孫秀發(fā) 侯曉暉華中科技大學(xué)同濟醫學(xué)院營(yíng)養與食品衛生學(xué)系,武漢 430030 摘 要 目的 研究高碘攝入對仔鼠腦髓鞘化的影響及硒干預的作用。方法 將Balbc小鼠按體重隨機分為3組:正常對照組、高碘組(3mgL)以及高碘+Se組(3mgL+0.5mgL Se),分別喂飼高碘水或高碘+硒水以及正常鼠飼料。各組親代鼠飼養4個(gè)月后雌雄按21交配,取14d仔鼠血、腦組織測定相關(guān)指標。結果 與正常對照組相比,高碘仔鼠血清和腦組織TT4顯著(zhù)下降,TT3水平亦降低;腦MBP mRNA 表達水平較對照組下降了27%。補硒提高仔鼠甲狀腺激素的水平,上調仔鼠腦MBP mRNA 的表達。 結論 高碘引起仔鼠甲狀腺激素水平降低可能是仔鼠腦 MBP mRNA 表達水平下降的原因,硒可通過(guò)調節甲狀腺激素水平從而上調仔鼠腦 MBP mRNA 的表達。 關(guān)鍵詞 高碘;硒;MBP mRNA;甲狀腺激素
The molecular mechanism of selenium intervention on myelinization in filial mice Sun XiufaDepartment of Nutition and Hygiene Tongji Medical College Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430030 China
Abstract Objective To study the molecular mechanism of selenium intervention on myelinization in filial mice by RTPCR. Methods 135 weanling female BalbC mice were assigned into 3 groups and given drinking water including different doses of iodine and selenium. Normal control NC tap water high iodine intake group HI 3.0mgL I of drinking water high iodine intake and selenium supplementation group I HI+Se 3.0mgL I +0.5mgL Se of drinking water. All the male and female mice were mated after 4 months later related indicators filial mice on 14 day were determined. Results In filial mice compared with NC group serum TT4 decreased significantly in HI groups TT3 also decreased, and mRNA expression of MBP in cerebrum was downregulated 27%. The selenium supplementation groups inhibited the decrease of TT4 and TT3 up regulated the mRNA expression of MBP in cerebrum. Conclusion HighIodine Intake can decrease thyroxine of filial mice which maybe is the reason for downregulated mRNA expression of MBP in cerebrum and selenium can be some intervention by thyroxine but need to verify more. Keywords HighIodine Selenium MBP m RNA Thyroxine 近年來(lái)研究發(fā)現,機體攝入碘過(guò)量可引起高碘性甲狀腺腫,還可能因其胚胎毒性而影響子代導致腦發(fā)育障礙。國內某些學(xué)者在高碘小鼠發(fā)現腦發(fā)育落后,如蒲肯野氏細胞減少,髓鞘化障礙,基因表達異常,動(dòng)物學(xué)習能力下降,海馬中一氧化氮合酶活性異常。髓鞘形成是腦發(fā)育成熟的重要標志之一,中樞神經(jīng)系統的神經(jīng)纖維要經(jīng)過(guò)髓鞘化才能發(fā)揮正常的傳導功能。髓鞘堿性蛋白myelin basic protein MBP是一種主要的中樞神經(jīng)髓鞘蛋白,MBP基因表達在髓鞘形成和腦分化發(fā)育過(guò)程中起著(zhù)重要作用。 碘主要是通過(guò)合成的甲狀腺激素T3、T4起作用甲狀腺激素適時(shí)有效地調控某些基因的表達對于腦的正常發(fā)育是非常關(guān)鍵的。微量營(yíng)養素硒以硒半胱氨酸的形式存在于許多蛋白以及酶中,是碘及甲狀腺激素代謝有關(guān)脫碘酶的重要組成部分,有研究認為硒可通過(guò)影響甲狀腺素合成影響神經(jīng)系統發(fā)育補硒可能對高碘導致的腦發(fā)育障礙有預防作用,但這種作用是否確實(shí)及相關(guān)機理國內外均未見(jiàn)有深入報導。本研究觀(guān)察了補硒對高碘仔鼠MBP mRNA 水平的影響,從分子水平探討硒對高碘導致的腦發(fā)育障礙的干預作用及其機制。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗動(dòng)物 選用Balbc小鼠135只,雌雄為2∶1,體重18~22g。適應性喂養一周后,按體重隨機分為3組,每組45只動(dòng)物,劑量和分組如下:正常對照組NC,飲用自來(lái)水;碘過(guò)量組HI飲用水中加入KIO3,使其碘濃度為3mgL;碘過(guò)量+Se組HI+Se,飲用水中加入KIO3和Na2SeO3,使其碘濃度為3mgL,硒濃度為0.5mgL。各組均飼以純系鼠飼料。 親代鼠喂養4個(gè)月后雌雄2∶1合籠,各組所生仔鼠繼續在相同條件下喂養。孕19.5d親代鼠摘眼球取血,分離肝臟;仔鼠出生后14d摘眼球取血,分離腦組織,液氮速凍后,-70℃保存測定相關(guān)指標。 1.2 測定指標及其測定方法 1.2.1 血清甲狀腺激素測定:摘眼球取血分離血清,采用放射免疫分析法測定血清TT4、TT3,試劑盒由中國原子能研究所提供。 1.2.2 腦組織中激素水平的測定:小鼠斷頭處死在冰盤(pán)上迅速剝離大腦液氮保存用于制備組織激素提取物。組織激素提取物的制備參照文獻7方法進(jìn)行:從液氮中取出大腦,分別加入1ml生理鹽水,電動(dòng)勻漿器勻漿,以甲醇∶NaOH20mmolL=400∶1V∶V提取組織中的T3、T4,振搖3min, 4℃過(guò)夜, 3500rmin離心10min,取上清,45℃氮氣吹干,以0.5ml 0.04molL NaOH溶解。參照血清激素水平測定方法進(jìn)行T3、T4的測定,同時(shí)以牛血清白蛋白為標準BSA,按Lowry法進(jìn)行蛋白定量。 1.2.3 MBP m RNA 的測定:半定量RTPCR檢測MBP mRNA水平。采用Trizol試劑盒提取腦組織總RNA,將mRNA逆轉錄為cDNA后行PCR。產(chǎn)物電泳后置BioDocAnalyze凝膠圖像分析系統進(jìn)行灰度分析,經(jīng)GAPDH校正。引物序列及反應條件如下:MBPsense 5’GGACAATCTGGAGGGTTTTT3’ antisense 5’TGGTTGATGTAGCCCAATAC3’,退火溫度59℃,產(chǎn)物157bp;GAPDHsense 5’TCACTCAAGATTGTCAGCAA3’;antisense 5’AGATCCACGACGGACACATT3’,退火溫度58℃,產(chǎn)物308bp。 1.3 統計方法 應用SAS軟件包,均數比較采用單因素方差分析。
2 結果
2.1 硒對高碘仔鼠血清和腦甲狀腺激素水平的影響見(jiàn)表1

由表1可以看出,與正常對照組相比,高碘對照組仔鼠血清和腦的TT4水平顯著(zhù)降低,TT3亦下降,而補硒可抑制TT4 、TT3的降低。 2.2 硒對高碘仔鼠腦MBP mRNA的影響 由圖1和圖2可以看出,高碘組仔鼠腦MBP mRNA 表達水平較正常對照組下降了27% 補硒組仔鼠腦MBP mRNA 表達與正常對照組無(wú)顯著(zhù)性差異。

3 討論
中樞神經(jīng)系統髓鞘是由蛋白質(zhì)占20%~30%和脂質(zhì)占70%~80%構成。髓鞘堿性蛋白myelin basic protein MBP是主要蛋白質(zhì),約占髓鞘蛋白質(zhì)總量的30%。MBP基因表達在髓鞘形成和腦分化發(fā)育過(guò)程中起著(zhù)重要作用。近年來(lái)大量研究資料表明,MBP是反映中樞神經(jīng)系統有無(wú)實(shí)質(zhì)性損害,特別是有無(wú)髓鞘脫失的一個(gè)較特異的指標[8]。目前國內外未見(jiàn)有關(guān)高碘對仔鼠腦MBP基因表達的影響及硒干預的研究報道。本實(shí)驗結果發(fā)現,高碘仔鼠腦MBP m RNA 表達水平較對照組下降了27%。 碘主要是通過(guò)合成的T3、T4起作用甲狀腺激素適時(shí)有效地調控某些基因的表達對于腦的正常發(fā)育是非常關(guān)鍵的。目前研究認為,MBP啟動(dòng)子上存在T3反應元件,T3受體是在配體-非依賴(lài)狀態(tài)調控MBP的基因表達。故T3可在轉錄水平對少突膠質(zhì)細胞的髓鞘結構蛋白基因進(jìn)行調節,從而調節中樞神經(jīng)系統髓鞘形成[9]。Barradas等研究表明,甲減新生大鼠腦中MBP基因的表達明顯下降[10]。本實(shí)驗觀(guān)察到,高碘組較對照組仔鼠血清和腦組織的TT4、TT3水平顯著(zhù)降低,由此提出,高碘引起仔鼠甲狀腺激素水平降低可能是引起仔鼠腦 MBP mRNA 表達水平下降的原因。 關(guān)于高碘引起仔鼠甲狀腺激素變化的機理,國內外未見(jiàn)報道。但有資料表明,胎盤(pán)可以通過(guò)碘,早孕期胎兒的甲狀腺即具有濃集碘的功能,此時(shí)如果接觸131I,可影響胎兒甲狀腺發(fā)育,抑制甲狀腺激素的合成和釋放[11]。此外,有資料表明,未控制的Grave’s病母親,由于體內甲狀腺激素過(guò)高,也可通過(guò)胎盤(pán)轉運引起新生兒暫時(shí)性垂體性甲低[12]。本課題組給予親代鼠3000μgL的高碘飲水,發(fā)現親代鼠高碘組的尿碘水平及TT4顯著(zhù)高于正常對照組[13] 高碘和/或高甲狀腺激素可能通過(guò)胎盤(pán)影響仔鼠的甲狀腺功能,從而影響甲狀腺激素的合成和釋放。 作為谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和甲腺原氨酸脫碘酶的活性成分,硒對碘代謝和甲狀腺功能有著(zhù)重要影響。本課題組觀(guān)察到高碘母鼠肝臟硒含量顯著(zhù)降低,反應機體硒營(yíng)養狀況的敏感指標—GSHPx活性也顯著(zhù)降低,肝臟5’DI活性亦下降[14] 提示機體嚴重缺硒[15],證實(shí)了吳泰相教授等提出的高碘甲腫機制的新假說(shuō)“脫碘酶障礙學(xué)說(shuō)”,即硒營(yíng)養缺乏或相對缺乏所造成的脫碘酶活性下降是高碘甲腫形成的主要原因。5’DI主要分布于肝、腎和甲狀腺,催化T4脫碘轉化為具有生物活性的T3,當硒營(yíng)養不足甚至缺乏時(shí),肝、腎5’DI活性下降,將T4轉化成T3的能力降低,血中T3濃度下降,T4濃度上升[16]。同時(shí),本課題組觀(guān)察到高碘同時(shí)補硒組母鼠肝硒水平顯著(zhù)上升,含硒酶GPx和5’DI活性升高至正常水平,激素水平趨于恢復正常。 綜上所述,高碘引起仔鼠甲狀腺激素水平降低可能是仔鼠腦 MBP mRNA 表達水平下降的原因,硒可通過(guò)影響親代含硒酶的活性來(lái)調節甲狀腺激素水平從而上調仔鼠腦 MBP mRNA 的表達。
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