目的砷作为一种普遍存在于环境中的类金属毒物,可导致多种疾病并影响全球数百万人的健康。近年来,一些研究发现砷暴露与甲状腺功能密切相关,并显示其对甲状腺有毒性作用,但甲状腺损伤的具体表现及其分子机制尚不清楚。本研究通过体内外实验探讨NaAsO对人甲状腺滤泡上皮细胞(Nthy ori3-1)和SD大鼠甲状腺的毒性作用及其对Bax、Bcl-2蛋白表达的影响,分析Bax/Bcl-2平衡在砷致甲状腺损伤中可能发挥的作用。方法体外实验中,采用CCK-8试剂盒测定Nthy ori 3-1细胞存活率,计算半数抑制浓度(IC)。根据IC结果,采用0、2、4、8μmol·L-1NaAsO对Nthy ori 3-1细胞处理24 h;另取4μmol·L-1NaAsO染毒0、12、24、48 h,到达处理终点收集细胞沉淀及培养上清。采用试剂盒检测LDH漏出率,流式法测细胞凋亡情况,蛋白印迹法和免疫荧光法检测Nthy ori 3-1细胞中Bax、Bcl-2蛋白表达情况。体内实验中,将健康SD大鼠暴露于不同剂量的NaAsO(0、2.5、5.0和10.0 mg/kg体重)36周,处理终点采集尿液、血液及甲状腺组织。采用ICP-MS检测各组大鼠尿液及甲状腺砷含量;ELISA法测定血中甲状腺激素(TT3、TT4)及促甲状腺激素(TSH)水平;HE和Masson染色观察甲状腺组织变化情况;并用免疫组织化学法及免疫荧光法检测甲状腺组织中Bax和Bcl-2蛋白的表达情况;TUNEL染色观察甲状腺细胞凋亡损伤情况。结果NaAsO以剂量和时间依赖的方式降低Nthy ori 3-1细胞活力,而且随着NaAsO暴露时间和剂量的增加,LDH漏出率和细胞凋亡率增加,Bcl-2蛋白表达减少,Bax蛋白表达增加,Bax/Bcl-2比值显著增加。在体内实验中,NaAsO暴露导致SD大鼠尿砷和甲状腺砷含量显著增加,甲状腺组织出现Bax/Bcl-2比值升高、TUNEL阳性率增加以及组织病理学改变,包括甲状腺滤泡内细胞脱落、滤泡大小两极分化、形状不规则,无滤泡形态的大量细胞堆积,并可见血管增生以及明显的胶原沉积。同时,伴随出现TT3和TT4水平降低,TSH水平升高。进一步分析发现,TT3和TT4水平与尿砷和甲状腺砷含量显著负相关,TSH与尿砷及甲状腺砷含量正相关,TT3、TT4水平与Bax蛋白水平显著负相关、与Bcl-2蛋白水平明显正相关。结论 NaAsO暴露可致Nthy ori 3-1细胞毒性以及SD大鼠甲状腺结构和功能异常,且Bax/Bcl-2平衡紊乱可能在其中发挥重要作用。
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