摘要
本研究探讨了有机磷杀虫剂氯吡硫磷(CPF)对白鼠甲状腺的影响以及硒(Se)可能的改善作用。通过胃管给药(1/20 LD50，6.7 mg/kg体重，每周5天，持续6周)的CPF导致甲状腺出现多种组织学改变：滤泡大小和胶质含量减少，滤泡细胞退化，血管充血。观察到滤泡细胞胞质和胶质中的过碘酸希夫(PAS)反应减弱。此外，CPF导致三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)和促甲状腺激素(TSH)显著降低。用CPF和硒((10 µg/Kg体重，每周5天，持续6周)处理的动物显示出甲状腺组织结构的显著改善和正常化，以及甲状腺激素T3、T4和TSH的增加。由于CPF的毒性可能源于其在甲状腺中诱导氧化应激的能力，因此补充硒可能通过改善大鼠的抗氧化防御能力来逆转CPF引起的甲状腺毒性。
关键词： 甲状腺，氯吡硫磷，硒，甲状腺激素。
引言
有机磷化合物是最广泛使用的杀虫剂，占全球杀虫剂使用量的50%。氯吡硫磷0,0-二乙基 0-(3, 5, 6-三氯-2-吡啶基) 硫代磷酸酯是最广泛使用的有机磷杀虫剂之一，被注册用于食品作物，包括果树和坚果树，以及各种水果和蔬菜。公共卫生用途包括用于控制蚊子的空中和地面雾化处理(U.S.EPA, 2011)。观察到CPF中毒后的不良影响。Wang等人(2009)指出氯吡硫磷通常对哺乳动物有毒。CPF暴露导致肝脏(Tripathi和Srivastav, 2010)和肾脏(Heikal等人, 2012)出现组织病理学改变。人类和实验研究表明，胎儿和婴儿对包括氯吡硫磷在内的许多环境毒物比成人更敏感，这些暴露会影响胎儿生长和早期儿童神经发育(Eskenazi等人, 2007)。CPF被认为是一种内分泌干扰物。Viswanath等人(2010)将氯吡硫磷描述为最具抗雄激素作用的化合物之一。他们补充说，氯吡硫磷显著降低了大鼠Leydig细胞中睾酮的生物合成；它降低了关键类固醇生成酶的表达，降低了类固醇生成急性调节蛋白的表达，并降低了促黄体生成素受体刺激的cAMP(环磷酸腺苷)产生。Ventura等人(2012)将氯吡硫磷描述为乳腺癌风险因素。Rawlings等人(1998)报告说，口服氯吡硫磷显著降低了绵羊血清中皮质醇和甲状腺素(T4)的浓度。Haviland等人(2010)发现，在妊娠第17-20天暴露于1和5 mg/kg氯吡硫磷的雌性小鼠甲状腺激素水平升高，学习行为改变。
近几十年来，硒对哺乳动物生命的重要性已得到确认，认识到硒协调某些蛋白质的功能，指定为硒蛋白。在硒蛋白合成过程中，它被整合到氨基酸序列的特定位置，以形成功能性蛋白质(Rayman, 2000)。至少有两种类型的硒蛋白对每个哺乳动物细胞都是必需的；第一种形式是GSH-过氧化物酶家族，第二种形式是脱碘酶家族。Gärtner(2009)报告说，血浆硒水平表示循环硒蛋白和硒酶的数量，这些对调节免疫系统和甲状腺激素代谢都很重要。Thirunavukkarasu和Sakthisekaran(2003)报告说，硒具有抗过氧化作用和预防癌症的能力。Liao等人(2008)观察到硒在预防顺铂对小鼠肝脏毒性方面发挥了有益作用。硒对汞氯化物诱导的大鼠肝脏和肾脏损伤(El-Shenawy和Hassan, 2008)以及镉诱导的损伤(Jihen等人, 2008)具有保护作用。Sakr等人(2011)发现硒改善了卡比马唑在白鼠中引起的睾丸损伤和氧化应激。本研究旨在调查硒对氯吡硫磷在白鼠中引起的甲状腺毒性的效果。
材料和方法
本研究在约3个月大、体重140±5克的成年雄性Wistar大鼠上进行。动物被单独饲养在动物房的特殊啮齿动物笼中，保持恒定温度(25±3°C)，具有反向自然明暗周期(12小时暗/12小时光)。动物维持在标准啮齿动物饮食中，由20%酪蛋白、15%玉米油、55%玉米淀粉、5%盐混合物和5%维生素组成。水可自由获取。动物的维持和实验程序经动物伦理委员会批准，符合实验室动物护理和使用的指南。动物分为四组：
第1组. 此组动物作为对照组。
第2组. 此组动物口服给予溶解在水中的亚硒酸钠(10 µg/Kg体重)，每周5天，持续6周。
第3组. 此组动物口服给予溶解在玉米油中的CPF，剂量为1/20 LD50(6.7 mg/kg体重)，每周5天，持续6周。
第4组. 大鼠给予1/20 LD50 CPF和亚硒酸钠(10 µg/Kg体重)，持续6周。
组织病理学和形态测量检查
处理后的动物和它们的对照组通过颈椎脱位杀死，迅速解剖，取出甲状腺，固定在Bouin液中，脱水，包埋在石蜡中，切成5微米厚的切片，用苏木精染色，并用伊红复染。另一些切片用过碘酸希夫(PAS)反应染色，用于粘多糖(Kierman, 1999)。使用目镜测微计在H和E切片中测量甲状腺滤泡的直径。在PAS染色切片中测量含有正常胶质含量的滤泡百分比。这些测量在每个标本的10个视野中进行。
激素测定
对于生物化学研究，血清是通过离心血液样本获得的，并储存在-20°C。使用Evered等人(1973)的方法，通过放射免疫测定法估计三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)和促甲状腺激素(TSH)的血清浓度。
统计分析
数据表示为平均值±SD。使用单向方差分析(ANOVA)进行统计分析，以评估处理组之间的显著差异。统计显著性的标准设定为P<0.05。所有统计分析均使用SPSS统计软件包8.0版(SPSSInc.，美国)进行。
结果
微观变化
检查对照组大鼠的甲状腺切片，用苏木精和伊红染色显示，它由不同形状和大小的滤泡组成。滤泡呈椭圆形或圆形，其壁由单层立方细胞组成，具有嗜酸性细胞质和嗜碱性细胞核。滤泡腔充满胶质。滤泡间空间显示许多毛细血管和结缔组织(图1a)。用CPF处理动物显示滤泡轮廓不规则，其壁由扁平细胞排列。大多数滤泡的腔中含有的胶质很少且弥散，其他滤泡则没有胶质(图1b)。衬里上皮似乎有增生(图1c)。滤泡间结缔组织退化(图2a)。血管扩张和充血(图2b)。用CPF和硒处理的动物显示甲状腺组织结构的显著改善和正常化，滤泡与对照组相似，由立方上皮排列(图2c)。用PAS染色的对照组大鼠甲状腺显示滤泡上皮细胞质中度染色和胶质强染色(图3a)。用CPF处理的动物显示没有胶质的滤泡，滤泡细胞细胞质中的PAS反应减少(图3b)。CPF和硒的给药导致滤泡细胞细胞质和胶质中的PAS反应增加(图3c)。
形态测量结果
图4a中的数据显示，与对照组(31.5±2.1µ)相比，CPF处理动物的滤泡直径显著降低(21.4±1.6 µ)。另一方面，同时给予硒导致滤泡直径增加。同样，含有正常胶质含量的滤泡百分比在CPF处理大鼠中降低(48±8.2%)，在用硒处理后增加(70±4.8%)(图4b)。对照组和硒组之间没有记录到显著差异。
激素结果
用CPF处理动物6周与对照组相比，显示血清T3、T4和TSH显著降低(P<0.05)(图5)。与仅用CPF处理的大鼠相比，CPF和硒的处理导致这些激素的血清水平显著增加(P<0.05)。与对照组相比，用硒处理的动物血清中T3、T4和TSH水平的增加不显著。
讨论
目前的结果表明CPF影响了白鼠甲状腺的结构和功能。滤泡大小和胶质量减少，滤泡细胞退化，血管充血。多糖含量减少。用CPF处理的大鼠血清显示T3、T4和TSH显著降低。与这一结果一致，De Angelis等人(2009)报告说，血清T3和T4在怀孕小鼠及其后代达到成年时降低，暴露于氯吡硫磷的水平不会引起脑乙酰胆碱酯酶抑制或其他毒性迹象。它还在两代中都引起甲状腺的组织病理学改变。Shady和Noor El-Din(2010)报告说，CPF处理的大鼠表现出甲状腺功能减退，这通过血清T3和T4水平非常显著降低在生物化学上得到证明，通过胶质量减少在组织学上得到证明，通过胶质中PAS反应减少在组织化学上得到证明，以及通过胶质中甲状腺球蛋白蛋白表达弱在免疫组织化学上得到证明。Ambali等人(2011)记录了暴露于CPF的大鼠血清中T3和T4的非显著降低，以及TSH的显著增加。Meeker等人(2006)观察到CPF代谢物尿浓度、3,5,6-三氯-2-吡啶醇与T4水平呈反向关联，与TSH呈正向关联。Jeong等人(2006)报告说，在怀孕期间和出生后13周用CPF处理大鼠导致甲状腺滤泡细胞坏死，随后甲状腺激素减少。
CPF导致甲状腺激素分泌减少的机制尚不清楚。先前的研究表明，杀虫剂可能会减少碘结合蛋白(Balasubramanian等人1986)。氧化应激是包括CPF在内的有机磷毒性的可能机制之一。Ahmed和Zaki(2009)报告说，CPF可能具有诱导氧化应激的特性，表现为MDA生成增强，大鼠组织中GSH含量、GST和CAT活性降低。因此，在本研究中观察到的CPF对甲状腺功能的抑制作用可能是由于碘化物捕获缺陷或CPF的氧化应激。
本研究表明，硒治疗可改善CPF给药引起的甲状腺结构和功能变化。硒与甲状腺功能之间的关系已被研究。Beckett和Arthur(2005)报告说，硒对正常甲状腺功能至关重要，并在甲状腺中充当抗氧化剂和三碘甲状腺原氨酸(T3)生成的调节剂。已证明硒在格雷夫斯病中作为补充治疗具有核心作用，因为它通过硒酶作用于甲状腺激素的转化和机体的抗氧化防御(Vrca等人2004)。Hammouda等人(2008)报告说，用硒治疗镉暴露大鼠部分保护了镉引起的血清T4水平降低和血清TSH水平升高。
当活性氧(ROS)的产生或暴露超过细胞清除它们的能力时，就会发生氧化应激。这可能是由于ROS产生增加或细胞代谢它们的能力降低(Cerutti, 1985)。细胞中ROS过量产生导致几种生物效应。据报道，硒可以抵消ROS的功能，直接清除超氧阴离子、羟基自由基、过氧基团和一氧化氮，与对照组相比。Hassanin等人(2013)报告说，硒对K2Cr2O诱导的甲状腺损伤具有保护作用，这是通过校正游离T3和T4水平以及GSH、过氧化氢酶、SOD和MDA与K2Cr2O处理组相比的结果。Santos和Takahashi(2008)报告说，硒的化学保护机制可能与其抗氧化特性及其干扰DNA修复途径的能力有关。Flora等人(2002)指出，硒在哺乳动物细胞中最重要的代谢作用是由于其在许多抗氧化酶活性位点中的功能；如硫氧还蛋白还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶。Yu等人(2006)报告说，硒抑制了过量氟化物在大鼠肾脏中诱导的氧化应激、细胞凋亡和细胞周期变化。Sakr等人(2012)报告说，硒改善了卡比马唑在大鼠中引起的肝毒性，并降低了脂质过氧化，增加了抗氧化酶SOD和CAT的水平。
结论
从本研究的结果可以得出结论，CPF的毒性可能是由于其在甲状腺中诱导氧化应激的能力，而补充硒可能通过增强大鼠的抗氧化防御能力来抑制CPF引起的甲状腺毒性。
参考文献
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