观察氟对小鼠骨组织白细胞介素-6(IL-6)、糖蛋白130(gp130)、磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)表达的影响,探讨IL-6/gp130信号通路在氟致骨骼损伤中的作用机制。
方法64只雄性Balb/c小鼠,按体质量采用随机数字表法分成4组,每组16只。对照组饮用蒸馏水,低、中、高氟组分别饮用含氟量为25、50、100 mg/L的蒸馏水。饲养3个月,建立饮水型氟中毒模型,观察小鼠氟斑牙发生情况,镜下观察氟中毒小鼠骨组织形态学改变及细胞超微结构变化。采用氟离子选择电极法检测脊柱骨氟含量;微量酶标法检测血清碱性磷酸酶(ALP)和酸性磷酸酶(ACP)活性;酶联免疫吸附法检测血清IL-6含量;实时荧光定量PCR(real-time PCR)检测长骨组织IL-6、gp130、PI3K、Akt的mRNA表达水平;蛋白免疫印迹法(Western blot)检测长骨组织gp130、PI3K、Akt的蛋白表达水平。
结果低、中、高氟组小鼠氟斑牙检出率分别为62.5%(10/16)、100.0%(15/15)、100.0%(16/16),均明显高于对照组(0,0/15,P均< 0.05)。骨氟含量随着染氟剂量增加而增加(F= 309.716,P < 0.05)。光镜下,染氟组骨小梁明显增粗、紊乱,密度增加,呈骨质硬化;骨小梁面积百分比随着染氟剂量增加而增加(F= 25.161,P < 0.05)。电镜下,高氟组成骨细胞、破骨细胞明显肿胀,内质网扩张,染色质边集,细胞超微结构明显受损。血清ALP、ACP活性随染氟剂量增加而增加(F= 19.586、13.329,P均< 0.05),其中高氟组[(8.05 ± 1.10)、(10.95 ± 1.85)金氏单位]、中氟组[(6.48 ± 0.92)、(9.18 ± 0.76)金氏单位]明显高于对照组[(5.15 ± 0.73)、(7.49 ± 0.66)金氏单位,P均< 0.05]。对照组和低、中、高氟组血清IL-6水平[(5.98 ± 1.43)、(7.54 ± 2.16)、(5.25 ± 1.97)、(6.31 ± 1.36)ng/L]组间比较差异有统计学意义(F= 3.840,P < 0.05),其中低氟组明显高于对照组(P < 0.05),中氟组明显低于低氟组(P < 0.05)。长骨组织IL-6、gp130、PI3K、Akt mRNA表达组间比较差异有统计学意义(F= 9.952、8.954、6.997、21.504,P均< 0.05),其中高氟组(0.59 ± 0.42、0.46 ± 0.22、0.55 ± 0.30、0.61 ± 0.10)均明显低于对照组(1.10 ± 0.54、1.16 ± 0.67、1.20 ± 0.84、1.06 ± 0.37)和低氟组(1.86 ± 0.63、1.61 ± 0.64、1.74 ± 0.65、1.70 ± 0.58,P均< 0.05),除gp130外,各指标低氟组均明显高于对照组(P均< 0.05)。长骨组织gp130、PI3K、Akt蛋白表达水平组间比较差异有统计学意义(F= 4.777、7.479、3.535,P均< 0.05),其中低氟组(0.66 ± 0.10、0.69 ± 0.12、0.92 ± 0.09)均明显高于对照组(0.51 ± 0.11、0.47 ± 0.06、0.66 ± 0.14,P均< 0.05),高氟组(0.42 ± 0.11、0.38 ± 0.06、0.67 ± 0.14)均明显低于低氟组(P均< 0.05)。
结论氟中毒小鼠骨组织IL-6、gp130、PI3K、Akt的mRNA和蛋白表达均有变化,提示IL-6/gp130信号通路可能参与了氟致骨骼损伤机制。