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目的:氟是人畜必需的微量元素之一,适量的氟对机体各器官系统是有益的,但过量的氟对机体产生强烈的毒性作用,能造成机体多系统损害。肾脏是机体氟最主要的排泄器官,是氟损害的敏感靶器官之一。大量研究表明,氟对肾脏的影响主要表现在引起肾脏细胞凋亡,但具体凋亡机制尚不明确。本研究从体内肾脏组织为研究对象,通过检测DNA的损伤程度和相关凋亡因子caspase的蛋白表达水平,探讨氟是否通过激活caspase介导的途径和DNA损伤导致肾脏细胞凋亡。方法:氟中毒大鼠模型建立采用饮水加氟的方法,分为对照组、低氟组、中氟组和高氟组,分别饮用含氟化钠浓度为0、50、100和200mg/L的去离子水,染毒120d。称体重、肾脏脏器系数,测尿氟含量,HE染色检测肾脏病理切片;采用流式细胞仪测肾脏细胞凋亡;单细胞凝胶电泳检测肾脏DNA损伤;免疫组化和Western-blot免疫印迹检测Cyt-C、caspase-8、caspase-9、caspase-3蛋白表达水平。结果:(1)氟中毒大鼠体重、肾脏脏器系数、尿氟含量变化:与对照组比较,高氟组大鼠体重较对照组明显降低(P<0.01),中氟组肾脏脏器系数明显降低(P<0.05),各染氟组尿氟含量均明显升高(P<0.01)。(2)氟中毒大鼠肾脏组织形态变化:显微镜观察对照组大鼠肾脏组织结构清楚,整体排列紧密。随着染氟剂量增加,低氟组肾小管上皮细胞变性、坏死,中氟组肾小管结构破坏,高氟组间质内纤维组织增生,慢性炎细胞浸润。(3)氟中毒大鼠肾脏细胞凋亡情况:各染氟组均可诱导大鼠肾脏细胞凋亡,中氟组、高氟组大鼠肾细胞凋亡率最高(P<0.01)。且细胞凋亡率随染氟浓度增加而增加。(4)氟中毒大鼠肾脏DNA损伤情况:各染氟组大鼠肾细胞拖尾率和DNA迁移长度均显著高于对照组,且肾细胞DNA损伤与细胞凋亡之间存在明显的正相关关系(r=0.959,P<0.01)。(5)免疫组化分析氟对大鼠肾脏组织中Cyt C、caspase-8、caspase-9及caspase-3蛋白表达:在染氟组中,Cyt C、caspase-8、caspase-9及caspase-3表达主要定位于肾小管,与对照组比较,中氟组、高氟组Cyt C、caspase-8、caspase-9、caspase-3阳性表达的平均光密度值明显增高(P<0.01)。(6) Western-blot免疫印迹分析大鼠肾脏组织中Cyt C、caspase-8、caspase-9、caspase-3蛋白表达:与对照组比较,中氟组和高氟组中Cytosolic Cyt C、cleaved-caspase-8、cleaved-caspase-9及cleaved caspase-3蛋白表达显著增强,而各组中pro-caspase-3、pro-caspase-8、pro-caspase-9蛋白表达没有明显变化。结论:(1)氟可导致大鼠肾细胞DNA损伤,诱导肾细胞凋亡,氟诱导的大鼠肾细胞凋亡可能与氟所导致的DNA损伤有关。(2)氟可诱导大鼠肾脏组织中Cyt C、caspase-8、caspase-9、caspase-3及蛋白表达增强,氟诱导大鼠肾脏细胞凋亡可能通过激活caspase介导的相关途径(如:死亡受体途径、线粒体途径)实现。