見顯著性差異(p＞0.05)，處于正常范圍。但兒童智力低下(IQ＜69)率，瓦廟村明顯高于新淮村，具有極顯著差異(p＜0.01)。新淮村和瓦廟村不同性別兒童智商無顯著性差異(p＞0.05)。兩村兒童發(fā)育商均處于正常范圍，但瓦廟村兒童在身高和頭圍兩項(xiàng)指標(biāo)與新淮村存在極顯著差異(p＜0.01)，其中男性兒童身

7、高差異顯著(p＜0.05)，女性兒童頭圍差異顯著(p＜0.05)，身高與出生體重差異極顯著(p＜0.01)。另外，瓦廟村男性兒童與女性兒童的頭圍差異顯著(p＜0.05)，新淮村男性兒童與女性兒童的身高與體重差異顯著(p＜0.05)，頭圍差異極顯著(p＜0.01)。
　　2、在體亞慢性動物實(shí)驗(yàn):
　　(1)氟中毒動物模型的檢測結(jié)果:染毒3個月后，與對照組相比，F(xiàn)組與F+LCa組母鼠切齒表面黃白相間，有白堊色清晰條紋，氟斑牙癥狀

8、明顯，F(xiàn)+HCa組切齒表面部分出現(xiàn)黃白相間的條紋，呈現(xiàn)較輕的氟斑牙癥狀;F組與F+LCa組血氟含量顯著升高(p＜0.05)，F(xiàn)組、F+LCa組與F+HCa組尿氟含量極顯著升高(p＜0.01)。說明母鼠在100 mg/LNaF溶液暴露3個月后，亞慢性氟中毒模型復(fù)制成功。
　　(2)血/尿氟與血/尿鈣含量測定結(jié)果:與對照組相比，14天及28天雄鼠F組血氟含量顯著升高(p＜0.05)，14天及28天仔鼠F+LCa組均極顯著升高(p＜0.

9、01);28天仔鼠LCa組與F+LCa組血鈣含量均極顯著升高(p＜0.01);28天仔鼠F組、F+LCa組與F+HCa組尿氟含量均極顯著升高(p＜0.01);28天仔鼠LCa組與F+LCa組尿鈣含量均極顯著降低(p＜0.01)。與F組相比，14天仔鼠F+LCa組血氟含量極顯著降低(p＜0.01);14天及28天仔鼠F+LCa組血鈣含量均極顯著降低(p＜0.01);28天仔鼠LCa組與F+HCa組尿氟含量均極顯著降低(p＜0.01);28

10、天雌鼠LCa組與F+LCa組尿鈣均極顯著降低(p＜0.01)，F(xiàn)+HCa組極顯著升高(p＜0.01)。
　　(3)行為及學(xué)習(xí)記憶能力的測定結(jié)果:與對照組相比，14天及28天仔鼠F組與F+LCa組理毛、扶壁、站立次數(shù)以及1min、3min跑格數(shù)均呈現(xiàn)下降趨勢;14天及28天仔鼠F組與F+LCa組第5天逗留平臺時(shí)間呈現(xiàn)顯著性縮短。與F組相比，14天及28天仔鼠LCa組和F+HCa組上述行為參數(shù)均呈現(xiàn)上升趨勢，而F+LCa組則呈現(xiàn)下降趨

11、勢;14天及28天仔鼠LCa組與F+HCa組逗留平臺時(shí)間呈現(xiàn)延長趨勢。
　　(4)突觸密度及結(jié)構(gòu)參數(shù)的測定結(jié)果:與對照組相比，胎鼠和仔鼠LCa組與F+LCa組海馬突觸密度均呈現(xiàn)降低趨勢;F組與F+LCa組突觸活性帶長度及突觸后致密物質(zhì)厚度(post-synaptic density, PSD)均呈現(xiàn)下降趨勢，突觸間隙寬度均呈現(xiàn)上升趨勢。與F組相比，14天雌鼠與28天雄鼠F+LCa組突觸密度呈現(xiàn)降低趨勢。14天及28天雄鼠F+LCa

12、組突觸活性帶長度呈現(xiàn)下降趨勢;28天仔鼠LCa組與F+HCa組突觸活性帶長度極顯著升高(p＜0.01);胎鼠LCa組突觸間隙寬度顯著降低(p＜0.05);胎鼠及14天雄鼠F+LCa組PSD厚度呈現(xiàn)不同程度的顯著性降低;14天雄鼠F+HCa組及28天雌鼠LCa組PSD厚度顯著升高(p＜0.05)。
　　(5)細(xì)胞凋亡檢測結(jié)果:胎鼠及仔鼠對照組和LCa組大腦海馬組織很少見凋亡細(xì)胞，F(xiàn)組和F+LCa組凋亡細(xì)胞明顯增多，F(xiàn)+HCa組凋亡細(xì)

13、胞較F組有所減少。
　　(6)免疫組化檢測結(jié)果:與對照組相比，胎鼠及仔鼠F組、F+LCa組與F+HCa組DCX蛋白表達(dá)水平呈升高趨勢(p＞0.05); p38蛋白表達(dá)水平呈降低趨勢(p＞0.05)。與F組相比，胎鼠及仔鼠F+HCa組DCX和p38蛋白表達(dá)水平分別呈下降和上升趨勢(p＞0.05)。
　　(7) PCR檢測結(jié)果:與對照組相比，胎鼠及仔鼠F組與F+LCa組Bcl-2 mRNA表達(dá)水平均呈現(xiàn)顯著性下降;F組、F+LC

14、a組與F+HCa組Caspase12 mRNA表達(dá)水平均呈現(xiàn)顯著性上升。胎鼠及仔鼠各組JNK mRNA表達(dá)水平均未見顯著性差異(p＞0.05)。與F組相比，LCa組和F+HCa組Bcl-2mRNA表達(dá)水平均呈現(xiàn)顯著性上升;LCa組和F+HCa組Caspase12 mRNA表達(dá)水平均呈現(xiàn)下降趨勢。胎鼠及仔鼠各組JNK mRNA表達(dá)水平均未見顯著性差異(p＞0.05)。
　　綜上所述，瓦廟村和新淮村兒童鈣營養(yǎng)狀況良好，未呈現(xiàn)顯著性差異

15、。瓦廟村的改水降氟措施較為有效，兒童總體智商與新淮村相比已沒有差異，但可能由于改水范圍不夠完整導(dǎo)致個別兒童智商較低。氟暴露對不同性別兒童智商的影響并沒有明顯差異。兩村兒童發(fā)育商均處于正常范圍，但瓦廟村兒童在身高和頭圍兩項(xiàng)指標(biāo)與新淮村存在極顯著差異(p＜0.01)。此外，兩村不同性別兒童頭圍、身高、體重等發(fā)育商指標(biāo)存在不同程度的顯著性差異，可能是由于遺傳或飲食差別所致。飲水型氟中毒會引起子代血/尿氟濃度變化以及大腦凋亡細(xì)胞增多，從而影響子

16、代腦發(fā)育，降低學(xué)習(xí)記憶能力。氟中毒會使仔鼠腦發(fā)育特異蛋白雙皮質(zhì)素DCX表達(dá)上升，突觸素p38表達(dá)下降，導(dǎo)致突觸活性帶長度降低，突觸間隙寬度升高，PSD厚度降低等突觸界面結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化，并且引起B(yǎng)cl-2mRNA表達(dá)水平下降及Caspase12 mRNA表達(dá)水平升高。鈣干預(yù)氟中毒的分子機(jī)理可能是通過上調(diào)Bcl-2表達(dá)、下調(diào)Caspase12表達(dá)抑制氟中毒大鼠腦細(xì)胞過度凋亡。低鈣（0.63 g/kg）攝入與高氟會產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，加劇氟中毒對