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氟斑牙是氟中毒较早出现的对机体损害的临床指标。燃煤污染型氟斑牙是我国西南地区比较常见的氟斑牙类型。亲代长期接触过量氟除对亲代自身造成各种损害外,氟还可通过胎盘屏障对子代发育带来不良影响。有学者在对成釉细胞的研究发现Rev-erbα可以调控核心结合因子α1(runt-related transcription factor2,Runx2)的表达同时还发现Rev-erbα对釉原蛋白、基质金属蛋白酶-20(Matrix Metalloproteinase-20,MMP-20)和激肽释放酶4(kallikrein4,KLK4)的调控作用与Runx2相反。但目前还未见Rev-erba在牙胚组织学定位研究的相关报道。
目的:模拟病区高氟空气环境及生活习惯复制燃煤型氟斑牙SD大鼠动物模型,观察Rev-erbα蛋白在子代大鼠牙胚中的组织学定位,并检测Rev-erbα及Runx2的情况,以此来探讨燃煤型氟斑牙发病的分子机制。
方法:1.高氟空气环境的复制:在密闭的动物饲养室内置一无烟囱煤炉,以煤炭粘土比例为7:3的蜂窝煤为燃料模拟病区高氟空气环境,白天为生火期约10小时,平均燃烧4个煤球,夜间为闭火期。在生火期和闭火期分别检测饲养室内空气氟浓度。
2.动物模型的复制:实验选用健康的SD大鼠,3周龄,体重(60±5)g,共36只,雌雄比例2:1。将大鼠分笼适应性喂养一周后开始实验。根据大鼠喂养饲料及环境的不同将其分为实验组和对照组,每组18只大鼠,各组雌雄比例2:1。实验组饲养于高氟空气饲养室,饲料含氟浓度为40mg/kg,对照组饲养于普通饲养室,饲料含氟浓度为2.1mg/kg。建模第八周末将实验组和对照组大鼠分别以雌雄比例2:1同笼,同笼期间继续按照上述方法喂养直至仔鼠出生。
3.建模开始后,每周称量大鼠体重、测量下切牙牙长,观察氟斑牙发生情况;每两周采集一次血液标本检测血氟浓度。待雌雄交配成功并产仔后,取出生后第1、3、5、7、10、14天的仔鼠,体视显微镜下截取并分离其下颌骨及下切牙,4%多聚甲醛固定,10%EDTA脱钙两周后石蜡包埋行下颌骨及下切牙牙胚联合切片,HE染色观察仔鼠牙胚发育所处阶段及各阶段成釉细胞在各个阶段的形态学改变。采用免疫组织化学染色方法来观察Rev-erbα蛋白在牙胚及成釉细胞发育过程中的组织学定位。同时还运用荧光定量PCR来检测Rev-erbα及Runx2在牙胚发育的不同阶段中mRNA的表达情况。
结果:
1.饲料玉米含氟浓度:病区玉米76.27±9.042 mg/kg,普通玉米2.03+0.20 mg/kg。
2.实验组生火期平均空气氟浓度为44.45±0.18μg/m3、闭火期为10.08±1.40μg/m3。对照组空气氟浓度为0.62±0.07μg/m3。
3.实验动物生长指标的检测:①大鼠一般情况及体重变化:燃煤高氟空气环境下实验组大鼠较对照组反应迟钝、精神萎靡、体重增长缓慢,两组间雌雄鼠体重比较差异均有统计学意义(P<0.05)。②血氟含量:随着摄氟时间的延长血氟浓度逐渐增加,实验组呈明显的上升趋势,对照组血氟浓度较为稳定,实验组与对照组血氟浓度比较,差异有统计学意义(P<0.05)。③下切牙长度:随着大鼠的增长,下切牙也不断增长,在不同的时间点实验组大鼠牙长均小于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。④下切牙氟斑牙观测:建模开始4周末可观察到实验组大鼠下切牙表面出现棕白相间的横纹,比较规则;6周末可见棕白相间的横纹逐渐变得不规则,条纹间隙逐渐增大;8周末时可见实验组大鼠下切牙出现白垩色斑块及小面积的釉质缺损,对照组大鼠牙外观未见明显改变。⑤仔鼠牙胚中成釉细胞HE染色形态学观察:出生后第1天仔鼠牙胚的成釉细胞呈高柱状,可见牙本质形成,未见牙釉质提示成釉细胞发育处于分泌前期;第3,5天仔鼠牙胚成釉细胞的胞核远离基底膜,并可见薄层牙釉质形成,提示成釉细胞发育处于分泌期,实验组可见明显的空泡变性和极性倒置;第7天,成釉细胞排列成栅栏状,提示其发育处于转换期,实验组可见空泡变性和极性倒置;第10天成釉细胞较第7天变短,第14天成釉细胞呈扁平状且牙釉质脱落。提示成釉细胞发育分别处于成熟期和成熟晚期,实验组较对照组成釉细胞排列紊乱。
4.Rev-erbα在牙胚的组织学定位;Rev-erbα在仔鼠牙胚成釉器的蕾状期,钟状期,分泌前期及成熟期成釉细胞的胞核表达。提示其可能参与成釉细胞的分化及发育。
5.Rev-erbα mRNA实验组与对照组在各个时间点差异均有统计学意义(P<0.05)。在第1、3、5天时实验组低于对照组,在第7、10、14天时实验组高于对照组。
6.Runx2 mRNA实验组与对照组在各个时间点差异均有统计学意义(P<0.05)。在第5、7天时实验组高于对照组,在第1、3、10、14天时实验组低于对照组。
结论:母鼠摄入高氟对仔鼠牙釉质的发育有影响;Rev-erbα在牙胚上皮细胞及成釉细胞的胞核表达;过量氟对Rev-erbα及Runx2在成釉细胞发育的不同时期影响不同。