不同碘营养对哺乳期大鼠及子代甲状腺功能的影响

祝宇铭 王琛琛 林 勤 黄 佳

碘缺乏和过量均会造成机体受损[1，2 ]。尤其是胚胎期或出生早期碘缺乏将造成新生儿脑发育和体格发育障碍。这一时期的碘营养状况与亲代甲状腺功能及其碘营养水平关系密切[3～6]。因此，妊娠期和哺乳期女性的碘营养状况应受到重点关注[7]。本研究建立碘缺乏或碘过量的动物模型，用于研究不同碘摄入量对哺乳期大鼠及其子代甲状腺功能的影响，从而为哺乳期科学补碘及早期筛查提供依据。

材料与方法

1.实验动物：由新疆维吾尔自治区实验动物研究中心提供[生产许可证号:SCXK(新)2016-0001]SPF级Wistar大鼠[实验动物使用许可证号:SYXK(新)2021-0002]。选择断乳2周大鼠180只，体质量为157±18g，雌雄比为5∶1。12h/12h昼夜光照，相对湿度45%～60%，温度23～24℃。饲养于新疆维吾尔自治区实验动物研究中心[实验室使用合格证号：SYXK(新)2015-0001]SPF级实验室。全部大鼠正常碘含量饲料和水适应性喂养2周。本研究经新疆维吾尔自治区疾病预防控制中心伦理学委员会批准(伦理批准号：202002-001)，符合动物伦理学要求。

2.动物模型：参照文献[8,9]方法，雄性大鼠适应性饲养1周后，按随机数字表法分为5组(每组30只)，采用模拟人摄入碘的方式，即将碘化钾溶于水。在干预期内不采用12h/12h昼夜光照，以饮用含碘化钾(KI)去离子水方式进行干预。各干预组命名为严重碘缺乏(SID)组、轻度碘缺乏(MID)组、碘适宜对照(NI)组、轻度碘过量(MIE)组和严重碘过量(SIE)组。碘干预剂量按30毫升/天饮水量和5组大鼠饮用水中碘含量(分别为0、50、183、2283和11617μg/L)计算，分别为0、1.5、5.5、70.0和350.0μg/L。干预3个月并采用代谢笼收集各组24h尿液测定尿碘。以各组大鼠尿碘值依次增高且差异有统计学意义，并结合文献[10]结果对模型成功与否进行判定。

3.实验方法：造模成功后，雌雄鼠按比[(2～3)∶1]交配。每组至少满足15只妊娠大鼠。孕鼠生产完毕，每只孕鼠随机留存3～4只子代大鼠。继续以相同剂量对哺乳期大鼠和其子代干预21天，麻醉并经腹主动脉取血，分离血清后检测甲状腺功能指标。

4.尿碘测定：收集干预3个月雌鼠的24h尿液，4℃保存。采用《尿中碘的测定 第1部分：砷铈催化分光光度测定法(WS/T 107.1-2016)》进行尿碘含量测定。

5.甲状腺功能指标测定：取待测血清，采用德国罗氏公司的E411电化学发光免疫分析仪进行游离三碘甲状腺原氨酸(FT3)、游离甲状腺素(FT4)、促甲状腺素(TSH)、抗甲状腺球蛋白抗体(TgAb)、抗甲状腺过氧化物酶抗体(TPOAb)共5项指标检测。试剂盒均购自德国罗氏公司。

6.判定标准：大鼠体内碘代谢测定的尿碘含量，可能与正常人体存在差异，故本次尿碘含量正常值范围将参照NI组大鼠尿碘中位数。甲状腺激素水平判定标准也同时参照陈志辉等[10]提出的方法，并结合NI组大鼠甲状腺功能水平进行综合判定。正常参考值标准采用本次造模成功NI组大鼠的各项指标结果。

结 果

1.造模情况： SID组、MID组、NI组、MIE组和SIE组大鼠尿碘中位数分别为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组、MID组、MIE组和SIE组大鼠尿碘含量分别与NI组比较，差异均有统计学意义(P均<0.05)。

2.哺乳期大鼠甲状腺功能指标：TgAb、TPOAb和双抗体阳性率组间比较，差异有统计学意义(P<0.05)。随着水碘剂量增加，TgAb阳性率呈升高趋势(P<0.05)。3个指标组内分别与NI组比较，MIE组、SIE组TgAb阳性率高于NI组(χ2分别为4.01、5.28，P均<0.05)；MIE组TPOAb阳性率高于NI组(χ2=4.01，P<0.05)，MID组、MIE组双抗体阳性率高于NI组(χ2分别为5.45、4.32，P均<0.05)，详见表1。

表1 哺乳期高低碘剂量干预组大鼠甲状腺功能指标

3.子代大鼠甲状腺功能指标：各组间比较差异均有统计学意义(P<0.05)。FT4水平随着在高碘剂量组呈升高趋势，TgAb阳性率在低碘剂量组呈升高趋势。SIE组、MIE组、MID组TSH水平与NI组比较，差异均有统计学意义(χ2分别为26.84、24.32、4.40，P均<0.05)；SID组FT4水平与NI组比较，差异有统计学意义(P<0.05)；MIE组、MID组、SID组FT3水平与NI组比较，差异有统计学意义(P<0.05)；SID组TgAb阳性率高于NI组，差异有统计学意义(χ2=4.97，P<0.05)；MID组、SID组的TPOAb阳性率高于NI组,差异有统计学意义(χ2分别为14.53、3.92，P均<0.05)；SID组双抗体阳性率高于NI组，差异有统计学意义(χ2分别为14.53、3.92，P均<0.05)，详见表2。

表2 子代大鼠甲状腺功能指标比较

4.亲代及子代大鼠甲状腺功能指标相关性分析：(1)SID组：亲代与子代大鼠TSH、亲代大鼠FT3与ATG、子代大鼠FT4与FT3均呈正相关，差异有统计学意义(P均<0.05)。(2)MID组：亲代大鼠FT4与子代TSH、亲代大鼠FT3与子代的FT4、子代大鼠FT4与FT3、亲代与子代大鼠FT3、亲代大鼠TSH与ATG、子代大鼠FT3与ATG、亲代大鼠ATPO与子代FT4、子代大鼠FT4与ATPO、亲代大鼠FT3与子代ATPO、子代大鼠FT3与ATPO均呈正相关，差异有统计学意义(P均<0.05)。(3)NI组：子代大鼠FT4与FT3、亲代大鼠ATG与子代FT4、亲代大鼠ATPO与子代FT4、子代大鼠的TSH与ATPO均呈正相关，差异有统计学意义(P均<0.05)。子代大鼠FT4与ATPO、子代大鼠ATG与ATPO均呈负相关，差异有统计学意义(P均<0.05)。(4)MIE组：亲代大鼠的ATG与ATPO、子代大鼠的ATG与ATPO均呈正相关，差异有统计学意义(P均<0.05)。亲代大鼠FT3与子代的ATG、亲代大鼠ATG与子代的ATG均呈负相关，差异有统计学意义(P均<0.05)。(5)SIE组：亲代大鼠FT4与FT3、亲代大鼠ATG与子代的TSH、亲代大鼠的ATG与ATPO、子代大鼠的FT3与ATPO均呈正相关，差异有统计学意义(P均<0.05)。亲代大鼠ATPO与子代ATG呈负相关，差异有统计学意义(P<0.05)。

讨 论

通常国际上采用膳食水碘干预方法，并以尿碘水平用来验证模型成功与否。本次实验结果表明，连续3个月干预已经成功建立了不同碘营养水平大鼠模型；且NI组大鼠尿碘中位数(286.80μg/L)与叶艳等[8]研究一致。这一结果为研究碘缺乏或过量对亲代和子代的影响奠定了良好基础。

本研究SID组和MID组大鼠每日碘摄入量远低于其生理需要量(为NI组的0～27.27%)，尿碘水平仅为NI组的1.23%～17.93%。这说明SID组和MID组体内正处于极度碘缺乏状态，这种碘营养水平明显不能满足机体合成甲状腺激素的需要。继续干预SID组、MID组哺乳期大鼠的TSH均相对NI组有所降低(为NI组的49.57%～55.65%)。当机体处在严重碘摄入不足时，甲状腺功能指标的TSH水平呈现代偿性升高表现；而本研究发现TSH水平在碘缺乏剂量组不升反降，可能与哺乳期大鼠即使处于碘缺乏状态仍会通过机体代偿性自我调节作用来增强摄碘能力，以尽力保证对子代大鼠的碘供应；而同时代偿性出现TSH分泌降低的现象。此外，MID组大鼠的TgAb、TPOAb、双抗体阳性率均超过NI组数10倍。哺乳期大鼠在碘摄入相对不足时，机体会出现甲状腺功能的抵抗作用，这与正常大鼠甲状腺激素水平变化相反。说明哺乳期大鼠对低碘摄入具有很强的适应性代偿能力，这一结果与许多研究结果相一致[11，12]。

MIE组、SIE组大鼠每日碘摄入量分别是生理需要量的12.73～63.64倍，尿碘水平仅是NI组的2.25～8.26倍。这说明大鼠在高碘摄入条件下具有适应性代偿能力；这种调控机制主要表现在，尽管尿碘水平会随碘摄入量增加而上升，但不会发生与其碘摄入量相同倍数增加的现象，并不会在体内超负荷蓄积。此外，MIE组和SIE组大鼠的TSH与NI组比较，具有对TSH调控的作用机制，而这一作用可以防止碘过量对甲状腺造成损伤。SIE组、MIE组哺乳期大鼠的TgAb阳性率是NI组的5.29倍和4.85倍，MIE组大鼠的TPOAb阳性率是NI组的4.85倍。本研究结果证实，在碘过量摄入时哺乳期大鼠机体会表现出不同程度的甲状腺功能亢进，这与一些研究结果相一致[12～14]。然而，另有动物实验发现，在大剂量碘作用下大鼠TSH出现了显著升高，但其甲状腺激素水平仍能保持在正常范围之内。激素水平并不是立刻马上按照理论发生改变。可能与干预时间长短有关。研究结果进一步说明，甲状腺激素水平的变化是一个多阶段的过程，而机体本身存在一定应激保护机制，不易受外界影响发生变化[15]。

本研究发现，SID组和MID组子代大鼠的TSH水平明显高于NI组。受哺乳期大鼠碘不足的影响，子代大鼠机体碘摄入量明显不足；子代大鼠低碘摄入已经明显表现出甲状腺功能减退,这与陈洁等[15]研究结果相一致。SIE组和MIE组子代大鼠的TSH水平明显低于NI组，当其碘摄入过量时已表现出甲状腺功能亢进。此外，SID组的TgAb阳性率、双抗体阳性率明显高于NI组，SID组、MID组的TPOAb阳性率明显高于NI组，从这一研究结果表明，碘摄入量严重不足将造成子代大鼠甲状腺功能明显受损[15，16]。此外，碘不足或碘过量均会影响子代大鼠的TSH水平，且子代大鼠在甲状腺功能减退和甲状腺功能耐受方面均表现的更为敏感，且甲状腺激素水平变化表现的更强于哺乳期大鼠[15]。综上所述，在不同碘营养水平时甲状腺功能异常的哺乳期大鼠其子代的甲状腺功能也会发生异常。

通过综合分析结果提示，在碘缺乏及正常摄入情况下，亲代大鼠与子代大鼠的某几个甲状腺功能指标间呈正相关。当碘过量时，亲代大鼠与子代不同甲状腺功能指标间表现出负相关性，可能与子代大鼠碘主要来自亲代大鼠体内有关；当碘过量时会直接影响亲代大鼠甲状腺功能，而子代大鼠受过量碘影响的变化不会与亲代大鼠相一致，这与子代大鼠体内甲状腺功能调控机制有关，且受亲代大鼠甲状腺激素的影响而呈现相反的调控作用[13，17]。

本实验从5个剂量组的横向比较，全面分析获得以下结论，即碘缺乏和过量均可导致哺乳期大鼠及子代甲状腺激素水平改变，引起亲代及子代甲状腺抗体阳性率升高。碘缺乏时哺乳期大鼠TSH降低，可能受哺乳期激素水平影响而出现一过性甲状腺功能亢进[15，18，19]。哺乳期大鼠长期低碘摄入与碘过量均具有相似的甲状腺抵抗作用。而哺乳期大鼠受低碘摄入影响比子代具有更强的耐受性。子代大鼠在碘缺乏时表现为TSH明显升高，且甲状腺功能有受损表现。高碘组哺乳期大鼠对碘摄入量调节对子代保护作用没有低碘组明显。此结果与很多研究结果具有一致性[11，13，20]。本研究在解释特殊人群碘营养所致甲状腺疾病研究、在保护下一代科学补碘及防止甲状腺功能对智力和发育产生影响方面，均具有重要的参考价值。