孕期和哺乳期輕度碘缺乏導(dǎo)致低甲狀腺素血癥損傷仔鼠小腦神經(jīng)發(fā)育及其機(jī)制研究.pdf

1、目的
　　碘是人體必不可少的微量元素，是甲狀腺激素（thyroidhormone，TH）合成的重要原料。碘缺乏是引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育障礙的最常見原因。碘缺乏除能夠引起甲狀腺功能減退外，更多的是導(dǎo)致低甲狀腺素血癥的發(fā)生。低甲狀腺素血癥表現(xiàn)為血清中游離甲狀腺素（freethyroxine，F(xiàn)T4）降低，而游離三碘甲狀腺原氨酸（freetriiodothyronine，F(xiàn)T3）和促甲狀腺激素(thyroidstimulatinghorm

2、one，TSH)不變。輕度碘缺乏被公認(rèn)為是母體和新生兒發(fā)生低甲狀腺素血癥的最常見原因。母體低甲狀腺素血癥能增加子代神經(jīng)發(fā)育障礙的風(fēng)險(xiǎn)，造成子代不可逆的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。大鼠小腦是研究TH影響腦發(fā)育的良好模型。顆粒細(xì)胞和浦肯野細(xì)胞是小腦中兩種重要的神經(jīng)元。這兩種神經(jīng)元以及他們之間的突觸能否正常發(fā)育最終會(huì)影響小腦的形態(tài)和功能，從而影響精神運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作學(xué)習(xí)功能。母體孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致的低甲狀腺素血癥對(duì)后代的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育及精神運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作學(xué)

3、習(xí)功能損傷機(jī)制尚不清楚，其對(duì)腦發(fā)育過程中子代小腦顆粒細(xì)胞前體增殖和浦肯野細(xì)胞樹突生長(zhǎng)及顆粒細(xì)胞平行纖維-浦肯野細(xì)胞突觸發(fā)育的影響作用如何也有待研究。本研究在母鼠孕期和哺乳期采用輕度碘缺乏飲食建立低甲狀腺素血癥模型，研究仔鼠小腦發(fā)育過程中顆粒細(xì)胞前體增殖以及浦肯野細(xì)胞樹突生長(zhǎng)的改變及其影響機(jī)制;并探究仔鼠小腦顆粒細(xì)胞平行纖維和浦肯野細(xì)胞樹突間的突觸發(fā)育變化及其影響機(jī)制，以期在蛋白分子和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)水平上闡明孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素

4、血癥損害后代神經(jīng)發(fā)育及精神運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作學(xué)習(xí)功能的機(jī)制。
　　實(shí)驗(yàn)方法
　　一、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組
　　健康雌性Wistar大鼠，按體重隨機(jī)分成4組:對(duì)照組、輕度碘缺乏組、重度碘缺乏組和MMZ組，各組均飼以缺碘地區(qū)糧食配制的飼料，飲用加入不同劑量KI的去離子水，4組雌鼠每日總碘攝入量依次為:7.0μg/d、3.0μg/d、1.5μg/d和7.0μg/d。雌鼠飼養(yǎng)3個(gè)月后，交配妊娠。各組取孕鼠20-21只，至妊娠0天(gesta

5、tionalday，GD0)開始直至仔鼠生后21天(postnatalday，PN21)，對(duì)照組、輕度碘缺乏組、重度碘缺乏組飲食同前，MMZ組在飲水中加入0.02％MMZ。
　　二、仔鼠血清FT4、FT3、TSH測(cè)定
　　分別于仔鼠PN7、PN14和PN21時(shí)，心臟采血，5000rpm離心10min，分離血清。采用固相化學(xué)免疫發(fā)光法測(cè)定血清中FT4、FT3、TSH含量。
　　三、仔鼠小腦顆粒細(xì)胞前體增殖的形態(tài)學(xué)研究

6、r>　　分別于PN7、PN14和PN21時(shí)每組取5只仔鼠，4％多聚甲醛灌流固定小腦，石蠟包埋，切片。在PN7、PN14和PN21時(shí)，小腦外顆粒細(xì)胞層Ki67和PCNA免疫熒光組織化學(xué)染色，觀察仔鼠小腦顆粒細(xì)胞前體增殖形態(tài)學(xué)改變。用圖像分析系統(tǒng)及圖像分析軟件分析小腦各蛋白表達(dá)的熒光平均強(qiáng)度。
　　四、仔鼠小腦顆粒細(xì)胞前體增殖相關(guān)蛋白測(cè)定分析
　　分別于PN7、PN14和PN21時(shí)，每組選取5只仔鼠，斷頭，剝離小腦。采用west

7、ernblot方法分別測(cè)定小腦Shh、N-Myc、CyclinD1、CyclinD2和E2F1的蛋白水平。全自動(dòng)凝膠成像分析系統(tǒng)照相，測(cè)得各條帶的凈光密度值。
　　五、仔鼠小腦浦肯野細(xì)胞樹突生長(zhǎng)的形態(tài)學(xué)研究
　　分別于PN7、PN14和PN21時(shí)每組取5只仔鼠，4％多聚甲醛灌流固定小腦，石蠟包埋，切片。在PN7、PN14和PN21時(shí)，小腦浦肯野細(xì)胞層Calbindin和p-MAP2，Calbindin和p-Stathmin免

8、疫熒光組織化學(xué)染色，觀察仔鼠小腦浦肯野細(xì)胞樹突形態(tài)學(xué)改變。用圖像分析系統(tǒng)及圖像分析軟件分析小腦浦肯野細(xì)胞樹突長(zhǎng)度的變化。
　　六、仔鼠小腦浦肯野細(xì)胞樹突生長(zhǎng)相關(guān)蛋白測(cè)定分析
　　分別于PN7、PN14和PN21時(shí)，每組選取5只仔鼠，斷頭，剝離小腦。采用westernblot方法分別測(cè)定小腦MAP2、p-MAP2、Stathmin、p-Stathmin、CaMKⅡ和p-CaMKⅡ的蛋白水平。全自動(dòng)凝膠成像分析系統(tǒng)照相，測(cè)得各條

9、帶的凈光密度值。
　　七、仔鼠小腦顆粒細(xì)胞平行纖維-浦肯野細(xì)胞(PF-PC)突觸發(fā)育的形態(tài)學(xué)研究
　　分別于PN14和PN21時(shí)每組取5只仔鼠，4％多聚甲醛灌流固定小腦，石蠟包埋，切片。在PN14和PN21時(shí)，小腦VGluT1和Calbindin免疫熒光組織化學(xué)染色，觀察仔鼠小腦顆粒細(xì)胞平行纖維-浦肯野細(xì)胞突觸發(fā)育的形態(tài)學(xué)改變。用圖像分析系統(tǒng)及圖像分析軟件分析小腦各蛋白表達(dá)的熒光平均強(qiáng)度。
　　八、仔鼠小腦顆粒細(xì)胞平行

10、纖維-浦肯野細(xì)胞突觸發(fā)育相關(guān)蛋白測(cè)定分析
　　分別于PN14和PN21時(shí)，每組選取5只仔鼠，斷頭，剝離小腦。采用westernblot方法分別測(cè)定小腦NRXN1、Cbln1、GluD2和PSD95的蛋白水平。全自動(dòng)凝膠成像分析系統(tǒng)照相，測(cè)得各條帶的凈光密度值。
　　九、統(tǒng)計(jì)分析
　　結(jié)果表示為mean±SD。全部數(shù)據(jù)采用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析(ANOVA)比較各組間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，當(dāng)差異有統(tǒng)

11、計(jì)學(xué)意義時(shí)，用SNK進(jìn)行組間比較。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　一、孕期和哺乳期輕度碘缺乏引起仔鼠發(fā)生低甲狀腺素血癥
　　在仔鼠PN7、PN14和PN21時(shí)，輕度碘缺乏組、重度碘缺乏組和MMZ組的FT4水平顯著低于對(duì)照組(P＜0.05)。輕度碘缺乏組的FT3水平略低于對(duì)照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;重度碘缺乏組和MMZ組的FT3水平顯著低于對(duì)照組和輕度碘缺乏組(P＜0.05)。輕度碘缺乏組的TSH水平

12、略高于對(duì)照組，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;重度碘缺乏組和MMZ組的TSH水平顯著高于對(duì)照組和輕度碘缺乏組(P＜0.05)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　二、孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素血癥減少仔鼠小腦顆粒細(xì)胞前體增殖
　　在PN7、PN14和PN21時(shí)，由Ki67和PCNA標(biāo)記的增殖細(xì)胞在小腦外顆粒細(xì)胞層表達(dá)，呈強(qiáng)陽性，分布密集。與對(duì)照組相比，輕度碘缺乏組Ki67和PCNA陽性表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;而重度碘

13、缺乏組和MMZ組Ki67和PCNA陽性表達(dá)顯著低于對(duì)照組和輕度碘缺乏組(P＜0.05)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　三、孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素血癥降低仔鼠小腦顆粒細(xì)胞前體增殖相關(guān)蛋白表達(dá)
　　在PN7、PN14和PN21，輕度碘缺乏組、重度碘缺乏組和MMZ組仔鼠小腦Shh、N-Myc、CyclinD1、CyclinD2和E2F1蛋白表達(dá)較對(duì)照組顯著降低(P＜0.05)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;與輕度碘缺乏組相比，重度碘缺

14、乏組和MMZ組仔鼠小腦Shh、N-Myc、CyclinD1、CyclinD2和E2F1蛋白表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　四、孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素血癥損傷仔鼠小腦浦肯野細(xì)胞樹突形態(tài)學(xué)
　　在PN7、PN14和PN21時(shí)，與對(duì)照組相比，輕度碘缺乏組、重度碘缺乏組和MMZ組仔鼠小腦浦肯野細(xì)胞樹突總長(zhǎng)度顯著縮短(P＜0.05)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而重度碘缺乏組和MMZ組仔鼠小腦浦肯野細(xì)胞樹突總長(zhǎng)度

15、顯著低于輕度碘缺乏組(P＜0.05)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　五、孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素血癥擾亂仔鼠小腦浦肯野細(xì)胞樹突生長(zhǎng)相關(guān)蛋白表達(dá)
　　PN7、PN14和PN21時(shí)，與對(duì)照組相比，輕度碘缺乏組、重度碘缺乏組和MMZ組仔鼠小腦p-MAP2、p-Stathmin、CaMKⅡ和p-CaMKⅡ蛋白表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，Stathmin蛋白表達(dá)顯著升高(P＜0.05)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MAP2蛋白表達(dá)較對(duì)

16、照組降低，但不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;重度碘缺乏組和MMZ組仔鼠小腦p-MAP2、p-Stathmin、CaMKⅡ和p-CaMKⅡ蛋白與輕度碘缺乏組相比，表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，而Stathmin蛋白表達(dá)顯著升高(P＜0.05)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，MAP2蛋白表達(dá)只有在PN14降低有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　六、孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素血癥損傷仔鼠小腦PF-PC突觸發(fā)育
　　在PN14和PN21時(shí)，鏡下可見，由VGluT1和C

17、albindin標(biāo)記的PF-PC突觸在小腦分子層表達(dá)，呈陽性，分布較密集。與對(duì)照組相比，輕度碘缺乏組VGluT1和Calbindin陽性表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;而重度碘缺乏組和MMZ組VGluT1和Calbindin陽性表達(dá)顯著低于對(duì)照組和輕度碘缺乏組(P＜0.05)，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　七、孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素血癥下調(diào)仔鼠小腦PF-PC突觸發(fā)育相關(guān)蛋白表達(dá)
　　在PN14和PN21

18、，輕度碘缺乏組、重度碘缺乏組和MMZ組仔鼠小腦NRXN1、Cbln1、GluD2和PSD95蛋白表達(dá)較對(duì)照組顯著降低(P＜0.05)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;與輕度碘缺乏組相比，重度碘缺乏組和MMZ組仔鼠小腦NRXN1、Cbln1、GluD2和PSD95蛋白表達(dá)顯著降低(P＜0.05)，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　結(jié)論
　　1、孕期和哺乳期輕度碘缺乏所致低甲狀腺素血癥通過抑制Shh信號(hào)傳導(dǎo)途徑而減少小腦顆粒細(xì)胞前體增殖。
　　2、孕