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背景与目的: 碘是一种人体必需的微量元素,但碘摄入过量会导致甲状腺的形态发生改变,形成甲状腺肿大。甲状腺胶质潴留是甲状腺肿大的表现之一,主要表现为甲状腺滤泡腔胶质堆积。流行病学调查发现,高碘所致的甲状腺肿大患病率逐年提高。因此,研究高碘对人体危害的机制,以及发现有效的干预高碘危害的措施,成为当下急需解决的重要问题。 甲状腺疾病常常伴随着甲状腺激素水平紊乱,甲状腺激素的合成涉及一系列环节,碘的有机化是其中的重要环节之一。碘有机化过程会产生大量过氧化氢,过量碘摄入可能会导致机体出现过氧化物堆积,造成氧化损伤,引起机体甲状腺胶质潴留。已有研究发现,在给予高碘的同时补充硒能在一定程度上控制甲状腺肿大,这可能与硒干预氧化损伤调节有关。机体内参与过氧化物分解的谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px),作为TSH第二信使参与甲状腺细胞内信号传递的硫氧还蛋白家族(TR),以及催化甲状腺激素脱碘代谢的脱碘酶(DIO)都是含硒酶。因此,硒对甲状腺激素代谢和机体氧化还原水平调节起着重要作用。硒的营养状态、硒酶的活性、硒酶的表达水平等是否会影响甲状腺胶质潴留的形成,以及其干预机制值得进行研究。 硒具有抗氧化、抗炎症、参与免疫调节等作用,已被营养学会列入可作为食品添加剂的营养素。有机硒安全性高且吸收性好,可作为机体补硒的良好来源,具有很大的开发应用前景。已知松针富含硒、黄酮类物质和低聚原花青素等多种抗氧化活性物质,其包含的有机硒蛋白有较好的羟基自由基的清除能力,故松针可作为富硒抗氧化功能食品开发的原料。 本课题拟建立7个月的小鼠硒干预过量碘致甲状腺胶质潴留模型,研究硒对甲状腺胶质形成过程中相关的氧化还原酶的活性、激素水平和基因表达情况等方面的影响,为进一步阐明硒干预过量碘致甲状腺胶质潴留的作用机理提供有价值的研究资料。同时,拟以马尾松松针提取液为原料,以硒含量及抗氧化能力为功能检测指标,研究硒含量适宜、抗氧化能力较强的富硒抗氧化食品的配方及生产工艺。 方法: 1.实验动物及分组 ①饲养:SPF级BALB/C雌性小鼠240只,体重10-14g,3-4周龄,健康状况佳。适应性喂养2周后,随机分成8组,每组30只,每组分别给予自来水及含不同剂量KIO3高碘水,和/或Na2SeO3富硒水,连续喂养7个月。 ②剂量及分组如下:A组(正常对照组):自来水;C组(碘干预组):碘3000μg/L;S1组(补硒1组):硒200μg/L;S2组(补硒2组):硒300μg/L;S3组(补硒3组):硒400μg/L;SD1组(硒干预碘1组):碘3000μg/L,硒200μg/L;SD2组(硒干预碘2组):碘3000μg/L,硒300μg/L;SD3组(硒干预碘3组):碘3000μg/L,硒400μg/L。 2.动物标本采集及制备 ①尿液:处死前将小鼠置于代谢笼内,自由进食进水,收集清晨3小时尿液。②血清:摘取小鼠眼球取血,3500rpm离心10min取血清,-20℃冰箱保存。③甲状腺组织:在处死前对小鼠称重,处死后迅速摘取分离小鼠甲状腺,除去表面结缔组织等,置于滤纸上称重,甲状腺样本置于4%多聚甲醛固定,或用液氮急冻10s置于-80℃冰箱保存,待检测。 3.指标检测 ①尿碘测定:采用碘催化砷铈法尿碘试剂盒,定期测定小鼠尿碘水平。 ②甲状腺摄碘率测定:给小鼠灌胃0.5 Mci I125,分别测量灌胃后20min和2h小鼠甲状腺的放射性计数,本底计数和标准源计数,计算小鼠甲状腺摄碘率。 ③甲状腺激素检测:利用促甲状腺激素免疫放射分析药盒,游离甲状腺素放射免疫分析药盒,和游离三碘甲腺原氨酸放射免疫分析药盒分别测定血清 TSH、FT4、FT3。 ④甲状腺组织病理学及超微结构观察:制作甲状腺组织石蜡切片并进行 HE染色观察组织病理学改变;制作甲状腺组织透射电镜样本观察组织超微结构改变。 ⑤甲状腺基因测定:用 qPCR法检测甲状腺组织中 Slc5a5(NIS)、Slc26a4(Pendrin)、IYD、Slc16a2(Mct8)、DIO1、TG、TPO、DUOX2、PRX1的mRNA表达。 ⑥血清氧化还原相关指标的测定:利用试剂盒测定小鼠血清GPH-Px、SOD的活性以及MDA的含量。 4.松针富硒功能食品的研制 以松针提取液、脱脂奶粉为原料,以硒含量及抗氧化能力为功能检测指标,通过单因素实验,正交设计,感官评定等方法,确定松针富硒功能酸奶的最佳工艺和配方。 结果: 1.硒干预过量碘致小鼠甲状腺胶质潴留的效果 与正常组 A组比较,各组小鼠体重差异无统计学意义。小鼠甲状腺脏器/体重指数各组较A组升高,其中C组、SD2组、SD3组有显著性差异(P<0.05)。 与正常对照组A组相比,碘干预组(C组)以及硒干预碘组(SD1、SD2、SD3组)尿碘水平明显增高,有统计学差异(P<0.01)。 过量碘可致甲状腺胶质潴留产生,主要表现为胶质样组织形态学改变,滤泡细胞结构受损;补充硒可以减缓甲状腺胶质潴留程度,使滤泡细胞趋于正常化,溶酶体、胶质滴增多。 各组随着时间的延长,摄碘率都较前有所升高,其中A组与S1组2h的摄碘率明显高于20min的摄碘率,差异具有统计学意义(P<0.05)。 长期过量碘可致血清甲状腺激素水平分泌异常,表现为TSH、FT4水平升高,FT3水平降低,有统计学差异(P<0.01);补充硒可以升高血清FT3,降低血清FT4,有统计学差异(P<0.01)。硒补充可使血清激素水平向正常水平恢复。 2.硒干预过量碘致小鼠甲状腺氧化损伤致胶质潴留机制研究结果 与A组相比, C组小鼠血清GSH-Px活性降低;硒干预碘组(SD1、SD2、SD3组)GSH-Px活性低于正常组但高于C组,差异无统计学意义(P>0.05)。 与A组相比, C组小鼠血清SOD活性降低,差异有统计学意义(P<0.05)。硒干预碘组SD1、SD2组血清SOD活性较C组明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)。 与 A组相比, C组小鼠血清 MDA含量明显升高,差异具有统计学意义(P<0.001)。与C组相比,硒干预碘组(SD1、SD2、SD3组)MDA含量明显降低,差异具有统计学意义(P<0.001)。 与A组相比,C组TPO、DUOX2、PRX1 mRNA表达下调,部分基因表达差异具有统计学意义(P<0.05)。与C组相比,硒干预碘组SD1组TPO、PRX1 mRNA表达上调,差异具有统计学意义(P<0.05)。补充硒能提高氧化还原相关酶基因的表达。 与C组比较,硒干预碘组SD1组NIS、Pendrin、IYD、MCT8、DIO1基因上调,差异均具有统计学意义(P<0.05);与A组比较,硒干预碘组SD1组Pendrin、IYD、MCT8、DIO1基因下调,差异均具有统计学意义(P<0.05)。与A比较, C组Pendrin、MCT8 mRNA表达上调差异具有统计学意义(P<0.05)。补充硒能提高碘合成、运输和释放过程部分基因的表达。 3.松针富硒功能酸奶的研制结果 松针富硒抗氧化酸奶的最佳配方和工艺为:以松针提取液为溶剂,全脂奶粉质量分数14%,白砂糖质量分数15%,富硒酵母质量分数0.075%,稳定剂明胶质量分数0.1%,发酵剂质量分数0.14%,发酵温度为45℃,发酵时间为9 h。 松针富硒抗氧化酸奶硒含量0.31 mg/kg,总抗氧化能力为22.57 U/mL,符合富硒抗氧化功能酸奶的要求。 结论: 1.补充硒能在一定程度上降低甲状腺胶质潴留的程度,降低过量碘对甲状腺造成损伤的程度。 2.补充硒能在一定程度上提高氧化还原相关酶的活性及基因的表达,调节机体氧化还原水平的失衡。 3.研制的松针富硒抗氧化酸奶,硒含量高于市售富硒农作物,总抗氧化能力为高于市售酸奶,符合富硒抗氧化功能酸奶的要求。