不同碘營養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育和體格發育障礙。這一時期的碘營養狀況與親代甲狀腺功能及其碘營養水平關系密切[3～6]。因此，妊娠期和哺乳期女性的碘營養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。

材料與方法

1.實驗動物：由新疆維吾爾自治區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℃。飼養于新疆維吾爾自治區實驗動物研究中心[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2周。本研究經新疆維吾爾自治區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1周后，按隨機數字表法分為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。繼續以相同劑量對哺乳期大鼠和其子代干預21天，麻醉并經腹主動脈取血，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。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，差異有統計學意義(P<0.05)；SID組TgAb陽性率高于NI組，差異有統計學意義(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3個月干預已經成功建立了不同碘營養水平大鼠模型；且NI組大鼠尿碘中位數(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，這種碘營養水平明顯不能滿足機體合成甲狀腺激素的需要。繼續干預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水平呈現代償性升高表現；而本研究發現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仍會通過機體代償性自我調節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TSH分泌降低的現象。此外，MID組大鼠的TgAb、TPOAb、雙抗體陽性率均超過NI組數10倍。哺乳期大鼠在碘攝入相對不足時，機體會出現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在，盡管尿碘水平會隨碘攝入量增加而上升，但不會發生與其碘攝入量相同倍數增加的現象，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，另有動物實驗發現，在大劑量碘作用下大鼠TSH出現了顯著升高，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生改變。可能與干預時間長短有關。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，不易受外界影響發生變化[15]。

本研究發現，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明顯表現出甲狀腺功能減退,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的更為敏感，且甲狀腺激素水平變化表現的更強于哺乳期大鼠[15]。綜上所述，在不同碘營養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。當碘過量時，親代大鼠與子代不同甲狀腺功能指標間表現出負相關性，可能與子代大鼠碘主要來自親代大鼠體內有關；當碘過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為TSH明顯升高，且甲狀腺功能有受損表現。高碘組哺乳期大鼠對碘攝入量調節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育產生影響方面，均具有重要的參考價值。