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编号:10220208
氟中毒大鼠骨形态计量学分析及硒的影响
http://www.100md.com 《中国地方病学杂志》 1999年第5期
     作者:杨晓霞 叶 平 边建朝 刘 源 咸树梅 刘永平

    单位:山东省地方病防治研究所,山东 济南 250014

    关键词:氟中毒;骨形态计量学;硒

    中国地方病学杂志990506

    [摘要] 目的 观察硒对氟中毒大鼠骨形态计量病理变化的影响。方法 2组Wistar大鼠饮1.58、2.63mmol/L高氟水造成水型氟中毒,同时加饲2.0mg/kg硒饲料。在8、14月时测其尿、血硒(Se),尿、血、骨氟(F)含量和骨形态计量学参数骨小梁相对体积(TBV)、骨小梁类骨质表面(Sos)、骨小梁吸收表面(Sr)、四环素双标记间平均距离(DDL)、矿化沉积速率(MIAR)、平均类骨质宽度(MOSW)、矿化延迟时间(MLT)。结果 氟中毒大鼠尿、血、骨氟升高。骨形态学参数TBV、Sos增加,Sr减少;骨动力学参数DDL、MIAR增加,MOSW、MLT延长。氟中毒大鼠服硒后尿氟排泄升高,血、骨氟减少,骨形态计量学参数程度不同的恢复。结论 氟中毒大鼠骨建平衡紊乱,氟刺激骨增生和导致骨矿化障碍。投硒影响氟中毒大鼠骨形态计量学参数,使骨量减少,同时对骨矿化障碍产生抑制作用。
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    [中图分类号] R599.9;O613.52 [文献标识码] A [文章编号] 1000-4955(1999)05-0334-04

    Histomorphometric analysis of bone and effects of selenium on rats with chronic fluorosis

    YANG Xiao-xia,YE Ping,BIAN Jian-chao,et al

    (Shandong Institute of Prevention and Treatment of Endemic Disease,Jinan 250014,China)

    [Abstract] Objective To observe the effects of selenium on pathological changs of bone histomorphometry in rats with chronic fluorosis.Methods 2 groups of Wistar rats with chronic fluorosis were duplicated with 1.58、2.63mmol/L fluorine (F NaF) in drinking water and 2.0mg/kg selenium (Se Na2SeO3) was supplemented in groups of rats with fluorsis.The contents of F in urine,serum and bones were examined and the parameters of bone histomorphometry were perfermed in 8、14 months.Results There was an increase of urine,serum and bone F,the parameter of bone morphology TBV Sos increased,Sr decreased and the parameters of bone dynamics DDL.MIAR ascended,MOSW and MLT prolonged in rats with chronic fluorosis.The increase of urine F,the decrease of serum and bone F and the recovery of the parameters of bone histomorphometry were observed in rats with Se and F supplement.Conclusions There was a balance disorder of bone modeling,bone proliferation was stimulated by F and obstruction of bone mineralization occured.After supplement of Se,the parameters of bone histomorphometry were affected,bone volume lowered and obstruction of bone mineralization was restrained in rats with fluorosis.
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    [Key words] Fluorosis;Bone histomorphometry;Se

    骨形态计量学应用组织形态学方法研究骨病理学变化和动力学特征。此技术在地氟病中的应用,为探讨氟骨症的成因提供了新的实验手段。近年的工作证实氟病区人群服硒及给大鼠投高氟的同时,应用硒均可促使体内排氟[1,2]。本文以水型氟中毒大鼠为模型,在氟中毒中、晚期制备不脱钙骨病理片,进行骨形态动力学分析,又以硒作为干预因素,观察其对氟中毒大鼠骨病理学改变的影响作用。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物及分组 Wistar雄性大鼠120只,90~110g(山东医科大学实验动物中心提供),随机分为5组。去除死亡鼠,22只/组。对照组(I):饮含氟0.044mmol/L正常水,饲基础饲料;低氟组(Ⅱ):1.58mmol/L含氟水,基础饲料;低氟加硒组(Ⅲ):1.58mmol/L含氟水,基础饲料加2.0mg/kg硒;高氟组(Ⅳ):2.63mmol/L含氟水,基础饲料;高氟加硒组(Ⅴ):2.63mmol/L含氟水,基础饲料加2.0mg/kg硒。饲料来源、配方及硒、氟含量参见文献[2]
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    1.2 测定项目及方法 实验8、14个月时处死大鼠11只/组。处死前用代谢笼收集24小时尿液测尿氟。取3~4腰椎行骨形态计量学检查10只/组,留取血清测氟、硒含量。

    1.2.1 骨形态计量学分析:实验前行四环素骨标记。药用四环素80mg/只,加入20ml水中饮用3天,停药11天,再饮上液3天,间隔4天后处死实验鼠。取3~4腰椎骨标本放80%酒精保存。Millonias液固定,上行酒精脱水,二甲苯透明,甲基丙烯酸甲酯浸透及包埋。Reichart自动切片机分别切取5μm及15μm切片。5μm切片用甲苯胺蓝染色做静态参数测量,15μm切片不经染色作四环素荧光测定。体积和表面参数均用RS多功能显微镜测量,分别通过Zeiss-Ⅱ型目镜测量盘算点及交叉点数,放大倍数分别为78.75及200倍。长度参数用Morphomat30半自动图像分析系统测量,放大倍数为157.5倍。测定参数为形态学参数,包括骨小梁相对体积TBV(%):骨小梁占全部松质骨(包括骨小梁及骨髓腔)的体积及百分比;骨小梁类骨质表面Sos(%):类骨质表面占全部骨小梁表面的百分比;骨小梁吸收表面Sr(%):即Howship's陷窝占骨小梁体积百分比。动力学参数包括四环素双标记间平均距离DDL(μm);矿化沉积速率MIAR(μm/d),;平均类骨质宽度MOSW(μm);矿化延迟时间MLT(d),MLT=MOSW/MIAR。
, 百拇医药
    1.2.2 氟、硒测定:饮水、血、尿、骨氟用氟离子选择电极法测定;血、尿硒用2.3—二氨基荼荧光法测定。统计学处理应用t检验。

    2 结果

    2.1 尿、血、骨氟和硒含量 Ⅲ、Ⅴ服Se组尿、血Se升高。4组实验组尿、血、骨氟高于对照组,2组服硒组较未服硒组有所下降(表1)。

    表1 氟中毒大鼠体硒、氟含量及硒的影响(±s,n=11) 检测项目

    时间(月)

    Ⅰ

    Ⅱ

    Ⅲ
, 百拇医药
    Ⅳ

    Ⅴ

    尿液Se

    (μmol/L)

    8

    14

    0.91±0.27

    0.77±0.18

    0.93±0.25

    0.90±0.23

    24.26±5.46*△

    31.75±10.03*△
, 百拇医药
    0.98±0.25

    0.93±0.27

    22.35±5.33*△

    31.36±5.97*△

    血清Se

    (μmol/L)

    8

    14

    6.73±0.76

    6.73±0.51

    6.73±0.90

, 百拇医药     6.86±0.64

    9.40±1.40*△

    9.90±1.65*△

    6.86±0.72

    6.48±1.27

    9.65±1.65*△

    9.78±1.78*△

    尿液F

    (nmol/L)

    8

    14
, 百拇医药
    0.20±0.02

    0.16±0.02

    1.71±0.39*

    1.53±0.13*

    2.05±0.29*△△

    1.64±0.13*

    2.88±0.43*#

    1.66±0.13*

    3.39±0.64
, 百拇医药
    1.79±0.14

    血液F

    (μmol/L)

    8

    14

    4.73±1.58

    5.79±1.58

    63.15±3.16*

    31.56±3.60*

    11.05±1.58
, 百拇医药
    28.40±1.58

    15.25±2.63*

    36.29±6.31

    13.15±2.10

    29.98±3.68

    骨骼F

    (mg/kg)
, 百拇医药
    8

    14

    539.82±65.20

    613.82±63.34

    2392.78±334.11*

    2650.54±253.41*

    2052.90±250.39

    2252.90±418.28

    3370.36±425.19*#
, 百拇医药
    4071.36±591.13*#

    2974.45±368.25

    3454.64±508.18

    注:*P<0.001(与I组比较);△P<0.001,△△P<0.01,△△△P<0.05(与Ⅱ或Ⅳ组比较);

    #P<0.001,##P<0.01,###P<0.05(与Ⅱ或Ⅲ组比较)

    2.2 骨形态计量学参数(表2) 形态学参数:4组实验组8、14月TBV较I组显著增加;8月Ⅲ较Ⅱ,14月Ⅴ较ⅣTBV减少。Sos 8月时Ⅱ、Ⅳ高于I组;Ⅲ、Ⅴ组则降低。4组实验组Sr均低于I组。TBV和Sr有随时间延长降低之趋势。动力学参数:DDL和MIAR 8月时,MOSW和MLT 8、14月时,4组实验组较I组升高。但Ⅴ与Ⅳ组比较均明显降低。随时间延长DDL、MIAR和MOSW降低,MLT升高。标记带形态特点:对照组两标记带较窄,颜色浓密。氟中毒组(Ⅳ组较显著)标记带增宽,使其间距缩短,颜色变浅,边界模糊,部分切片标记带之间出现品红浸透性骨。
, 百拇医药
    表2 氟中毒大鼠形态计量学参数变化及硒的影响(±s,n=10) 参数

    时间(月)

    Ⅰ

    Ⅱ

    Ⅲ

    Ⅳ

    Ⅴ

    TBV(%)

    8

    14

    27.56±1.96
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    24.37±2.45

    35.72±5.70*

    30.30±4.23*

    28.05±3.95△△

    28.14±2.38**

    37.95±5.78*

    31.23±3.15*

    34.11±5.49**

    28.13±3.14
, 百拇医药
    Sos(%)

    8

    14

    14.47±4.24

    15.38±5.24

    19.38±5.32***

    16.17±6.13

    15.23±4.08△△△

    15.43±3.24

    22.13±7.24**

    17.38±6.38
, 百拇医药
    17.14±3.14

    17.29±5.24

    Sr(%)

    8

    14

    9.93±2.35

    9.98±2.56

    5.76±1.62*

    6.23±1.98*

    6.37±1.46**

    6.12±1.92*
, 百拇医药
    5.18±1.61*

    6.21±1.71*

    6.47±1.62**

    6.24±1.87*

    DDL(μm)

    8

    14

    10.38±2.83

    9.25±2.17

    15.78±2.71*

    10.48±2.63
, 百拇医药
    15.08±2.51*

    10.34±2.43

    14.38±0.99*

    8.34±0.97

    13.01±1.27

    8.43±1.03

    MIAR

    (μm/d)

    8

    14

, 百拇医药     0.58±0.16

    0.53±0.13

    0.88±0.20*

    0.66±0.10

    0.85±0.14*

    0.58±0.09

    0.82±0.05*

    0.47±0.08

    0.75±0.08*△△

    0.48±0.10

    MOSW
, 百拇医药
    (μm)

    8

    14

    2.05±0.68

    2.01±0.52

    4.74±1.84*

    3.99±1.10*

    4.33±1.50*

    3.87±1.20*

    8.25±2.80*##

    6.23±2.43*##
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    5.77±1.44

    3.85±1.43*△△

    MLT(d)

    8

    14

    3.37±0.52

    3.04±0.43

    5.37±2.10*

    6.69±2.13*

    5.14±1.40*
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    6.80±1.58*

    10.27±2.56*

    13.29±2.87*#

    7.98±2.231

    8.10±2.29*△

    注:*P<0.001,**P<0.001,***p<0.05(与I组比较);△P<0.001,△△P<0.01,△△△P<0.05(与Ⅱ或Ⅳ组比较);#P<0.001,##P<0.01,###P<0.05(与Ⅱ或Ⅲ组比较)

    3 讨论
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    大鼠饮不同浓度高氟水,尿、血氟呈阶梯性升高,骨氟亦显著升高,表明大量氟已在骨骼中蓄积,造成大鼠氟中毒。

    骨形态学参数显示氟中毒大鼠8、14月时TBV显著升高,表明其骨量增加。氟可直接刺激成骨细胞,使类骨质形成增多,促使新骨形成[3],或氟使破骨细胞数目减少,活性降低,致破骨过程延缓[4]。正常情况下,骨组织表面进行的骨重建,其平衡与否取决于骨形成和吸收的数量。而大鼠骨表面则仅有骨建作用[5]。氟中毒鼠8月时Sos增加而Sr减少,此使骨形成过程加强,造成TBV增加。14月时Sos未见增加,而仅有Sr的降低,骨量增加亦减缓。骨动力学参数表明骨矿化状态。氟中毒鼠8月时DDL、MIAR升高显示此阶段矿化速度加快和单位时间内矿化距离延长,与此时期骨量增加相同步。而MOSW增加提示类骨形成也加快。MLT数值增大为氟中毒骨矿化障碍的表现,这与人类氟骨症MLT参数变化相一致[6]。MLT延长是氟中毒导致软骨症的重要证据。在高浓度饮水氟(2.63mmol/L)时,此趋向更明显。尽管氟刺激成骨细胞使其活性增加,类骨质形成增多,但氟中毒时血Ca降低,使骨细胞矿化不良[7]
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    大鼠饮高氟水的同时加硒,尿氟排泄增加,血、骨氟减少,同时表明骨量的骨形态学参数TBV减少。TBV降低的原因可能为骨增生刺激因子减弱,使骨形成作用减缓,表现为加硒组Sos在8个月时下降。也可能有骨吸收作用增强,此使骨建平衡紊乱有所恢复。高氟加硒组骨动力学参数DDL和MIAR在8个月时下降,表明骨过度增生速率得以降低,而MOSW和MLT在8、14月时均明显下降,提示加硒抑制了氟中毒时的骨矿化障碍。这种作用在体内较高氟浓度、骨矿化障碍更为严重时表现的更为明显。骨矿化障碍的抑制在一定程度上使骨软化形成延缓。

    参考文献

    [1] 边建朝,咸树梅,叶 平,等.氟中毒病区人群口服亚硒酸钠对体内氟及抗氧化酶类的影响[J].营养学报,1994,16(1):56.

    [2] 边建朝,咸树梅,叶 平,等.慢性氟中毒大鼠体氟积累排泄动态变化及硒的影响[J].卫生研究,1997,26(4):233.
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    [3] Jowsey J.Effect of combined therapy with sodium fluoride,CITD and calcium in OP[J].J Lab Clin Med,1972,79:994.

    [4] Bely M.Expermental fluorosis in rats NaF induced changes of bone marrow[J].Fluoride,1983,16:106.

    [5] 邱明才,郭世绂,王觉英,等.正常人和大鼠的骨动力学比较[J].天津医学院学报,1990,14(1):12.

    [6] 邱明才,郭世绂,王觉英.氟中毒髂骨形态计量学研究[J].中华骨科杂志,1989,9(5):359.

    [7] 邱明才,陈光源,孟 云,等.燃煤污染型氟中毒家猪骨形态计量学研究[J].中华医学杂志,1989,69(12):677., 百拇医药