过量碘对仔鼠海马组织乙酰胆碱酯酶的影响
作者：孙素菊 尹桂山 赵建宏 徐运强 朱惠民
单位：孙素菊 尹桂山 朱惠民(河北医科大学 公共卫生学院，河北 石家庄 050017)；赵建宏 徐运强(石家庄市第二医院，河北 石家庄 050000)
关键词：碘；海马组织；乙酰胆碱酯酶
中国地方病学杂志000306
[摘要] 目的 观察长期过量碘的摄入对仔鼠神经系统的影响。方法 用高碘水复制出高碘甲状腺肿动物模型，采用动力学法对高碘甲状腺肿小鼠子一代(F1)、子二代(F2)15、30日龄仔鼠脑内海马组织乙酰胆碱酯酶(ACHE)的活性进行了测定。结果 高碘组F1代、F2代15日龄仔鼠ACHE活性均较对照组升高，F2与F1代仔鼠相比，ACHE活性无明显差别。结论 在脑发育临界期，过量碘的摄入可使脑内ACHE活性升高，使脑内胆碱能系统受到影响，导致学习、记忆能力障碍。
, 百拇医药
[中图分类号] O613.44;Q954.62 [文献标识码] A
[文章编号]1000-4955(2000)03-0174-03
Effects of excess iodine on acetylcholinesterase activity in hippocampus of young mice
SUN Su-ju,YIN Gui-shan,ZHAO Jian-hong,et al
(Department of Biochemistry,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China)
[Abstract] Objective Observe the influence of excessive intake of iodine on nerve system of young mice.Methods Animal of goiter was reconstructed in mice by feeding them with water containing high level of iodine for three months.Activities of ACHE in hippocampus were measured in 15、30 day young mice of F1 generation and F2 generation.Results The activities of ACHE in high-iodine were significantly higher than those in moderate-iodine control in 15 day old young mice.Conclusions It suggests that excessive intake of iodine might affect the abilities of learning and memory during the critical period of brain development in mice.
, 百拇医药
[Key words] Iodine;Hippocampus;Acetylcholinesterase
长期过量碘的摄入可以引起仔鼠脑组织重量、蛋白含量、RNA含量下降，使小鼠学习记忆能力下降[1]，其机制有待进一步研究。乙酰胆碱是维持高级神经功能的一种很重要的神经介质，目前认为主要与记忆、思维和智能状况有关。而胆碱乙酰化酶和乙酰胆碱酯酶(ACHE)活性通过调节乙酰胆碱水平影响胆碱能系统的状态。本实验用高碘水喂养动物，观察了高碘甲状腺动物子一代(F1)和子二代(F2)仔鼠海马组织ACHE活性的变化，以此探讨高碘对脑发育和遗传影响的机制。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组 选用体重11～13g昆明种小鼠90只(F0代)，其中雄30只，雌50只，按体重性别随机分为高碘组和适碘组(对照组)，各组均喂普通饲料，高碘组和对照组分别饮用蒸馏水加碘酸钾制成的、含碘量为3 000μg/L的高碘水和含碘量为50μg/L的适碘水。
, 百拇医药
1.2 实验过程 分两期进行，第1期将高碘组、对照组动物分室，雌雄分笼喂养90天，各组随机抽取动物10只，雌雄各半，取甲状腺称重，并做病理切片。第2期F0小鼠连续传两代(F1、F2)，从F1代、F2代仔鼠中取第15、30日龄仔鼠各10只，断头，在冰盘上迅速分离出脑海马组织，供ACHE活性测定。
1.3 主要试剂及仪器 ACHE试剂盒，购于北京生物工程高技术公司；Buffer A:20mmol/L Tris-HCl,0.15mol/L NaCl,pH 7.4;Buffer B:20mmol/L Tris-HCl,0.15mol/L NaCI,10% Triton X-100,pH7.4;Selectra-2全自动生化分析仪，荷兰VITALAB生产；TGL-16G冷冻离心机，上海安亭科学仪器厂生产。
1.4 F0代小鼠甲状腺组织形态学观察 甲状腺经10%甲醛固定后，石蜡包埋切片，HE染色，光镜观察。
, 百拇医药
1.5 海马组织匀浆制备 取海马组织与Buffer A以1∶30混合，在冰浴中用玻璃匀浆器匀浆1min。加Buffer B至匀浆中，使Triton X-100的终浓度为1%，在冰浴中放置4h,16 000r/min，4℃离心20min,取上清液测定ACHE活性和蛋白质含量，ACHE活性用动力学法测定，蛋白质的测定用双缩脲法。
1.6 ACHE活性测定 具体操作按说明书进行。
1.7 数据处理 用POMS软件对实验结果进行t检验，实验数据均表示为(
±s)。
2 结果
2.1 F0代小鼠甲状腺重量和形态学的改变 F0代小鼠甲状腺相对重量高碘组为小鼠每100g体重(13.49±2.57)mg，对照组为(10.21±2.48)mg，两组之间差异有显著意义(P<0.05)。光镜观察，高碘组甲状腺滤泡腔明显扩张，腔内充满深染的胶质，滤泡上皮细胞扁平，核呈梭形，对照组甲状腺滤泡大小、形态不一，滤泡腔内有中等量粉红色胶质，滤泡上皮为单层立方状或高柱状，核圆或椭圆形，位于细胞中央(图1，图2)。
, 百拇医药
图1 高碘组仔鼠甲状腺组织(HE 10×40)
图2 对照组仔鼠甲状腺组织(HE 10×40)
2.2 F1代、F2代仔鼠海马组织ACHE的变化 高碘组F1代、F2代15日龄仔鼠 ACHE活性均较对照组升高(P<0.05、P<0.01)，两代之间比较，海马组织ACHE的活性差异没有显著意义。
表1 F1、F2代仔鼠海马组织ACHE的活性(±s)U/mgpr 组别
例数
, 百拇医药
F1代ACHE活性
F2代ACHE活性
15日龄
20日龄
15日龄
20日龄
高碘组
对照组
10
10
12.84±2.74
9.03±2.09**
, 百拇医药
13.08±4.48
10.07±0.88
11.04±2.28
8.72±1.31*
11.24±1.92
10.01±1.17
注：*P<0.05,**P<0.01
3 讨论
F0代小鼠饲养3个月后，高碘组甲状腺明显肿大，甲状腺相对重量明显高于对照组，光镜下可见高碘组为胶质性甲状腺肿的组织结构，表明本实验用高碘水成功复制成高碘甲状腺肿模型，保证了两代仔鼠在胚胎期及生后均处于高碘状态。
, 百拇医药
有多种神经系统参与或影响学习记忆功能，其中最为重要的是中枢胆碱能神经系统。Alkon等采用微透析法分析脑内递质系统时，发现某些类型的学习记忆过程的确是激活了膈-海马的胆碱系统，其胆碱摄取量(MACU)明显增加[2]。乙酰胆碱酶是乙酰胆碱的水解酶，它能通过水解乙酰胆碱控制胆碱能神经原突触间的信息传递而实现对脑功能调控。大鼠训练获得后，皮层和海马乙酰胆碱和乙酰胆碱转移酶升高；拟胆碱能药物能改善学习和记忆功能；反之抗胆碱能药物则损坏学习和记忆功能[3]。李昭英等研究了脑发育关键期低碘及甲状腺激素缺乏对中枢胆碱能神经元相关酶活性的影响，结果显示，低碘组和甲低组大鼠的海马、大脑皮层和前脑基底3个脑区乙酰胆碱转移酶和乙酰胆碱酯酶总活性均低于对照组[4]。陈秀洁等研究缺碘、缺锌对发育期大鼠乙酰胆碱酯酶活性的影响，结果也显示低碘组大脑中乙酰胆碱酯酶活性明显低于正常对照组[5]。本实验说明高碘虽同低碘一样可使海马组织乙酰胆碱酯酶活力受到影响，但与低碘相反，高碘引起仔鼠海马组织乙酰胆碱酯酶活力增高，从而可能使仔鼠脑内乙酰胆碱含量降低，进一步导致小鼠学习记忆功能降低。
, 百拇医药
低碘时甲状腺激素缺乏，使得包括胆碱能神经元在内的甲状腺激素敏感的神经元的增殖、迁移、分化受到影响，神经元的空间分布与分化时期的异常改变影响到神经元之间相互识别和突触建立，出现神经元的旷置或错误神经通路。高碘时脑组织乙酰胆碱酯酶活性增高，可能使乙酰胆碱含量下降，是高碘直接损伤或T4增高所致,其机制有待进一步研究。
[基金来源]河北省自然科学基金资助项目(398285)
[作者简介]孙素菊(1968-)，女，助教，硕士
[参考文献]
[1] 高 博，尹桂山.高碘对小鼠脑发育的影响[J].中国预防医学杂志，1997,31(3):134-136.
[2] Alkon DL,Amaral DG,Beer MF,Olton DS.Learning and memory[J].Brain Res,1991,16:193-220.
, http://www.100md.com
[3] 刘燕强，顾景范.学习和记忆的神经生化学的研究概况[J].生理科学进展，1998，29(3)：203-208.
[4] 李昭英，杨瑞芬，陈祖培，等.脑发育关键期低碘及甲状腺激素缺乏对中枢胆碱能神经元相关酶活性的影响[J].中国地方病学杂志，1996,15(6):337-339.
[5] 陈秀洁，王丹娜，石玉霞，等.缺碘缺锌对发育期大鼠脑区乙酰胆碱酯酶活性的影响[J].中国地方病学杂志，1998,17(1):53-54.
[收稿日期]1999-03-10
[修订日期]1999-07-19, 百拇医药
单位：孙素菊 尹桂山 朱惠民(河北医科大学 公共卫生学院，河北 石家庄 050017)；赵建宏 徐运强(石家庄市第二医院，河北 石家庄 050000)
关键词：碘；海马组织；乙酰胆碱酯酶
中国地方病学杂志000306
[摘要] 目的 观察长期过量碘的摄入对仔鼠神经系统的影响。方法 用高碘水复制出高碘甲状腺肿动物模型，采用动力学法对高碘甲状腺肿小鼠子一代(F1)、子二代(F2)15、30日龄仔鼠脑内海马组织乙酰胆碱酯酶(ACHE)的活性进行了测定。结果 高碘组F1代、F2代15日龄仔鼠ACHE活性均较对照组升高，F2与F1代仔鼠相比，ACHE活性无明显差别。结论 在脑发育临界期，过量碘的摄入可使脑内ACHE活性升高，使脑内胆碱能系统受到影响，导致学习、记忆能力障碍。
, 百拇医药
[中图分类号] O613.44;Q954.62 [文献标识码] A
[文章编号]1000-4955(2000)03-0174-03
Effects of excess iodine on acetylcholinesterase activity in hippocampus of young mice
SUN Su-ju,YIN Gui-shan,ZHAO Jian-hong,et al
(Department of Biochemistry,Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017,China)
[Abstract] Objective Observe the influence of excessive intake of iodine on nerve system of young mice.Methods Animal of goiter was reconstructed in mice by feeding them with water containing high level of iodine for three months.Activities of ACHE in hippocampus were measured in 15、30 day young mice of F1 generation and F2 generation.Results The activities of ACHE in high-iodine were significantly higher than those in moderate-iodine control in 15 day old young mice.Conclusions It suggests that excessive intake of iodine might affect the abilities of learning and memory during the critical period of brain development in mice.
, 百拇医药
[Key words] Iodine;Hippocampus;Acetylcholinesterase
长期过量碘的摄入可以引起仔鼠脑组织重量、蛋白含量、RNA含量下降，使小鼠学习记忆能力下降[1]，其机制有待进一步研究。乙酰胆碱是维持高级神经功能的一种很重要的神经介质，目前认为主要与记忆、思维和智能状况有关。而胆碱乙酰化酶和乙酰胆碱酯酶(ACHE)活性通过调节乙酰胆碱水平影响胆碱能系统的状态。本实验用高碘水喂养动物，观察了高碘甲状腺动物子一代(F1)和子二代(F2)仔鼠海马组织ACHE活性的变化，以此探讨高碘对脑发育和遗传影响的机制。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组 选用体重11～13g昆明种小鼠90只(F0代)，其中雄30只，雌50只，按体重性别随机分为高碘组和适碘组(对照组)，各组均喂普通饲料，高碘组和对照组分别饮用蒸馏水加碘酸钾制成的、含碘量为3 000μg/L的高碘水和含碘量为50μg/L的适碘水。
, 百拇医药
1.2 实验过程 分两期进行，第1期将高碘组、对照组动物分室，雌雄分笼喂养90天，各组随机抽取动物10只，雌雄各半，取甲状腺称重，并做病理切片。第2期F0小鼠连续传两代(F1、F2)，从F1代、F2代仔鼠中取第15、30日龄仔鼠各10只，断头，在冰盘上迅速分离出脑海马组织，供ACHE活性测定。
1.3 主要试剂及仪器 ACHE试剂盒，购于北京生物工程高技术公司；Buffer A:20mmol/L Tris-HCl,0.15mol/L NaCl,pH 7.4;Buffer B:20mmol/L Tris-HCl,0.15mol/L NaCI,10% Triton X-100,pH7.4;Selectra-2全自动生化分析仪，荷兰VITALAB生产；TGL-16G冷冻离心机，上海安亭科学仪器厂生产。
1.4 F0代小鼠甲状腺组织形态学观察 甲状腺经10%甲醛固定后，石蜡包埋切片，HE染色，光镜观察。
, 百拇医药
1.5 海马组织匀浆制备 取海马组织与Buffer A以1∶30混合，在冰浴中用玻璃匀浆器匀浆1min。加Buffer B至匀浆中，使Triton X-100的终浓度为1%，在冰浴中放置4h,16 000r/min，4℃离心20min,取上清液测定ACHE活性和蛋白质含量，ACHE活性用动力学法测定，蛋白质的测定用双缩脲法。
1.6 ACHE活性测定 具体操作按说明书进行。
1.7 数据处理 用POMS软件对实验结果进行t检验，实验数据均表示为(
±s)。2 结果
2.1 F0代小鼠甲状腺重量和形态学的改变 F0代小鼠甲状腺相对重量高碘组为小鼠每100g体重(13.49±2.57)mg，对照组为(10.21±2.48)mg，两组之间差异有显著意义(P<0.05)。光镜观察，高碘组甲状腺滤泡腔明显扩张，腔内充满深染的胶质，滤泡上皮细胞扁平，核呈梭形，对照组甲状腺滤泡大小、形态不一，滤泡腔内有中等量粉红色胶质，滤泡上皮为单层立方状或高柱状，核圆或椭圆形，位于细胞中央(图1，图2)。
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图1 高碘组仔鼠甲状腺组织(HE 10×40)
图2 对照组仔鼠甲状腺组织(HE 10×40)
2.2 F1代、F2代仔鼠海马组织ACHE的变化 高碘组F1代、F2代15日龄仔鼠 ACHE活性均较对照组升高(P<0.05、P<0.01)，两代之间比较，海马组织ACHE的活性差异没有显著意义。
表1 F1、F2代仔鼠海马组织ACHE的活性(
±s)U/mgpr 组别例数
, 百拇医药
F1代ACHE活性
F2代ACHE活性
15日龄
20日龄
15日龄
20日龄
高碘组
对照组
10
10
12.84±2.74
9.03±2.09**
, 百拇医药
13.08±4.48
10.07±0.88
11.04±2.28
8.72±1.31*
11.24±1.92
10.01±1.17
注：*P<0.05,**P<0.01
3 讨论
F0代小鼠饲养3个月后，高碘组甲状腺明显肿大，甲状腺相对重量明显高于对照组，光镜下可见高碘组为胶质性甲状腺肿的组织结构，表明本实验用高碘水成功复制成高碘甲状腺肿模型，保证了两代仔鼠在胚胎期及生后均处于高碘状态。
, 百拇医药
有多种神经系统参与或影响学习记忆功能，其中最为重要的是中枢胆碱能神经系统。Alkon等采用微透析法分析脑内递质系统时，发现某些类型的学习记忆过程的确是激活了膈-海马的胆碱系统，其胆碱摄取量(MACU)明显增加[2]。乙酰胆碱酶是乙酰胆碱的水解酶，它能通过水解乙酰胆碱控制胆碱能神经原突触间的信息传递而实现对脑功能调控。大鼠训练获得后，皮层和海马乙酰胆碱和乙酰胆碱转移酶升高；拟胆碱能药物能改善学习和记忆功能；反之抗胆碱能药物则损坏学习和记忆功能[3]。李昭英等研究了脑发育关键期低碘及甲状腺激素缺乏对中枢胆碱能神经元相关酶活性的影响，结果显示，低碘组和甲低组大鼠的海马、大脑皮层和前脑基底3个脑区乙酰胆碱转移酶和乙酰胆碱酯酶总活性均低于对照组[4]。陈秀洁等研究缺碘、缺锌对发育期大鼠乙酰胆碱酯酶活性的影响，结果也显示低碘组大脑中乙酰胆碱酯酶活性明显低于正常对照组[5]。本实验说明高碘虽同低碘一样可使海马组织乙酰胆碱酯酶活力受到影响，但与低碘相反，高碘引起仔鼠海马组织乙酰胆碱酯酶活力增高，从而可能使仔鼠脑内乙酰胆碱含量降低，进一步导致小鼠学习记忆功能降低。
, 百拇医药
低碘时甲状腺激素缺乏，使得包括胆碱能神经元在内的甲状腺激素敏感的神经元的增殖、迁移、分化受到影响，神经元的空间分布与分化时期的异常改变影响到神经元之间相互识别和突触建立，出现神经元的旷置或错误神经通路。高碘时脑组织乙酰胆碱酯酶活性增高，可能使乙酰胆碱含量下降，是高碘直接损伤或T4增高所致,其机制有待进一步研究。
[基金来源]河北省自然科学基金资助项目(398285)
[作者简介]孙素菊(1968-)，女，助教，硕士
[参考文献]
[1] 高 博，尹桂山.高碘对小鼠脑发育的影响[J].中国预防医学杂志，1997,31(3):134-136.
[2] Alkon DL,Amaral DG,Beer MF,Olton DS.Learning and memory[J].Brain Res,1991,16:193-220.
, http://www.100md.com
[3] 刘燕强，顾景范.学习和记忆的神经生化学的研究概况[J].生理科学进展，1998，29(3)：203-208.
[4] 李昭英，杨瑞芬，陈祖培，等.脑发育关键期低碘及甲状腺激素缺乏对中枢胆碱能神经元相关酶活性的影响[J].中国地方病学杂志，1996,15(6):337-339.
[5] 陈秀洁，王丹娜，石玉霞，等.缺碘缺锌对发育期大鼠脑区乙酰胆碱酯酶活性的影响[J].中国地方病学杂志，1998,17(1):53-54.
[收稿日期]1999-03-10
[修订日期]1999-07-19, 百拇医药