慢性氟中毒伴糖尿病小鼠红细胞形态学变化的研究

慢性氟中毒伴糖尿病小鼠红细胞形态学变化的研究
秦纹;钟近洁;吕文魁;白生宾;范淑玲;李甜;冯树梅;廖礼彬;张亚楼;王洪波
【摘要】目的探讨慢性氟中毒C57BL小鼠伴有糖尿病时红细胞的形态学变化.方法 C57BL小鼠40只,分为对照组(Ⅰ组)、高氟组(Ⅱ组)、高脂组(Ⅲ组)和高脂高氟组(Ⅳ组),Ⅰ组与Ⅲ组饮用蒸馏水;Ⅱ组与Ⅳ组给予氟化钠水溶液(100 mg/L),3个月后,Ⅰ组与Ⅱ组饮食不变,继续喂养4 w;Ⅲ组与Ⅳ组改用高脂肪饲料,继续喂养4 w 后,腹腔注射链脲佐菌素(STZ).4组再继续喂养4 w,分别在给药前和给药后72 h、2 w、3 w测定血糖.处理动物后检测小鼠血常规及电镜观察红细胞的形态学变化,计算红细胞变形率并进行统计学分析.结果实验结束时,氟中毒伴糖尿病C57小鼠
BL(Ⅳ组)血糖(20.35±3.40)mg/L与Ⅰ组小鼠(5.76±1.04)mg/L相比显著升高(P＜0.05);白细胞计数(1.06×109/L)低于正常值[(4~10)×109/L];红细胞计数
(8.43×109/L)高于正常值;红细胞平均体积(52.3/FL)低于正常值(80~100/FL).电镜下可见,Ⅳ组小鼠溶血细胞数量增多,棘突状细胞数量增加;细胞变形率(20.6%)与Ⅰ组(3.7%)和Ⅲ组(3.3%)相比明显升高,与Ⅱ组(22.5%)相比较低.结论机体长期处于高氟环境时,血糖显著升高,红细胞形态学损伤较为明显,若伴有糖尿病,血糖升高更为明显,细胞变形率略有下降,但是仍高于正常.
【期刊名称】《新疆医科大学学报》
【年(卷),期】2013(036)006
【总页数】4页(P759-762)
【关键词】氟中毒;C57BL小鼠;糖尿病;红细胞
【作者】秦纹;钟近洁;吕文魁;白生宾;范淑玲;李甜;冯树梅;廖礼彬;张亚楼;王洪波
【作者单位】新疆医科大学基础医学院组织胚胎学教研室,乌鲁木齐,830011;新疆
医科大学基础医学院组织胚胎学教研室,乌鲁木齐,830011;新疆医科大学第一附属
医院内分泌科,乌鲁木齐,830011;新疆医科大学基础医学院组织胚胎学教研室,乌鲁
木齐,830011;江西医学院上饶分院解剖教研室,江西,上饶,334000;新疆医科大学基
础医学院组织胚胎学教研室,乌鲁木齐,830011;新疆医科大学基础医学院组织胚胎
学教研室,乌鲁木齐,830011;新疆医科大学基础医学院组织胚胎学教研室,乌鲁木齐,830011;新疆医科大学基础医学院组织胚胎学教研室,乌鲁木齐,830011;新疆医
科大学基础医学院组织胚胎学教研室,乌鲁木齐,830011
【正文语种】中文
【中图分类】R331.1+41;R135
过量氟进入机体内可引起机体的非骨相损伤，血液系统是其中较为重要的方面。

慢性氟中毒会引起机体红细胞的形态发生改变，并且其变形率随着体内氟负荷的增加而增高[1]。

长期暴露于含氟量过高的环境时，机体内的糖代谢过程会受到影响，
在后期表现为糖代谢紊乱的临床症状。

糖尿病对机体红细胞有一定的损伤，使红细胞变形率增加。

而当机体处于高氟状态时，如果同时伴糖尿病，红细胞的形态学变化是否更加明显，目前有没有较明确的结论。

本研究对氟中毒C57BL小鼠伴有糖
尿病时其红细胞的形态学变化进行探讨，为进一步研究氟中毒与糖尿病的关系提供更多的理论依据。

1 材料和方法
1.1 材料 4周龄清洁级C57BL雄性小鼠40只，由新疆医科大学动物实验中心提供。

单笼饲养，室温18～25℃，相对湿度为50%～80%，每日光照12 h，饲料及饮
水自由。

饲料采用AIN-76TM和Luo J配方制成高脂肪饲料和普通饲料。

1.2 方法将40只小鼠分为对照组(Ⅰ)、高氟组(Ⅱ组)、高脂组(Ⅲ组)和高脂高氟组(Ⅳ组)，每组10只。

Ⅰ、Ⅲ组自由饮用蒸馏水；Ⅱ、Ⅳ组自由饮用氟离子含量为100 mg/L的含氟水溶液。

4组均给予普通饲料喂养3个月，Ⅲ组与Ⅳ组改用高脂高糖饲料，继续喂养4 w后腹腔注射150 mg/kg的STZ(用0.1 mol/L无菌、pH4.4的柠檬酸缓冲液配制)；Ⅰ组与Ⅱ组饲料不变，继续喂养4 w后腹腔注射相应体积的柠檬酸缓冲液。

在注射STZ前和注射后72 h、注射后2 w、注射后3 w 分别检测血糖，同时记录小鼠死亡率。

在注射后第4 w处理动物，摘眼球取血后检测血常规(新疆医科大学第一附属医院检验科)；扫描电镜下观察红细胞的形态学变化，计算红细胞变形率(红细胞变形数/视野)。

1.3 统计学处理用SPSS17.0统计软件进行方差分析，计量资料采用均数±标准差或中位数(四分位数间距)表示，检验水准α=0.05。

2 结果
2.1 小鼠氟斑牙发病与死亡率小鼠饲养3个月后，高氟组小鼠牙齿呈现明显的氟斑牙症状，表现为上齿棕黄色，有灰黑色斑点，部分有缺损，下齿为白垩状，光泽度差，脆性增加，甚至有缺损(图1)。

5个月后，Ⅰ组与Ⅱ组均未出现死亡，Ⅲ组小鼠死亡1只，Ⅳ组死亡3只。

A：对照组小鼠牙齿
B：高氟组小鼠牙齿
图1 慢性氟中毒C57BL小鼠牙齿的变化
2.2 血常规检测结果 4组血常规检测可见白细胞计数呈下降趋势，红细胞计数呈上升趋势，血红蛋白呈下降趋势，红细胞平均体积呈下降趋势，见表1、图2。

表1 慢性氟中毒伴糖尿病C57BL小鼠血常规组别白细胞计数/(×109/L)红细胞计
数/(×1012/L)血红蛋白计数/(G/L)红细胞平均体积/FLⅠ组4.024.9014188.04Ⅱ组3.909.0213756.01Ⅲ组2.019.4414053.10Ⅳ组1.068.4312352.30
2.3 血糖变化Ⅳ组在注射STZ后72 h血糖(7.48±2.61)显著高于Ⅰ组
(5.52±0.79)(P<0.05)；注射后3 w，其血糖升高至(20.35±3.40) mmol/L，与对照组(5.76±1.04)mmol/L及注射前比显著升高，见表2。

血红蛋白参考值：116～179 G/L；白细胞参考值：(4.0～10.0)×109/L；红细胞参考值(3.9～5.9)×109/L；血红蛋白平均体积参考值：(80～100)FL。

图2 慢性氟中毒伴糖尿病C57小鼠血常规变化趋势表2 慢性氟中毒伴糖尿病小鼠血糖的变化组别注射STZ前注射后72 h注射后2 w注射后3 wⅠ组
4.99±0.42
5.52±0.795.49±0.705.76±1.04Ⅱ组
4.98±0.32
5.53±0.747.71±1.3210.02±1.84Ⅲ组
5.37±0.68
6.56±1.3710.09±1.6618.97±1.27*#Ⅳ组
4.90±0.407.48±2.61*16.70±1.72*#20.35±3.40*#
注:与Ⅰ组比较， *P<0.05; 与注射STZ前比较， #P<0.05。

2.4 电镜下红细胞形态学变化对照组红细胞呈典型的双凹圆盘状，中央薄，边缘厚，边界整齐光洁，仅有极少量的红细胞出现低矮的棘状突起。

高氟组出现大量变形红细胞，细胞的表面伸出棘状突起。

棘突粗大而短，顶端圆钝，每个红细胞上的突起少则2～3个，多则10余个，致红细胞变为多角形，见图3。

2.5 红细胞的变形率每均随机取3个视野，分别计数正常红细胞与棘状红细胞的数量，计算红细胞变形率，与Ⅰ组细胞变形率(
3.7%)相比，Ⅱ组(22.5%)明显升高(P<0.05);Ⅲ组(3.3%)略有下降; Ⅳ组(20.6%)明显升高，但低于Ⅱ组，见表3。

表3 慢性氟中毒C57BL小鼠伴糖尿病红细胞变形率组别变形细胞数/个红细胞数/
个变形率/%I组15±2398±323.7II组75±6333±2722.5*#III组
15±3332±203.3IV组67±6318±2420.6*#
注：与Ⅰ组比较, *P<0.05; 与Ⅲ组比较， #P<0.05。

Ⅰ: 对照组
Ⅱ：高氟组
Ⅲ：高脂组
Ⅳ：高脂高氟组
图3 慢性氟中毒伴糖尿病C57BL小鼠红细胞形态学变化
3 讨论
本实验表明，C57BL小鼠进行氟化钠干预5个月后，电镜下可以观察到红细胞出现大量棘突状改变的红细胞，细胞变形率升高。

红细胞的变形，表示红细胞的结构发生了改变。

红细胞的形态由红细胞膜决定，细胞膜由蛋白质、脂质和酶等组成了细胞膜的有形成分，当这些成分发生变化时，细胞膜形态也就发生了变化。

在一定浓度范围以内，慢性氟中毒5个月时很少引起小鼠死亡。

在早期研究中，肖开棋等[2]认为氟化物引起红细胞变形有可能是氟抑制了红细胞膜上的ATP酶活性。

符乃阳等[3]报道，氟有可能导致修饰了这些蛋白上特殊的-SH，使其产生了断裂或加合，导致细胞内富含-SH的膜骨架蛋白和/或带3蛋白上的-SH受损进而脱落，进而引起机体内蛋白的含量有所增加，使细胞膜成分产生改变，导致红细胞形态学的变化。

慢性氟中毒会影响机体内的糖代谢过程。

Nakyung等[4]研究表明，过量氟作用于
成骨细胞以后，骨钙素分泌增加，作用于糖代谢过程，导致血糖下降。

但是流行病学资料显示与此结果并不一致。

在氟中毒早期，肾脏近曲小管的损伤程度掩盖了过量氟通过骨钙素对降低血糖浓度的作用效果，后期加上氟对胰岛细胞的损伤逐渐加重，表现出血糖升高的最终效应。

本实验通过对氟中毒C57BL小鼠进行血糖及血常规进行检测发现，氟中毒5个月后，与对照组相比血糖明显升高，白细胞数量减少，红细胞数量增多，红细胞平均体积呈减小趋势。

说明氟中毒会引起糖代谢的紊乱，导致血糖升高，血液系统受到明显影响。

正常的红细胞形态对于维持机体正常功能有着极为重要的作用。

当红细胞出现畸形变时，其变形能力降低，进出血管的红细胞数量产生变化，其运输氧和二氧化碳的功能下降。

本实验通过腹腔注射STZ(链脲佐菌素)复制2型糖尿病小鼠模型，高脂组小鼠细胞变形率与对照组相比升高，这一结论与付汉菁等[5]的研究结果一致；高氟组与高脂高氟组小鼠细胞变形率与对照组相比显著升高，而高氟组又略高于高脂高氟组。

目前对于氟影响糖代谢异常机体的红细胞形态学的机理的研究还不是很明确。

当机体内蓄积过量的氟以后，氟离子有可能通过改变红细胞膜蛋白的成分，使其细胞变形率略有下降，对于这一推测，本课题组将在后续实验中进行研究。

参考文献:
【相关文献】
[1] 陈百炼，李恩东，戴国钧. 慢性氟中毒患者红细胞形态损伤的电镜观察[J]. 中日友好医院学报, 2005, 19(4):224-226.
[2] 肖开棋，于燕妮，李若庭. 慢性氟中毒患者及大鼠红细胞扫描电镜研究[J]. 地方病通报, 1988, 3(2):1-3.
[3] 符乃阳，张尔贤，林哲甫，等.与红细胞膜阴离子转运蛋白相互关系的研究[J].生物化学与生物物理学报, 1999, 31(3):329-330.
[4] Nakyung L, Hideaki S, Eiichi H, et al. Endocrine regulation of energy metabolism by the
skeleton[J]. Cell, 2007, 130:456-469.
[5] 付汉菁，潘素芳，朱良湘，等. 糖尿病患者红细胞形态和渗透脆性的初步研究[J]. 微循环学, 1998, 21(3):13-14.。