不同碘營養(yǎng)對哺乳期大鼠及子代甲狀腺功能的影響

祝宇銘 王琛琛 林 勤 黃 佳

碘缺乏和過量均會造成機體受損[1，2 ]。尤其是胚胎期或出生早期碘缺乏將造成新生兒腦發(fā)育和體格發(fā)育障礙。這一時期的碘營養(yǎng)狀況與親代甲狀腺功能及其碘營養(yǎng)水平關系密切[3～6]。因此，妊娠期和哺乳期女性的碘營養(yǎng)狀況應受到重點關注[7]。本研究建立碘缺乏或碘過量的動物模型，用于研究不同碘攝入量對哺乳期大鼠及其子代甲狀腺功能的影響，從而為哺乳期科學補碘及早期篩查提供依據(jù)。

材料與方法

1.實驗動物：由新疆維吾爾自治區(qū)實驗動物研究中心提供[生產許可證號:SCXK(新)2016-0001]SPF級Wistar大鼠[實驗動物使用許可證號:SYXK(新)2021-0002]。選擇斷乳2周大鼠180只，體質量為157±18g，雌雄比為5∶1。12h/12h晝夜光照，相對濕度45%～60%，溫度23～24℃。飼養(yǎng)于新疆維吾爾自治區(qū)實驗動物研究中心[實驗室使用合格證號：SYXK(新)2015-0001]SPF級實驗室。全部大鼠正常碘含量飼料和水適應性喂養(yǎng)2周。本研究經(jīng)新疆維吾爾自治區(qū)疾病預防控制中心倫理學委員會批準(倫理批準號：202002-001)，符合動物倫理學要求。

2.動物模型：參照文獻[8,9]方法，雄性大鼠適應性飼養(yǎng)1周后，按隨機數(shù)字表法分為5組(每組30只)，采用模擬人攝入碘的方式，即將碘化鉀溶于水。在干預期內不采用12h/12h晝夜光照，以飲用含碘化鉀(KI)去離子水方式進行干預。各干預組命名為嚴重碘缺乏(SID)組、輕度碘缺乏(MID)組、碘適宜對照(NI)組、輕度碘過量(MIE)組和嚴重碘過量(SIE)組。碘干預劑量按30毫升/天飲水量和5組大鼠飲用水中碘含量(分別為0、50、183、2283和11617μg/L)計算，分別為0、1.5、5.5、70.0和350.0μg/L。干預3個月并采用代謝籠收集各組24h尿液測定尿碘。以各組大鼠尿碘值依次增高且差異有統(tǒng)計學意義，并結合文獻[10]結果對模型成功與否進行判定。

3.實驗方法：造模成功后，雌雄鼠按比[(2～3)∶1]交配。每組至少滿足15只妊娠大鼠。孕鼠生產完畢，每只孕鼠隨機留存3～4只子代大鼠。繼續(xù)以相同劑量對哺乳期大鼠和其子代干預21天，麻醉并經(jīng)腹主動脈取血，分離血清后檢測甲狀腺功能指標。

4.尿碘測定：收集干預3個月雌鼠的24h尿液，4℃保存。采用《尿中碘的測定 第1部分：砷鈰催化分光光度測定法(WS/T 107.1-2016)》進行尿碘含量測定。

5.甲狀腺功能指標測定：取待測血清，采用德國羅氏公司的E411電化學發(fā)光免疫分析儀進行游離三碘甲狀腺原氨酸(FT3)、游離甲狀腺素(FT4)、促甲狀腺素(TSH)、抗甲狀腺球蛋白抗體(TgAb)、抗甲狀腺過氧化物酶抗體(TPOAb)共5項指標檢測。試劑盒均購自德國羅氏公司。

6.判定標準：大鼠體內碘代謝測定的尿碘含量，可能與正常人體存在差異，故本次尿碘含量正常值范圍將參照NI組大鼠尿碘中位數(shù)。甲狀腺激素水平判定標準也同時參照陳志輝等[10]提出的方法，并結合NI組大鼠甲狀腺功能水平進行綜合判定。正常參考值標準采用本次造模成功NI組大鼠的各項指標結果。

結 果

1.造模情況： SID組、MID組、NI組、MIE組和SIE組大鼠尿碘中位數(shù)分別為3.54(0.12，8.08)、51.41(40.08，69.32)、286.80(250.64，337.94)、644.19(595.81，707.42)和2368.70(2060.54，3264.68)μg/L。SID組、MID組、MIE組和SIE組大鼠尿碘含量分別與NI組比較，差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。

2.哺乳期大鼠甲狀腺功能指標：TgAb、TPOAb和雙抗體陽性率組間比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。隨著水碘劑量增加，TgAb陽性率呈升高趨勢(P<0.05)。3個指標組內分別與NI組比較，MIE組、SIE組TgAb陽性率高于NI組(χ2分別為4.01、5.28，P均<0.05)；MIE組TPOAb陽性率高于NI組(χ2=4.01，P<0.05)，MID組、MIE組雙抗體陽性率高于NI組(χ2分別為5.45、4.32，P均<0.05)，詳見表1。

表1 哺乳期高低碘劑量干預組大鼠甲狀腺功能指標

3.子代大鼠甲狀腺功能指標：各組間比較差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。FT4水平隨著在高碘劑量組呈升高趨勢，TgAb陽性率在低碘劑量組呈升高趨勢。SIE組、MIE組、MID組TSH水平與NI組比較，差異均有統(tǒng)計學意義(χ2分別為26.84、24.32、4.40，P均<0.05)；SID組FT4水平與NI組比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；MIE組、MID組、SID組FT3水平與NI組比較，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；SID組TgAb陽性率高于NI組，差異有統(tǒng)計學意義(χ2=4.97，P<0.05)；MID組、SID組的TPOAb陽性率高于NI組,差異有統(tǒng)計學意義(χ2分別為14.53、3.92，P均<0.05)；SID組雙抗體陽性率高于NI組，差異有統(tǒng)計學意義(χ2分別為14.53、3.92，P均<0.05)，詳見表2。

表2 子代大鼠甲狀腺功能指標比較

4.親代及子代大鼠甲狀腺功能指標相關性分析：(1)SID組：親代與子代大鼠TSH、親代大鼠FT3與ATG、子代大鼠FT4與FT3均呈正相關，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。(2)MID組：親代大鼠FT4與子代TSH、親代大鼠FT3與子代的FT4、子代大鼠FT4與FT3、親代與子代大鼠FT3、親代大鼠TSH與ATG、子代大鼠FT3與ATG、親代大鼠ATPO與子代FT4、子代大鼠FT4與ATPO、親代大鼠FT3與子代ATPO、子代大鼠FT3與ATPO均呈正相關，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。(3)NI組：子代大鼠FT4與FT3、親代大鼠ATG與子代FT4、親代大鼠ATPO與子代FT4、子代大鼠的TSH與ATPO均呈正相關，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。子代大鼠FT4與ATPO、子代大鼠ATG與ATPO均呈負相關，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。(4)MIE組：親代大鼠的ATG與ATPO、子代大鼠的ATG與ATPO均呈正相關，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。親代大鼠FT3與子代的ATG、親代大鼠ATG與子代的ATG均呈負相關，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。(5)SIE組：親代大鼠FT4與FT3、親代大鼠ATG與子代的TSH、親代大鼠的ATG與ATPO、子代大鼠的FT3與ATPO均呈正相關，差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。親代大鼠ATPO與子代ATG呈負相關，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

討 論

通常國際上采用膳食水碘干預方法，并以尿碘水平用來驗證模型成功與否。本次實驗結果表明，連續(xù)3個月干預已經(jīng)成功建立了不同碘營養(yǎng)水平大鼠模型；且NI組大鼠尿碘中位數(shù)(286.80μg/L)與葉艷等[8]研究一致。這一結果為研究碘缺乏或過量對親代和子代的影響奠定了良好基礎。

本研究SID組和MID組大鼠每日碘攝入量遠低于其生理需要量(為NI組的0～27.27%)，尿碘水平僅為NI組的1.23%～17.93%。這說明SID組和MID組體內正處于極度碘缺乏狀態(tài)，這種碘營養(yǎng)水平明顯不能滿足機體合成甲狀腺激素的需要。繼續(xù)干預SID組、MID組哺乳期大鼠的TSH均相對NI組有所降低(為NI組的49.57%～55.65%)。當機體處在嚴重碘攝入不足時，甲狀腺功能指標的TSH水平呈現(xiàn)代償性升高表現(xiàn)；而本研究發(fā)現(xiàn)TSH水平在碘缺乏劑量組不升反降，可能與哺乳期大鼠即使處于碘缺乏狀態(tài)仍會通過機體代償性自我調節(jié)作用來增強攝碘能力，以盡力保證對子代大鼠的碘供應；而同時代償性出現(xiàn)TSH分泌降低的現(xiàn)象。此外，MID組大鼠的TgAb、TPOAb、雙抗體陽性率均超過NI組數(shù)10倍。哺乳期大鼠在碘攝入相對不足時，機體會出現(xiàn)甲狀腺功能的抵抗作用，這與正常大鼠甲狀腺激素水平變化相反。說明哺乳期大鼠對低碘攝入具有很強的適應性代償能力，這一結果與許多研究結果相一致[11，12]。

MIE組、SIE組大鼠每日碘攝入量分別是生理需要量的12.73～63.64倍，尿碘水平僅是NI組的2.25～8.26倍。這說明大鼠在高碘攝入條件下具有適應性代償能力；這種調控機制主要表現(xiàn)在，盡管尿碘水平會隨碘攝入量增加而上升，但不會發(fā)生與其碘攝入量相同倍數(shù)增加的現(xiàn)象，并不會在體內超負荷蓄積。此外，MIE組和SIE組大鼠的TSH與NI組比較，具有對TSH調控的作用機制，而這一作用可以防止碘過量對甲狀腺造成損傷。SIE組、MIE組哺乳期大鼠的TgAb陽性率是NI組的5.29倍和4.85倍，MIE組大鼠的TPOAb陽性率是NI組的4.85倍。本研究結果證實，在碘過量攝入時哺乳期大鼠機體會表現(xiàn)出不同程度的甲狀腺功能亢進，這與一些研究結果相一致[12～14]。然而，另有動物實驗發(fā)現(xiàn)，在大劑量碘作用下大鼠TSH出現(xiàn)了顯著升高，但其甲狀腺激素水平仍能保持在正常范圍之內。激素水平并不是立刻馬上按照理論發(fā)生改變?？赡芘c干預時間長短有關。研究結果進一步說明，甲狀腺激素水平的變化是一個多階段的過程，而機體本身存在一定應激保護機制，不易受外界影響發(fā)生變化[15]。

本研究發(fā)現(xiàn)，SID組和MID組子代大鼠的TSH水平明顯高于NI組。受哺乳期大鼠碘不足的影響，子代大鼠機體碘攝入量明顯不足；子代大鼠低碘攝入已經(jīng)明顯表現(xiàn)出甲狀腺功能減退,這與陳潔等[15]研究結果相一致。SIE組和MIE組子代大鼠的TSH水平明顯低于NI組，當其碘攝入過量時已表現(xiàn)出甲狀腺功能亢進。此外，SID組的TgAb陽性率、雙抗體陽性率明顯高于NI組，SID組、MID組的TPOAb陽性率明顯高于NI組，從這一研究結果表明，碘攝入量嚴重不足將造成子代大鼠甲狀腺功能明顯受損[15，16]。此外，碘不足或碘過量均會影響子代大鼠的TSH水平，且子代大鼠在甲狀腺功能減退和甲狀腺功能耐受方面均表現(xiàn)的更為敏感，且甲狀腺激素水平變化表現(xiàn)的更強于哺乳期大鼠[15]。綜上所述，在不同碘營養(yǎng)水平時甲狀腺功能異常的哺乳期大鼠其子代的甲狀腺功能也會發(fā)生異常。

通過綜合分析結果提示，在碘缺乏及正常攝入情況下，親代大鼠與子代大鼠的某幾個甲狀腺功能指標間呈正相關。當?shù)膺^量時，親代大鼠與子代不同甲狀腺功能指標間表現(xiàn)出負相關性，可能與子代大鼠碘主要來自親代大鼠體內有關；當?shù)膺^量時會直接影響親代大鼠甲狀腺功能，而子代大鼠受過量碘影響的變化不會與親代大鼠相一致，這與子代大鼠體內甲狀腺功能調控機制有關，且受親代大鼠甲狀腺激素的影響而呈現(xiàn)相反的調控作用[13，17]。

本實驗從5個劑量組的橫向比較，全面分析獲得以下結論，即碘缺乏和過量均可導致哺乳期大鼠及子代甲狀腺激素水平改變，引起親代及子代甲狀腺抗體陽性率升高。碘缺乏時哺乳期大鼠TSH降低，可能受哺乳期激素水平影響而出現(xiàn)一過性甲狀腺功能亢進[15，18，19]。哺乳期大鼠長期低碘攝入與碘過量均具有相似的甲狀腺抵抗作用。而哺乳期大鼠受低碘攝入影響比子代具有更強的耐受性。子代大鼠在碘缺乏時表現(xiàn)為TSH明顯升高，且甲狀腺功能有受損表現(xiàn)。高碘組哺乳期大鼠對碘攝入量調節(jié)對子代保護作用沒有低碘組明顯。此結果與很多研究結果具有一致性[11，13，20]。本研究在解釋特殊人群碘營養(yǎng)所致甲狀腺疾病研究、在保護下一代科學補碘及防止甲狀腺功能對智力和發(fā)育產生影響方面，均具有重要的參考價值。